应急救灾中的数字地图-地理信息技术在防灾减灾中的应用教案

应急救灾中的数字地图——地理信息技术在防灾减灾中的应用教案

教学设计课题应急救灾中的数字地图——地理信息技术在防灾减灾中的应用课时安排第1课时（共1课时），45分钟课型新授课【重要】教学内容分析《地理信息技术在防灾减灾中的应用》是人教版高中地理必修一第六章《自然灾害》的第四节课。本节课是在学生学习了自然灾害的类型、分布、成因及危害之后，进一步从技术应用层面探讨如何运用现代地理信息技术开展防灾减灾工作。地理信息技术主要包括遥感、全球卫星导航系统和地理信息系统三大核心技术，本节课的教学核心在于引导学生理解这三项技术的工作原理及其在灾害监测、风险评估、灾情评估和应急救援中的具体应用逻辑。根据2025年修订版《普通高中地理课程标准》的内容要求，2.10将原有的“了解避灾、防灾的措施”修订为“列举防灾减灾的措施”，要求更为具体和主动，更强调学生对措施的系统性认识和主动获取能力-15。本节课立足于“技术+防灾”的跨学科融合视角，通过真实案例驱动的项目式学习，培养学生运用地理信息技术解决实际防灾减灾问题的综合能力，最终落实地理学科四大核心素养。【核心素养】学情分析本节课授课对象为高中一年级学生。在认知基础上，学生通过本章前三节的学习，已经掌握了常见自然灾害的类型、成因、分布规律和基本危害，初步具备了对灾害现象进行区域认知和综合思维分析的能力。在生活经验上，学生对手机地图导航、天气App中的卫星云图等地理信息技术产品有一定的接触和使用体验，但对这些技术背后的工作原理及其在防灾减灾领域的系统性应用认识不足。在思维能力上，高一学生正处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，对空间数据、图层叠加分析等略显抽象的概念需要通过直观的案例和动手操作才能更好地理解。在学习兴趣上，学生对于AI技术、北斗导航、无人机等前沿科技话题具有较高的好奇心和探究欲望，适合采用情境导入、案例分析、小组合作探究的教学模式。此外，学生在信息技术课中已初步具备计算机操作能力，为课堂上尝试使用简易GIS工具或在线地图平台进行图层叠加分析提供了基础。【核心素养】教学目标【基础】综合思维【基础】【重要】能够运用多要素综合分析的方法，阐明遥感技术、全球卫星导航系统、地理信息系统在灾害监测、预警、评估和救援中的协同作用机制，理解“空天地”一体化防灾减灾的技术内涵。【基础】区域认知能够结合我国不同区域自然灾害类型的空间分布特征，说明地理信息技术如何服务于不同区域的精准防灾减灾，理解因地制宜的技术应用原则。【热点】地理实践力通过案例探究和项目式学习，体验利用卫星影像判读灾情、使用在线地图平台叠加灾害风险图层的基本方法，提升运用地理信息技术解决真实情境问题的操作能力。【核心素养】人地协调观通过分析地理信息技术在防灾减灾中的实际成效，认识科技进步对提升人类应对自然灾害能力、降低灾害风险、保障人民生命财产安全的重要作用，树立依靠科技力量协调人地关系的科学观念，增强国家安全意识和生态文明责任感。【高频考点】教学重难点【重要】教学重点遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统的基本原理及其在防灾减灾各环节中的典型应用。这是本节课的核心知识内容，也是后续章节学习的基础。【难点】教学难点理解地理信息系统的图层叠加分析原理及其在灾害风险评估与应急决策中的核心价值。这一概念相对抽象，需要通过具体案例和可视化演示进行突破。教学方法与手段教法案例教学法、问题驱动教学法、项目式学习法、演示教学法。以真实灾害事件为情境载体，引导学生围绕核心问题开展探究性学习。学法自主学习法、合作探究法、体验学习法。学生通过观看案例视频、阅读资料卡片、小组协作完成项目任务等方式，在“做中学”“用中学”。教学手段多媒体课件（包含卫星影像动画、GIS图层叠加演示）、灾害案例资料包、在线地图平台实机操作演示（条件允许时可安排学生分组尝试），实物教具如导航设备模型、无人机模型等辅助教学。