第一章第二節(jié)地理信息技術(shù)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用教案

課時(shí)安排：2課時(shí)

教學(xué)目的：

1．了解遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的原理，以及數(shù)字地球的含義。

2．舉例說明遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用

教學(xué)重難點(diǎn)：

1．遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的原理，以及數(shù)字地球的含義

2．遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用

教具準(zhǔn)備：有關(guān)掛圖等、自制圖表等

教學(xué)方法：比較法、圖示分析法、圖示法等

教學(xué)過程：

第一課時(shí)

一、地理信息技術(shù)

1．概念：

指獲取、管理、分析和應(yīng)用地理空間信息的現(xiàn)代技術(shù)的總稱，主要包括遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)等。

2．應(yīng)用——廣泛

廣泛應(yīng)用于區(qū)域地理環(huán)境研究，在資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害防御監(jiān)測(cè)、國土資源管理、國土開發(fā)規(guī)劃等許多領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。

如：可以模擬特定區(qū)域的自然過程，預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生的災(zāi)害或環(huán)境變化。

GPS汽車導(dǎo)航、空間信息網(wǎng)站、城市多媒體地理信息系統(tǒng)等。

二、遙感(RS)

1．概念：

是人們?cè)诤娇掌?如飛機(jī)、高空氣球)或航天器(如人造衛(wèi)星)上利用一定的技術(shù)裝備，對(duì)地表物體進(jìn)行遠(yuǎn)距離的感知。

2．遙感的裝置

⑴傳感器——遙感的關(guān)鍵裝置

作用：傳感器在航空或航天器上接受地面物體反射或輻射的電磁波信息，并以圖像膠片或數(shù)據(jù)磁帶記錄下來，傳送到地面接收站(圖1．4)

⑵組成（了解）

遙感平臺(tái)、傳感器、地面接收站、信息處理系統(tǒng)等

3．遙感技術(shù)的主要環(huán)節(jié)和功能

案例介紹：

1998年洞庭湖及荊江地區(qū)飛機(jī)、衛(wèi)星遙感影像對(duì)洪水監(jiān)測(cè)

1998年夏秋，長(zhǎng)江流域發(fā)生了罕見的大洪水，中科院遙感所等科研部門，利用飛機(jī)遙感監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)洞庭湖及荊江地區(qū)洪災(zāi)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在很短的時(shí)間內(nèi)獲得了較全面的資料，給抗洪決策提供了科學(xué)依據(jù)，為奪取抗洪斗爭(zhēng)立了大功。

課本圖1.5（左圖）是飛機(jī)遙感影像，在陰雨天氣的情況下，通過微波遙感，透過層層云雨陰隔而得到的圖像，地物仍具很高的分辨率，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后，課本圖1.6（左圖）更是清楚地顯示了洪水的淹沒情況。課本圖1.5（右圖）是衛(wèi)星遙感影像，同樣經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后，課本圖1.6（右圖）能清楚地顯示當(dāng)時(shí)該地區(qū)淹沒地區(qū)的分布。通過不同時(shí)間，不同遙感平臺(tái)得到的影像，再經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，我們就能快捷、準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出洪水的淹沒情況?？梢?，遙感技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)。

4．遙感的優(yōu)越性（此部分可以請(qǐng)學(xué)生思考討論總結(jié)完成。）

①提高研究工作的精度和質(zhì)量，節(jié)省人力、財(cái)力，提高效率。

傳統(tǒng)的工作方法

面上的分析研究

遙感技術(shù)

從面上的區(qū)域分析研究入手，有重點(diǎn)地選擇若干點(diǎn)、線進(jìn)行野外驗(yàn)證和檢查

②遙感信息作為重要的信息源，為區(qū)域地理環(huán)境研究從定性到定量、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從過程到模式的轉(zhuǎn)化和發(fā)展，提供了條件。

區(qū)域地理環(huán)境研究的前提是獲取地理信息。例如，將多次或逐月、逐年的遙感影像圖疊加，就可反映城市的擴(kuò)張、海岸的侵蝕、湖泊的消長(zhǎng)，等等。在區(qū)域地理環(huán)境研究中,遙感廣泛應(yīng)用于資源凋查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害防御監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣。除了以上介紹的森林火災(zāi)、洪水監(jiān)測(cè)外，還廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、海洋研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)等許多方面。而且我國的遙感技術(shù)也已經(jīng)在世界上具領(lǐng)先地位。

5．遙感技術(shù)的應(yīng)用

閱讀

通過這個(gè)材料，使學(xué)生了解如下問題：

遙感在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

1．遙感在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要包括上地資源調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、病蟲害和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境調(diào)查及監(jiān)測(cè)，以及農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)和估產(chǎn)等方面。

2．遙感在土地資源與土壤調(diào)查中應(yīng)用廣泛。

3．作物估產(chǎn)是體現(xiàn)遙感在農(nóng)業(yè)方面綜合應(yīng)用的最好例證。

思考

1．從監(jiān)測(cè)的范圍、速度，人力和財(cái)力的投入等方面看，遙感具有哪些特點(diǎn)?

