版高中地理第一章地理环境与区域发展第2节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用学案.docx

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版高中地理第一章地理环境与区域发展第2节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用学案

第二节　地理信息技术在区域地理环境研究中的应用

1．了解地理信息技术、遥感、全球定位系统、地理信息系统、数字地球的概念和工作过程。

2．结合实例，理解“3S”技术在区域地理环境研究中的应用。

（重点）

3．掌握遥感、全球定位系统和地理信息系统的区别与联系。

（重难点）

[基础·初探]

教材整理1　地理信息技术

阅读教材P6第1至3自然段，完成下列问题：

1．概念：

获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称，主要包括遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）等。

2．应用领域

（1）区域地理环境研究：

包括资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等。

（2）大众化应用：

包括GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。

正误判断：

（1）地理信息技术等同于地理信息系统。

（　　）

（2）地理信息技术可以分析区域内土地利用的动态变化。

（　　）

【提示】　

（1）×　地理信息技术主要包括遥感、全球定位系统和地理信息系统等。

地理信息系统只是地理信息技术的一个组成部分。

（2）√　对区域内的土地利用和土地覆盖变化的研究，对区域气候变化影响的研究等，借助地理信息技术，有助于深入分析其动态变化过程。

教材整理2　遥感（RS）

阅读教材P6第4自然段至P8思考，完成下列问题：

1．概念：

人们在航空器或航天器上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。

2.

3．原理：

地面物体的种类、性质、环境条件的不同，其反射和辐射的电磁波也各不相同。

4．遥感的主要特点

精度高、质量高、效率高，而且节省人力、财力，探测范围大。

5．应用：

资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。

6．在区域分析中的作用：

为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化和发展，提供了条件。

正误判断：

（1）卫星遥感与飞机遥感的探测范围相同。

（　　）

（2）不同地物辐射和反射的电磁波不同，这是遥感技术制作专业图件的基础。

（　　）

（3）利用遥感技术可以判定洪水分布地区。

（　　）

【提示】　

（1）×　卫星遥感比飞机遥感距离地面远，因此探测范围更大。

（2）√　遥感技术之所以可以收集、处理信息，制作遥感地图，是因为不同地物辐射和反射的电磁波不同，这是制作及判读遥感影像的基础。

（3）√　通过不同时期遥感图像的对比，可以判定洪水分布地区。

教材整理3　全球定位系统（GPS）

阅读教材P8最后两自然段至P9思考，完成下列问题：

1．概念：

利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。

2．组成

（1）空间部分——GPS卫星星座。

（2）地面控制部分——地面监控系统。

（3）用户设备部分——GPS信号接收机。

3．作用：

提供精密的三维坐标、速度和时间。

4．特点：

具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点。

5．应用：

确定考察点的地理位置（经度和纬度）、高程（海拔）。

正误判断：

（1）珠穆朗玛峰高度的精确测量是利用的全球定位系统。

（　　）

（2）全球任何地点在任何时刻，地平面上空至少有六颗GPS卫星。

（　　）

（3）汽车导航装置可显示城市道路图，但不能显示该车的位置。

（　　）

【提示】　

（1）√　全球定位系统能为用户提供精密的三维坐标：

纬度、经度和海拔高度。

（2）×　GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，它们均匀分布在六个轨道平面内。

全球任何地点在任何时刻，地平面上空至少有四颗GPS卫星。

（3）×　汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。

驾驶员输入出发点和目的地的地名，然后从系统显示的可行路线中选择其中的一条。

系统除动态显示该车的位置外，还通过语音提示，引导驾驶员把车开到目的地。

教材整理4　地理信息系统（GIS）

阅读教材P10至P11思考，完成下列问题：

1．概念：

专门处理地理空间数据的计算机系统。

2．简要程序：

→

→

→

→

3．应用

（1）区域地理环境研究

①提供反映区域状况的各种空间信息。

②对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。

（2）城市管理

正误判断：

（1）地理信息系统即计算机系统。

（　　）

（2）地理信息系统与地图的根本区别在于地理信息系统具有空间分析功能。

（　　）

（3）地理信息系统可以为应急事件的处置提供决策支持。

（　　）

【提示】　

（1）×　地理信息系统从外部看表现为计算机软硬件系统；其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。

