2019-2020年高中地理 第三章 地理信息技術應用 第四節(jié) 數(shù)字地球同步備課教學案 湘教版必修3.doc

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2019-2020年高中地理 第三章 地理信息技術應用 第四節(jié) 數(shù)字地球同步備課教學案 湘教版必修3 [學習目標]　1.了解數(shù)字地球的概念、關鍵技術。2.了解數(shù)字地球與GIS、GPS、RS之間的關系。3.結合具體案例，理解數(shù)字地球對生活的影響。 一、數(shù)字地球的含義 1.概念 數(shù)字地球是信息化的、虛擬的地球，即將有關地球上每一點的信息，按地球的地理坐標加以整理，構成一個全球的信息模型。 2.核心思想：用數(shù)字化的手段來處理整個地球的自然和社會等方面的問題，最大限度地利用資源，并使人們能夠通過一定方式，方便地獲得有關地球的信息。 3.數(shù)字地球的技術基礎 (1)信息高速公路與高速網(wǎng)絡技術。 (2)高分辨率衛(wèi)星遙感技術。 (3)空間信息技術與空間數(shù)據(jù)基礎設施。 (4)大容量數(shù)據(jù)存儲技術。 (5)可視化和虛擬現(xiàn)實技術。 (6)高性能計算能力。 《國土資源“十一五”規(guī)劃綱要》指出：要建成“數(shù)字中國”地理空間框架，初步形成“天上看、地上查、網(wǎng)上管”的國土資源管理運行體系。由此可見，“3S”技術將在今后國土整治中發(fā)揮重要作用。據(jù)此回答1～2題。 1.下列說法正確的是(　　) ①GIS技術是地圖的延伸?、赗S技術是地圖的延伸 ③GPS技術可以為用戶提供精確的三維坐標?、蹽PS技術可分別處理RS技術和GIS技術提供的圖像和數(shù)據(jù) A.①② B.①③ C.③④ D.②④ 2.遙感技術可應用的領域有(　　) ①人口普查　②森林火災的監(jiān)測?、鄣V產(chǎn)資源的勘探 ④確定考察地點的高程 A.①② B.③④ C.②③ D.①④ 答案　1.B　2.C 解析　第1題，RS技術是人的視力的延伸；GIS技術是地圖的延伸，可處理和分析RS和GPS技術提供的圖像和數(shù)據(jù)；GPS技術可以精確測定經(jīng)緯度和高程，建立三維坐標。第2題，遙感技術可廣泛應用于資源勘探和環(huán)境災害監(jiān)測等方面。 拓展提升　GIS、RS、GPS與數(shù)字地球之間的關系 數(shù)字地球是對真實地球及其相關現(xiàn)象的統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)與再認識，是遙感技術、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、虛擬技術、網(wǎng)絡技術等多種技術的綜合利用。“3S”技術僅僅是數(shù)字地球的部分支撐技術。它們的關系如下圖所示： 作為地球信息科學的技術支撐，遙感技術(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)及信息網(wǎng)絡與虛擬技術既互為獨立發(fā)展又相互促進。簡單地說，遙感技術主要用于地理信息數(shù)據(jù)的獲取，全球定位系統(tǒng)主要用于地理信息的空間定位，地理信息系統(tǒng)主要對地理信息數(shù)據(jù)進行管理、查詢、更新、空間分析和應用評價，而信息網(wǎng)絡與虛擬技術主要用于地理信息的傳播、表達和模擬分析。從主要作用分工看，它們對于構成地理信息技術缺一不可。 二、數(shù)字地球與我們的生活 數(shù)字化城市管理是指綜合運用多種現(xiàn)代技術對城市進行科學高效管理，系統(tǒng)建設內容涵蓋多個領域，如醫(yī)院利用該系統(tǒng)搶救某危重病人的過程。數(shù)字化城市是數(shù)字地球的一部分。據(jù)此完成1～2題。 1.有關“數(shù)字城市”的敘述，錯誤的是(　　) A.與“數(shù)字地球”是并列的兩大信息系統(tǒng) B.能以數(shù)字的形式獲取、存儲和再現(xiàn)城市的資源、基礎設施、人文、經(jīng)濟等方面的信息 C.有利于提高城市管理效率 D.可以為城市可持續(xù)發(fā)展提供決策支持 2.