高中地理《地理信息系統(tǒng)及其應用》課件一（60張PPT）（湘教版必修3）

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歡迎進入地理課堂 第一節(jié)地理信息系統(tǒng)及其應用 第三章地理信息技術應用 一 地理信息系統(tǒng) 一 地理信息系統(tǒng)的概念 GIS在數(shù)字化時代的今天 應用非常廣泛且深刻 已延伸到各行各業(yè) 千家萬戶 尤其在電子地圖 數(shù)據(jù)分析與決策管理方面的功能 更是獨領風騷 地理信息系統(tǒng) Geographicalinformationsystem 簡稱GIS 是一種以采集 存儲 管理 分析和描述地球表面與地理分布有關數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng) 數(shù)據(jù) 與地理有關的各種數(shù)字 比如說經(jīng)緯度 氣溫 降水等 一般信息系統(tǒng) 只能存儲 管理數(shù)據(jù) 不能將數(shù)據(jù)在空間上的分布表現(xiàn)出來 地理信息系統(tǒng) 除了一般信息系統(tǒng)的功能外 還能顯示數(shù)據(jù)的空間分布 并且有強大的空間查詢 分析 模擬 統(tǒng)計和預測等功能 地理信息系統(tǒng)與一般信息系統(tǒng)的區(qū)別 資料 地理信息系統(tǒng) GIS 與一般信息系統(tǒng)的主要差別是 GIS所采集的信息是按地理空間分布特征來反映地理實體結(jié)構(gòu)及其動態(tài)變化規(guī)律的 如目前我國已應用GIS對各地區(qū)各時段的 非典型肺炎 臨床診斷病例 疑似病例等指標分類匯總 在地圖上進行 地點 狀況 的位置標定 每日發(fā)布各地疫情通報 供有關部門查詢分析 制定相應的防治策略 閱讀地理信息系統(tǒng)能為我們做些什么 土地管理部門可以及時了解土地利用現(xiàn)狀 分析土地利用的合理性 房產(chǎn)經(jīng)紀人可以在一定區(qū)域?qū)ふ覞M足條件的所有房屋 公安部門可以科學部署警力 隨時掌握居民信息 查詢最近的餐館 查詢目標地點和最合理的公交線路等等 網(wǎng)絡GIS路徑查詢 用來查詢兩點間的交通路線 二 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展 地理信息系統(tǒng)最初為解決地理問題而出現(xiàn) 但現(xiàn)在它已成為信息產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分 閱讀地理信息系統(tǒng)簡史 1963年 加拿大測量學家首先提出 地理信息系統(tǒng) 這一概念 并建立了世界上第一個地理信息系統(tǒng) 加拿大地理信息系統(tǒng) 用于自然資源的管理與規(guī)劃 1 世界GIS的發(fā)展 2 中國GIS的發(fā)展 起步晚 發(fā)展快 應用 三 地理信息系統(tǒng)的組成 人員 輸入 輸出 傳輸 存儲 數(shù)據(jù)管理 輸出 1 硬件 計算機主機 輸入設備 輸出設備 傳輸設備 儲存設備 2 軟件 包括數(shù)據(jù)輸入與編輯 數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)顯示與輸出 其功能是存儲 分析 顯示地理數(shù)據(jù) 3 數(shù)據(jù) 包括基礎數(shù)據(jù) 如地形 地貌 地質(zhì)數(shù)據(jù)等 和專題數(shù)據(jù) 如規(guī)劃 房地產(chǎn) 交通 環(huán)保 公用事業(yè)數(shù)據(jù)等 4 人員 包括專業(yè)人員和用戶 5 模型 是解決各種實際問題的專業(yè)程式 四 地理信息系統(tǒng)的工作過程 主要包括地理數(shù)據(jù)的輸入 存儲 地理數(shù)據(jù)的操作和分析 以及地理信息輸出等環(huán)節(jié) 1 地理數(shù)據(jù)的輸入 將收集好的各種數(shù)據(jù)資料 經(jīng)過分類和標準化處理后 就可輸入到計算機中 其中對圖形數(shù)據(jù)的輸入 常用的方法的掃描紙質(zhì)地圖后進行數(shù)字化處理 