教学准备教师准备：搜集整理最新的灾害监测案例资料，包括遥感影像、北斗监测数据报告、GIS分析成果图表等素材；制作多媒体课件，重点制作GIS图层叠加分析的动态演示动画；设计项目式学习任务单和小组合作用表；准备在线地图平台的操作演示环境。学生准备：预习教材中关于地理信息系统、遥感、全球卫星导航系统的基本概念，每人准备一支红笔用于课堂笔记标注。教学过程一、课堂导入——从一场灾害说起（一）情境创设，激发兴趣教师播放一段约2分钟的综合性视频蒙太奇，内容融合了2025年全球重大自然灾害的新闻报道片段与地理信息技术发挥作用的场景。视频素材涵盖：2025年全球自然灾害共造成16607人遇难、1.102亿人受灾、经济损失约1696.8亿美元的震撼统计数据；遥感卫星迅速捕捉到台风“蝴蝶”生成并发展加强的动态云图；气象部门综合多源数据准确预报强降雨落区并及时发布预警信息；北斗短报文通信服务支持无人机精准运输紧缺物资；GIS地理信息系统紧急绘制灾区风险地图指导资源调派调度-40。（二）设问引导，自然过渡视频播放结束后，教师引导学生进行简短的交流：“同学们，刚才视频中有令人痛心的灾害损失数据，也有令人振奋的技术赋能画面。这些数字背后，究竟是什么力量在帮助我们更早感知灾难来临、更准确定位受灾群众、更科学地部署救援力量？”在获得学生初步回答的基础上，教师顺势引出本节课的课题：应急救灾中的数字地图——地理信息技术在防灾减灾中的应用。本环节旨在通过真实的情境和强烈的情感冲击，激发学生的学习兴趣和探究欲望，让学生带着“技术如何改变防灾减灾”这一核心问题进入新课学习。二、新授——探究地理信息技术的防灾角色本节课新授部分采用“四段式”探究结构，分别聚焦遥感、北斗导航、地理信息系统三大核心技术，以及综合应用案例。（一）天空之眼——遥感技术在防灾减灾中的应用1.【基础】遥感的基本概念和工作原理教师运用多媒体展示遥感技术原理示意图，引导学生自主阅读教材中关于遥感的介绍后归纳核心要点：遥感是“遥远的感知”，指不直接接触目标物体，利用传感器接收物体反射或辐射的电磁波信息，从而获取目标物的性质、状态和变化信息的技术。教师以“用手机相机拍照”这一生活化比喻帮助学生形象理解：手机相机相当于传感器，照片相当于遥感影像，而遥感卫星就是从太空中给地球“拍照”的超级相机。2.【高频考点】遥感在灾害监测中的应用教师通过“2025年7月底华北地区洪涝灾害遥感应急监测”案例，展示遥感在灾害监测中的实战应用。生态环境部卫星环境应用中心在灾害发生后迅速响应，利用环境减灾卫星、高分一号、高分三号、长光卫星及资源三号等多光谱和雷达国产卫星数据，对北京市密云区、怀柔区以及河北省承德市等重点受灾区域开展了强降雨前后的对比监测-。雷达卫星具有穿透云雨成像的特殊能力，即使在暴雨持续的恶劣气象条件下，依然能够穿透云层获取地表水体分布情况，为灾区淹没范围的科学评估提供了不可替代的关键数据。3.【思维方法】遥感影像的“变化分析”方法教师引导学生思考一个关键问题：遥感卫星在灾害发生前后拍摄的影像有何不同？灾害后影像中新出现的水体区域基本就是受淹范围，灾前影像中种植茂盛作物而灾后影像中出现“裸露地貌”的区域。通过这种“灾前灾后对比分析”的方法，救灾指挥中心可以快速评估受灾范围、估算受灾农田面积、识别道路桥梁水毁情况。这种分析方法正是地理实践力培养的关键环节。4.【拓展延伸】“空天地”一体化：遥感+无人机协同教师补充介绍无人机遥感的独特优势：当灾害导致道路中断、通信瘫痪时，卫星遥感受制于过境周期和分辨率限制，难以满足精细化应急需求。国家减灾中心在山东济南莱芜区山洪灾害应急监测中，紧急启动应急合作机制，调度无人机队伍克服“三断”环境影响，在约24小时内完成10余架次有效飞行，获取约5.03平方公里高精度正射影像数据，为应急处置提供了有力支撑-34。这种卫星宏观监测与无人机精细勘察相结合的模式，构成了立体化的“空天地”一体化防灾网络。（二）时空坐标——全球卫星导航系统在防灾减灾中的应用1.