12地理信息技术在区域地理环境研究中的应用

第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用一、学海导航（一）《课程标准》要求标准：1.结合实例，了解遥感在资源普查、环境和灾害监测中的应用2.举例说出全球定位系统在定位导航中的应用3.运用有关资料，了解地理信息系统在城市管理中的功能4.了解数字地球的含义（二）学习目标1.知识与技能◆利用图像，结合实际，了解GPS在定位导航中的应用◆通过具体案例以了解地理信息技术在某些领域的应用◆通过搜集资料、图像，进行分析对比，以加深对地理信息技术的理解2.过程与方法◆运用资料分析问题和图表对比方法◆尝试小组合作进行资料、图像查找3.情感态度与价值观◆培养学生对地理信息技术进行探究的兴趣◆培养学生分析问题、解决实际问题的能力◆进行爱国主义思想教育，以增强学生的民族自豪感（三）知识内容：共分四部分内容◆第一部分介绍了什么是遥感以及其应用范围等有关内容◆第二部分介绍了全球定位系统，教材介绍了全球定位系统的概念、特点以及在区域地理环境中的应用等有关内容◆第三部分介绍了地理信息系统的概念以及在区域地理环境中的应用等有关内容◆第四部分介绍了地理信息技术与数字地球◆按照《课程标准》的目标要求，掌握遥感的概念和遥感的基本工作过程，对于遥感工作原理不要求涉及“专业机理”，定位到“工作过程”程度即可。◆遥感的应用是重点之一。通过遥感在资源普查、环境和灾害监测中的具体应用与功能，进一步认识遥感在现代社会中发挥的巨大作用，认识遥感对传统测量、测绘技术，环境普查手段、灾害评估等革命性的推动作用。并要求学生能够结合遥感的具体应用，说明遥感的功能和意义。不要求进行遥感图象判读，但需要适当介绍遥感图像的分类知识（在有条件的学校，可以考虑适当介绍一些关于遥感判读的简单知识与技能，作为拓展性学习内容）。GPS的工作机制也很复杂，《课程标准》也不要求对其做深入研究，教学时给出基本概念和基本工作过程即可。（四）知识结构（五）学习建议1.方法技巧──列表对比法如何区分“3S”技术：地理信息系统主要的功能主要组成部分遥感RS对地表物体进行远距离的感知，获取信息卫星（飞机）、传感器、地面接收站全球定位系统GPS导航、定位GPS卫星星座、GPS信号接收机、地面监控系统地理信息系统GIS对地理空间数据进行输入、管理、分析计算机系统2.方法技巧──高效记忆法（1）运用简要概括法记忆地理信息技术的主要组成部分：遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），简单记为“3S”（2）运用歌诀法记忆地理信息技术的应用：应用域广作用大，模拟过程知变化，叠加数据析精确，技术应用大众化（3）运用顾名思义法记忆遥感的概念和主要环节：遥感的的概念中抓住关键词一是“远距离”，二是“感知”。（4）运用归纳法记忆遥感的关键装置──传感器的重要作用：（5）运用联系图式记忆全球定位系统概念、组成和主要工作过程以及“3S”技术之间的关系全球定位系统概念：全球定位系统的组成和主要工作过程：“3S”技术之间的关系：（6）运用概括归纳法记忆全球定位系统的工作特点“三全二性”──全能性、全天候、全球性、连续性和实时性3.教材图表点拨图1.4遥感的主要环节该图运用联系框图形象地说明遥感的主要环节目标物→传感器→遥感地面系统→成果图1.51998年7月～31日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像阅读该图时要a、b两图比较来读，可清晰地看出信息处理前后的遥感图象的差异。从遥感的环节看，a、b两图处在不同的位置上。a由飞机遥感图象镶嵌而成，阴雨天气，地物分辨率较低。但图中水体和城市清晰可见，通过黑白程度的对比，还能判定被洪水淹没地区的分布情况。图中湖、河等水域呈黑色，居民点呈浅灰色。b图是经过信息处理后而成的，运用不同的色彩表达不同的内容，更醒目更清晰，黑色区域为湖边或河边淹没的滩地，紫色表示常年水域，深绿色表示被淹农田，浅绿色表示受损鱼塘，对淹没区的范围和分布一目了然。