地理必修3第一章 地理环境与区域发展第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用教案设计

第二节　地理信息技术在区域地理环境研究中的应用

学习目标：1.了解遥感、全球定位系统、地理信息系统和数字地球的概念。2.掌握遥感、全球定位系统、地理信息系统和数字地球在生产、生活中的应用。(重点)　3.理解“3S”之间的区别与联系及其与“数字地球”的关系。(重难点)

一、地理信息技术

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。

2．类型：遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)。

3．应用领域

二、遥感(RS)

1．概念

人们在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。

2．遥感的关键装置

一种被称为传感器的仪器。

3．主要环节

4．原理

地面物体的种类、性质、环境条件不同，其反射和辐射的电磁波也各不相同。

5．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。

6．应用

资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。

[特别提醒]　遥感技术的特点：探测范围大，获得资料速度快、周期短，能反映动态变化，受地面条件限制少，手段多、信息量大，用途广。

三、全球定位系统(GPS)

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

3．特点：全能性、全球性、全天候、连续性和实时性。

4．应用：为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间；利用GPS为导航服务。

四、地理信息系统(GIS)

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

五、地理信息技术与数字地球

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

(1)卫星遥感与飞机遥感的探测范围相同。 (　　)

(2)汽车导航装置可显示城市道路图，但不显示该车的位置。 (　　)

(3)地理信息系统即计算机系统。 (　　)

(4)利用数字地球，可以预测未来，但无法模拟数世纪前的环境。

  (　　)

(5)精确测量珠穆朗玛峰可利用哪种地理信息技术 (　　)

A．遥感　　　　　 B．全球定位系统

C．地理信息系统   D．数字地球

提示：(1)×　卫星遥感比飞机遥感距离地面远，因此探测范围大。

(2)×　汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。

(3)×　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。

(4)×　数字地球可利用虚拟技术，模拟过去和未来的环境。

(5)B　[全球定位系统可以提供某地的经纬度、海拔等定位信息，因此利用它可以测量山地高度。]

2018年10月11日，西藏自治区江达县波罗乡境内发生山体滑坡，造成金沙江断流并形成堰塞湖。灾害发生后，“地质灾害InSAR技术研究中心”第一时间获取高分辨率卫星影像进行了灾情遥感影像解译分析，并利用合成孔径雷达干涉测量技术展开了滑前形变探测等工作。

报告指出，从2011年3月4日卫星影像可见，该滑坡区早在2011年之前便存在显著形变，滑坡后壁已经基本连通，滑坡中后部发育多处中小型滑塌。从2015年2月22日影像发现，2011年至2015年滑坡体上变形整体呈加剧趋势，但未发生剧烈的位移变化。从2018年8月29日Planet卫星影像可见，此时滑坡区整体变形非常显著，滑坡后壁发生了较明显的整体下错，滑源区中部发生了较大规模的滑塌。

问题1　(综合思维)在此次山体滑坡灾害发生后，我们利用遥感技术进行抢险救灾有哪些优势？

提示：探测范围大、获取资料速度快、周期短、能反映堰塞湖及滑坡体的动态变化、受地面条件限制少、手段多、信息量大。

问题2　(地理实践力)遥感技术如何为到达现场救灾的工作人员提供安全保障的指导服务？

提示：通过遥感检测，可以确定抢险救灾人员的工作活动范围，注意需要规避的危险区域，安全撤离的路线等指导服务。

1．遥感在资源调查、环境和自然灾害防御监测中的应用

目前遥感技术在资源普查、环境和灾害监测等方面运用广泛，具体应用分析如下：

2.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：

1．2018年8月，第18号台风“温比亚”在浙江和上海一带登陆，给我国中东部以及华北地区带来了大量的降水，部分城市出现了严重的内涝灾害。据此完成(1)～(2)题。

(1)下列关于台风“温比亚”的叙述正确的是(　　)

A．在登陆之前，上海地区吹东南风

B．会引发滑坡、泥石流等次生灾害

C．造成的灾情可用GPS监测

D．气流呈顺时针方向旋转

(2)目前，对台风最主要的监测手段是(　　)