（2）×　地理信息系统的数据处理是建立空间模型和数据模型。

数据模型是通过一定的方式将所要表示的内容转变成数据，这是GIS与地图最基本的差异。

（3）√　发生应急事件时，输入应急路线的起点和终点，系统会分析出两点的最优路径，并计算出路径的长度以及经过的路线名称，从而为应急事件处置提供决策支持。

教材整理5　地理信息技术与数字地球

阅读教材P11最后两自然段至P12活动，完成下列问题：

1．数字地球：

数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化后，由计算机网络来管理的技术系统。

2．“3S”技术与数字地球的关系

正误判断：

（1）数字地球是“3S”技术的综合。

（　　）

（2）利用数字地球，可以预测未来，但无法模拟数世纪前的环境。

（　　）

【提示】　

（1）×　数字地球不能简单地说是“3S”技术的综合，因为数字地球是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与再认识，是遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等多种技术的综合利用。

“3S”技术仅仅是数字地球的部分支撑技术。

（2）×　数字地球可利用虚拟技术，模拟过去的环境。

[质疑·手记]

预习完成后，请将你的疑问记录，并与“小伙伴们”探讨交流：

疑问1：

解惑：

疑问2：

解惑：

疑问3：

解惑：

遥感技术（RS）在区域地理环境研究

中的应用

2016年5月15日10时43分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭将遥感卫星三十号发射升空。

遥感卫星三十号将主要用于科学试验、国土资源普查、农作物估产及防灾减灾等领域。

探讨

：

与传统方式相比，利用卫星获取资料有哪些优势？

【提示】　精度高、质量高、效率高，且节省人力、财力。

探讨

：

不同物体和物体的不同状态具有不同的电磁波特性，卫星传感器探测地表物体对电磁波的反射和物体自身发射的电磁波，然后按照一定的规律把电磁辐射转换成图像，经过处理，提取物体信息，完成远距离识别物体和物体的状态，这就是遥感工作的基本原理。

根据遥感工作的基本原理，请你设计用遥感技术对我国滇池流域水质状况监测的方案。

【提示】　方案A：

获得滇池水质状况遥感影像资料（或建立滇池水质遥感监测预报系统）。

方案B：

对水质出现的异常状况进行分析，提出预报（或根据遥感信息对水质状况监测分析，提出防治措施）。

探讨

：

请拟列出卫星遥感技术的三个应用领域及相关的课题名称。

序号

应用领域

课题名称

例

防灾减灾

长江流域洪水动态分析

①

②

③

【提示】

序号

应用领域

课题名称

例

防灾减灾

长江流域洪水动态分析

①

资源普查

野生藏羚羊种群数量及分布

②

农作物估产

江淮地区水稻种植面积及产量分析

③

工程建设规划

青藏铁路选线分析

1．在资源普查中的应用

勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等是遥感技术在资源普查中的重要应用领域，如下表所示：

应用领域

具体内容

备注

矿产资源

蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产

人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域

生物资源

通过遥感图像解译，用图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据

为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务

2.在环境、灾害监测中的应用

随着遥感技术的发展，遥感将不仅为人们提供信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且在环境监测、灾害预警等方面发挥着巨大作用，有助于灾害的预防、环境的治理和保护。

如下表所示：

应用领域

具体内容

备注

环境监测

荒漠化、土壤盐渍化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等

有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善

灾害监测

旱情、洪灾、滑坡、泥石流、农林病虫害、森林火灾等

有利于防灾减灾

3.在农业、林业方面的应用

在农业方面，利用遥感技术可以识别各类农作物，计算其种植面积，并根据作物生长情况估计产量。

在林业方面，利用遥感技术可以清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。

如下图所示：

1．对农作物病虫害的监测，新疆采用了卫星遥感技术，是因为（　　）

【导学号：

94880003】

①农作物遭受病虫害时，发射和反射的波谱会有一定变化　②卫星遥感分辨率高，可拍摄到清晰的照片　③卫星遥感探测的范围广，连续性强　④卫星遥感智能化高，在治虫过程中无需人工参与

A．①②　　　B．③④　　C．①③　　　D．②④

【解析】　由于农作物遭受病虫害时，发射和反射的波谱会有一定变化，卫星遥感具有探测的范围广，连续性强的特点，因此可对农作物病虫害进行监测。

【答案】　C

2．当地时间2016年9月6日，西班牙哈韦阿，当地遭遇森林大火，数百房屋受损，约1400人疏散至安全地带。

用于监控森林火灾的地理信息技术还可用来　　（　　）

A．出行导航

B．规划城市道路交通

C．建立城市管理数据模型

D．对农作物长势监测

【解析】　用于监控森林火灾的地理信息技术是遥感系统，遥感可以估测粮食的产量，D正确。

遥感技术没有导航功能，也不能进行规划、分析处理数据，A、B、C错误。

【答案】　D

全球定位系统（GPS）的应用

材料一　浓雾协助英法联军创造了“九日奇迹”。

1940年5月24日，德军以“闪电战”攻破马奇诺防线，把40万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上。

