高中地理《地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用》教案4（湘教版必修3）

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111 第二節(jié) 地理信息技術(shù)及其應(yīng)用 課時安排：2課時 教學(xué)目的： 1．了解遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的原理，以及數(shù)字地球的含義。 2．舉例說明遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用。 教學(xué)重難點： 1．遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的原理，以及數(shù)字地球的含義。 2．遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用。 教具準(zhǔn)備：有關(guān)掛圖等、自制圖表等 教學(xué)方法：比較法、圖示分析法、圖示法等 教學(xué)過程： 第一課時 一、地理信息技術(shù) 1．概念： 指獲取、管理、分析和應(yīng)用地理空間信息的現(xiàn)代技術(shù)的總稱，主要包括遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)等。 2．應(yīng)用——廣泛 廣泛應(yīng)用于區(qū)域地理環(huán)境研究，在資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、自然災(zāi)害防御監(jiān)測、國土資源管理、國土開發(fā)規(guī)劃等許多領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。 如：可以模擬特定區(qū)域的自然過程，預(yù)測、預(yù)報區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生的災(zāi)害或環(huán)境變化。 GPS汽車導(dǎo)航、空間信息網(wǎng)站、城市多媒體地理信息系統(tǒng)等。 二、遙感(RS) 1．概念： 是人們在航空器(如飛機(jī)、高空氣球)或航天器(如人造衛(wèi)星)上利用一定的技術(shù)裝備，對地表物體進(jìn)行遠(yuǎn)距離的感知。 2．遙感的裝置 ⑴傳感器——遙感的關(guān)鍵裝置 作用：傳感器在航空或航天器上接受地面物體反射或輻射的電磁波信息，并以圖像膠片或數(shù)據(jù)磁帶記錄下來，傳送到地面接收站(圖1．4) ⑵組成（了解） 遙感平臺、傳感器、地面接收站、信息處理系統(tǒng)等 3．遙感技術(shù)的主要環(huán)節(jié)和功能 遙感技術(shù)主要環(huán)節(jié) 目標(biāo)物 傳感器 遙感地面系統(tǒng) 成果 遙感功能 接受物體和環(huán)境的電磁波輻射 收集、傳輸信息 接收信息，處理、分析信息 專業(yè)圖件或統(tǒng)計數(shù)字 案例介紹： 1998年洞庭湖及荊江地區(qū)飛機(jī)、衛(wèi)星遙感影像對洪水監(jiān)測 1998年夏秋，長江流域發(fā)生了罕見的大洪水，中科院遙感所等科研部門，利用飛機(jī)遙感監(jiān)測和衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)，對洞庭湖及荊江地區(qū)洪災(zāi)情況進(jìn)行監(jiān)測，在很短的時間內(nèi)獲得了較全面的資料，給抗洪決策提供了科學(xué)依據(jù)，為奪取抗洪斗爭立了大功。 課本圖1.5（左圖）是飛機(jī)遙感影像，在陰雨天氣的情況下，通過微波遙感，透過層層云雨陰隔而得到的圖像，地物仍具很高的分辨率，經(jīng)過計算機(jī)處理后，課本圖1.6（左圖）更是清楚地顯示了洪水的淹沒情況。課本圖1.5（右圖）是衛(wèi)星遙感影像，同樣經(jīng)過計算機(jī)處理后，課本圖1.6（右圖）能清楚地顯示當(dāng)時該地區(qū)淹沒地區(qū)的分布。通過不同時間，不同遙感平臺得到的影像，再經(jīng)過計算機(jī)處理技術(shù)，我們就能快捷、準(zhǔn)確地統(tǒng)計出洪水的淹沒情況。 可見，遙感技術(shù)具有很多的優(yōu)點。 4．遙感的優(yōu)越性（此部分可以請學(xué)生思考討論總結(jié)完成。） ①提高研究工作的精度和質(zhì)量，節(jié)省人力、財力，提高效率。 從點、線實地觀測 傳統(tǒng)的工作方法 面上的分析研究 遙感技術(shù) 從面上的區(qū)域分析研究入手 有重點地選擇若干點、線進(jìn)行野外驗證和檢查 ②遙感信息作為重要的信息源，為區(qū)域地理環(huán)境研究從定性到定量、從靜態(tài)到動態(tài)、從過程到模式的轉(zhuǎn)化和發(fā)展，提供了條件。 區(qū)域地理環(huán)境研究的前提是獲取地理信息。例如，將多次或逐月、逐年的遙感影像圖疊加，就可反映城市的擴(kuò)張、海岸的侵蝕、湖泊的消長，等等。