地理信息技术在区域地理环境研究中的应用.doc

地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用一、学海导航(一）课程标准要求标准:1结合实例，了解遥感在资源普查、环境和灾害监测中的应用2举例说出全球定位系统在定位导航中的应用3运用有关资料，了解地理信息系统在城市管理中的功能4了解数字地球的含义（二)学习目标1知识与技能利用图像，结合实际,了解GPS在定位导航中的应用通过具体案例以了解地理信息技术在某些领域的应用通过搜集资料、图像,进行分析对比，以加深对地理信息技术的理解2过程与方法运用资料分析问题和图表对比方法尝试小组合作进行资料、图像查找3情感态度与价值观培养学生对地理信息技术进行探究的兴趣培养学生分析问题、解决实际问题的能力进行爱国主义思想教育，以增强学生的民族自豪感（三）知识内容：共分四部分内容第一部分介绍了什么是遥感以及其应用范围等有关内容第二部分介绍了全球定位系统，教材介绍了全球定位系统的概念、特点以及在区域地理环境中的应用等有关内容第三部分介绍了地理信息系统的概念以及在区域地理环境中的应用等有关内容第四部分介绍了地理信息技术与数字地球按照课程标准的目标要求，掌握遥感的概念和遥感的基本工作过程,对于遥感工作原理不要求涉及“专业机理,定位到“工作过程”程度即可。遥感的应用是重点之一.通过遥感在资源普查、环境和灾害监测中的具体应用与功能，进一步认识遥感在现代社会中发挥的巨大作用，认识遥感对传统测量、测绘技术，环境普查手段、灾害评估等革命性的推动作用。并要求学生能够结合遥感的具体应用，说明遥感的功能和意义。不要求进行遥感图象判读，但需要适当介绍遥感图像的分类知识(在有条件的学校,可以考虑适当介绍一些关于遥感判读的简单知识与技能，作为拓展性学习内容）。GPS的工作机制也很复杂,课程标准也不要求对其做深入研究，教学时给出基本概念和基本工作过程即可。（四）知识结构（五）学习建议1方法技巧列表对比法如何区分“3S”技术:地理信息系统主要的功能主要组成部分遥感RS对地表物体进行远距离的感知，获取信息卫星（飞机）、传感器、地面接收站全球定位系统GPS导航、定位GPS卫星星座、GPS信号接收机、地面监控系统地理信息系统GIS对地理空间数据进行输入、管理、分析计算机系统2方法技巧高效记忆法（1）运用简要概括法记忆地理信息技术的主要组成部分：遥感（RS）、全球定位系统（GPS)和地理信息系统（GIS），简单记为“3S(2）运用歌诀法记忆地理信息技术的应用：应用域广作用大，模拟过程知变化，叠加数据析精确,技术应用大众化（3）运用顾名思义法记忆遥感的概念和主要环节:遥感的的概念中抓住关键词一是“远距离”，二是“感知”。(4）运用归纳法记忆遥感的关键装置传感器的重要作用:(5）运用联系图式记忆全球定位系统概念、组成和主要工作过程以及“3S”技术之间的关系全球定位系统概念：全球定位系统的组成和主要工作过程：“3S”技术之间的关系：(6）运用概括归纳法记忆全球定位系统的工作特点“三全二性全能性、全天候、全球性、连续性和实时性3教材图表点拨图14遥感的主要环节该图运用联系框图形象地说明遥感的主要环节目标物传感器遥感地面系统成果图151998年7月31日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像阅读该图时要a、b两图比较来读，可清晰地看出信息处理前后的遥感图象的差异。从遥感的环节看，a、b两图处在不同的位置上。a由飞机遥感图象镶嵌而成,阴雨天气，地物分辨率较低.但图中水体和城市清晰可见，通过黑白程度的对比，还能判定被洪水淹没地区的分布情况。图中湖、河等水域呈黑色，居民点呈浅灰色.b图是经过信息处理后而成的,运用不同的色彩表达不同的内容,更醒目更清晰，黑色区域为湖边或河边淹没的滩地，紫色表示常年水域，深绿色表示被淹农田，浅绿色表示受损鱼塘，对淹没区的范围和分布一目了然。