图1.61998年8月28日洞庭湖及荆江地区卫星遥感图阅读该图除了注意a、b两图比较外，还应注意与图1.5的比较。图1.5是1998年7月27～31日洞庭湖及荆江地区的飞机遥感图象，图1.6是1998年8月28日洞庭湖及荆江地区卫星遥感图象，两者的成像时间相差一个月，通过两者的比较可以看出该地区一月之内淹没地区的动态变化。图1.7GPS卫星星座阅读该图主要是为了了解全球定位系统的重要组成部分──GPS卫星星座。GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。这24颗均匀地分布在6个轨道平面内，相邻两个轨道平面的夹角是60度。位于地平线上的卫星颗数随时间和地点的变化而变化。不过，对于地面观测者来说，最少可见到4颗卫星，因为要计算观测站点的三维坐标，必须观测4颗以上GPS卫星。图1.8GPS汽车导航该图的右上角是对汽车导航装置的放大图，并在图的下方用语言简要的描述了GPS为汽车导航的过程：第一步GPS卫星不断发射GPS信号，接受机收到信号后解算出汽车所在的地理位置；第二步驾驶员输入出发地和目的地，并通过电台传送给服务中心；第三步服务中心为其确定可行路线，并通过卫星传输给汽车，第四步汽车在GPS卫星信号引导下到达目的地。图1.10香港地理信息系统部分显示该幅图主要揭示了以下三方面的内容：（1）它们是从香港地理信息系统中随意截取的三个界面，展示了香港的三个图层，结合此图理解好图层的含义。（2）用文字对三个界面的每一个部分作了说明，并列出了该系统的一些功能。（3）通过界面的说明可知，有关香港的信息可在系统中随时补充、修改、查看，并可根据需要输出，即图中图层内容可随时按指令（原大、放大、缩小）打印出来。4.思考向导课本P9思考1：通过与传统的区域地理环境研究方法相比较，我们可以知道遥感的特点（1）“站得高，看得远”，感知的视野宽，范围大；（2）无论航空器还是航天器运行的速度都较快，能在短时间内收集大量的信息，并能运用现代技术进行传输和信息处理，具有获得资料速度快、周期短的特点；（3）从总的方面看，遥感的运用比传统的方法节省大量的人力财力。课本P9思考2：遥感是人的视力的延伸，在一定意义上说有一定的道理，但不全面。人眼在可见光范围内有很高的光谱分辨率，但在可见光之外则是“睁眼瞎”。由于技术的进步和应用领域的不断开拓，传感器的功能比人眼有了很大提高，例如感应的波谱范围更宽，从紫外线到可见光、红外线，并延伸到微波，提高光谱分辨率和空间分辨率；在夜晚或恶劣天气情况下也能使用；并有一定的穿透能力等。微波遥感，对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日的全天侯工作。可见遥感不仅仅是人的视力的延伸。课本P11思考：在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间的传递过程：第一步GPS卫星不断发射GPS信号，接受机收到信号后解算出汽车所在的地理位置；第二步驾驶员输入出发地和目的地并通过电台传送给服务中心；第三步服务中心为其确定可行路线，并通过卫星传输给汽车。第四步汽车在GPS卫星信号引导下到达目的地。课本P13思考1：地理信息系统能够建立数据模型，即通过一定的方式将要表示的内容转变成数据，这是GIS与地图最基本的差异。与地图相比主要具备以下优点；（1）信息大，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。课本P13思考2：地理信息系统是地图的延伸，我们可以理解为地图是地理信息系统的重要信息源，是地理信息系统的基础，而地理信息系统是地图的发展和完善，除了具备地图的基本功能外，还有更多的地图所没有的功能。5.活动参与课本第14页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，地理信息系统则对信息进行加工（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→（在显示各巡警车的城市地理信息系统中）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（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。