紙質(zhì)地圖 掃描 圖像處理 圖像拼接 圖像剪裁 圖像地址匹配 矢量化 編輯與修改 地圖數(shù)字化過程 2 數(shù)據(jù)存儲 采用 分層 技術 即將地圖中的不同要素 存儲在不同的 層 中 將不同的 層 要素進行重疊 就形成不同主題的地圖 3 對數(shù)據(jù)的操作與分析 對GIS操作 可以使各類數(shù)據(jù)之間的關系以直觀的形式表現(xiàn)出來 這種形式可以是圖形 地圖或表格 用戶和決策者對操作結(jié)果進行判斷分析后 就可應用 4 GIS的輸出 將編輯好的GIS信息在計算機顯示器的屏幕上顯示 或通過繪圖儀 打印機等輸出 完成P81 82的活動 答 國外GIS軟件 如哈佛大學開發(fā)的SYMAP系列軟件等 目前 國內(nèi)下列GIS軟件在解決實際工程能力和技術創(chuàng)新等方面表現(xiàn)突出 如MapCIS6 6SuperMapGIS2003 地網(wǎng)V5 0 CitoMap等 活動1 二 地理信息系統(tǒng)與城市管理 目前 GIS廣泛應用于資源調(diào)查 環(huán)境評估 災害預測 國土管理 城市規(guī)劃 郵電通信 交通運輸 公安 水利 公共設施 商業(yè)金融等人們生產(chǎn)生活的各個領域 其中GIS在城市建設和管理中的典型應用 1 城市規(guī)劃與管理 2 基礎設施管理 3 土地利用與管理 4 生態(tài)環(huán)境管理 GIS在交通管理中 GIS在道路管理中 第二節(jié)遙感技術及其應用 曾有報道 北京中關村某高科技廠家在建設廠房時要求使用一種高科技合成 具有質(zhì)輕 防曬等功能 材料作為房頂 但施工方在施工過程中為了獲取更多的利潤 有些房頂只使用一般材料 由于外觀看不出差異 廠家被蒙在鼓里 一年后 北京某遙感專業(yè)的實習學生在判讀中關村多種波段的遙感圖像時 發(fā)現(xiàn)這家工廠的廠房屋頂材質(zhì)不同 于是向廠方了解 廠方否認用了不同材質(zhì) 經(jīng)實習學生的進一步解釋 廠家終于明白施工方用了劣質(zhì)材料 因此 施工方不得不承認這一事實 并加以賠償 為什么肉眼難以分辨 遙感卻具有 火眼金睛 資料 法國SPOT 4衛(wèi)星 火箭發(fā)射 國際空間站 遙感 就是遙遠的感知 為什么能進行遙遠的感知呢 因為地球上所有物體都在不停地發(fā)射 反射 吸收電磁波 而且不同物體對電磁波的發(fā)射 反射 吸收的特性不同 例如 植物的葉子看起來是綠色的 是因為葉子中的葉綠素對太陽光中藍色和紅色波長的光強烈反射的緣故 物體的這種對電磁波固有的特性叫做光譜特性 我國神舟號飛船 閱讀課本P86遙感技術 拓展人類觀察力的工具 一 遙感技術概述 RS 一 遙感的概念與發(fā)展 遙感 借助對電磁波敏感的儀器 在不與探測目標接觸的情況下 記錄目標物對電磁波的輻射 反射 散射等信息 并通過分析 揭示目標物的特征 性質(zhì)及其變化的綜合探測技術 閱讀課本P86 遙感技術的發(fā)展 第一架照相機拍攝的第一張風景照片就可以稱為遙感 是利用近地面平臺成像遙感 利用氣球作為遙感平臺是對近地面遙感的進一步發(fā)展 20世紀初第一架飛機誕生 1915年世界上第一臺航空攝影專用相機產(chǎn)生 標志著航空遙感技術產(chǎn)生 但航空遙感最早被廣泛應用于軍事偵察領域 直到1920年以后航空遙感才開始在民用領域得到應用 1957年 原蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星的升空標志著人類進入太空時代 隨后美國阿波羅宇宙飛行器發(fā)回第一張地球影像圖 標志著太空遙感 航天遙感 時代到來 可見 遙感技術是隨著工作平臺 傳感器和探測器的發(fā)展而發(fā)展的 以下文字材料反映了現(xiàn)遙感技術的哪些特點 一張比例尺為1 35000的23cm 23cm的航空圖片 可反映出60多平方千米的地理景觀實況 一幅陸地衛(wèi)星TM 專題制圖儀 圖像 其覆蓋面積可達34255平方千米 視域廣闊 監(jiān)測范圍大 陸地衛(wèi)星 的運行周期為16天 即每16天可以對全球陸地表面成像一遍 NOAA氣象衛(wèi)星每天能接收兩次覆蓋全球的圖像 動態(tài)監(jiān)測 實時傳輸 快速處理 這種特點有利于及時發(fā)現(xiàn)病蟲害 洪水及森林火災等自然災害 