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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作用[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。3.弄清“3S”之间的区别与联系及其与“数字地球”的关系。知识点一地理信息技术和遥感[情景导入]科技中的地理2019年1月3日上午10点26分，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆，首次月背与地球的中继通信，开启了人类月球探测新篇章。思考探究：(1)与传统方式相比，利用卫星获取资料有哪些优势？(2)遥感技术可以应用在哪些领域？答案：(1)精度高、质量高、效率高，且节省人力、财力。(2)资源调查、环境监测、自然灾害的防御监测等。[自主学习]1．地理信息技术(1)概念。地理信息技术是指获取、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)。(2)应用。①在区域地理环境研究中的应用：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：GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。2．遥感(RS)(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)主要环节。(3)特点：监测范围广，精度高，速度快，节省人力、财力，提高效率。(4)应用：资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等。[合作探究]读遥感技术工作原理示意图，完成下列各题。(1)从图A中可以看出，此遥感技术所利用的运载工具是________，这种运载工具采用的是________的方式对地面物体进行感知和识别，这种方式的遥感技术，对地面的分辨率较________(填“高”或“低”)。(2)在图B中，传感器接受的是_____________________________________________________________。(3)(双选)遥感技术可应用的领域有()A．人口普查B．森林普查C．农作物病虫害监测D．预测洪灾损失答案：(1)飞机航空摄影高(2)地面反射或辐射的电磁波信息(3)BC[反思归纳]目前遥感技术普遍应用在资源调查、环境和灾害监测及工程建设规划等各个方面。1．在资源普查中的应用勘探矿产资源，调配生物资源、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.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：思维拓展遥感图像判读的方法和技巧(1)遥感图像直接判定法的技巧。利用遥感图像上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图形等标志可直观识别遥感图像上的目标地物。例如，我国黄土高原地区水土流失严重，沟谷纵横，地形切割十分破碎，在卫星图像上表现为大面积的浅灰色调细麻树枝状图案，据此可直接判读黄土地貌的分布。(2)解译遥感图像的方法——对比分析法。对比分析是指用不同波段、不同时间的卫星图像以及地面的已知资料进行对比。对比的目的在于互相补充、相互验证，从卫星图像上提取更多有用的信息，使判读结果更加准确可靠。(3)遥感图像判读不可缺少的方法——逻辑推理法。运用地理学规律的相关分析和实际经验进行逻辑推理判定也是常用方法。例如，从水系分布的格局，可推断出有关岩性及地貌类型等方面的信息；从植被类型分布，可推断出土壤类型。[活学巧用]读世界某火山喷发时的卫星图像，完成(1)～(2)题。(1)要获取火山喷发的卫星影像图，主要应用的地理信息技术是()A．RSB．GISC．GPSD．数字地球(2)如果利用卫星对火山灰进行监测，通过分析多幅火山灰图片，可以获得()①火山灰喷出的起始位置②火山灰飘动速度③火山灰影响的范围④火山灰飘动的方向⑤此时段当地的风向A．①②③⑤B．②③④⑤C．③④⑤D．①②③④⑤解析：第(1)题，火山喷发的卫星影像图是应用遥感(RS)技术获取的。第(2)题，从火山喷发卫星影像图上可以看出火山灰的状况，监测火山灰喷出的起始位置、移动方向、速度、影响范围、此时段当地的风向等。答案：(1)A(2)D知识点二全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)[情景导入]科技中的地理2018年11月19日02时07分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第四十二、四十三颗北斗导航卫星。经过3个多小时的飞行，卫星顺利进入预定轨道。此次任务的成功发射，标志着我国北斗三号基本系统星座部署圆满完成，计划年底前向“一带一路”国家和地区提供基本导航服务，迈出从区域走向全球的“关键一步”。思考探究：北斗导航卫星的主要功能有哪些？答案：北斗导航卫星的主要功能有定位、导航等。[自主学习]1．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。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)特点。提供精密的三维坐标(经度、纬度、高度)、速度、时间，且具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点。