在區(qū)域地理環(huán)境研究中,遙感廣泛應(yīng)用于資源凋查、環(huán)境監(jiān)測、自然災(zāi)害防御監(jiān)測等領(lǐng)域。 遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣。除了以上介紹的森林火災(zāi)、洪水監(jiān)測外，還廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、海洋研究、環(huán)境監(jiān)測等許多方面。而且我國的遙感技術(shù)也已經(jīng)在世界上具領(lǐng)先地位。 5．遙感技術(shù)的應(yīng)用 閱讀 通過這個材料，使學(xué)生了解如下問題： 遙感在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用 1．遙感在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要包括上地資源調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、病蟲害和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境調(diào)查及監(jiān)測，以及農(nóng)作物長勢監(jiān)測和估產(chǎn)等方面。 2．遙感在土地資源與土壤調(diào)查中應(yīng)用廣泛。 3．作物估產(chǎn)是體現(xiàn)遙感在農(nóng)業(yè)方面綜合應(yīng)用的最好例證。 思考 1．從監(jiān)測的范圍、速度，人力和財力的投入等方面看，遙感具有哪些特點? 點撥： 范圍更廣、速度更快、需要人力更少、財力投入少。 2．有人說：遙感是人的視力的延伸。你同意這種看法嗎? 點撥：同意?？梢詮倪b感的定義分析。從某種意義上說，人們“看”的過程就是在遙感，眼睛相當(dāng)于傳感器。 （以下內(nèi)容根據(jù)教學(xué)需要可以選擇進(jìn)行） 指導(dǎo)學(xué)生閱讀網(wǎng)上資料 ※點擊以下網(wǎng)址：http://www.chinawater.net.cn/wsc/exbition/yg/4.htm 了解遙感技術(shù)的其他應(yīng)用： ①“嘉陵江上游水土侵蝕遙感調(diào)查”; ②“氣象衛(wèi)星的旱情監(jiān)測”; ③“河南省有效灌溉面積遙感調(diào)查”； ④“山東省可發(fā)展灌溉面積遙感調(diào)查”； ⑤“黃河小浪底水庫下閘蓄水后下游河道的遙感圖像”。 ※點擊以下網(wǎng)址：http://www.irsa.ac.cn/index.asp 進(jìn)入“中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所”網(wǎng)站，查看有關(guān)信息及知識。 ※點擊以下網(wǎng)址：http://www.nrscc.gov.cn/ 進(jìn)入“國家遙感中心——遙感信息、遙感快訊”，查看有關(guān)內(nèi)容，一是復(fù)習(xí)鞏固本節(jié)知識；二是為下一節(jié)學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)、全球定位技術(shù)知識作準(zhǔn)備。 課堂小結(jié)： 遙感技術(shù)是國土整治和區(qū)域發(fā)展研究中應(yīng)用較廣的技術(shù)手段之一，我國在這個領(lǐng)域已經(jīng)走在了世界的前列。我國的大部分土地已經(jīng)獲得了大比例尺的航空影像資料，成功發(fā)射了回收式國土資源衛(wèi)星，自行研制發(fā)射了“風(fēng)云”衛(wèi)星。遙感技術(shù)為我國自然資源開發(fā)與利用提供了大量的有用的資料，在我國農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測、礦產(chǎn)勘察、土地利用、環(huán)境管理與城鄉(xiāng)規(guī)劃中起到了非常重要的作用。 板書設(shè)計 第二節(jié) 地理信息技術(shù)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用 一、地理信息技術(shù) 1．概念： 2．應(yīng)用——廣泛 二、遙感(RS)技術(shù)極其應(yīng)用 1．概念： 2．遙感的裝置 ⑴傳感器——遙感的關(guān)鍵裝置 ⑵組成（了解） 遙感平臺、傳感器、地面接收站、信息處理系統(tǒng)等 3．遙感技術(shù)的主要環(huán)節(jié)和功能 4．遙感的優(yōu)越性 提高研究工作的精度和質(zhì)量，節(jié)省人力、財力，提高效率。 5．遙感技術(shù)的應(yīng)用 課后作業(yè)： 點擊以下網(wǎng)址：http://www.nrscc.gov.cn/ 進(jìn)入“國家遙感中心——遙感信息、遙感快訊”，查看有關(guān)內(nèi)容。 第二課時 三、全球定位系統(tǒng)(GPS) 1．概念： 利用衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)適時進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)，稱為全球定位系統(tǒng)，簡稱GPS。 