从26日至31日都是大雾天气，浓厚的云雾笼罩在海峡上空，加上油库燃烧形成的黑烟，使德军战斗机找不到轰炸目标。

到6月4日上午，联军共撤出34.6万人，有人说是浓雾创造了奇迹。

材料二　据有关报道，第二次海湾战争中，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻碍美军事行动，但美专家指出烟雾对美军使用的卫星制导导弹没有任何影响。

材料三　2016年6月12日，第二十三颗北斗导航卫星发射成功。

据相关专家介绍，北斗导航系统两大优势完全超越美国GPS，首先是兼容互操作。

这将会给用户带来很多好处。

其次，北斗导航系统的目标之一就是在2020年建成有源导航定位，短报文功能。

北斗导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继美国全球定位系统和俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。

探讨

：

材料一和材料二中同样是烟雾，为什么能阻滞德军的袭击，而不能对美国的轰炸产生影响？

【提示】　“二战”时的德军飞行员依靠人眼的视力发现目标，一旦有低层烟雾出现，人会看不清地面的物体。

而第二次海湾战争中，因为美军采用了全球定位系统（GPS），能提供精密的三维坐标、速度和时间，并且具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点，因而不受烟雾的影响。

探讨

：

从2014年我国渔政船已全部装备了北斗导航系统，渔政船上安装该系统有何作用？

【提示】　该系统能实时追踪、显示船舶航行全程轨迹、实现对船舶的编码、呼号、位置（经纬度），对地航向、对地速度、航向速度、航行状态、目的港等信息的管理，以及航迹偏离报警、进入或驶离设定区域的报警等。

根据全球定位系统所具有的特征，其广泛应用于以下领域：

3．北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。

从2012年开始向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务。

据此回答

（1）～

（2）题。

（1）北斗卫星导航系统属于对________技术的应用（　　）

A．GPSB．RS

C．GISD．“3S”