“數(shù)字地球”的作用主要包括(　　) ①提高城市管理效率 ②節(jié)約資源和保護環(huán)境 ③實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展 ④為人類創(chuàng)造高效的、信息化的工作環(huán)境和舒適、方便、安全、現(xiàn)代化的生活環(huán)境 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 答案　1.A　2.C 解析　“數(shù)字城市”是“數(shù)字地球”的一部分，它綜合運用了地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡、多媒體及虛擬仿真等技術，以數(shù)字的形式獲取、存儲和再現(xiàn)城市的資源、基礎設施、人文、經(jīng)濟等各個方面的信息，從而提高城市管理效率，節(jié)約資源和保護環(huán)境，為城市可持續(xù)發(fā)展提供決策支持，而不是直接去實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。 教材P104　活動探究 提示　1.數(shù)字地球是我們星球的真實體現(xiàn)，它使人經(jīng)歷和使用被集結的大量自然、文化和歷史資料。它包括資料鏈接和各種標準，以至于使它能接近來自遙遠傳感、制圖、統(tǒng)計、醫(yī)學及其他來源的編碼資料。 2.略。 教材P107　活動思考 提示　數(shù)字地球(Digital Earth)是當代最新的一種概念。通俗地講，就是把地球和人類的各種信息用地圖(地理信息)串起來，裝在電腦網(wǎng)絡中，形成一個全球信息系統(tǒng)，這就叫數(shù)字地球。 (1)世界上幾乎所有信息都具有地理屬性，比如資源、環(huán)境、災害、人口、氣象、生物、生態(tài)、水文等信息都可以放入數(shù)字地球。 (2)數(shù)字地球的應用潛力是巨大的，它幾乎涉及人類生活的各個方面。因此，隨著可訪問和可使用的全球地理信息的日益增長以及遙感、全球定位系統(tǒng)等信息技術的實時支持，數(shù)字地球將在虛擬外交、打擊犯罪活動、支持農業(yè)生產(chǎn)等領域取得廣泛應用。此外，數(shù)字地球還將在預測氣候變化、保護生物多樣性、對災害快速反應以及虛擬教育等領域具有廣闊的應用前景。 (3)社會進步和時代的發(fā)展為數(shù)字地球提供了可能。 知識小結 中央電視臺“探索發(fā)現(xiàn)”欄目近期播出了《回到恐龍時代》的節(jié)目。眾所周知，恐龍早已滅絕了，但節(jié)目中的各類恐龍及其生活環(huán)境如同真的一樣。完成1～2題。 1.上述節(jié)目的播出，體現(xiàn)了哪項關鍵技術的應用(　　) A.高速網(wǎng)絡技術 B.空間信息技術 C.大容量數(shù)據(jù)存儲技術 D.可視化和虛擬現(xiàn)實技術 2.有關數(shù)字地球的可視化技術和虛擬現(xiàn)實技術的敘述，正確的是(　　) ①可視化技術將抽象數(shù)據(jù)具體化，以文本、圖像、聲音和視頻等各種形式表現(xiàn) ②可視化技術是實現(xiàn)數(shù)字地球與人交互的窗口和工具 ③虛擬現(xiàn)實技術只能模擬現(xiàn)實視覺環(huán)境 ④虛擬現(xiàn)實技術可完成虛擬戰(zhàn)爭、虛擬旅游等過程 A.②③④ B.①③④ C.①②④ D.①②③ 答案　1.D　2.C 解析　第1題，依靠其可視化和虛擬現(xiàn)實技術可跨越時空帶人們回到遠古時代或進入未來。第2題，虛擬現(xiàn)實技術不僅能模擬現(xiàn)實的視覺環(huán)境，還能模擬聽覺、嗅覺等現(xiàn)實環(huán)境。 3.閱讀材料，回答下列問題。 材料一　日前，住房和城鄉(xiāng)建設部副部長仇保興在揚州舉辦的城市數(shù)字化發(fā)展論壇上講話時指出：“十二五”期間，各地要把城市需求和服務作為數(shù)字城市建設的出發(fā)點，構建城市精細化管理公共信息平臺，實現(xiàn)城市橫向和行業(yè)縱向系統(tǒng)間的協(xié)同；提高城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展的規(guī)劃監(jiān)控與管理能力；加強以建筑物和地下管網(wǎng)為核心的數(shù)字化城建檔案建設；基于公共信息平臺促進城建綜合信息資源的開發(fā)和利用。 材料二　數(shù)字城市，或叫智能城市，屬數(shù)字地球在城市中的集中表現(xiàn)。