【基础】全球卫星导航系统的基本原理教师展示全球卫星导航系统的工作示意图：天上的导航卫星持续发射高精度时间信号和轨道位置信息，地面的GNSS接收机同时接收至少4颗卫星的信号，通过测量信号传播时间差计算出接收机的精确三维坐标（经度、纬度、海拔高度）。目前，全球运行的卫星导航系统包括中国的北斗卫星导航系统、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯和欧盟的伽利略。教师重点介绍北斗卫星导航系统的独特优势：不仅提供全球性的定位导航授时服务，还具备其他卫星导航系统所没有的短报文通信功能。所谓短报文通信，是指用户终端设备可以通过北斗卫星相互发送简短文字信息。2.【热点】北斗导航在灾害预警中的应用教师以“2025年四川省地质灾害监测预警”为案例，深入剖析北斗技术在防灾减灾中的前沿应用。四川省雅安市正式启用的我国首个可无人机部署的雨量站“雨神-1号”，其监测数据已接入四川省水利厅、应急管理厅并融入省级自然灾害动态风险监测预警平台-69。该雨量站即使在无地面通信的环境中，仍能依托北斗卫星将监测数据传递至预警中心，为滑坡、山洪、泥石流预警提供关键数据支撑-69。这一创新从根本上解决了无人区降雨监测的“盲区”难题。进一步延伸介绍：2025年汛期，四川甘孜州康定市子耳沟的数字地质灾害监测预警系统，依托“北斗+InSAR”技术，全天候捕捉沟谷内震动、位移等细微变化，实时将监测数据传回后台系统，使灾害防御真正实现了从被动应对向主动预警的根本转变-。教师结合2026年全国汛期地灾防治工作视频会议公布的官方数据——“十四五”期间，全国成功避险地质灾害2948起，避免了5.9万余人可能因灾伤亡——引导学生认识到北斗导航等地理信息技术在守护人民生命财产安全方面的巨大价值-。3.【跨学科链接】“人防+技防”的防灾新模式教师将视角从技术层面提升到社会管理层面：防灾减灾不仅需要先进的技术装备，更需要科学的管理机制和全社会的共同参与。湖南省临湘市在全国率先构建地质灾害“点面双控”防控体系——“隐患点+风险区”双维度防控。演练中创新应用“北斗智防终端”“地质灾害智防平台”等科技手段，实现了断网断电情况下的隐患预警，AI算法实时分析地质数据，智能划定风险区域，展现了“人防+技防”深度融合的现代化防灾格局-23。临湘市累计建成智能监测点127处，2024年成功预警滑坡险情9起，实现连续三年地质灾害“零伤亡”-23。这一案例充分体现了科技进步与社会治理协同发力的防灾智慧。（三）决策大脑——地理信息系统在防灾减灾中的应用1.【基础】地理信息系统的核心概念教师首先澄清一个常见的认识误区：GIS不是简单的电子地图，而是一个能够对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析、建模和可视化表达的综合性技术系统。GIS最核心的能力在于“空间分析”，尤其是“图层叠加分析”。教师以“透明塑料片叠加”的比喻形象说明：每一类地理信息（如地形高程、河流水系、居民点分布、道路网络、人口密度、土地利用类型等）可以看作一张独立的透明图层。当我们需要解决某个空间问题时，将相关的几张图层叠加在一起进行综合分析，就能得出仅从单一图层无法获得的深层信息。2.【难点突破】GIS图层叠加分析原理教师通过多媒体动画演示“滑坡危险性评估”中的GIS图层叠加流程：第一层叠加数字高程模型，分析地形坡度，坡度大于25度的区域标注为高风险区；第二层叠加岩性分布图，筛选出页岩、板岩等易滑地层发育的区域；第三层叠加降水量分布图，识别出年均降水量较大或暴雨频发的区域；第四层叠加人口分布和交通路网图层，评估灾害可能造成的社会经济损失和救援可达性。以上四个图层在GIS软件中进行空间叠加运算后，系统自动生成一张滑坡灾害综合风险区划图，用不同颜色表示从低到高的风险等级。这张图是防灾规划和应急决策的核心依据。3.