點(diǎn)撥：范圍更廣、速度更快、需要人力更少、財(cái)力投入少。

2．有人說：遙感是人的視力的延伸。你同意這種看法嗎?

點(diǎn)撥：同意?？梢詮倪b感的定義分析。從某種意義上說，人們“看”的過程就是在遙感，眼睛相當(dāng)于傳感器。

課堂小結(jié)：

遙感技術(shù)是國土整治和區(qū)域發(fā)展研究中應(yīng)用較廣的技術(shù)手段之一，我國在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)走在了世界的前列。我國的大部分土地已經(jīng)獲得了大比例尺的航空影像資料，成功發(fā)射了回收式國土資源衛(wèi)星，自行研制發(fā)射了“風(fēng)云”衛(wèi)星。遙感技術(shù)為我國自然資源開發(fā)與利用提供了大量的有用的資料，在我國農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)勘察、土地利用、環(huán)境管理與城鄉(xiāng)規(guī)劃中起到了非常重要的作用。

板書設(shè)計(jì)

第二節(jié)地理信息技術(shù)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用

一、地理信息技術(shù)

1．概念：

2．應(yīng)用——廣泛

二、遙感(RS)技術(shù)極其應(yīng)用

1．概念：

2．遙感的裝置

⑴傳感器——遙感的關(guān)鍵裝置

⑵組成（了解）

遙感平臺(tái)、傳感器、地面接收站、信息處理系統(tǒng)等

3．遙感技術(shù)的主要環(huán)節(jié)和功能

4．遙感的優(yōu)越性

提高研究工作的精度和質(zhì)量，節(jié)省人力、財(cái)力，提高效率。

5．遙感技術(shù)的應(yīng)用

第二課時(shí)

三、全球定位系統(tǒng)(GPS)

1．概念：

利用衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)適時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)，稱為全球定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GPS。

2．組成：

空間部分——GPS衛(wèi)星星座(圖)．7)；

地面控制部分—一地面監(jiān)控系統(tǒng)；

用戶設(shè)備部分——GPS信號(hào)接收機(jī)。

3．特點(diǎn)

全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性

4．應(yīng)用

⑴為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。

⑵在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用。

如：野外調(diào)查是區(qū)域地理環(huán)境研究常用的方法之一，全球定位系統(tǒng)可以幫助野外考察人員確定考察點(diǎn)的地理位置(經(jīng)度和緯度)、高程(海拔)，從而可在野外調(diào)查中獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

⑶在日常生活中應(yīng)用——GPS導(dǎo)航

無論是在何時(shí)何地，只要擁有GPS信號(hào)接收機(jī)，就能知道自己前進(jìn)的方向和所處的地理坐標(biāo)。利用GPS為導(dǎo)航服務(wù)也成為—種新興的行業(yè)(圖1．8)。

5．GPS衛(wèi)星星座

GPS汽車導(dǎo)航（圖1．8）汽車導(dǎo)航裝置可顯示城市道路圖和該車的位置。駕駛員輔入出發(fā)點(diǎn)和目的地的地名然后從系統(tǒng)顯示的可行路線中選擇其中的一條。系統(tǒng)除動(dòng)態(tài)顯示該車的位置》L還通過語音提示引導(dǎo)駕駛員把車開到目的地。

GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。它們均勻分布在六個(gè)軌道平面內(nèi)。全球任何地點(diǎn)在任何時(shí)刻地平面上空至少有四顆GPS衛(wèi)星。

思考

在GPS汽車導(dǎo)航中，信息在汽車、衛(wèi)星和服務(wù)中心之間是怎樣傳遞的?