A．利用气象卫星　　　 B．建立洪水预报系统

C．利用探测气球   D．气象台人工监测

(1)B　(2)A　[台风“温比亚”在浙江和上海一带登陆，在登陆之前，上海地区位于台风中心的西部，气流呈逆时针方向辐合，上海地区吹西北风。台风带来了大量的降水，会引发滑坡、泥石流等次生灾害。对台风最主要的监测手段是利用气象卫星，进行遥感监测。]

2．不同的地物和地物的不同状况有不同的反射率，据此原理，可以利用遥感监测的有  (　　)

①近海赤潮灾害　②人口分布　③海上石油污染　④工业生产总值

A．①②　　B．②③　　　C．③④　　　D．①③

D　[遥感不能监测人口分布和工业生产总值。]

近期，针对车主对于高架桥定位、导航的痛点，百度地图率先推出了高架导航功能，覆盖全国几乎所有采用高架桥道路设计的城市，可以更精确地判断行驶的位置位于高架桥上还是高架桥下，为用户提供更加准确的导航服务。

(以上海为例，百度地图可判断所处的位置是在高架桥上还是桥下)

问题1　(地理实践力)百度地图率先推出的高架桥导航功能是基于全球定位系统的什么功能来区分车辆所处的位置是在高架桥上还是桥下的？

提示：主要是通过全球定位系统提供的经度、纬度和海拔来区分的，尤其是车辆在高架桥上的海拔。

问题2　(综合思维)利用卫星导航时，我们可以获知车辆运行的速度吗？

提示：可以获知车辆运行的速度。

[归纳总结]__全球定位系统的部分应用领域和用途          

3．北斗导航系统(BDS) 是我国自行研制的全球卫星定位与短文通信系统，是继美国全球定位系统(GPS)和俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)之后的第三个成熟的卫星导航系统。完成(1)～(2)题。

(1)下列关于北斗导航系统的叙述，正确的是    (　　)

A．可精确划定城市地价等级范围，提高土地利用率

B．可对某地区的自然灾害进行精确的分析、评估

C．可以监视长途客车的行驶路线，获取位置和速度等信息

D．具有全天候、连续性、实时性的特点，是人视力的延伸

(2)北斗导航系统在抗震救灾中发挥的主要作用有(　　)

①提供灾区的影像　②统计灾区的经济损失　③确定救灾人员的位置　④提供短文联络

A．①②  B．①③  C．②③   D．③④

(1)C　(2)D　[第(1)题，北斗卫星导航系统实质就是一种全球定位系统，通过实时定位可以监视长途客车的行驶，获取位置和速度等信息。第(2)题，材料中说明了北斗卫星导航系统不仅可以定位，还有短文通信功能；提供灾区影像的技术是遥感，统计灾区经济损失是应用地理信息系统。]

4．读车载GPS导航监控原理示意图，回答(1)～(2)题。

(1)图中M表示(　　)

A．制作GPS接收机    B．分析交通状况

C．生成电子地图       D．计算三维坐标

(2)车载GPS通过公共电信网络传给交通监控中心的信息是(　　)

A．车载GPS所在道路的拥堵状况

B．车载GPS所在地的地理坐标

C．车载GPS所在车辆的违章信息

D．车载GPS规划的导航路线

(1)C　(2)B　[第(1)题，纸质地图信息数字化后录入地名坐标信息，即生成电子地图，将该电子地图输入车载GPS，则可进行路线规划和导航。第(2)题，车载GPS通过公共电信网络传给交通监控中心的信息是其所在位置，即当地地理坐标。]

2018年8月以来非洲猪瘟闹得生猪行业人心惶惶，特别是中下旬疫情点增多，病毒来源仍未查清，且有在全国范围传播的可能，对国内生猪养殖、屠宰的食品安全监管带来巨大的挑战。非洲猪瘟病毒具有高度致死性，且目前无有效的医治办法，受此影响，生猪行业股票市值在猪瘟疫情暴发以来平均下跌了13%左右。9月11日，农业农村部发布特急明电——《农业农村部关于进一步加强生猪及其产品跨省调运监管的通知》(下称通知)，就非洲猪瘟疫区解除封