由于城市化與信息化已經(jīng)成為我國21世紀社會發(fā)展的大趨勢，數(shù)字城市必將成為信息社會的主要組成部分。數(shù)字城市的建設包括數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化三方面的工作。 數(shù)字城市將城市的基礎設施、功能設施數(shù)字化，建立數(shù)據(jù)庫，并用高速通信網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理和調控。數(shù)字城市能夠充分和高效地利用信息，使信息快速流動，不僅提高了對城市的管理效率，而且能大幅度提高生產(chǎn)和貿易效益，擴大生產(chǎn)規(guī)模，增加財富收入，提高服務質量，促進社會經(jīng)濟發(fā)展。 (1)由材料一、材料二可以看出，數(shù)字地球的核心是什么？ (2)由材料二可知，建設數(shù)字城市的意義是什么？ 答案　(1)核心是用數(shù)字化的手段來處理地球的自然和社會等方面的問題，最大限度地利用信息資源。 (2)意義：能夠充分和高效地利用信息，使信息快速流動，提高對城市的管理效率，提高生產(chǎn)和貿易效益，擴大生產(chǎn)規(guī)模，增加收入，提高服務質量，促進社會經(jīng)濟發(fā)展。 解析　數(shù)字地球的核心就是用數(shù)字化手段統(tǒng)一處理地球問題，最大限度地利用信息資源，材料二充分體現(xiàn)了數(shù)字城市建設的意義。 40分鐘課時作業(yè) 數(shù)字地球是信息化的地球——地球的虛擬對照體。結合所學內容回答1～3題。 1.數(shù)字地球的核心是 (　　) A.應用信息技術將地球每個角落緊密聯(lián)系起來 B.用數(shù)字化的手段來處理整個地球的自然和社會等方面的問題 C.運用電腦將地球的所有重要數(shù)據(jù)儲存起來 D.用數(shù)字表示地球的所有地理特征 2.數(shù)字地球數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A是 (　　) A.網(wǎng)絡 B.虛擬現(xiàn)實技術 C.GIS D.數(shù)據(jù)存儲技術 3.目前數(shù)字地球中存儲的信息是 (　　) ①數(shù)量巨大且都是真實可靠的?、诓扇》稚⑹酱鎯Γ軌蚩焖偬崛　、蹟?shù)字化的信息　④高分辨率衛(wèi)星影像是信息采集的主要來源之一 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 答案　1.B　2.A　3.C 解析　第1題，通俗地講，數(shù)字化手段就是用數(shù)字的方法將地球、地球上的活動及整個地球的時空變化全部數(shù)字化并裝入電腦中，實現(xiàn)在網(wǎng)絡上的流通，并使之最大限度地為人類的生存、可持續(xù)發(fā)展和日常的工作、學習、生活、娛樂服務。其核心就是用數(shù)字化的手段來處理整個地球的自然和社會等方面的問題，最大限度地利用資源，并使人們能夠通過一定的方式，方便地獲得有關地球的信息。第2題，數(shù)字地球的信息傳輸依托信息高速公路，即高速網(wǎng)絡。第3題，數(shù)字地球的數(shù)據(jù)量極大，初步估算將會存儲1 015億字節(jié)的信息，而且每天還會產(chǎn)生大量的信息，這些信息只有分散地存儲到全球各地的計算機中。數(shù)字地球存儲的信息是否真實可靠，取決于信息的提供者。目前的互聯(lián)網(wǎng)還無法滿足快速提取的要求。 “海洋二號”衛(wèi)星和“資源三號”衛(wèi)星于xx年下半年在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號乙火箭進行發(fā)射。該中心主任徐宏亮介紹，該中心運用數(shù)字地球技術，衛(wèi)星發(fā)射的準備周期從原來的20天縮短到13天。據(jù)此回答4～5題。 4.關于數(shù)字地球的敘述，正確的是(　　) ①數(shù)字地球是數(shù)字化地球?、跀?shù)字地球已經(jīng)能滿足人類目前的需要?、蹟?shù)字地球的特征是虛擬現(xiàn)實技術?、軘?shù)字地球采取集中方式存儲信息 A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 5.下列不屬于數(shù)字地球服務領域的工作是(　　) A.了解長江流域的水土流失情況 B.