【高频考点】GIS在防灾减灾中的全流程应用教师按照“灾前—灾中—灾后”的时间轴线，系统梳理GIS在防灾减灾各环节中的典型应用：灾前阶段的核心工作是灾害风险评估和防灾规划。GIS通过叠加地形地貌、气象水文、人口经济等多源数据，绘制出县级乃至村级尺度的灾害风险地图，识别出高风险区域，为国土空间规划和防灾基础设施选址提供科学依据。在此基础上制定群众转移路线和应急避难场所布局方案，并在GIS中建立防灾减灾基础数据库。灾中阶段的核心任务是应急响应与辅助决策。一旦灾害发生，GIS平台迅速接入气象预报数据、遥感灾情评估信息和GNSS定位的救援力量位置数据，在统一的空间框架下进行信息融合。系统可以模拟不同疏散方案的交通流线，实时计算最优救援路径，实现应急资源的最优化调度和人员的“靶向转移”。灾后阶段的工作重点是灾情评估与恢复重建。GIS通过叠加灾前与灾后的多时相遥感影像，精确量算各类设施受损面积和数量，为保险理赔和灾后补偿提供客观空间数据。在灾后恢复重建规划中，GIS帮助决策者选取安全性更高的重建选址，避免在同一高风险区域重复建设。（四）系统作战——三大技术的协同融合1.【高频考点】“监测—预警—决策”技术链条三大地理信息技术并非孤立工作，而是形成一个完整的技术闭环：遥感技术充当“眼睛”，从太空和空中持续获取大范围的灾害动态信息和灾后现场影像。GNSS技术扮演“导航仪”角色，为所有移动目标（救援队伍、物资运输车、无人机、受灾群众手机终端）提供精准定位和导航服务。GIS则作为“大脑”，将遥感获得的空间信息和GNSS获取的位置信息在统一坐标系统中整合分析，生成灾害态势图和应急决策方案。三大技术的协同流程可概括为“遥感发现异常—北斗锁定位置—GIS分析决策”。2.【核心素养】融合应用的经典案例教师展示“四川省自然灾害动态风险监测预警平台”的综合应用场景：平台整合了气象卫星云图、雷达降水估测数据、GNSS地表位移监测数据、无人机航拍影像、基层信息员上报信息等多源数据。2025年主汛期，该平台的暴雨内涝预报模型提前识别出高危险区域并自动触发预警信号，为甘孜州争取到最长79分钟、为雅安市争取到最长49分钟的人员转移宝贵窗口期-。教师引导学生思考：几十分钟的人均预警提前量背后，是整个技术链条高效运转的结果。缺少任何一个技术环节，精准预警和快速决策都难以实现。3.【重要】技术的边界：从“辅助决策”到“人机协同”在充分肯定技术价值的同时，教师也要引导学生保持科学理性的批判性思维：技术并非万能。任何一个技术环节出现故障、数据传输中断或者模型参数设置不合理，都可能导致预警失效。此外，技术永远无法完全取代人的综合判断和现场决策。真正高效的防灾减灾体系，是“科技力量+制度保障+全民参与”三位一体的系统解决方案。三、项目式学习活动——校园内涝风险区探秘（一）活动背景学校所在城市近年来汛期暴雨频发，校园局部区域在强降雨后容易出现积水，给师生的日常学习和活动带来不便和安全隐患。本活动要求学生以小组为单位，运用本节课所学的GIS思维方法，对校园内涝风险进行探究和分析，提出具有可行性的优化建议。（二）任务分组与角色分配将全班学生分为6个小组，每组5至6人。每组内部分设四个角色：数据采集员（负责使用简易测距工具和手机定位App采集校园关键点位的坐标和高程信息）、地图制作员（负责将采集到的数据标注在纸质校园平面图或在线地图平台上）、分析员（负责运用图层叠加思维综合各项数据识别风险区域）、汇报员（负责整理成果并在全班展示）。（三）探究流程与核心问题任务一：实地数据采集。学生利用课余时间，使用智能手机中的定位App记录校园内低洼处、排水口、主要道路交叉口等关键点位的地理坐标，并用简易测高软件估算相对高程差。同时观察和记录各点位周边的草地、硬化地面、建筑物等不同下垫面类型。任务二：图层叠加分析。小组成员将采集到的标注数据分类制作成三张专题图层——地形高程图层（标记校园地势低洼点位）、不透水图层（标注硬化地面和建筑物的分布范围和面积）、排水设施图层（标注雨水井、排水口、雨水管道走向等设施信息）。运用图层叠加的思维方式进行分析：地形低洼且不透水面积大而排水能力较弱的区域，是内涝风险最高的区域。