必修3第一章第二节教学设计 Microsoft Word 文档

课 题 第一章区域环境与区域发展 第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 课 型新课 知识 目标 1 认识地理信息技术的基本含义 主要内容以及每种技术的主要功能和 应用领域 从而认识地理信息技术的意义 2 培养学生应用地理信息技术获取地理信息的地理信息素养 能力 目标 1 培养学生用地理科学思维去解决相关地理问题的意识和能力 2 通过具体的实践性学习 探究性学习掌握与地理信息技术相关的学习 方法 教 学 目 标 情 感 态 度 价值观 1 培养对地理学科的信心 2 在合作探究中培养合作精神 科学精神与科学态度 教学重点 1 了解 RS 的工作过程以及在资源普查 环境和灾害监测中的应用 2 举例说出全球定位系统 GPS 在定位导航中的应用 3 运用有关资料 了解地理信息系统 GIS 在城市管理中的功能 4 理解数字地球的含义 教学难点 1 了解 RS 的工作过程以及在资源普查 环境和灾害监测中的应用 2 举例说出全球定位系统 GPS 在定位导航中的应用 3 运用有关资料 了解地理信息系统 GIS 在城市管理中的功能 4 理解数字地球的含义 教 法讲述法 学案式指导 读图分析 案例探究等 学 法启发 引导学生自主学习 分组合作探究 练习 教学活动 安排 1 指导学生预习课文 完成学习材料 2 组织学生进行探究 认识 3S 技术在区域地理研究中的应用 教 学 过 程 导入新课 在区域的研究中不仅有定性的研究方法 还有定量的研究方法 其中地理信息技术在 区域发展的研究中发挥着越来越重要的作用 播放汶川地震后通过遥感技术监测唐家山堰 塞湖形成及发展过程与危害的新闻报道 使学生体会到地理信息技术在自然灾害监测和预 防方面的重要性 一 地理信息技术及其作用 学生阅读课文 总结概念 类型 作用 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 地理信息系统 GIS 3 作用 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 二 遥感 RS 学生阅读课文 认识遥感的简单原理 应用 优势 1 概念 是人们在航空器 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 遥感概念中的关键词是 远距离 即不直接接触地面物体 其次是感知 用一定的 装备和技术获得地物的信息 不同的地面物体 性状不同 反射和辐射的电磁波也不同 这是遥感信息能够判读的基本工作原理 具体而言 遥感是指应用探测仪器 不与探测目 标相接触 从远处把目标物的电磁波特性记录下来 通过分析 揭示出目标物的特征性质 及其变化的综合性探测技术 根据遥感的定义 遥感系统包括 被测目标物的信息特征 信息的获取 信息的传输与记录 信息的处理和信息的应用五大部分 2 工作过程 目标物能辐射和反射电磁波 这种电磁波被传感器探测到后传输到地面接收系统 地 面通过电脑软硬件设备和有经验科学工作者的处理得到遥感图像和统计数字 遥感 RemoteSensing 技术是 20 世纪 60 年代蓬勃发展起来的一门新兴的相对年轻 的对地观测综合性探测技术 它是在航空摄影的基础上发展起来的 近几十年来 随着空 间技术 电子技术和计算机技术的发展 遥感技术已成为一种先进 实用的综合探测手段 被广泛应用于农业 林业 地质 地理 海洋 水文 气象 环境监测 地球资源勘探及 军事侦察等各个领域 遥感对区域地理的研究起着非常重要的作用 与传统区域研究不同 遥感进行区域研究能够定量化 动态化和模式化 3 遥感的优越性 1 提高精度和质量 节省人力 财力 提高效率 2 遥感信息作为重要的信息源 