2018秋高中地理 第3章 地理信息技術(shù)的應(yīng)用 第2節(jié) 遙感技術(shù)的應(yīng)用學案 中圖版必修3.doc

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第二節(jié)　遙感技術(shù)的應(yīng)用 學習目標：1.了解遙感的概念及工作原理。2.結(jié)合實例，理解遙感在資源普查、環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用。(重點)3.能夠簡單解讀遙感影像圖，并運用遙感影像解答問題。(難點) [自 主 預(yù) 習探 新 知] 1．遙感 (1)概念：是利用一定的技術(shù)設(shè)備和系統(tǒng)，在遠離被測目標的位置上對被測目標的電磁波特征進行測量、記錄與分析的技術(shù)。 (2)類型 近地面遙感、航空遙感、航天遙感。 (3)遙感的工作過程 傳感器用戶應(yīng)用 (4)遙感影像 ①組成：像元是遙感影像上能夠詳細區(qū)分的最小單元。 ②空間分辨率：1個像元所代表的地面實際尺寸。該數(shù)值越小，分辨率就越高，影像顯示地表信息細節(jié)的能力就越強。 ③類型 黑白影像 真彩色影像 假彩色影像 湖泊、河流 顏色較深 與實際地物顏色一致 灰和藍色 一般建筑物 灰白色 藍灰色 草地、森林、莊稼 顏色較深 通常為紅色 [特別提醒]　不同地物反射或輻射的電磁波不同，這是遙感影像能夠被判讀的基礎(chǔ)。一種物質(zhì)所產(chǎn)生的自身輻射或?qū)ν廨椛渌a(chǎn)生的反射和透射，形成了該物質(zhì)的一種特別標志——波譜特征。地物波譜特征即地物判讀的基本依據(jù)。 2．遙感的應(yīng)用 (1)遙感在資源普查中的作用 ①應(yīng)用領(lǐng)域 礦產(chǎn)資源和水資源的調(diào)查、農(nóng)作物的估產(chǎn)、全球氣候變化的觀測、災(zāi)害監(jiān)測、重大工程的建設(shè)等。 ②在資源普查中的優(yōu)勢 可以全面系統(tǒng)地提供資源狀況，而且還能對信息進行及時更新。 [特別提醒]　通過對比可知遙感資源調(diào)查與傳統(tǒng)資源調(diào)查相比有諸多的優(yōu)點，特別是對于一些人員難以進入的區(qū)域的調(diào)查，如沼澤、熱帶雨林、冰川雪原等，遙感是目前取得這些區(qū)域所需資料的唯一途徑。 (2)遙感在環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用 ①遙感在水污染監(jiān)測中的應(yīng)用 a．原理：被污染水體具有獨特的區(qū)別于清潔水體的光譜特征。 b．內(nèi)容：研究和預(yù)測同一流域水體污染歷史和污染趨勢。 c．意義：為水資源保護規(guī)劃提供準確信息。 ②遙感在沙塵暴監(jiān)測中的應(yīng)用 a．遙感衛(wèi)星的特點：監(jiān)測范圍廣、時效快、精度高、連續(xù)性強。 b．監(jiān)測內(nèi)容：沙塵暴的起源、移動和擴散過程。 [自主診斷] 1．遙感的關(guān)鍵裝置是傳感器。 (　　) 2．一般情況下，衛(wèi)星遙感圖像分辨率比飛機對地物的分辨率高。 (　　) 3．遙感技術(shù)只能區(qū)分水體是否污染，但不能判斷污染的程度。 (　　) 4．遙感衛(wèi)星監(jiān)測沙塵暴具有范圍廣、時效慢、精度高的特點。 (　　) 【提示】　1.√　傳感器是遙感的關(guān)鍵裝置。 2．　一般情況下，飛機遙感圖像分辨率比衛(wèi)星對地物的分辨率高。 3．　不同污染程度的水體其光譜特征有別，遙感技術(shù)可以區(qū)分開來。 4．　利用遙感技術(shù)監(jiān)測沙塵暴具有范圍廣、時效快、精度高等特點。 [合 作 探 究攻 重 難] 什么是遙感技術(shù) 材料　在紀念中國人民抗日戰(zhàn)爭暨世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年閱兵活動期間，中國航天科技集團公司所屬中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心綜合調(diào)度在軌衛(wèi)星，9月1日～3日連續(xù)三天持續(xù)觀測首都北京天安門附近區(qū)域，共計安排5次高分辨率衛(wèi)星成像，在閱兵當日，“高分二號”衛(wèi)星、“資源三號”衛(wèi)星及“實踐九號”衛(wèi)星三星聯(lián)合、密集觀測，捕捉到了閱兵現(xiàn)場精彩瞬間。 【思考交流】 1．資源衛(wèi)星獲取天安門附近區(qū)域衛(wèi)星圖像利用的是什么技術(shù)？該技術(shù)有何特點？ 【提示】　遙感技術(shù)。該技術(shù)具有探測范圍廣、速度快、受地面條件限制少、精度高、節(jié)省人力和物力的特點。 2．遙感技術(shù)的工作原理是什么？ 【提示】　地球上的物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射電磁波，并且不同物體的電磁波特性是不同的。 [歸納總結(jié)] 1．遙感技術(shù)的原理與工作流程 (1)遙感技術(shù)的原理 地物在不斷地吸收、發(fā)射(輻射)和反射電磁波，并且不同物體的電磁波特性不同。遙感就是根據(jù)這個原理，利用一定的技術(shù)設(shè)備和裝置，來探測地表物體對電磁波的反射和地物發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠距離識別物體。 (2)遙感的關(guān)鍵裝置——傳感器 (3)工作流程 2．遙感探測與傳感器運載工具飛行高度的關(guān)系 傳感器運載工具的飛行高度對遙感探測的范圍、速度、周期、分辨率等影響很大。一般來說，運載工具飛得越高，探測的范圍越大，獲得資料的速度越快，周期越短，對地物的分辨率越低。需要注意的是，遙感對地物的分辨率除與飛行高度有關(guān)外，還與傳感器的性能有關(guān)。 1．遙感技術(shù)的出現(xiàn)，為人類提供了一條認識地球的重要途徑?？梢赃@樣說，遙感是碧空中的慧眼，有了它，人類就可以看得更廣、更深。據(jù)此完成(1)～(3)題。 【導(dǎo)學號：57522108】 (1)下列關(guān)于遙感技術(shù)的敘述，正確的是(　　) A．遙感是人們利用肉眼在遙遠的宇宙空間對地面事物進行感知 B．遙感是人們利用一定的技術(shù)裝備，對遙遠的宇宙事物進行感知 C．遙感的關(guān)鍵裝置是航空器或衛(wèi)星 D．遙感技術(shù)能監(jiān)測洪澇災(zāi)害的發(fā)展變化，便于人們及時安排防災(zāi)、救災(zāi)工作 (2)傳感器的主要作用是(　　) A．只接收地面物體的反射波譜 B．只記錄和接收地面物體的輻射波譜 C．接收地面物體反射或輻射的電磁波信息 D．對獲得的信息進行處理分析 (3)遙感影像中(　　) A．像元越大，分辨率越高 B．像元越大，分辨率越低 C．像元大小與分辨率無關(guān) D．無法確定 (1)D　(2)C　(3)B　[第(1)題，遙感是人們利用一定的技術(shù)裝備，在航空器或航天器上，對地表物體進行遠距離的感知。遙感的關(guān)鍵裝置是傳感器。遙感技術(shù)是災(zāi)害監(jiān)測的重要手段。第(2)題，傳感器的主要作用是接收地物反射或輻射的電磁波信息，并記錄下來，傳送到地面接收站。第(3)題，在遙感影像中，像元是遙感影像上能夠詳細區(qū)分的最小單元，像元越大，分辨率越低，影像顯示地表信息細節(jié)的能力越弱。] 遙感技術(shù)的應(yīng)用 材料　2017年5月20日至27日，全國科技活動周暨北京科技周在民族文化宮舉辦。