6.学习活动建议1.分活动小组，确定各小组的活动内容2.收集有关地理信息技术的资料、整理资料，制作展示课件3.对各小组的成果进行评价二、基础训练（一）选择题1.遥感的关键装置是[]A.航空器B.传感器C.胶片质量D.磁带质量2.遥感的优点有[]①探测范围大②获得信息快③不受地面条件限制④成本低，效益高A.①②B.①②③C.①②④D.①②③④3.遥感探测范围由大到小依次是[]A.飞机、陆地卫星、宇宙飞船B.宇宙飞船、陆地卫星、飞机C.飞机、宇宙飞船、陆地卫星D.陆地卫星、宇宙飞船、飞机4.为获取所需的不同信息，完成不同的目的和任务，遥感可用[]A.不同的传感器B.不同的运载工具C.不同的波段和不同的遥感仪器D.不同的电磁波5.在黑白遥感图片中，湖、河显示水域的颜色是[]A.白色B.黑色C.浅灰色D.灰白色6.关于遥感技术的叙述，正确的是A.遥感是人们利用肉眼在地面事物进行感知B.遥感是人们利用一定技术装备，对遥远的宇宙事物进行感知C.遥感的关键装置是航空器或卫星D.遥感技术能监测洪涝灾害的发展变化，便于人们及时安排防灾、救灾工作7.阴雨天气中，对地物分辨率较高的是[]A.飞机可见光遥感B.卫星可见光遥感C.飞机微波遥感D.卫星微波遥感8.对农作物进行估产属于遥感应用的哪一领域[]A.资源普查B.灾害监测C.环境监测D.工程建设及规划9.下列属于地理信息系统硬件的是[]①计算机②程序③扫描仪④工人A.①②B.①③C.②④D.②③10.地理信息系统[]A.主要是记录地理事物的计算机系统B.具有空间分析的能力，没有动态预测能力C.是专门处理地理空间数据的计算机系统D.是地图绘制系统（二）综合分析题一、读GPS卫星定位图，回答1～8题1.GPS卫星定位的基本原理是，地面上任何一点，在任何一时刻，地面上空GPS卫星至少有[]A.3颗B.4颗C.24颗D.21颗2.属于全球定位系统空间部分的是[]A.GPS卫星星座B.地面监控系统C.GPS信号接收机D.雷达3.GPS卫星星座的工作卫星和在轨备用卫星分别是[]A.21颗和3颗B.22颗和2颗C.21颗和4颗D.24颗和4颗4.要想随时知道自己所处的地理坐标，需要拥有A.全球定位技术B.GPS信号接收机C.地理信息技术D.遥感技术5.GPS技术对交通的重要作用有[]A.增加能源消费B.降低行车速度C.导航D.加快行车速度6.全球定位系统的空间部分由分布在距离地面20200千米的6个轨道面上的多少颗卫星组成[]A.3颗B.4颗C.24颗D.21颗7.与传统的手工测量手段相比，GPS技术具有的特点是[]A.测量精度高，操作复杂B.中间处理环节较多且复杂C.仪器体积大，不便于携带D.全天候操作，信息自动接收、存储8.GPS逐渐走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的帮手，其原因正确的是[]A.GPS接收机的小型化以及价格的降低B.GPS可以帮助人们降低旅游成本C.GPS可使旅游者更具有安全感D.GPS可以增加人们的旅游距离二、RS技术、GIS技术、GPS技术等现代化是国土整治和区域发展研究中应用比较广泛的技术手段。据此回答9～14题9.能在很短的时间内获得全面资料的技术[]A.遥感技术B.地理信息技术C.全球定位技术D.电子通信技术10.通过地图、遥感图像、野外考察等获得数据的GIS技术程序是[]A.数据处理B.信息源C.数据库D.表达11.地理信息技术的重要功能[]A.对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达B.能对遥感信息进行处理和判断分析C.能在全球范围内适时进行导航和定位D.能在很短时间内获得较全面的资料12.地理信息系统的简要技术程序是[]A.信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达B.信息源→空间分析→数据处理→数据库→表达C.信息源→空间分析→数据库→数据处理→表达D.信息源→数据库→数据