任务三：风险分区与评估。每组综合三项指标，绘制一张校园内涝风险分区草图，用红、黄、绿三色分别标注高风险区、中风险区和低风险区，并结合实地情况对每个高分险区域的成因进行简要说明。任务四：提出优化建议方案。针对识别出的高风险区域，每组设计2至3条具有可行性的优化建议，可以涵盖工程措施如增加雨水口、改造路面坡度等，也可以包括管理措施如定期清淤、增设警示标识、建立暴雨预警后值班巡查机制等。（四）成果展示与交流研讨每组选派汇报员上台展示本组的内涝风险分区图和研究报告，时间控制在3分钟以内。其他小组在听取汇报后进行提问和评议，教师对各组的表现进行点评总结。重点评价：数据采集的真实性和详实程度、图层叠加分析方法的运用是否科学合理、所提对策建议是否具有针对性和可行性。（五）教师总结提升教师对各小组的探究成果给予充分肯定，同时指出普遍存在的问题和不足，引导学生将感性认知上升为理性认识：GIS的本质就是为解决真实的空间问题服务的。只要掌握了“图层叠加—空间分析—辅助决策”的核心思维，任何一个领域都可以成为施展能力的舞台。四、巩固练习（一）基础巩固请在下表中填写三种地理信息技术在防灾减灾中的核心功能（表格略）。

结合本地区的一种常见自然灾害，尝试设计一个运用地理信息技术的防灾减灾方案，要求至少用到两种以上技术。

（二）【易错点、易混点】辨析提升判断下列说法是否正确并进行解释：（1）遥感技术只能拍摄可见光影像，夜间和云雾天气无法使用。（2）全球卫星导航系统只能用于定位，不能用于通信。（3）地理信息系统只是一款能够制作电子地图的电脑软件。这三道题分别针对学生对三大技术常见的认识误区：远红外与雷达遥感可以穿透云雾和夜间成像；北斗系统具备独特的短报文双向通信功能；GIS的核心是空间分析而非制图展示。

（三）【跨学科链接】拓展探究查阅资料，进一步了解人工智能技术在灾害预警中的应用现状。互联网、大数据、5G通信、物联网等新兴技术与地理信息技术如何深度融合？这些融合又将为未来的防灾减灾带来哪些新的可能？

五、课堂小结教师带领学生共同回顾本节课的核心知识框架：三大地理信息技术——遥感RS、全球卫星导航系统GNSS、地理信息系统GIS各有分工又协同作战，构成了一套完整的“感知—定位—分析—决策”防灾减灾技术体系。从“天空之眼”的宏观监测到“时空坐标”的精准导航再到“决策大脑”的智慧分析，这项技术体系为人类应对自然灾害提供了前所未有的强大支持。同学们通过案例学习和项目探究，应当深刻认识到地理信息技术并非遥不可及的高深理论，而是解决真实世界空间问题的实用工具，也是现代公民面对灾害时应具备的基本科技素养。六、作业布置（一）基础作业课后查阅所在省市的自然灾害监测预警平台建设情况，撰写一份300字以内的简要报告，说明本地在利用地理信息技术防灾减灾方面取得了哪些进展。（二）拓展作业以小组为单位完成课堂项目式学习的书面研究报告，要求包含数据采集记录、风险分析过程、分区图成果和优化建议方案四个部分，下节课进行展示交流。（三）【核心素养】研究性学习延伸鼓励有能力的学生进一步深入探究：我国自主研发的北斗卫星导航系统除了在防灾减灾中发挥重要作用外，还在交通运输、农业渔业、智慧城市、公共安全等领域产生了深远影响。请选取其中一个领域，收集相关资料，撰写一篇600字左右的小论文，从地理视角分析北斗系统在该领域中的应用价值和国家战略意义。板书设计主板书采用树状结构呈现本节课的知识体系。中央写课题“地理信息技术在防灾减灾中的应用”，分出三个主干分支分别对应“遥感RS（感知）—监测灾害动态、评估灾情”、“GNSS（定位）—监测位移形变、精准导航通信”、“GIS（分析）—图层叠加分析、风险评估决策”。三个分支下方用箭头串联成闭环链条，箭头旁标注“监测—预警—决策”三个关键词。右侧副板书用于记录学生小组讨论中的典型案例和教师补充的关键数据，如2025年全球358起灾害、成功避险2948起、避免5.9万人伤亡等关键统计数据-40-。板书设计注重视