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 4 遥感在区域地理环境研究中的应用 1 应用领域 资源调查 环境监测 自然灾害防御监测等 2 灾害监测实例 活动 读图 1 5 1 6 判读 1998 年夏秋长江流域洪水发生时洞庭湖及荆江遥感影像 确 定淹没区的分布及范围 在 1998 年 7 月 27 31 日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像和 1998 年 8 月 28 日洞庭湖 及荆江地区卫星遥感图像所示的对洪水灾害的监测和统计中 除了运用遥感外 还运用了 地理信息系统 遥感提供了信息源 信息搜集 地理信息系统则对信息进行加工 分析 统计 补充 遥感在国民经济各领域中的应用 在农业方面 利用遥感技术可以识别各类农作物 计算种植面积 并根据作物生长情况估计产量 美国的世界小麦估产精度达 90 这种大 面积的估产对于国际贸易 储运 加工等都有重要意义 在作物生长过程中 可以利用遥 感技术分析其长势 及时进行灌溉 施肥和收割等 当农作物受灾时 可以及时预报 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 我国云南腾冲地区 9 8 9 的航空遥感试验 估算出该地区的森林面积和蓄积量 火灾是林业的大敌 世界各地每年 发生森林火灾多达 20 万起 利用航空红外遥感技术 不仅能预报已经燃烧起来的烈火 而且可以探测到面积小于 0 1 0 3 平方米的小火情 还能及时预报由于自燃尚未起火的 隐伏火情 利用卫星遥感 一次就可探测到数千平方千米范围内所发生的林火现象 遥感 技术在我国扑灭大兴安岭特大林火中起了很大的作用 遥感技术在土地资源和土壤调查中 也获广泛应用 如伊朗通过分析卫星图像 找到了 3 的可耕地 为地质研究和勘查工作提 供先进手段 可先分析研究遥感资料 再选择重点区进行野外观测与验证 完全不同于常 规的地质勘查工作 从点 线观测着手 汇集大量资料 再描述一个地区的地质特征 最 后进行分析研究 在地质构造研究方面 遥感图像视域广 影像逼真 能真实反映各种 地质现象间的关系 能发现地面常规工作不能发现的地质构造 尤其是第四纪松散深沉积 物覆盖下的一些隐伏构造 在矿产资源调查方面 可提出矿产普查勘探的方向 例如通过 对吉林省陆地卫星图像的分析 发现铜矿的分布与线性构造密切相关 对开发这个地区的 铜矿有重要意义 在工程地质勘测中 主要用于大型堤坝 厂矿及其他建筑工程的选址和 道路选线 以及由地震 暴雨等造成的灾害性地质过程的预测等方面 例如 山西大同某 电厂选址 京山铁路改线设计等 从遥感资料中发现了过去资料中没有反映的隐伏地质构 造 及时改变了厂址和路线 确保了工程质量与安全 在水文地质勘测中 可利用各种类 型的遥感资料 查明区域的水文地质条件 富水地貌部位 识别含水层及判断充水断层 如美国在夏威夷群岛 用红外遥感的方法发现了 200 多处地下水出露点 解决了该岛所需 淡水的水源问题 利用遥感技术还可以进行火山活动的监测 地震活动的调查 沙丘移动 的研究等 水文学和水资源研究方面的应用 不仅能确定地表江河 湖沼和冰雪的分布 面积 水量和水质 而且对勘测地下水资源也十分有效 例如 在青藏高原地区 经过对 遥感图像的判读分析 不仅修正了已有湖泊的面积 形状 而且还新发现了 500 多个湖泊 水文情报的关键就在于能否及时获得各有关水文要素的动态信息 国外已利用遥感技术于 旱情预报 融雪径流预报和暴雨洪水预报等方面 遥感技术还可以准确确定水流区及其变 化 监测洪水动向 调查洪水泛滥范围以及受涝面积和受灾程度等 在区域水文研究方面 已广泛利用遥感图像绘制流域下垫面分类土 已确定流域的各种形状参数 自然地理参数 和洪水预报模型参数等 海洋学研究中的应用 海洋占地球表面积的 