點(diǎn)撥：汽車中的GPS用戶設(shè)備接收了GPS衛(wèi)星信息，解算出本車的位置、速度等信息，并通過無線電信號(hào)傳送至服務(wù)中心。服務(wù)中心再根據(jù)汽車所在的位置、及時(shí)通過語言提示為汽車導(dǎo)航。

閱讀

通過該材料大致了解我國的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)

四、地理信息系統(tǒng)(GIS)

1．概念

專門處理地理空間數(shù)據(jù)的汁算機(jī)系統(tǒng)，稱為“地理信息系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱“GIS”。

閱讀

通過這個(gè)材料，使學(xué)生了解如下問題：

2．地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)要程序

教師指圖講解，使學(xué)生對(duì)地理信息系統(tǒng)的過程有一般性了解。

3．應(yīng)用

應(yīng)用的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，凡是用到地圖或需要處理地理空間數(shù)據(jù)的領(lǐng)域都可用到。

⑴在區(qū)域地理環(huán)境研究中，地理信息系統(tǒng)可提供反映區(qū)域狀況的各種空間信息。通過對(duì)有關(guān)信息進(jìn)行分析、加工，建立能反映區(qū)域內(nèi)各種因素相互關(guān)系，揭示區(qū)域結(jié)構(gòu)、特征和發(fā)展規(guī)律的模型。

⑵利用地理信息系統(tǒng)所提供的查詢檢索、空間分析等功能，還可對(duì)區(qū)域內(nèi)自然資源和條件、區(qū)位和交通條件、人口和勞動(dòng)力條件，以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件進(jìn)行更精確的分析、評(píng)價(jià)。

⑶在利用遙感、全球定位系統(tǒng)等提供的地理信息的基礎(chǔ)上，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)，可以對(duì)環(huán)境和自然災(zāi)害進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及評(píng)估預(yù)測(cè)。

⑷地理信息系統(tǒng)在城市管理中的應(yīng)用已得到推廣。

思考

1．與地圖相比，地理信息系統(tǒng)具有哪些優(yōu)點(diǎn)?

點(diǎn)撥：優(yōu)點(diǎn)很多，如地理信息系統(tǒng)的信息具有多維的特征；地理信息的時(shí)序性十分明顯；時(shí)效性好；更新快等等。

2．有人說：地理信息系統(tǒng)是地圖的延伸。你怎樣理解?

點(diǎn)撥：從地理信息系統(tǒng)是一個(gè)多維的地圖等方面思考。

五、地理信息技術(shù)與數(shù)字地球

1．“3S”的關(guān)系

⑴聯(lián)系：

既互為獨(dú)立發(fā)展又相互促進(jìn)。

⑵區(qū)別

①遙感主要用于地理信息數(shù)據(jù)的獲??；

②全球定位系統(tǒng)主要用于地理信息的空間定位；

③地理信息系統(tǒng)主要用來又對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、查詢、更新、空間分析和應(yīng)用評(píng)價(jià)。

2．?dāng)?shù)字地球

（1）概念

指數(shù)字化的地球，即把整個(gè)地球信息進(jìn)行數(shù)字化后，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來管理的技術(shù)系統(tǒng)。

（2）原理和應(yīng)用

數(shù)字地球是將不同空間、時(shí)間的自然、人文的大量信息，按地理坐標(biāo)，從區(qū)域到全球進(jìn)行整合，并進(jìn)行立體的，動(dòng)態(tài)的顯示，能為復(fù)雜的生產(chǎn)、研究活動(dòng)提供實(shí)驗(yàn)條件和試驗(yàn)基地。

活動(dòng)

1．圖1．5和田1．6顯示的對(duì)洪水災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)除運(yùn)用了遙感技術(shù)外，還運(yùn)用了哪種地理信息技術(shù)?這兩種地理信息技術(shù)在這次洪災(zāi)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)中具有怎樣的相互關(guān)系?

點(diǎn)撥：在圖1.5和圖1.6所示的洪水監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)中,除運(yùn)用了遙感技術(shù)外,還運(yùn)用了地理信息系統(tǒng),遙感提供了信息源(信息搜集),地理信息系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行加工(分析、統(tǒng)計(jì))。

2．城市110指揮中心在接到報(bào)警電話后，能在最短的時(shí)間內(nèi)指揮警車到達(dá)出事地點(diǎn)。為提高出警效率，許多城市配備了巡誓車。應(yīng)用地理信息技術(shù)可大大提高出誓效率(圖1．11)。

(1)110指揮中心要隨時(shí)掌握每輛巡警車在城市中的位置，可以利用哪一種地理信息技術(shù)?

點(diǎn)撥：可以利用全球定位系統(tǒng)

(2)110指揮中心要確定哪一輛巡警車離出事地點(diǎn)最近，可以利用哪一種地理信息技術(shù)?

點(diǎn)撥：可以利用地理信息系統(tǒng)

(3)110指揮中心要判定最近的警車至出事地點(diǎn)的道路是否暢通，還需要利用哪些技術(shù)?如果存在嚴(yán)重交通堵塞，110指揮中心又該怎么辦?

點(diǎn)撥：還要用到攝像和視頻傳輸技術(shù)。如果存在嚴(yán)重交通堵塞，需要另外找較近的且有條件較快趕到出事地點(diǎn)的巡警車（需要綜合運(yùn)用上述技術(shù)）。