2021-2022学年高中地理-第3章-地理信息技术应用-第2节-遥感技术及其应用学案-湘教版必修3.doc

2021-2022学年高中地理 第3章 地理信息技术应用 第2节 遥感技术及其应用学案 湘教版必修3

2021-2022学年高中地理 第3章 地理信息技术应用 第2节 遥感技术及其应用学案 湘教版必修3

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- 11 -

第二节　遥感技术及其应用
学习目标：1.了解遥感技术的概念、工作原理、发展历程、类型。　2.掌握遥感技术的特点、遥感技术系统的组成、工作过程。(难点)　3.了解遥感在资源普查中的应用，学会运用遥感技术原理解决实际问题。(重点)　4.了解遥感技术在环境灾害监测中的应用。

1．遥感技术
(1)遥感的概念与发展
①概念：指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。
②原理：不同物体对电磁波发射、反射和吸收的特性不同。
③特点：监测范围大、瞬时成像、实时传输、快速处理、迅速获取信息、实施动态监测。
(2)遥感技术系统与遥感类型
①组成：遥感平台、传感器、信息传输装置、数字或图像处理设备以及相关技术等。
②遥感分类
分类依据
主要类型
遥感平台的高度
航天遥感
航空遥感
近地遥感
传感器是否主动向观测目标发射电磁波
主动式遥感和被动式遥感
电磁波的波谱范围
紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多谱段遥感等
应用领域或专题
环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等

[轻巧识记]　数字法记忆遥感系统的组成
四个组成：①遥感平台；②传感器；③信息传输装置；④数字或图像处理设备及相关技术。关键设备是传感器。
2．遥感与资源普查
(1)勘探矿产资源
①蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带。
②分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域。
(2)调查生物资源
①通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等信息。
②服务部门：农业、林业、城市绿化、环境保护等。
3．遥感与环境灾害监测
(1)意义
①为社会的信息化提供高分辨率的信息资源。
②改变人们的生产、生活与交往方式，有助于人类重新审视“地球家园”。
③提高人们对周围生活环境与灾害的认识。
(2)洪涝灾害的监测
①优点：实时和准确地收集洪水分析资料。
②作用：为抗洪救灾和减灾决策提供重要的依据。
[特别提醒]　由于遥感与人工调查相比具有巨大的优越性，所以应用越来越广泛；但是一些电磁波不明显(如某种疾病的疫情等)，或在地下，具有突发性的灾害(如地震、火山喷发等)仍然无法预报。

(1)遥感的工作原理为利用太阳辐射和地面辐射。 (　　)
(2)遥感的关键装置是传感器。 (　　)
(3)人类目前常用的遥感平台有飞机、气球、卫星、火箭。
(　　)
(4)遥感技术可应用的领域有人口普查、森林火灾的监测、矿产资源的勘探、确定考察地点的高程。 (　　)
(5)随着科技的进步，我国农业生产技术水平不断提高，遥感技术也在农业生产中大显身手。在油菜生产过程中，可以利用遥感技术 (　　)
①预估油菜籽产量　②监测油菜长势　③监测油菜开花日期　④估算油菜籽产值　⑤预测油菜籽的市场需求
A．①②④　　　　　　 B．①②③
C．①③⑤ D．②③④
提示：(1)×　遥感是指通过传感器记录目标物反射或辐射的电磁波并通过分析，揭示目标物的特征、性质等的综合探测技术。
(2)√　因遥感工作时主要是接收、记录目标物辐射、反射的电磁波，因此，传感器是关键装置。
(3)×　装载传感器的平台称为遥感平台，主要是承载传感器，丙火箭是指发射卫星等一些航天探测器的运载工具。
(4)×　遥感技术可应用于资源勘探和环境灾害监测。
(5)B　[通过遥感技术可以监测油菜的开花日期和油菜的长势，从而可以预估油菜籽的产量；但遥感技术不能监测油菜籽的单价，故它不能估算油菜籽的产值，同时也无法估算市场的需求。]

遥感技术
材料　2018年3月10日，记者从“三极遥感卫星观测系统研讨会”上获悉，北京师范大学将于年底发射并投入使用我国首颗专门针对极地观测的遥感小卫星BNU­1，与卫星相配套的北极卫星地面接收站也正在积极推进当中。这是我国第一颗专门针对极地观测的遥感卫星，能够实现对南北极地区每两天一次的全覆盖观测，有望在研究极地快速变化、保障极区船只航行安全等方面发挥重要作用。

问题1　(地理实践力)遥感技术的工作原理是什么？
提示：不同物体对电磁波的发射、反射和吸收的特性不同。
问题2　(地理实践力)在区域地理环境研究中，遥感与实地测绘相比，具有哪些优势？
提示：监测的范围大、获取信息的速度快、受地面的限制较小。
[归纳总结]　
1．遥感技术的工作流程
(1)遥感的关键装置——传感器