為抗災 減災工作提供可靠的科學依據(jù) 二 遙感技術系統(tǒng)與遙感類型 遙感技術系統(tǒng)的組成 遙感平臺 1 攝影類型的傳感器 2 掃描成像類型的傳感器 3 雷達成像類型的傳感器 4 非圖像類型的傳感器 照相機是最古老和常用的傳感器 傳感器的類型 1 什么是遙感技術 它有哪些環(huán)節(jié)組成 遙感技術 從傳感器接收信息到遙感信息應用的全過程 2 從不同角度 遙感有哪些不同分類方法 根據(jù)運載工具 根據(jù)輻射源 按照電磁波的波譜范圍 紅外遙感 微波遙感 多譜段遙感等 按照應用領域或?qū)ｎ} 資源遙感 海洋遙感 地質(zhì)遙感 農(nóng)業(yè)遙感 林業(yè)遙感等 航天遙感 航空遙感 近地遙感 主動式遙感和被動式遙感 紫外遙感 可見光遙感 環(huán)境遙感 大氣遙感 3 航空器與航天器有何區(qū)別 航空器 在大氣層中飛行的飛行器 包括氣球 氣艇 飛機 滑翔機 直升機等 航天器 用于航天飛行的飛行器 包括人造衛(wèi)星 宇宙飛船 空間站 航天飛機 行星探測器等 航空器 航天器 2 遙感技術的類型 航天遙感 航空遙感 近地遙感比較 位于大氣層外的衛(wèi)星 宇宙飛船等 高度 80千米 大氣層內(nèi)飛行的各類飛機 飛艇 高度 20千米 三角架 遙感塔 遙感車 船 建筑物的頂部等 比例尺最小 覆蓋率最大 概括性強 具有宏觀特點 多為多波段成像 比例尺中等 畫面清晰 分辨率高 可以對垂直點地物清晰成像 多為單一波段成像 比例尺最大 覆蓋率最小 畫面最清晰 多為單一波段成像 動態(tài)性好 適合對某地區(qū)連續(xù)觀察 周期性好 動態(tài)性差 適合做長周期 幾個月及更長 觀察 靈活機動 費用較低 適合小范圍探測 P89 90閱讀指導 材料 返回式遙感衛(wèi)星系列 我國的4個人造衛(wèi)星系列 通信廣播衛(wèi)星系列 氣象衛(wèi)星系列 科學探測與技術試驗衛(wèi)星系列 目前中國的氣象衛(wèi)星主要是風云一號和風云二號 風云一號穿越地球南北兩極運行 對全球進行風 溫度 濕度等觀測 風云二號定點在東經(jīng)105度的赤道上空 主要觀測中國和西太平洋的天氣變化 每隔半小時發(fā)回一張衛(wèi)星云圖 答 一種物質(zhì)所產(chǎn)生的自身輻射 或?qū)ν鈦磔椛渌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 上圖顯示了松林 草地 紅砂巖和泥漿的反射波譜曲線 可以看出 不同地物的反射率是不同的 通過對不同地物的波譜特征進行分析 就可以判斷地物了 活動2 完成P91的活動 二 遙感與資源普查 勘探礦產(chǎn)資源 調(diào)查生物資源 水資源等是遙感技術在資源普查中的重要應用領域 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 發(fā)現(xiàn) 礦產(chǎn) 通過遙感圖像解譯或圖像處理技術 提取植被的分布 類型 結(jié)構(gòu) 健康狀況 產(chǎn)量等數(shù)據(jù) 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 為農(nóng)業(yè) 林業(yè) 城市綠化 環(huán)境保護等部門服務 遙感在林業(yè)和農(nóng)業(yè)方面的應用 1 答 在特定的衛(wèi)星圖像上 健康的植被往往呈鮮紅色 長勢比較弱的植被顏色比較淺 由此可判斷植被生長狀況 2 答 不同的地物和地物的不同狀況 有不同的反射率 根據(jù)這個原理 可以利用遙感的工作有 判斷水體污染 分析城市大氣污染 監(jiān)測災害 普查資源等 活動3 完成P92的活動 三 遙感與環(huán)境災害監(jiān)測 隨著遙感技術的發(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 災害預警等方面發(fā)揮巨大作用 有助于災害的預防 環(huán)境的治理和保護 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 旱情 水災 滑坡 蟲害 森林火災等泥石流 地震 農(nóng)林病 有利于人們了解環(huán)境變化 使環(huán)境得到保護和改善 有利于防災減災 