2．組成： 空間部分——GPS衛(wèi)星星座(圖)．7)； 地面控制部分—一地面監(jiān)控系統(tǒng)； 用戶設(shè)備部分——GPS信號接收機(jī)。 3．特點 全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性 4．應(yīng)用 ⑴為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。 ⑵在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用。 如：野外調(diào)查是區(qū)域地理環(huán)境研究常用的方法之一，全球定位系統(tǒng)可以幫助野外考察人員確定考察點的地理位置(經(jīng)度和緯度)、高程(海拔)，從而可在野外調(diào)查中獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。 ⑶ 在日常生活中應(yīng)用——GPS導(dǎo)航 無論是在何時何地，只要擁有GPS信號接收機(jī)，就能知道自己前進(jìn)的方向和所處的地理坐標(biāo)。利用GPS為導(dǎo)航服務(wù)也成為—種新興的行業(yè)(圖1．8)。 GPS汽車導(dǎo)航（圖1．8）汽車導(dǎo)航裝置可顯示城市道路圖和該車的位置。駕駛員輔入出發(fā)點和目的地的地名然后從系統(tǒng)顯示的可行路線中選擇其中的一條。系統(tǒng)除動態(tài)顯示該車的位置》L還通過語音提示 引導(dǎo)駕駛員把車開到目的地。 5．GPS衛(wèi)星星座 GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。它們均勻分布在六個軌道平面內(nèi)。全球任何地點在任何時刻地平面上空至少有四顆GPS衛(wèi)星。 思考 在GPS汽車導(dǎo)航中，信息在汽車、衛(wèi)星和服務(wù)中心之間是怎樣傳遞的? 點撥：汽車中的GPS用戶設(shè)備接收了GPS衛(wèi)星信息，解算出本車的位置、速度等信息，并通過無線電信號傳送至服務(wù)中心。服務(wù)中心再根據(jù)汽車所在的位置、及時通過語言提示為汽車導(dǎo)航。 閱讀 通過該材料大致了解我國的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 四、地理信息系統(tǒng)(GIS) 1．概念 專門處理地理空間數(shù)據(jù)的汁算機(jī)系統(tǒng)，稱為“地理信息系統(tǒng)”，簡稱“GIS”。 閱讀 通過這個材料，使學(xué)生了解如下問題： 2．地理信息系統(tǒng)的簡要程序 教師指圖講解，使學(xué)生對地理信息系統(tǒng)的過程有一般性了解。 3．應(yīng)用 應(yīng)用的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，凡是用到地圖或需要處理地理空間數(shù)據(jù)的領(lǐng)域都可用到。 ⑴在區(qū)域地理環(huán)境研究中，地理信息系統(tǒng)可提供反映區(qū)域狀況的各種空間信息。通過對有關(guān)信息進(jìn)行分析、加工，建立能反映區(qū)域內(nèi)各種因素相互關(guān)系，揭示區(qū)域結(jié)構(gòu)、特征和發(fā)展規(guī)律的模型。 ⑵利用地理信息系統(tǒng)所提供的查詢檢索、空間分析等功能，還可對區(qū)域內(nèi)自然資源和條件、區(qū)位和交通條件、人口和勞動力條件，以及經(jīng)濟(jì)和社會條件進(jìn)行更精確的分析、評價。 ⑶在利用遙感、全球定位系統(tǒng)等提供的地理信息的基礎(chǔ)上，運用地理信息系統(tǒng)，可以對環(huán)境和自然災(zāi)害進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測及評估預(yù)測。 ⑷地理信息系統(tǒng)在城市管理中的應(yīng)用已得到推廣。 案例介紹點擊以下網(wǎng)址： http:// www.hkmaponline.com(香港網(wǎng)上地圖網(wǎng)頁) 或者h(yuǎn)ttp://www.afmap.com.cn/New Web/china/(中國網(wǎng)上地圖) 指導(dǎo)學(xué)生了解地理信息系統(tǒng)的功能： (1)界面組成：功能區(qū)，索引，圖層內(nèi)容等 (2)信息系統(tǒng)的功能：地圖信息，全部或局部地區(qū)信息，專業(yè)分類信息，有關(guān)內(nèi)容的文字、圖像信息，縮放、補(bǔ)充、測算等，信息輸出等。 有關(guān)GIS在國土整治中的其他一些功能作用，教師可以參照后面?zhèn)湔n資料，適當(dāng)補(bǔ)充講解。 思考 1．與地圖相比，地理信息系統(tǒng)具有哪些優(yōu)點? 點撥：優(yōu)點很多，如地理信息系統(tǒng)的信息具有多維的特征；地理信息的時序性十分明顯；時效性好；更新快等等。 2．有人說：地理信息系統(tǒng)是地圖的延伸。你怎樣理解? 點撥：從地理信息系統(tǒng)是一個多維的地圖等方面思考。 五、地理信息技術(shù)與數(shù)字地球 1．