高中地理人教版必修3教案第一章第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用（系列二）

第二课时课前准备有条件的同学可以准备GPS，同时搜集相关GPS的各种信息，到课堂上交流。师（创设情境，出示漫画）大家从漫画中看到了什么？你能解释这一现象吗？（先请对GPS有了解的同学作简要介绍。）生（学生讨论后回答）略。推进新课师在车载IT设备中最受驾车人关注的是GPS。那么全球定位系统到底是什么？它有什么用途呢？板书：二、全球定位系统（一）概念与工作过程师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；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。（设置探究问题帮助对GPS的理解。这一问题比较难，如果学生理解有困难，只作简单了解亦可）师汽车导航系统可以为驾驶员提供哪些便利的服务？在汽车导航中，信息在卫星、汽车和服务中心之间如何传递？请同学们独立的思考，并画出自己头脑中信息传递的图像。板书：（二）典型应用师自GPS对民间开放以来，各种产品、应用层出不穷，GPS已经深入国民生产、日常生活的方方面面。例如，车载GPS可以为汽车的主人提供就餐的最近路线，还可以智能的考虑汽车主人的爱好，如果其喜爱意大利餐，则GPS就会为其首先显示去最近意大利餐馆的路线。请同学阅读下面材料了解GPS的主要应用。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。师GPS最初用于军事目的，请同学们课后讨论它在军事上有什么用途。有条件的同学上网或查阅报刊资料了解一些近几年美国发动的几场战争中GPS发挥的主要作用。摘录后与其他同学交流。（教师总结GPS的应用后对本节课作小结）课堂小结GPS已经深入国民生产、日常生活的方方面面。必将在未来走进大寻常百姓家。那时，可别忘了为你打开这一知识大门的地理知识。第三课时课前准备学生利用课外时间上网，进入中国地理信息系统网站，了解相关的信息。导入新课师（创设问题情境）大家利用课外时间上网了解了地理信息系统，那么，请大家讨论交流什么是地理信息系统？它是怎样工作的好吗？（学生讨论、回答，由于学生对此了解不多，可能回答不好。这里只要能引发学生的学习兴趣即可。）推进新课板书：三、地理信息系统（一）概念与工作过程师请同学们阅读课本P12阅读材料“GIS的简要程序”，简单了解GIS的工作过程。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。（教师展示图片）师请学生阅读教材中关于香港的GIS的介绍。思考GIS能帮助我们做什么呢？请大家先推测一下。生可以了解城市的地貌、主要道路、城市各地区的地理情况。板书：（二）典型应用师GIS在城市管理、城市规划、大地测量、国防等许多方面都有重要的作用，例如在城市管理方面。（教师展示图片）（图片来自南师大汤国安教授）城市地下管网管理体系示意图师请同学读“城市地下管网管理体系示意图”。图中粗线圈中有一条虚线穿过。如果我们准备沿虚线进行地下施工，为了不破坏地下管线便在GIS中查一下经过虚线管道有哪些。粗箭头所指就是该地的剖面图。同学们看了是不是一目了然呢？学生讨论：从图中看出地下管道的粗细、深度、与地面物体的相对位置等。这样施工时就可以顺利进行而且不破坏地下管道。师人们都说农业社会是资源经济，谁拥有资源（自然资源、人力资源等）谁就主宰世界。在工业社会，谁拥有资本谁就主宰社会。到了21世纪人类将进入信息社会，谁拥有知识，谁就主宰世界，称之为知识经济或信息经济。1998年1月31日,美国副总统戈尔(ALGORE)在洛杉矶加利福尼亚科学中心举行的开放地理信息系统协会(OGC)年会上发表了题为“数字地球：理解21世纪我们这颗星球(TheDigitalEarth:Understandingourplanetinthe21stCentury)”的报告。提出了一个通俗易读的概念——“数字地球”，如他早期提出的“信息高速公路板书：一、数字地球（一）概念师数字地球是新的信息概念，“数字地球”是指在全球范围内建立一个以空间位置为主线，将信息组织起来的复杂系统，即按照地理坐标整理并构造一个全球的信息模型。地球上每一点的全部信息，按地理位置组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段,使每一个人都可以快速、准确、充分和完整地了解及利用地球上各方面的信息。