锁前生猪及其产品跨省调运监管有关事项做了补充。通知要求，与发生非洲猪瘟疫情省相邻的省份(自治区、直辖市，下称“省”)暂停生猪跨省调运，并暂时关闭省内所有生猪交易市场。暂停时间从任一相邻省发生疫情至其全部相邻省疫情解除封锁前。通知还指出，目前疫情省的相邻省份为河北、山西、内蒙古、吉林、上海、福建、江西、山东、湖北、陕西等10个省份。下图是运用GIS制作的2018年8月份爆发非洲猪瘟疫情的省份(浅灰色)以及应重点防控的省份(深灰色)分布图。

问题1　(综合思维)点击在农业农村部网站上发布非洲猪瘟疫情分布图，可以查询到实时的猪瘟疫情分布地的生猪存栏、防疫状况，这说明地理信息系统(GIS)制作的地图与传统地图相比有何特点？

提示：信息量大，可实时更新，可多种方式呈现分析预测结果等。

问题2　(综合思维)应用地理信息系统(GIS)如何指导人们有效地防控非洲猪瘟疫情？

提示：应用GIS可对各地区各时段非洲猪瘟疫情诊断病例、疑似病例等指标分类汇总，在地图上进行“地点”“状况”的位置标定，每日发布各地疫情防控状况，供有关部门查询分析，制定相应的防控策略。

[归纳总结]__地理信息系统的应用                        

　地理信息系统可应用的领域相当广泛，可以说，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域，都可以借助GIS技术。

(1)在区域地理环境研究中的应用

(2)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。

(3)在城市建设和管理中的应用

“3S”技术手段的选取技巧

(1)对于“3S”技术的考查，主要是考查“3S”技术作用和应用领域的不同。  因此，学生只要抓住“3S”技术的区别，就能对“3S”技术的选取做出正确的判断。可以重点记住三种技术的主要区别：

(2)注意在“用词”方面的差异，也是正确选取“3S”技术的方法之一，具体方法如下：

①若有“获取”“监测”“估测”“调查”等词语的一般选取遥感技术。

②若有“定位”“导航”“测量”“精确”“精准”等词语的则选取全球定位系统。

③若有“分析”“评估”“预测”“预报”“处理”“管理”“决策”“规划”“选址”等词语的则多选取地理信息系统。

5．京东快递是中国较大的电商企业之一，有自己的自营店。通过自己的系统，它可以在一个小时内对全国范围内的千家分公司的每种商品的库存、销售量全部盘点一次，为高效的配送系统提供保证。京东的物流配送系统致力于打造配送时间不超过24个小时的高端服务，使它可以维持极少的库存甚至零库存，且可以保证正常销售，节约了大量的储物空间和费用。据此完成(1)～(2)题。

(1)目前，京东在中国几乎所有的大城市开设了快递业务和自营店。京东总部要查询自营店的分布情况，需要应用的地理信息技术是(　　)

A．RS　　　B．GIS　　　C．GPS　　　D．数字地球

(2)京东的物流配送中心与其运输车队的合作密切，应用的地理信息技术有(　　)

①RS　②GIS　③GPS　④GRS

A．①②  B．①③  C．②③  D．③④

(1)B　(2)C　[第(1)题，京东总部要查询自营店的分布情况，需要应用的地理信息技术是GIS，主要功能是查询、分析信息。第(2)题，京东的物流配送中心与其运输车队的合作密切，应用的地理信息技术有GIS，可以查询物流状况，②对。GPS 用于定位车队位置，③对。RS主要是拍摄遥感图像，不能查询、定位，①错。GRS 不是地理信息技术，④错。]

6．下图为“互联网时代公司管理联系图”。读图回答(1)～(2)题。

(1)图中运用的地理信息技术主要为(　　)

A．RS   B．GPS

C．GIS   D．视频摄像

(2)利用此项技术可直接(　　)