了解各地的風土人情 C.掌握各地犯罪情況 D.直接抓獲犯罪分子 答案　4.B　5.D 解析　第4題，數(shù)字地球就是數(shù)字化地球；目前數(shù)字地球正處于不斷完善之中，還無法完全滿足人類的需要；數(shù)字地球是虛擬的地球，虛擬現(xiàn)實技術是數(shù)字地球的特征；數(shù)字地球需要存儲大量信息，不能集中存儲，采用在全球網(wǎng)絡中分散式存儲的方式。第5題，數(shù)字地球能夠使人們通過一定方式方便地獲得他們所想了解的信息，而直接抓獲犯罪分子還需要相關部門具體實施操作。 “數(shù)字校園”是“數(shù)字地球”的具體利用與體現(xiàn)。讀“數(shù)字校園的應用圖”，回答6～8題。 6.“數(shù)字校園”是指(　　) A.對校園內所有信息資源的數(shù)字化 B.遠程教育和網(wǎng)上學校 C.計算機輔助地理教學 D.建設虛擬學校 7.“數(shù)字校園”的思想核心是(　　) A.信息資源的數(shù)字化 B.建設網(wǎng)上學校 C.發(fā)展遠程教育 D.減輕師生的課業(yè)負擔 8.未來借助于“數(shù)字校園”技術，有關地理教學的變化的說法，不正確的是(　　) A.不再使用地球儀，學生只要戴上顯示頭盔，就能看見太空中的地球 B.對于區(qū)域的學習，利用聲音識別系統(tǒng)就能夠得到關于行政區(qū)范圍、動植物物種等信息 C.課堂上不需要老師，學生完全靠計算機自學 D.想要了解有關地區(qū)更多的信息，可通過“數(shù)據(jù)手套”，單擊一下鏈接按鈕，就能夠看見 答案　6.A　7.A　8.C 解析　“數(shù)字校園”是利用網(wǎng)絡、通信技術對校園內的信息資源進行全面的數(shù)字化，通過整理加工，使這些信息資源能夠有序地運轉，從而更好地為教學、科研、管理和生活服務。把學校建設成既面向校園，又面向社會的一個超越時間和空間的虛擬學校，使更多的人能夠共享教育資源。雖然數(shù)字校園技術能大大豐富課堂教學，但教學依然離不開教師的主導作用。 下圖為“數(shù)字黃河”的某一示意圖。讀圖分析完成9～10題。 9.上圖反映“數(shù)字黃河”的敘述，不正確的是(　　) A.可以用來查閱獲得黃河的有關信息 B.可以用來指導黃河防汛和水量調度 C.對普通老百姓而言，距離較遠，價值不大 D.“數(shù)字黃河”的建設需要不斷完善和更新 10.有關數(shù)字地球的敘述，正確的是(　　) A.就是指“3S”技術的應用 B.一個由數(shù)據(jù)和信息組成的地球 C.主要反映現(xiàn)實問題，不能應用于可持續(xù)發(fā)展 D.可以方便地獲取信息，模擬人類活動對環(huán)境產(chǎn)生的影響，來制定可持續(xù)發(fā)展的對策 答案　9.C　10.D 解析　第9題，從圖中可知，“數(shù)字黃河”很好地應用了地理信息技術，可以用來查閱獲取黃河的相關基礎設施、專業(yè)應用等信息，可指導黃河防汛、水量調度。當然，該系統(tǒng)還應繼續(xù)完善，不斷更新，其價值不可言喻，故C項錯誤。第10題，數(shù)字地球就是用數(shù)字化的手段來處理整個地球的自然和社會等方面的問題，最大限度地利用資源，并使人們能夠通過一定方式，方便地獲得有關地球的信息。 在未來的農業(yè)生產(chǎn)中，依托于地理信息技術，農民首先可定期獲得農田長勢的影像資料，再經(jīng)過系統(tǒng)分析，最后把殺蟲劑、化肥施用到最需要的農田，從而減少污染、提高產(chǎn)量。依據(jù)圖文資料，完成11～12題。 11.這一過程中，依次使用的技術是(　　) A.GPS—RS—GIS B.RS—GPS—GIS C.GIS—RS—GPS D.RS—GIS—GPS 12.“土地利用信息數(shù)據(jù)庫”在數(shù)字城市規(guī)劃中不能用于(　　) A.分析應急避難場所數(shù)量 B.確定市區(qū)停車場的規(guī)模 C.決策公交線路合理布局 D.統(tǒng)計城市流動人口數(shù)量 答案　11.D　12.D 解析　第11題，依據(jù)題目材料可以得出：第一步獲取衛(wèi)星影像資料信息(RS)；第二步，數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析(GIS)；第三步，“把殺蟲劑、化肥施用到最需要的農田”(GPS)。