(4)应用。确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔)。2．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。信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达。(3)应用。①区域地理环境研究。提供反映区域状况的各种空间信息。对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。②城市管理查看、查询相关信息资源制作相关的统计分析图和专题图综合分析相关信息，进行应急事件的录入、处理、决策等工作[合作探究]1．北斗卫星导航系统是中国自主建设的卫星导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。下表是北斗卫星导航系统“三步走”发展概况。根据材料，完成(1)～(2)题。步骤(时间)系统名称服务范围1994年北斗一号系统5°N～55°N，70°E～140°E2012年北斗二号系统55°S～55°N，55°E～180°2020年北斗全球系统全球(1)目前北斗卫星导航系统可以用于()①人口普查②应急搜救③水文监测④海产品加工⑤地理信息测绘A．①②③B．③④⑤C．②③⑤D．①④⑤(2)由表可知()A．北斗一号系统服务范围超过2000万平方千米B．北斗二号系统服务范围主要涵盖亚洲和欧洲C．目前北斗系统服务范围覆盖太平洋和大西洋D．目前西半球区域暂时无法接收北斗系统服务解析：第(1)题，应急搜救应用了北斗卫星导航系统的定位和导航功能，水文监测中可用其定位功能来确定水位的高程，地理信息测绘运用了定位功能。而人口普查、海产品加工则与北斗卫星导航系统无关。第(2)题，从服务范围可以判断出北斗二号系统信号不能覆盖欧洲和大西洋，能覆盖180°经线以西的太平洋和160°E～180°的西半球部分区域。答案：(1)C(2)A2．地理信息系统(GIS)在国民经济各部门得到了广泛的应用。GIS数据库由若干图层组成。据此，完成下列各题。用来存储不同信息的GIS图层(1)GIS的工作过程主要有_____________________，___________________以及_______________等环节。(2)图示的“图层”按自然和人文两个方面分类，属自然地理方面的是__________________；属人文地理方面的是________________________________。(3)下列课题中，主要应用GIS进行研究的有()①近50年来，某省粮食总产量与人均产量变化趋势分析②近20年来，某市市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析③某市郊区土地利用状况与农业结构变化特征分析④某市市区主要道路交叉交通流量状况分析及公交线路、站点分布的方案设计A．①②B．①③④C．②③④D．①④(4)若要研究邮电通信点的布局问题，需要用到图中的哪一图层？还应该增加哪些图层？请简要说明原因。答案：(1)地理数据的输入、存储地理数据的操作和分析地理信息输出(2)水系、地形、土壤土地利用、居民点(3)C(4)需要用到图中的居民点分布图层，还应增加交通线路分布图层。邮电通信点的布局要具备两个条件：一是要分布在居民区内或居民分布集中的地区；二是要布局在交通便利的地方，即位于交通干线上。[反思归纳]1．全球定位系统的应用2．地理信息系统的应用(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思维拓展1．GPS仪器界面的解读方法全球定位系统最主要的功能是定位和导航，因此其仪器的工作界面上往往呈现出的是几个数据信息，故只要明确其主要的数据所代表的含义就可以准确地判读了。如下图(GPS手持机界面图)中的界面上显示有四个关键的数据：一是定位的时间为16时59分11秒；二是手持机持有者所在地的纬度为北纬32°03′23.2″；三是手持机持有者所在地的经度为东经118°45′54.6″；四是手持机持有者所在地的海拔为17m。2．地理信息系统图像的判读地理信息系统的图像判读，较多的是通过叠加分析的方式进行考查。叠加分析是将同一地区的两层或多层地图要素重叠在一起进行图层和属性运算，产生新的图层或属性的过程。叠加图层新生(应用)主体人口密度与交通线路及规划图新建商业中心选址河流分布、坡度分布、土石分布泥石流易发区水系、土地利用、居民点、地形、土壤土地的分类和评价水系、土地利用、居民点、地形、土壤、水文地质、区域规划深埋垃圾场选址坡向分布、岩石倾斜滑坡易发区[活学巧用]1．在未来的农业生产中，依托于地理信息技术，农民首先可定期获得农田长势的影像资料，再经过系统分析，最后把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田，从而减少污染、提高产量。依据图文材料，完成(1)～(2)题。(1)这一过程中，依次使用的地理信息技术是()A．GPS－RS－GISB．RS－GPS－GISC．GIS－RS－GPSD．RS－GIS－GPS(2)“土地利用信息数据库”在数字城市规划中不能用于()A．分析应急避难场所数量B．确定市区停车场的规模C．决策公交线路合理布局D．统计城市流动人口数量解析：第(1)题，农民利用RS定期获得农田长势的影像资料；专门处理地理空间数据的计算机系统称为地理信息系统，简称GIS，利用该系统把影像资料进行系统分析；利用卫星在全球范围内适时进行定位、