A．确定公司货车的位置

B．获取公司人员办公情况

C．统计公司销售业绩

D．检测公司产品的质量

(1)C　(2)C　[第(1)题，汇总处理数据和文件的地理信息技术为地理信息系统(GIS)。第(2)题，确定货车位置利用的是GPS；获取人员办公情况用的是视频摄像装置；地理信息系统基本功能包括对数据的采集、管理、处理、分析和输出，可统计公司销售业绩，但不能检测出公司产品的质量问题。]

(教师独具)

北京时间2018年7月29日，中国以“一箭双星”方式成功发射第33、34颗北斗导航卫星。据此完成1～2题。

1．我国“北斗”系统属于    (　　)

A．全球定位系统　　　 B．遥感技术

C．地理信息系统   D．3S

2．北斗卫星系统最宜广泛应用的领域是   (　　)

A．农业估产   B．矿产探测

C．野外考察      D．灾害预测

1．A　2.C　[第1题，我国的“北斗”系统由多颗卫星组成，具有定位导航的功能，属于全球定位系统。第2题，北斗卫星系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置和海拔高度，从而可在野外调查中获得更为精准的数据。]

“我是京东智能配送机器人，已顺利抵达您的楼下，请凭提货码提取商品。”这是在北京海淀区一居民楼下发生的一幕。这些配送机器人可以识别、躲避障碍物，辨别红绿灯，还能规划路线、自动驾驶、自动泊车等。完成3～4题。

3．京东配送机器人完成快递工作，应用的地理信息技术主要是(　　)

A．RS   B．GPS

C．GPS、GIS   D．RS、GIS

4．下列城市管理工作中，未来最先可能被智能机器人取代的是(　　)

A．道路清扫   B．医疗救护

C．幼儿看护   D．事故处理

3．C　4.A　[第3题，从题干提取信息，机器人“抵达您的楼下”需使用地理定位，应用了GPS。同时，机器人还能“规划路线、自动驾驶”即对数据信息进行处理分析，应用了GIS，故选C。第4题，智能机器人对固定不变的事物进行规划处理，所以最先被取代的可能是清扫道路。]

2015年6月16日，全球星基高精度增强服务系统“中国精度”正式提供服务。这意味着中国北斗用户在无须架设基站的情况下，可以享受便捷的厘米级高精度定位增强服务。据此回答5～7题。

5．我国“北斗”导航系统主要属于下面哪一类现代技术(　　)

A．GPS　　B．RS     C．GIS　　D．数字地球

6．下列领域中可以应用“北斗”导航系统的是(　　)

A．作物估产   B．交通运输

C．病虫害分析   D．矿产分布

7．为监测并分析城市化过程发展变化趋势，应采用的现代化技术是(　　)

①“北斗”导航系统　②遥感技术　③地理信息系统

④雷达系统

A．①②   B．②③

C．①③   D．③④

5．A　6.B　7.B　[第5题，“北斗”系统属于全球定位系统，全球定位系统缩写为“GPS”。第6题，“北斗”导航系统可以用于交通等的定位情况； 遥感(RS)主要用于资源评估、环境监测和灾害监测领域；地理信息系统的主要功能有数据采集、数据分析、决策应用等，其能够解决的主要问题包括地理空间分布及位置分析、趋势分析、模式分析、模拟结果等，预报农作物病虫害灾情实际就是对地理事件的模拟预测和分析。第7题，监测并分析城市化过程发展变化趋势，应采用的现代化技术是遥感技术和地理信息系统，“北斗”导航系统和雷达系统主要功能是定位。]

(教师独具)

教材P12活动

1．在图1.5和图1.6所示的洪水监测和统计中，除运用了遥感技术外，还运用了地理信息系统，遥感提供了信息源(信息搜集)，地理信息系统对信息进行加工(分析、统计)。

2．(1)可以利用全球定位系统。

(2)可以利用地理信息系统。

(3)还要用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要另外寻找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车(需要综合运用上述技术)。

(4)接警→确认出事地点的位置→(在显示各巡警车的地理信息系统中)了解其周围巡警车的位置→分析确定最近(或能最快到达)的巡警车→通知该巡警车。

(5)城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门，都可利用地理信息技术。