遙感地球所所屬中國遙感衛(wèi)星地面站衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理部陳甫團隊的“遙感衛(wèi)星虛擬地面站”“大地脈動30年”項目參展。 “遙感衛(wèi)星虛擬地面站”能夠把中國遙感衛(wèi)星地面站實際獲取的不同衛(wèi)星、傳感器的數(shù)據(jù)進行快速處理，并實時推送到遠程用戶端，使用戶能夠快速獲取感興趣地區(qū)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)已在生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測、應(yīng)急減災(zāi)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，并在國內(nèi)外產(chǎn)生了重要影響。 “大地脈動30年”項目是利用中國遙感衛(wèi)星地面站自1986年起接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以一定的地區(qū)為主題，在1986－2016年間每年選取一幅地圖的形式，快速播放該地區(qū)30年間城市水域、建筑等地表形態(tài)的歷史、發(fā)展與變遷。 【思考交流】 1．由材料可知遙感技術(shù)可應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？ 【提示】　可應(yīng)用在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)難監(jiān)測、水資源調(diào)查、城市建設(shè)等方面。 2．試以水污染監(jiān)測為例分析遙感技術(shù)如何應(yīng)用于災(zāi)難監(jiān)測中。 【提示】　由于被污染水體具有獨特的區(qū)別于清潔水體的光譜特征，通過多次或逐月、逐年對同一地區(qū)的水體的遙感影像圖疊加，即可分析出該區(qū)域水域水質(zhì)的變化情況。 [歸納總結(jié)] 1．遙感技術(shù)在資源普查中的應(yīng)用 勘探礦產(chǎn)資源，調(diào)查生物資源、水資源等是遙感技術(shù)在資源普查中的重要應(yīng)用領(lǐng)域，如下表所示。 應(yīng)用領(lǐng)域 具體內(nèi)容 備注 礦產(chǎn)資源 蘊藏礦產(chǎn)的地方有許多是地質(zhì)斷裂或環(huán)形構(gòu)造帶，較容易借助遙感技術(shù)“發(fā)現(xiàn)”礦產(chǎn) 人們只需要分析遙感圖像就可以劃定蘊藏礦產(chǎn)的大致區(qū)域 生物資源 通過遙感圖像解譯或圖像處理技術(shù)，提取植被的分布、類型、結(jié)構(gòu)、健康狀況、產(chǎn)量等信息 為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市綠化、環(huán)境保護等部門提供服務(wù) 2.遙感在環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用 隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感將不僅為人們提供信息資源，改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活與交往方式，而且在環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警等方面發(fā)揮著巨大作用，具體如下表所示： 應(yīng)用領(lǐng)域 具體內(nèi)容 備注 環(huán)境監(jiān)測 荒漠化、土壤鹽漬化、海上冰山漂流、海洋生態(tài)、全球氣候變化及其影響、植被變化、水體污染、大氣污染等 有利于人們了解環(huán)境變化，使環(huán)境得到保護和改善 災(zāi)害監(jiān)測 旱情、洪災(zāi)、滑坡、泥石流、地震、農(nóng)林病蟲害、森林火災(zāi)等 有利于防災(zāi)減災(zāi) 2．