（2）北斗卫星导航系统可用于（　　）【导学号：

94880004】

①交通运输　②搜索营救　③高度指挥　④导弹发射

⑤数据处理

A．②③④⑤B．①②③④

C．①②④⑤D．①③④⑤

【解析】　第

（1）题，北斗卫星导航系统是对GPS技术的应用。

第

（2）题，北斗卫星导航系统的主要功能是定位和导航，可用于交通运输、搜索营救、高度指挥、导弹发射等。

【答案】　

（1）A　

（2）B

4．下图是车载导航仪面板示意图，行驶中始终显示车头朝上，指向标箭头随行车方向而转动。

据此回答

（1）～

（2）题。

（1）导航仪能即时显示汽车位置，主要依靠的技术是（　　）

A．遥感B．计算机

C．全球定位D．地理信息系统

（2）汽车在前方左拐弯后，导航仪面板上的指向标箭头朝向为（　　）

A．左上B．右上

C．左下D．右下

【解析】　第

（1）题，导航仪主要为用户提供定位和导航功能，使用全球定位系统，C正确。

遥感获取地物面状信息，提供事物特征、变化等信息；地理信息系统对信息进行分析和处理。

第

（2）题，根据题干信息，行驶中始终显示车头朝上，此时车头位置朝向西北，百货大楼位于西南方，故当汽车驶向百货大楼时，指向标箭头朝右下，故选D项。

【答案】　

（1）C　

（2）D

地理信息系统（GIS）的应用

材料一　甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。

材料二　某城市部分地区经过数字化处理的“交通线、功能分区、地价图”。

探讨

：

材料一中两图形对地物的表示有何差异？

与地图相比，地理信息系统有哪些优点？

【提示】　①储存信息的形式不同。

地理信息系统通过建立数据模型，以数据库的形式储存地理空间数据，而地图以图纸的形式保存地理信息。

②查询的方式不同。

地理信息系统通过计算机进行查询和数据更新，而地图则通过肉眼进行判读，获得地理信息。

GIS获取的信息更有针对性，速度也更快。

③地理信息系统可以将不同来源、不同比例尺、不同投影的地图数据进行综合，并进行空间分析，而地图有许多方面做不到。

优点：

①信息量大，使用方便；②功能强大、完备；③能够进行动态监测和评估预测。

探讨

：

材料二中，若布局合理，则该城市盛行风向最不可能为________；若在该区域新建物流中心，最宜选择在________。

地理信息系统在城市管理中有哪些作用？

【提示】　西南风　丁地　地理信息系统在城市管理中的作用：

地理信息系统在城市交通、土地利用、城市规划等方面都具有强大的管理功能。

1．在灾害监测中的应用

应用地理信息系统，并借助于遥感技术，可有效地监测和预报洪涝灾害、森林火灾等。

2．在区域地理环境研究中的应用

3．在城市管理中的应用

应用

主要功能

城市信息管理与服务

主要向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息

城市规划

进行城市与区域多目标的开发与规划

城市道路交通管理

显示有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息

城市抗灾减灾

实时跟踪灾害发生、发展过程，对灾害进行快速分析、评价和模拟，辅助开展灾后的应急和恢复工作

城市环境管理

环境规划与决策、监测、评价、预测与模拟

城区公共卫生

提供预警和决策支持

5．读“某专题研究建立的地理信息系统（GIS）图层图”，完成

（1）～

（2）题。

（1）该专题研究可能是（　　）

A．耕地分类和评价

B．工业分布与交通的关系

C．商业分布与交通的关系

D．学校布局

（2）若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场选址，在下列图层中应增加

（　　）【导学号：

94880005】

①大气污染　②区域规划　③造纸厂、印刷厂分布

④水文地质

A．①②B．①③

C．②③D．②④

【解析】　第

（1）题，根据题中提供的图层，有水系、土地利用、居民点、地形和土壤，特别是有土壤图层，说明该专题研究的可能是耕地分类和评价。

第

（2）题，如果对深埋垃圾场选址，首先应考虑该地的水文地质条件，因为是深埋，处理不好很容易造成地下水污染；另外，深埋垃圾场附近地表比较疏松，并且有可能产生沼气等气体，故选址时一定要参考当地的区域规划，决不能建在居民区、商业区附近。

【答案】　

（1）A　

（2）D

6．下图示意某地理专题研究建立的地理信息系统图层。

据此完成

（1）～

（2）题。

（1）叠加丙与丁图层可以研究（　　）

A．河流分布B．地形特征

C．商业布局D．客货流量

（2）为了较合理地得出丙图，需要叠加的图层有（　　）

A．甲与乙B．甲与丁

C．乙与丁D．甲、乙、丁

【解析】　第

（1）题，丙图层是交通分布，丁图层是人口分布，与人口和交通相关的是商业布局。

第

（2）题，交通建设首先要考虑尽可能多的连接居民点，以获得经济效益，在具体选线上，要考虑到地形和河流等自然条件，以降低建设成本。

【答案】　

（1）C　

（2）D

数字地球与各关键技术之间的关系

宁波未来“智慧城市”生活的远景是：

走在街头，通过“无线智能叫车服务”就能立刻把出租车叫到身边；想租房买房，只需用智能手机的摄像头对着小区，详细的租售信息立即显示在四维地图上；“智慧医疗”——让人们在家也可以通过远程网络和传感系统轻松地看病；“智慧家居”——家里安装一个大屏幕，想购物或订机票，动动手指头就能完成；“智慧导航”——除了带路，还能播报天气、路况等。

探讨

：

材料中的“智慧城市”主要应用了哪些地理信息技术？

【提示】　全球定位系统、遥感技术、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等各种技术的综合应用，是“数字地球”的一部分。

探讨

：

“智慧城市”还有哪些功能？

【提示】　实施城市智能管理、警务工作的智能管理等。

7．数字地球的建立，使人类拥有了一个数字化空间实验室，科学家通过这个实验室可以从全球角度研究可持续发展的问题。

下列说法不正确的是（　　）

A．利用数字地球可模拟环境变化对物种的影响

B．利用数字地球可掌握作物病虫害及生长情况

C．利用数字地球，可以预测温室效应加剧后，海平面上升将淹没哪些地区

D．利用数字地球，可以预测将来，但无法模拟数世纪前的环境

【解析】　

【答案】　D

8．“数字地球”是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，对地球多分辨率、多尺度、多时间和多种类的三维描述，也就是模拟地球。

据此完成

（1）～

（2）题。

（1）“数字地球”即（　　）

A．数字化、信息化的虚拟地球

B．用数字度量半径、体积、质量等的地球

C．用经纬网络描述的地球

D．“数字城市”和“数字校园”

（2）“数字地球”的应用领域包括（　　）

①保持生物多样性　②解决政治或经济危机　③增加农业产出　④方便人民生活

A．①②B．③④

C．①②③D．①②③④

【解析】　第

（1）题，“数字地球”是一个“模拟地球”，它是用数字化的方法将地球上的信息转化为数字信息存入计算机中，实现在网络上的流通，并非真实的地球；“数字地球”不仅包括经纬网信息，还包括其他大量的与空间位置相关的信息；“数字城市”和“数字校园”是“数字地球”的组成部分。