活動4 完成P93 94的活動 答 1 首先對三幅圖的主要地物進行判讀 比較相同地物在面積 數(shù)量 密度 長度等方面的變化 然后運用相關原理進行解釋 從三幅圖的主要對比可以看出 黃河三角洲的面積在擴大 主要是泥沙沉積作用造成的 植被覆蓋區(qū)的范圍增加 是由于植樹造林產(chǎn)生的 黃河水的泥沙增多 原因是水土流失的加劇 居住區(qū)和水產(chǎn)業(yè)建筑區(qū)的面積增加 答 2 我國的環(huán)境與災害問題有 土地荒漠化 土壤鹽堿化 環(huán)境污染 海洋生態(tài) 植被破壞 水旱災害 滑坡 地震 泥石流 農(nóng)林病蟲害 森林火災等 遙感技術可以及時探知森林火災發(fā)生的地點和范圍 可分析大火蔓延的方向 為滅火總指揮部制定滅火計劃 做出滅火部署提供科學依據(jù) 例甲圖為一幅具有林木 河流和住房的景觀圖 乙圖是根據(jù)該圖而建立的空間數(shù)據(jù)模型 由此比較地圖與地理信息系統(tǒng)對地物的表示有何差異 解析 該題的命題目的主要是要學生知道地理信息系統(tǒng)是如何建立的 如何將地面地理信息轉(zhuǎn)變?yōu)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)中的數(shù)據(jù) 從題中我們可以看出地理信息系統(tǒng)簡要的工作程序 是將區(qū)域內(nèi)地物的有關信息 林木 河流和住房 轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C可以識別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 建立起區(qū)域地物信息數(shù)據(jù)模型和空間模型 首先建立區(qū)域的柵格結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)區(qū)域大小 將乙圖空間按規(guī)則分成一個個小塊 地物所在位置用它們所占據(jù)的柵格的行 列號來定義 地物屬性通過賦予柵格屬性值來表示 如林木用s表示 河流用r表示 住房用h表示 這樣 地圖就轉(zhuǎn)變成了空間數(shù)據(jù) 將其儲入計算機 就可建立這個區(qū)域的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 從中可以看出地理信息系統(tǒng)與地圖在許多方面有相同 也有不同的地方 參考答案 1 儲存信息的形式不同 地理信息系統(tǒng)通過建立數(shù)據(jù)模型 以數(shù)據(jù)庫的形式儲存地理空間數(shù)據(jù) 而地圖以圖紙的形式保存地理信息 2 查詢的方式不同 地理信息系統(tǒng)通過計算機進行查詢和數(shù)據(jù)更新 而地圖則通過肉眼進行判讀 獲得地理信息 GIS獲取的信息更有針對性 速度也更快 3 地理信息系統(tǒng)可以將不同來源 不同比例尺 不同投影的地圖數(shù)據(jù)進行綜合 并進行空間分析 而地圖有許多方面做不到 例 2004 廣東 廣西 在遙感技術中 可以根據(jù)植物的反射波譜特征判斷植物的生長狀況 讀圖回答 1 3 題 1 圖中 重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是 紅外線 X光 可見光 紫外線A B C D D 2 根據(jù)圖中的原理 可用遙感技術直接 C 劃分植物類型 判讀植物生長的土壤類型 監(jiān)測樹木的生長狀況 估計糧食作物的產(chǎn)量A B C D 3 不同的地物和地物的不同狀況也有不同的反射率 根據(jù)這個原理 可以利用遙感的工作有 D 判斷水體污染 判斷人口分布 分析城市大氣污染 估算工業(yè)生產(chǎn)總值A B C D 解析 1 可直接從圖中找出健康植物與重度病害植物反射波譜曲線的交 點 向橫坐標作垂線 可看出重度病害植物反射率高的波段大致是0 60 0 80微米 2 植物的健康狀況可通過遙感技術來判斷 糧食作物的產(chǎn)量高低也與作物的健康狀況有關 3 水體污染與否 城市大氣質(zhì)量狀況均屬于 地物的不同狀況 它們的反射率也不相同 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全