图161998年8月28日洞庭湖及荆江地区卫星遥感图阅读该图除了注意a、b两图比较外，还应注意与图15的比较。图15是1998年7月2731日洞庭湖及荆江地区的飞机遥感图象，图16是1998年8月28日洞庭湖及荆江地区卫星遥感图象，两者的成像时间相差一个月，通过两者的比较可以看出该地区一月之内淹没地区的动态变化。图17GPS卫星星座阅读该图主要是为了了解全球定位系统的重要组成部分GPS卫星星座。GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。这24颗均匀地分布在6个轨道平面内，相邻两个轨道平面的夹角是60度。位于地平线上的卫星颗数随时间和地点的变化而变化。不过，对于地面观测者来说，最少可见到4颗卫星，因为要计算观测站点的三维坐标，必须观测4颗以上GPS卫星。图18GPS汽车导航该图的右上角是对汽车导航装置的放大图，并在图的下方用语言简要的描述了GPS为汽车导航的过程：第一步GPS卫星不断发射GPS信号，接受机收到信号后解算出汽车所在的地理位置；第二步驾驶员输入出发地和目的地，并通过电台传送给服务中心；第三步服务中心为其确定可行路线，并通过卫星传输给汽车,第四步汽车在GPS卫星信号引导下到达目的地.图110香港地理信息系统部分显示该幅图主要揭示了以下三方面的内容：（1）它们是从香港地理信息系统中随意截取的三个界面，展示了香港的三个图层，结合此图理解好图层的含义。（2）用文字对三个界面的每一个部分作了说明，并列出了该系统的一些功能.（3）通过界面的说明可知,有关香港的信息可在系统中随时补充、修改、查看，并可根据需要输出，即图中图层内容可随时按指令（原大、放大、缩小）打印出来。4思考向导课本P9思考1：通过与传统的区域地理环境研究方法相比较，我们可以知道遥感的特点(1）“站得高，看得远”，感知的视野宽，范围大;（2）无论航空器还是航天器运行的速度都较快，能在短时间内收集大量的信息，并能运用现代技术进行传输和信息处理，具有获得资料速度快、周期短的特点；(3)从总的方面看，遥感的运用比传统的方法节省大量的人力财力。课本P9思考2：遥感是人的视力的延伸，在一定意义上说有一定的道理,但不全面.人眼在可见光范围内有很高的光谱分辨率，但在可见光之外则是“睁眼瞎。由于技术的进步和应用领域的不断开拓,传感器的功能比人眼有了很大提高，例如感应的波谱范围更宽，从紫外线到可见光、红外线，并延伸到微波，提高光谱分辨率和空间分辨率；在夜晚或恶劣天气情况下也能使用；并有一定的穿透能力等。微波遥感,对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力,又能夜以继日的全天侯工作.可见遥感不仅仅是人的视力的延伸。课本P11思考：在GPS汽车导航中,信息在汽车、卫星和服务中心之间的传递过程：第一步GPS卫星不断发射GPS信号，接受机收到信号后解算出汽车所在的地理位置；第二步驾驶员输入出发地和目的地并通过电台传送给服务中心;第三步服务中心为其确定可行路线，并通过卫星传输给汽车。第四步汽车在GPS卫星信号引导下到达目的地。课本P13思考1：地理信息系统能够建立数据模型，即通过一定的方式将要表示的内容转变成数据，这是GIS与地图最基本的差异。与地图相比主要具备以下优点；（1）信息大，使用方便。（2）功能强大完备。（3）能够进行动态监测和评估预测。课本P13思考2：地理信息系统是地图的延伸，我们可以理解为地图是地理信息系统的重要信息源，是地理信息系统的基础，而地理信息系统是地图的发展和完善,除了具备地图的基本功能外，还有更多的地图所没有的功能。5活动参与课本第14页1在图15和图16所示的洪水监测和统计中，除运用了遥感技术外，还运用了地理信息系统。