71 至今仍有 1 3 的洋区在相当大的程度上是未知区 遥感技术已成功应用于海面温度 盐度 海冰 海流 波浪和潮汐等海洋学各要素的测量 以及海岸带地质地貌调查 海涂资源调查 海岸线长 度量算 海岸动态变化探测 河流与海洋相互作用研究 海岸带资源开发研究等 环境监 测方面的应用 利用遥感技术可以快速 大面积监测水污染 大气污染和土地污染以及各 种污染导致的破坏和影响 在监测城市热岛 烟雾扩散 水源污染 绿色植物覆盖指数 交通量等活动中 起到了重要作用 国家海洋局在监测渤海湾海面石油污染时 发现某国 商船在大沽锚地违章排污 及时作了处理 在国内外产生了较大影响 读漫画 在车载 IT 设备中最受驾车人关注的是 GPS 三 全球定位系统 GPS 1 概念 利用卫星 在全球范围内进行定位 导航的系统 2 组成 空间部分 地面控制部分 用户设备部分 GPS 技术是利用多卫星系统对地面某一固定点进行地理坐 标位置精确测定的技术系统 GPS 系统主要有三大组成部分 即空间星座部分 地面监控部分和用户设备部分 GPS 的空间 星座部分由 24 颗均匀分布在 6 个轨道平面内的卫星组成 10 GPS 的地面监控部分负责卫星的监控和卫星星历的计算 GPS 的用户设备主要由接收机硬 件和处理软件组成 用户通过用户设备接收 GPS 卫星信号 经信号处理而获得用户位置 速度等信息 最终实现利用 GPS 进行导航和定位的目的 24 颗 GPS 卫星在离地面 12000 千米的高空上 以 12 小时的周期环绕地球运行 在任 意时刻 在地面上的任意一点都可以同时观测到 4 颗以上的卫星 那么 为什么需要 4 颗 卫星来确定地面某点的位置呢 由于卫星的位置精确 在 GPS 观测中 我们可得到卫星到 接收机的距离 利用三维坐标中的距离公式 利用 3 颗卫星 就可以组成 3 个方程式 解出观测点的位置 X Y Z 考虑 到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差 实际上有 4 个未知数 X Y Z 和钟差 因而需要引入第 4 颗卫星 形成 4 个方程式 进行求解 从而得到观测点的经纬度和高程 接收机往往可以 锁住 4 颗以上的卫星 这时 接收机可按卫星的星座分布分成 若干组 每组 4 颗 然后通过算法挑选出误差最小的一组用作 定位 从而提高精度 3 用途和特点 为各类用户提供精密的三维坐标 速度和时间 具有全能性 陆地 海洋 航空和航天 全球性 全天候 连续性和实时性的特点 GPS 的主要应用 GPS 技术给测绘界带来了一场革命 利用载波相位差分技术 RTK 在实时处理两个 观测站的载波相位的基础上 可以达到厘米级的精度 与传统的手工测量手段相比 GPS 技术有着巨大的优势 测量精度高 操作简便 仪器体积小 便于携带 全天候操作 观测 点之间无须通视 测量结果统一在 WGS84 坐标下 信息自动接收 存储 减少繁琐的中间 处理环节 当前 GPS 技术已广泛应用于大地测量 资源勘查 地壳运动 地籍测量等领 域 出租车 租车服务 物流配送等行业利用 GPS 技术对车辆进行跟踪 调度管理 合理 分布车辆 以最快的速度响应用户的乘车或运送请求 降低能源消耗 节省运行成本 GPS 在车辆导航方面发挥了重要的角色 在城市中建立数字化交通电台 实时发布城市交 通信息 车载设备通过 GPS 进行精确定位 结合电子地图以及实时的交通状况 自动匹配 最优路径 并实行车辆的自主导航 民航运输通过 GPS 接收设备 使驾驶员着陆时能准确 对准跑道 同时还能使飞机紧凑排列 提高机场利用率 引导飞机安全进离机场 利用 GPS 定位技术 可对火警 救护 警察进行应急调遣 提高紧急事件处理部门对 火灾 犯罪现场 交通事故 交通堵塞等紧急事件的响应效率 特种车辆 如运钞车 等 可对突发事件进行报警 定位 将损失降到最低 