“3S”的關(guān)系 ⑴聯(lián)系： 既互為獨立發(fā)展又相互促進(jìn)。 ⑵區(qū)別 ①遙感主要用于地理信息數(shù)據(jù)的獲?。? ②全球定位系統(tǒng)主要用于地理信息的空間定位； ③地理信息系統(tǒng)主要用來又對地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、查詢、更新、空間分析和應(yīng)用評價。 2．?dāng)?shù)字地球 （1）概念 指數(shù)字化的地球，即把整個地球信息進(jìn)行數(shù)字化后，由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來管理的技術(shù)系統(tǒng)。 （2）原理和應(yīng)用 數(shù)字地球是將不同空間、時間的自然、人文的大量信息，按地理坐標(biāo)，從區(qū)域到全球進(jìn)行整合，并進(jìn)行立體的，動態(tài)的顯示，能為復(fù)雜的生產(chǎn)、研究活動提供實驗條件和試驗基地。 活動 1．圖1．5和田1．6顯示的對洪水災(zāi)害的監(jiān)測和統(tǒng)計除運用了遙感技術(shù)外，還運用了哪種地理信息技術(shù)?這兩種地理信息技術(shù)在這次洪災(zāi)監(jiān)測和統(tǒng)計中具有怎樣的相互關(guān)系? 點撥：在圖1.5和圖1.6所示的洪水監(jiān)測和統(tǒng)計中,除運用了遙感技術(shù)外,還運用了地理信息系統(tǒng),遙感提供了信息源(信息搜集),地理信息系統(tǒng)對信息進(jìn)行加工(分析、統(tǒng)計)。 2．城市110指揮中心在接到報警電話后，能在最短的時間內(nèi)指揮警車到達(dá)出事地點。為提高出警效率，許多城市配備了巡誓車。應(yīng)用地理信息技術(shù)可大大提高出誓效率(圖1．11)。 (1)110指揮中心要隨時掌握每輛巡警車在城市中的位置，可以利用哪一種地理信息技術(shù)? 點撥：可以利用全球定位系統(tǒng) (2)110指揮中心要確定哪一輛巡警車離出事地點最近，可以利用哪一種地理信息技術(shù)? 點撥：可以利用地理信息系統(tǒng) (3)110指揮中心要判定最近的警車至出事地點的道路是否暢通，還需要利用哪些技術(shù)?如果存在嚴(yán)重交通堵塞，110指揮中心又該怎么辦? 點撥：還要用到攝像和視頻傳輸技術(shù)。如果存在嚴(yán)重交通堵塞，需要另外找較近的且有條件較快趕到出事地點的巡警車（需要綜合運用上述技術(shù)）。 (4)假如你是110指揮中心的調(diào)度員，描述在接到報警電話到指揮警車前往出事地點的工作程序。 點撥：接警→確認(rèn)出事地點的位置→（在顯示各巡警車的地理信息系統(tǒng)中）了解其周圍巡警車的位置→分析確定最近（或能最快到達(dá)）的巡警車→通知該巡警車。 (5)由此例推想，地理信息技術(shù)還可以應(yīng)用于城市管理的哪些部門中? 點撥：城市交通組織和管理、商業(yè)組織和管理、城市規(guī)劃、衛(wèi)生救護(hù)、物流等部門，都可利用地理信息技術(shù)。 【課堂小結(jié)】 現(xiàn)代地理學(xué)中，3S技術(shù)學(xué)科的發(fā)展與應(yīng)用，日益成為地理學(xué)前沿科學(xué)研究的重要領(lǐng)域，并成為地理學(xué)服務(wù)于社會生產(chǎn)的主要途徑，現(xiàn)在3S技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域。它們?nèi)呒扔蟹止び钟新?lián)系。遙感技術(shù)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)主要用來對地理信息數(shù)據(jù)的管理、更新、分析等。其中，遙感技術(shù)為地理信息系統(tǒng)提供信息數(shù)據(jù)，加快了地理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的更新，保證了地理信息系統(tǒng)的時效性，全球定位系統(tǒng)為遙感信息數(shù)據(jù)地面定位目標(biāo)選擇、野外驗證、圖像分類等提供了必要的數(shù)據(jù)信息，為更好地利用遙感技術(shù)解決實際問題提供支持。三者的關(guān)系可用以下簡圖表示： 板書設(shè)計 第二節(jié) 地理信息技術(shù)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用 三、全球定位系統(tǒng)(GPS) 1．概念： 2．組成： 3．特點 全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性 4．應(yīng)用 ⑴為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。 ⑵在日常生活中應(yīng)用——GPS導(dǎo)航 5．GPS衛(wèi)星星座 四、地理信息系統(tǒng)(GIS) 1．概念 2．地理信息系統(tǒng)的簡要程序 3．應(yīng)用 五、地理信息技術(shù)與數(shù)字地球 1．“3S”的關(guān)系 2．?dāng)?shù)字地球 111