遥感提供了信息源，地理信息系统则对信息进行加工（分析、统计）2(1）可以利用全球定位系统（2）可以利用地理信息系统(3）还要用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要另外找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车（需要综合运用上述技术）（4）接警确认出事地点的位置(在显示各巡警车的城市地理信息系统中）了解其周围巡警车的位置分析确定最近(或能最快到达)的巡警车通知该巡警(5）城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门，都可利用地理信息技术.6学习活动建议1分活动小组,确定各小组的活动内容2收集有关地理信息技术的资料、整理资料,制作展示课件3对各小组的成果进行评价三、评价反思对本单元重点、难点知识的学习,可以采用分析对比、案例分析方法，并充分利用课本中的图表资料进行分析，理解本单元的重点，掌握分析问题的基本方法.学习当中,需要注意几点:1认真阅读课本上的图表、资料，充分利用这些资料来分析课本知识.2重视课本活动内容的学习，课本中的活动主要是以案例的形式，教会我们如何运用本节知识解析各种地理现象与规律。3新课标的实施对学生提出了更高的要求,在教师的引导下，课堂中同学们可以采取自主学习，合作讨论的方法：如“3S”技术之间的关系,“3S”技术与数字地球之间的关系，知道了这些事物之间的相互关系,才能更好理解地理信息技术在不同领域的应用。4要注意随时通过各种媒体收集相关的信息和发展的最新进展，以此来作为地理学习必要的资料和信息。例如神舟六号载人航天中GPS全球定位技术的应用等。5尽量多选用一些学生熟悉的地理事例、学生在生活中遇到的地理问题，符合学生兴趣和年龄特征以及有助于培养学生能力等地理素材。四、参考资料GPS主要有哪些功能？防盗功能：当车主离开车辆,车辆处于安全设防状态时，如果有人非法开启车门或发动车辆，车辆会自动报警，此时车主手机、车辆监控中心同时会收到报警电话，不劳车主费脑伤神，监控中心的值班人员会立即联系110报警；且车辆自动启动断油、断电程序.反劫功能：车主尤其是出租车开到郊外，如果遇到几个悍匪劫车，也不再是孤军奋战。有强大的系统支持,车主只要按下报警开关，车辆会向监控中心发出遇劫报警。如果报警开关被悍匪发现并遭到破坏时,遭破坏的系统能自动发出报警信号，监控中心便立即启动实现自动跟踪系统，立刻将车辆的位置信息反馈给110,以便对车主进行及时营救。导航功能：也即是电子地图功能，这个功能才是的正统功能。车主只要输入起点和终点,该系统便立即将两地之间的最佳捷径指给车主。可惜的是这项技术目前在中国短期内还是一种概念。据说，中国一汽等企业已开始着手研发自主导航系统，因此车主有理由相信不久的将来可以发挥的导航作用了。目前，国内主要是通过语音导航,车主可以通过车辆的监控中心得到车辆所在位置。同时也可以向该中心查询行走路线。这种语音导航与国外的电子地图相比,虽然并不完美，但它可以减轻车主边开车边看地图的压力，车主只要通过免提电话，便可以轻松得到指引。GPS在公安、交通系统中的应用随着我国城市建设规模的扩大,车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度,警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题.过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路。因此,从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。GPS定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置.通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。目前，用于公安、交通系统的主要有：车辆GPS定位与无线通信系统相结合的指挥管理系统；应用GPS差分技术的指挥管理系统。