有了 GPS 的帮助 救援人员就可在人迹 罕至 条件恶劣的大海 山野 沙漠 对失踪人员实施有效的搜索 拯救 装有 GPS 装置 的渔船 在发生险情时 可及时定位 报警 使之能更快更及时地获得救援 当前 发达国家已开始把 GPS 技术引入农业生产 即所谓的 精准农业耕作 该方 法利用 GPS 进行农田信息定位获取 包括产量监测 土样采集等 计算机系统通过对数据 的分析处理 决策出农田地块的管理措施 把产量和土壤状态信息装入带有 GPS 设备的喷 施器中 从而精确地给农田地块施肥 喷药 通过实施精准耕作 可在尽量不减产的情况 下 降低农业生产成本 有效避免资源浪费 降低因施肥除虫对环境造成的污染 随着 GPS 接收机的小型化以及价格的降低 GPS 逐渐走进了人们的日常生活 成为人 们旅游 探险的好帮手 通过 GPS 人们可以在陌生的城市里迅速地找到目的地 并且可 以沿最优的路径行驶 野营者携带 GPS 接收机 可快捷地找到合适的野营地点 不必担心 迷路 甚至一些高档的电子游戏 也使用了 GPS 仿真技术 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 称为 地理信息系统 简称 GIS 2 工作过程 3 功能 1 提供反映区域状况的各种空间信息 2 揭示区域结构 特征和发展规律的模型 3 提供查询检索 空间分析 评价功能 4 可以进行动态监测和评估预测 4 应用 地理信息系统 GeographicInformationSystem 简称 GIS 作为获取处理 管理和分 析地理空间数据的重要工具 技术和学科 近年来得到了广泛关注和迅猛发展 从技术和 应用的角度 GIS 是解决空间问题的工具 方法和技术 从学科的角度 GIS 是在地理学 地图学 测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科 具有独立的学科体系 从功能上 GIS 具有空间数据的获取 存储 显示 编辑 处理 分析 输出和应用等功 能 GIS 是指在计算机硬 软件系统支持下 对整个或部分地球表层空间中的有关地理分 布数据进行采集 储存 管理 运算 分析 显示和描述的技术系统 GIS 一般地图 一般地图是用比例尺 方向 图例 注记及等值线来表示地理事物 的有关内容 而地理信息系统则是地图的延伸 它通过采集 处理数据 建立模型来表示 地理事物的有关内容 五 地理信息技术与数字地球 1 概念 指数字化的地球 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 原理及应用 数字地球是将不同空间 时间的自然 人文的大量信息 按地理坐标 从 区域到全球进行整合 并进行立体的 动态的显示 能为复杂的生产 研究活动提供实验 条件和试验基地 3 3S 技术的区别 1 遥感 RS 的主要功能是获取信息 2 全球定位系统 GPS 的主要功能是定位 导航 3 地理信息系统 GIS 的主要功能是对地理空间数据进行输入 管理 分析 表达 数字地球对全球变化与社会可持续发展的作用 全球变化与社会可持续发展已成为当今世界人们关注的重要问题 数字化表示的地球 为我们研究这一问题提供了非常有利的条件 在计算机中利用数字地球可以对全球变化的 过程 规律 影响以及对策进行各种模拟和仿真 从而提高人类应付全球变化的能力 数 字地球可以广泛地应用于对全球气候变化 海平面变化 荒漠化 生态与环境变化 土地 利用变化的监测 与此同时 利用数字地球 还可以对社会可持续发展的许多问题进行综 合分析与预测 如 自然资源与经济发展 人口增长与社会发展 灾害预测与防御等 数字地球对社会经济和生活的影响 数字地球将容纳大量行业部门 企业和私人添加的信息 进行大量数据在空间和时间 分布上的研究和分析 例如国家基础设施建设的规划 全国铁路 交通运