第

（2）题，“数字地球”的应用领域广泛，如预测气候变化、治理环境污染、防灾减灾、保持生物多样性、解决政治或经济危机、增加农业产出等，从而为经济发展和人民生活提供服务，促进可持续发展。

【答案】　

（1）A　

（2）D

[课堂·小结]

对点训练1　遥感（RS）

读某一时刻地球晨昏线分布图，据此回答1～2题。

1．获得上述图片资料的地理信息技术是（　　）

【导学号：

94880006】

A．RSB．GIS

C．GPSD．数字地球技术

2．下列关于遥感的说法，不正确的是（　　）

A．遥感工作时不直接接触地物

B．遥感技术是遥感信息接收与应用的过程

C．遥感获取的信息是电磁波信息

D．遥感无法感知地面不辐射电磁波的物体

【解析】　第1题，遥感技术是“视觉的延伸”，对某项事物的观测利用的是遥感技术。

第2题，遥感是利用传感器等技术装备，在航空器或航天器上通过接收和处理地面目标物反射或辐射的电磁波而对地物进行远距离感知的技术系统。

地面上所有物体都能反射或辐射电磁波。

【答案】　1.A　2.D

对点训练2　全球定位系统（GPS）

目前，4G手机在人们的日常生活中越来越普遍，强大的功能日益丰富了人们的生活。

我国北斗卫星导航系统在不久的将来会进入个人手机领域。

读下图，回答3～4题。

3．此图是诺基亚的一款GPS手机的GPS功能显示图，该手机的出现说明了（　　）【导学号：

94880007】

A．GPS技术已经成为人们日常生活的必备工具

B．随着GPS技术的普及，民用GPS技术发展很快

C．只有名牌的手机厂商才有能力开发GPS手机技术，中国目前还没有掌握此技术

D．手机GPS导航不需要通过GPS卫星，有手机信号就行

4．手机GPS功能的出现，说明GPS逐渐走入了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手，其原因正确的是（　　）

A．GPS手机成为时尚

B．GPS技术可以帮助人们选择最合适的旅游线路，降低旅游成本

C．GPS技术可以扩大人们的出行范围

D．GPS技术可以保证旅游者的安全

【解析】　第3题，GPS有定位、导航功能，接收信号时，需要先通过卫星进行定位；GPS手机的出现，说明GPS已融入人们生活，但并不是人们日常生活的必备工具；中国已掌握了研发GPS手机的技术。

第4题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，有利于旅游者选择旅游线路，降低旅游成本。

【答案】　3.B　4.B

对点训练3　地理信息系统（GIS）

叠图分析是科学选址最常用的方法。

结合下图，回答5～6题。

5．叠图分析最常用的地理信息技术是（　　）

A．RSB．GPS

C．GISD．数字地球

6．选定的区域适合建设（　　）

A．大型垃圾处理场B．大型仓储式超市

C．汽车加油站D．水源保护区

【解析】　第5题，叠图分析需要把多种平面图信息进行综合比较、分析，这正是地理信息系统（GIS）的主要内容。

第6题，由远离主要道路、植被保护好等要求并结合四个备选项就可判断出，该选址是水源保护区的适宜地。

大型仓储式超市和汽车加油站都需要接近主要道路；大型垃圾处理场一般不会建在植被保护好的区域。

【答案】　5.C　6.D

对点训练4　地理信息技术与数字地球

中国政府和学术界在“数字地球”的基础上提出了“数字中国”的构想。

构想中的“数字中国”将建立一个统一完整的国家公用信息网。

它集成了国家信息网、国土资源信息网、长江流域监控网等网络的信息，并将促进这些系统的综合利用。

据此回答7～8题。

7．有关“数字地球”的叙述，正确的是（　　）

【导学号：

94880008】

A．“数字地球”就是指因特网

B．“数字地球”就是指“信息高速公路”

C．“数字地球”只能方便人们的生活，并不能创造实实在在的财富

D．“数字地球”是用数据通信技术使地球上信息的表达方式日益数字化

8．应用网络技术可能对国家安全构成的直接威胁是（　　）

①在互联网上存在着许多容易扩散的计算机病毒　②敌对势力利用网络散布谣言，扰乱社会秩序　

③外国情报机构可以利用网络技术窃取国家机密　

④网上黑客经常破坏一些计算机网络

A．①②B．②④

C