棉花遙感識別是棉花種植面積遙感估算的關(guān)鍵，以下是我國北疆地區(qū)不同日期棉花光譜信息與其他作物光譜信息的曲線分析圖。圖中前3個波段為可見光波段(分別為藍波段、綠波段、紅波段)，第4波段為近紅外波段。讀圖，回答(1)～(3)題。 【導(dǎo)學號：57522109】 　 (1)容易將棉花從三種作物中識別出來的最佳波段是(　　) A．藍波段　　　　　　 B．綠波段 C．紅波段 D．近紅外波段 (2)根據(jù)圖中信息及相關(guān)知識判斷，下列敘述正確的是(　　) A．6月份和9月份相比，棉花遙感識別最佳時相期在6月份 B．盛絮期棉花反射率在1～3波段明顯降低 C．北疆地區(qū)是我國最重要的棉花產(chǎn)區(qū) D．北疆地區(qū)發(fā)展棉花種植業(yè)的優(yōu)勢是耕地面積廣布，便于大規(guī)模的機械化耕作 (3)不同的地物和地物的不同狀況有不同的反射率，據(jù)此原理，可以利用遙感監(jiān)測的有(　　) ①近海赤潮災(zāi)害?、谌丝诜植肌? ③海上石油污染　④工業(yè)生產(chǎn)總值 A．①② B．③④ C．②④ D．①③ (1)D　(2)B　(3)D　[第(1)題，近紅外波段，棉花與番茄和玉米的反射率差別最大，最容易將三種作物區(qū)別開來。第(2)題，9月份棉花的反射率高，遙感識別強于6月份；這一時相期棉花反射率前3個波段明顯降低。我國有三大產(chǎn)棉區(qū)，北疆地區(qū)是其中之一。第(3)題，遙感不能監(jiān)測人口分布和工業(yè)生產(chǎn)總值。] [圖 表 解 讀悟 技 巧] [圖表探討] 不同分辨率遙感影像的比較 探討1.三幅圖中，分辨率最高的是哪一幅？ 【提示】　分辨率最高的是圖3。 探討2.分辨率、像元、影像信息三者之間的關(guān)系是怎樣的？ 【提示】　相同圖幅中，像元數(shù)目越多，一個像元所代表的實際尺寸越小，分辨率就越高，影像就越清晰。 [讀圖方法] 閱讀上圖應(yīng)主要把握以下幾點： (1)看顏色：根據(jù)顏色可以判斷該地物是屬于水文要素還是人工要素。 (2)看形態(tài)：根據(jù)地物形態(tài)——面狀或線狀，大致可以確定是水文要素中的湖泊或河流，還是人工要素中的城市、村莊或道路。 (3)看與周邊地物的關(guān)系：一般與河流相連的是湖泊，與道路相連的是村莊或城鎮(zhèn)。 (4)看疊加：通過多次或逐月逐年對同一地區(qū)遙感圖像疊加可以反映出地物時間變化特點，如城市的擴張、海岸線侵蝕變化、湖泊的消長等。 (5)看光譜：不同地物對同一波段的電磁波的反射率是不同的；相同地物在不同的波段反射率也不同。光譜反射率差別越大，越容易區(qū)分。 [讀圖訓(xùn)練] 位于烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦之間的咸海過去曾是世界第四大湖泊，下面四幅咸海的地球資源衛(wèi)星照片顯示了它的面積變化過程。讀圖，回答(1)～(2)題。 (1)地球資源衛(wèi)星照片的獲取，采用的地理信息技術(shù)是(　　) A．RS　　　　　　　 B．GIS C．GPS D．GIS和GPS (2)圖中信息反映出咸海(　　) ①周邊大氣溫度下降　②湖泊水體西部深東部淺 ③環(huán)境調(diào)節(jié)作用減弱?、芩w含鹽量降低 A．①② B．①③ C．②③ D．③④ (1)A　(2)C　[第(1)題，衛(wèi)星圖片的獲取使用的是遙感技術(shù)，這是遙感的基本功能。第(2)題，圖中咸海不斷干涸，也受全球氣候變暖的影響，排除①；咸海為內(nèi)陸湖，咸水湖，水量不斷減少，鹽分不斷析出，含鹽量增加，排除④；圖中信息反映，2009年水域集中在西部，東部干涸，故西部湖深，東部淺，同時水不斷減少，對氣候的調(diào)節(jié)作用不斷減小。] [課堂小結(jié)] [當 堂 達 標固 雙 基] 考查點1　遙感 讀下圖，回答1～2題。 