在这个意义上，“数字地球”就是一个全球范围的以地理位置及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所能获得的信息的总称。数字地球技术系统的基础技术：遥感（RS）、遥测（TM）、地理信息系统（GIS）、互联网（Internet）、万维网（Web）、虚拟现实（VR）等。师如果城市110接到报警，要想以最快速度赶到事故现场，那么应该如何应用地理信息技术呢？（探究过程：学生分组，共同进行方案设计，每组派代表一名组成评价组，各小组向全班汇报方案，由评价组进行打分，最后进行评比。）师数字地球的提出是全球信息化的必然产物，它的一项长期的战略目标，需要经过全人类的共同努力才能实现。同时，数字地球的建设与发展将加快全球信息化的步伐，在很大程度上改变人们的生活方式，并创造出巨大的社会财富，为人类社会的发展作出巨大贡献。板书：（二）应用【知识拓展】请同学们阅读下面材料回答后面的问题。数字地球的应用人类所接触到的信息中有80%与地理位置和空间分布有关，地球空间信息是信息高速公路上的货和车。数字地球不仅包括高分辨率的地球卫星图像，还包括数字地图，以及经济、社会和人口等方面的信息，它的应用正如戈尔副总统在报告中提到的“有时会因为我们的想象力而受到限制”，换句话说，数字地球的应用在很大程度上超出我们的想象，可以乐观地说本世纪中，数字地球将进入千家万户和各行各业。这里只能就我们的理解提出一些现实的应用。1.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。2.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、交通运输的规划，城市发展的规划，海岸带开发，西部开发。从贴近人们的生活看，房地产公司可以将房地产信息链接到数字地球上；旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括它们的风景照片和录像放入这个公用的数字地球上；世界著名的博物馆和图书馆可以将其收藏，以图像、声音、文字形式放入数字地球中；甚至商店也可以将货架上的商品制作成多媒体或虚拟产品放入数字地球中，让用户任意挑选。另外在相关技术研究和基础设施方面也将会起推动作用。因此，数字地球进程的推进必将对社会经济发展与人民生活产生巨大的影响。3.数字地球与精准农业下一世纪农业要走节约化的道路，实现节水农业、优质高产无污染农业。这就要依托数字地球，每隔3～5天给农民送去他们的庄稼地的高分辨率卫星影像，农民在计算机网络终端上可以从影像图中获得他的农田的长势征兆，通过GIS作分析，制定出行动计划，然后在车载GPS和电子地图指引下，实施农田作业，及时地预防病虫害，把杀虫剂、化肥和水用到必须用的地方，而不致使化学残留物污染土地、粮食和种子，实现真正的绿色农业。这样一来，农民也成了电脑的重要用户，数字地球就这样飞入了农民家。到那时农民也需要有组织，有文化，掌握高科技。4.数字地球与智能化交通智能运输系统（ITS）是基于数字地球建立国家和省市、自治区的路面管理系统，桥梁管理系统，交通阻塞、交通安全以及高速公路监控系统，并将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个地面运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统，实现运输工具在道路上的运行功能智能化。从而，使公众能够高效地使用公路交通设施和能源。具体地说，该系统将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户（驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门），出行者可实时选择交通方式和交通路线；交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。从而使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全性和生产效率。对于公路交通而言，ITS将产生的效果主要包括以下几个方面：提高公路交通的安全性；降低能源消耗，减少汽车运输对环境的影响；提高公路网络的通行能力；提高汽车运输生产率和经济效益，并对社会经济发展的各方面都将产生积极的影响；通过系统的研究、开发和普及，创造出新的市场。探究思考题：1.讨论数字地球给生产生活带来的巨大变革。2.除上述举例外，你还知道数字地球在哪些领域的具体应用？（学生回答后教师总结评价。）