第12題，“土地利用信息數(shù)據(jù)庫”屬于地理信息系統(tǒng)，可處理具有空間性的數(shù)據(jù)，而城市流動人口數(shù)量不具有空間性，不能使用此數(shù)據(jù)庫。 13.閱讀材料，完成下列問題。 材料一　美國政府首先提出了“國家信息基礎設施”建設計劃，這一計劃被形象地稱為“信息高速公路”計劃。 材料二　美國前副總統(tǒng)戈爾提出“數(shù)字地球”概念，一般認為“數(shù)字地球”是對真實地球及其相關現(xiàn)象的統(tǒng)一的數(shù)字化和信息化，以空間數(shù)據(jù)為依托，以虛擬現(xiàn)實技術為特征，具有三維界面和多種分辨率瀏覽器的面向公眾開放的系統(tǒng)。 材料三　現(xiàn)代戰(zhàn)爭是數(shù)字技術之間的較量，誰占據(jù)信息，誰就更富有和安全、誰失去信息，誰就會貧窮挨打。海灣戰(zhàn)爭中，多國部隊向中東地區(qū)所投的炸彈中精確制導炸彈占全部炸彈的7.6%,2003年的伊拉克戰(zhàn)爭中美軍精確制導炸彈比重達到了80%～90%。 (1)美軍精確制導炸彈的關鍵技術是________。 (2)簡述數(shù)字地球產(chǎn)生的科學技術背景。 (3)美國提出建設數(shù)字地球這一戰(zhàn)略舉措有何重大意義？ (4)我國目前正在積極建設“數(shù)字中國”。“數(shù)字中國”對我國國土整治有何重要意義？ 答案　(1)全球定位系統(tǒng)(GPS) (2)遙感、遙測技術、全球定位系統(tǒng)及地理信息系統(tǒng)等空間科學技術已成為研究地球現(xiàn)象的重要手段；信息傳輸技術，尤其是信息高速公路的建設迅速發(fā)展，為數(shù)字地球的誕生奠定了技術基礎。 (3)通過繼續(xù)把持信息技術和信息產(chǎn)業(yè)的制高點，推動經(jīng)濟的發(fā)展；數(shù)字地球是信息高速公路的自然延伸，為信息高速公路提供更豐富、多樣、重要的信息資源，維持全球戰(zhàn)略的需要；數(shù)字地球將進一步增強美國國力，提高其對全球事務的快速反應能力和國際熱點地區(qū)的發(fā)言權。 (4)促進國土資源的調查、摸清家底，建立國土資源信息庫；有利于政府決策的科學化；有利于國土規(guī)劃、國土開發(fā)、國土管理等國土整治工作。 14.閱讀下列資料，回答問題。 Google Earth 是一款由Google 公司開發(fā)的虛擬地球儀文件，它把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在一個地球的三維模型上。 Google Earth 使用了公共領域的圖片、受許可的航空照相圖片、KeyHole 間諜衛(wèi)星的圖片和很多其他衛(wèi)星所拍攝的城鎮(zhèn)照片。 (1)Google Earth 所需的數(shù)據(jù)是如何存儲的？這些最基本的空間數(shù)據(jù)是如何獲得的？ (2)根據(jù)你的理解，Google Earth 涉及到哪些關鍵性技術？ (3)試舉例說明“數(shù)字地球”在日常生活中的應用領域。 (4)數(shù)字地球除了在日常生活中的應用外，還在可持續(xù)發(fā)展研究中發(fā)揮作用，試分別舉例說明。 答案　(1)分散在不同機構的數(shù)據(jù)庫中?！⊥ㄟ^高分辨率衛(wèi)星遙感技術獲取。 (2)信息高速公路與高速網(wǎng)絡技術、高分辨率衛(wèi)星遙感技術、空間信息技術與空間數(shù)據(jù)基礎設施、大容量數(shù)據(jù)存儲技術、可視化和虛擬現(xiàn)實技術等。 (3)例如：網(wǎng)上旅游信息查詢，遠程教育研修等。 (4)例如：模擬未來20年森林面積的變化，研究全球生態(tài)環(huán)境變化趨勢等。 解析　第(1)題， Google Earth 所需數(shù)據(jù)異常龐大，已不可能通過單一的數(shù)據(jù)庫存儲，需要分散在數(shù)以萬計機構的數(shù)據(jù)庫中；作為數(shù)字地球的一種，其最基本的空間數(shù)據(jù)來自高分辨率衛(wèi)星遙感技術。第(2)題，Google Earth 是一種網(wǎng)絡化的數(shù)字地球形式，它的建立需要地理信息技術和其他相關科學技術的支撐。第(3)(4)題，數(shù)字地球的應用前景主要是三大領域：可持續(xù)發(fā)展、政府決策、百姓生活?？沙掷m(xù)發(fā)展方面主要體現(xiàn)在快捷獲取大容量信息和模擬實驗，為我們研究全球可持續(xù)發(fā)展提供有利條件。