地质灾害遥感调查的历史回顾近20年来，随着航空航天对地观测技术、计算机技术和电磁波信息传输技术等的深入研究,遥感技术得到了迅猛的发展，在实用化方向上迈出了重要的一步，并被广泛应用于各种国土资源调查与环境评价及灾害监测中。遥感技术应用于地质灾害调查，可追溯到上世纪70年代末期。在国外，开展得较好的有日本、美国、欧共体等。日本利用遥感图像编制了全国1：50000万地质灾害分布图；欧共体各国在大量滑坡、泥石流遥感调查基础上，对遥感技术方法进行了系统总结,指出了识别不同规模、不同亮度或对比度的滑坡和泥石流所需的遥感图像的空间分辨率，遥感技术结合地面调查的分类方法,可以用GPS测量及雷达数据，监测滑坡活动可能达到的程度。我国利用遥感技术开展地质灾害调查起步较晚,但进展较快。我国地质灾害遥感调查是在为山区大型工程建设或为大江大河洪涝灾害防治服务中逐渐发展起来的。80年代初，湖南省率先利用遥感技术在洞庭湖地区开展了水利工程的地质环境及地质灾害调查工作.有关单位先后在雅砻江二滩电站、红水河龙滩电站、长江三峡工程、黄河龙羊峡电站、金沙江下游落渡、白鹤滩及乌东清电站库区开展了大规模的区域性滑坡、泥石流遥感调查；从80年代中期起,又分别在宝成、宝天、成昆铁路等沿线进行了大规模的航空摄影，为调查地质灾害分布及其危害提供了信息源。90年代起，在主干公路及铁路选线，如京九铁路沿线等也使用了地质灾害遥感调查技术.90年代末期在全国范围内开展的“省级国土资源遥感综合调查工作中，各省（区)都设立了专门的中小比例尺“地质灾害遥感综合调查课题，主要是识别地质灾害微地貌类型及活动性，评价地质灾害对大型工程施工及运行的影响等。特别是近年在重大工程论证中，都开展了工程地质遥感调查工作，如杭州湾跨海大桥、向山港跨海大桥等。近20年的实践，摸索了一套较为合理有效的滑坡、泥石流等地质灾害遥感调查方法，即利用遥感信息源，以目视解译为主,计算机图像处理为辅,将重点区遥感解译成果与现场验证相结合，并利用其它非遥感资料，综合分析,多方验证。综上所述，地质灾害遥感调查已基本完成了示范性实验阶段，正走向全面推广的实用性阶段,在山区大型工程建设及江河湖库的防灾减灾工作中尤其具有广阔的应用前景。遥感技术应用地质灾害调查，已取得了许多成功的经验。但是在地质灾害监测方面,成功的实例不多。充分利用航天遥感、差分干涉雷达和全球定位系统技术及其集成技术进行地质灾害监测,是未来遥感对地观测技术体系在地质灾害监测应用中的必然发展趋势数字地球数字地球的含义“数字地球”与人们生产生活关系密不可分，也正改变人类的生存和发展方式，“数字地球”是一个全新的信息概念，也是一个计算机技术综合概念，所以,课程不要求掌握的具体技术内容,只要求能够简单“了解”其基本概念，对“数字地球”的应用有所认识。下面的一段文字描述了“数字地球与我们的生活：现在，网上购物、电子货币、电子银行、电子商务等已逐渐走进了我们的生活。“数字地球也能给我们提供丰富信息，尤其是地理信息。让我们可方便、轻松地实现我们的“旅游愿望.只要您想看到的地方，都可以游历到,对它的自然地理状况、人文社会现象等的过去和现在“了如指掌。你可以成为一个阅历丰富的“导游”，给别人娓娓道来各地的风土人情、逸闻轶事.世界各地的图书馆、博物馆、美术馆、艺术画廊和音乐茶座，您可以在其中“尽情玩赏.方便的信息交流、远程医疗等与我们生活息息相关的事也都变得极其容易了。通过虚拟现实技术，我们在家就可以试穿网上时装店里中意的各式时装，如果您想买下它，只需轻击一下鼠标或键盘，就有人迅速把您订购的衣服送到您家来。网上蓬蓬勃勃地开展了很多交互娱乐项目,它给了我们更多的主动性和参与性。比如电子游戏，在“数字地球”时代就更真实,真正的身临其境让玩家完全置身于游戏的场景中。“足不出户，可知天下事。坐在家中，国事、天下事尽收眼底，并且你还可以对这些国事、天下事“说三道四”，发表自己的观点和意见.