【導(dǎo)學號：57522110】 遙感技術(shù)工作流程示意圖 1．分析圖中信息可知(　　) A．遙感技術(shù)中的能量來源都是太陽輻射能 B．遙感技術(shù)中信息的接收主要在空中進行 C．信息傳輸?shù)那疤崾切畔⒔邮? D．遙感技術(shù)中信息解譯與分析的前提是信息接收與處理 2．關(guān)于遙感技術(shù)的敘述，正確的是(　　) A．傳感器運載工具飛行的高度越大，其獲得的探測范圍越小 B．傳感器運載工具飛行的高度越大，其對地物的分辨率越高 C．森林火災(zāi)的監(jiān)測主要采用近地遙感 D．航空遙感覆蓋范圍大，不受領(lǐng)空限制 1.D　2.C　[由圖中遙感技術(shù)的工作流程可知，要想對信息進行解譯與分析，必須先進行信息的接收與處理。傳感器運載工具飛行高度越大，能探測的范圍也就越大，但其對地物的分辨率則越低；航空遙感受領(lǐng)空的限制，運載傳感器的飛機不能隨意飛到別國的領(lǐng)空；為了更加清晰地了解災(zāi)情，森林火災(zāi)的監(jiān)測主要采用近地遙感。] 讀圖，完成3～4題。 3．圖中內(nèi)容說明航天遙感的特點是(　　) A．監(jiān)測范圍廣　　　　　　 B．時效快，精度高 C．連續(xù)性強 D．準確定位 4．就航天遙感而言，其遙感探測的范圍越大，則(　　) A．獲得資料的速度越慢 B．獲得資料的周期越長 C．對地物的分辨率越低 D．對地物的分辨率越高 3.A　4.C　[第3題，由圖中“我一次就可以把半個地球拍攝進去”可知航天遙感的特點是監(jiān)測范圍廣。第4題，獲取資料的速度、周期與探測范圍無關(guān)，當探測范圍越大時，分辨率數(shù)值越大，顯示信息能力越弱，分辨率越低。] 考查點2　遙感的應(yīng)用 據(jù)所學知識，完成5～6題。 5．在科學考察中，利用遙感技術(shù)可以(　　) A．獲取衛(wèi)星云圖　　　　　 B．查詢地理數(shù)據(jù) C．選擇考察路線 D．對科考船實時導(dǎo)航 6．在農(nóng)業(yè)方面，運用遙感技術(shù)能夠(　　) ①監(jiān)測耕地變化?、谡{(diào)查作物分布　 ③估測糧食產(chǎn)量?、芨櫘a(chǎn)品流向 A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④ 5.A　6.A　[第5題，遙感即遙遠的感知，獲取衛(wèi)星云圖，利用的是遙感技術(shù)，故A正確；查詢地理數(shù)據(jù)、選擇考察路線，利用的是地理信息系統(tǒng)(GIS)的功能，故B、C錯誤；對科考船實時導(dǎo)航利用的是全球定位系統(tǒng)(GPS)的功能，故D錯誤。第6題，遙感技術(shù)能夠迅速獲取信息，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可以監(jiān)測耕地變化、調(diào)查作物分布、估測糧食產(chǎn)量，因此選擇A項；跟蹤產(chǎn)品流向需利用GPS技術(shù)。] 讀圖及材料，回答7～8題。 【導(dǎo)學號：57522111】 在衛(wèi)星圖像上可以判讀水系的形態(tài)特征。水系的形態(tài)與地質(zhì)構(gòu)造、巖性和地貌有密切的關(guān)系。例如，樹枝狀水系表現(xiàn)為支流與干流以銳角相交，主要分布在巖性均一、基巖較軟的地區(qū)(如砂巖、頁巖、黃土及海岸平原沉積巖發(fā)育的地區(qū))。格狀水系表現(xiàn)為支流與干流相交，主要分布在垂直交叉的斷裂、裂隙發(fā)育的沉積巖地區(qū)。 7．關(guān)于上述判讀衛(wèi)星遙感影像的過程，下列說法正確的是(　　) A．判讀水系形態(tài)只能利用間接解譯標志 B．根據(jù)水系形成推斷地質(zhì)構(gòu)造和地貌是利用間接解譯標志 C．在洪水期和枯水期拍攝的衛(wèi)星影像，其水系形態(tài)完全相同 D．河流和道路在衛(wèi)星影像圖上都是線狀，無法應(yīng)用直接解譯標志加以判別 8．放射狀水系的分布地區(qū)一般不會出現(xiàn)在(　　) A．海島　　　B．火山 C．孤山　　　D．平原 7.B　8.D　[判讀水系形態(tài)可以運用色調(diào)、形狀等直接解譯標志。借助某些地理信息可推斷其他相關(guān)地物，這屬于間接解譯標志。河流在洪水期流量可能增加而導(dǎo)致水系形態(tài)變化。河流和道路可以通過形狀及其變化等直接解譯標志區(qū)分。水系呈放射狀，說明中部高四周低，海島、火山、孤山都有可能。平原地區(qū)地勢平坦，出現(xiàn)的機會較少。這也是一個利用間接解譯標志的例子。] [教材活動點撥] 教材P81探索 【提示】　在區(qū)域地理環(huán)境研究中，遙感已成為重要的手段和方法。傳統(tǒng)的工作方法經(jīng)常是從點、線實地觀測入手，逐漸過渡到面上的分析研究。運用遙感技術(shù)，則可以首先從面上的區(qū)域分析研究入手，然后有重點地選擇若干點、線進行野外驗證和檢查。這樣，不僅可以提高研究工作的精度和質(zhì)量，而且節(jié)省人力、財力，提高效率。 現(xiàn)代遙感視域廣闊，監(jiān)測范圍大，可覆蓋整個地球。能夠瞬時成像、實時傳輸、快速處理、迅速獲取信息和實施動態(tài)監(jiān)測等。 下表表示了人工調(diào)查和遙感調(diào)查兩種方法的特點： 項目 調(diào)查周期 所需費用 野外工作量 信息的時效性 精度 監(jiān)測范圍 人工調(diào)查 長 高 大 差 差 小 遙感調(diào)查 短 低 小 好 高 大 教材P83活動 【提示】　在3幅表示蘋果的示意圖中，第三幅圖(右側(cè)那幅)更容易辨認出蘋果的輪廓。3幅圖中，第三幅圖代表的分辨率最高，第二幅圖(居中)代表的分辨率最低。 教材P89思考 【提示】　遙感除用于預(yù)防自然災(zāi)害外，還可適用于土地資源調(diào)查，土地利用調(diào)查，土壤干旱、鹽化、沙化調(diào)查及監(jiān)測，農(nóng)作物長勢監(jiān)測與估產(chǎn)，森林、草場資源調(diào)查，水資源調(diào)查和地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查等。例如上海市從1988年起每5年開展一次航空遙感綜合調(diào)查，其航空攝影圖覆蓋了上海市的陸域、水域及其相鄰區(qū)域。它為上海進行城市建設(shè)、土地利用、城市環(huán)境、城市綠化、道路交通設(shè)施狀況等各項調(diào)查，創(chuàng)造了十分有利的條件。 教材P89復(fù)習課 【提示】　1.遙感影像的分辨率指遙感影像上一個像元所代表的地面實際尺寸。分辨率的值越小，遙感影像顯示地表信息的能力越強。 2．真彩色影像上，地物的顏色真實地反映實際地物顏色特征，符合人們的認知習慣；假彩色影像上，植被通常為紅色，而水為灰色和藍色，建筑物為藍灰色。 3．2000年4月9日，西藏雅魯藏布江支流易貢藏布通麥以西河段北岸發(fā)生大滑坡，下滑的巖土堆積體高約100米，堵塞了易貢錯的出口。當時正是春末夏初，天氣變暖，湖周圍的冰雪融水不斷注入湖中，湖水持續(xù)快速上漲，大有沖決滑坡堆積體形成洪澇災(zāi)害危及下游的態(tài)勢。在這種情況下，中國地質(zhì)調(diào)查局航空物探遙感中心收集了滑坡前后4個時段的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，準確預(yù)測出易貢錯的決堤，對滑坡堆積體潰決前后的災(zāi)情進行了密切監(jiān)測，并與有關(guān)部門聯(lián)系，及時為搶險救災(zāi)決策提供了依據(jù)。