(2)遥感技术的工作流程

如图所示：

2．航天遥感、航空遥感与近地遥感的比较

航天遥感
航空遥感
近地遥感
遥感
平台
及高度　
位于大气层外的卫星、宇宙飞船等
大气层内飞行的各类飞机、飞艇、气球等
三脚架、遥感塔、遥感车(船)、建筑物的顶部
成像特点
比例尺最小，覆盖率最大，概括性强，具有宏观的特性；多为多波段成像
比例尺中等，画面清晰，分辨率高，可以对垂直点地物清晰成像；多为单一波段成像
比例尺最大，覆盖率最小，画面最清晰，多为单一波段成像
应用特点
动态性好，适合对某地区连续观察，周期性好
动态性差，适合做长周期(几个月及更长)观察
灵活机动，费用较低，适合小范围探测

图示法记忆遥感技术的特点

1．读图，完成(1)～(2)题。

(1)图中内容说明航天遥感的特点是(　　)
A．监测范围广　　　 B．时效快，精度高
C．连续性强 D．准确定位
(2)就航天遥感而言，其遥感探测的范围越大，则(　　)
A．获得资料的速度越慢
B．获得资料的周期越长
C．对地物的分辨率越低
D．对地物的分辨率越高
(1)A　(2)C　[第(1)题，由图中“我一次就可以把半个地球拍摄进去”可知航天遥感的特点是监测范围广。第(2)题，获取资料的速度、周期与探测范围无关，当探测范围越大时，分辨率数值越大，显示信息能力越弱，分辨率越低。]

应用领域
具体内容
作用
资源普查
矿产资源
蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术发现矿产
通过分析遥感图像划定蕴藏矿产的大致区域
生物资源
通过解译遥感图像，用图像处理技术提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据
为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务
环境灾害监测
环境监测
荒漠化、土壤盐渍化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等
可以及时了解环境变化，使环境得到保护和改善
灾害监测
旱情、水灾、滑坡、泥石流、地震、农林病虫害、森林火灾等
有利于防灾减灾

遥感影像图片的判读方法
(1)首先要明确遥感影像图片的主题内容。这是进行准确判读的前提。如格陵兰岛冰原面积变化遥感图中需要我们判读的是格陵兰岛的冰原面积的变化特征。

格陵兰岛冰原面积变化遥感图
(2)了解掌握遥感影像图片的基本解译标志、解译过程及注意事项，从而了解影像图片中的各种地物的差别及特征。包括形状、大小、阴影、色调、颜色、纹理、图案、位置和布局等。如上图中我们可以抓住色调和形状两个要素进行判读，依据色调可确定图中的白色区域为冰原部分，依据其形状的变化可确定冰原面积的变化。
(3)对主题判读地物进行分析、推理，得到我们想要的结论。如对上图中两幅图的对比，可以发现格陵兰岛的冰原面积大大减少了，说明是全球气候变暖导致的，其冰原面积的减少必然会对全球的生态环境带来一定的影响。

2．在遥感技术中，可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况，有助于防灾减灾。据此回答(1)～(2)题。
(1)遥感技术用于防灾减灾的具体监测内容包括(　　)
①旱情　②水灾　③滑坡　④农林病虫害
A．①②③ B．①②④
C．①②③④ D．②③④
(2)根据上述原理，可用遥感技术直接(　　)
①区分阔叶林与针叶林　②监测植物病害情况　③区分落叶树与常绿树　④监测草场退化情况
A．①②④ B．①②③④
C．①②③ D．①③
(1)C　(2)B　[第(1)题，遥感技术能够用于监测地物的原理是地物的反射或辐射的波谱可以被传感器接收，题中的旱情、水灾、滑坡、农林病虫害反射的光谱都能射向宇宙空间，可以被传感器接收。第(2)题，注意题目资料中给出的信息的提取，“根据植物的反射波谱判断植物的生长状况”。利用这个原理题目中给出的阔叶林与针叶林、植物病害的不同状况、落叶树与常绿树、草场退化的不同状况都可以视作植物的不同生长状况，都可以用遥感技术监测。]
(教师独具)

题组1　遥感技术
下图为国际空间站的宇航员拍下的某火山喷发羽毛状的火山灰时的壮观景象。结合所学知识，完成1～3题。

1．按照电磁波的波谱范围分，获取该图像的遥感方式是(　　)
A．可见光遥感　　　 B．红外遥感
C．微波遥感 D．多谱段遥感
2．按照遥感平台的高度分，国际空间站属于________遥感(　　)
A．航天　 B．航空
C．近地 D．主动式
3．这种遥感的主要优点是(　　)
①不受领空限制　②可重复观测　③机动性强　④分辨率最高
A．②③　 B．①③
C．②④　 D．①②
1．A　2.A　3.D　[第1题，该图像是可见光下的照片，属于可见光遥感。第2题，国际空间站运行高度远远超过10 000米，属于航天遥感。第3题，机动性强是航空遥感的主要优点；近地遥感可提供分辨率更高的资料。]
题组2　遥感技术的应用
高分八号卫星是高分辨率对地观测系统国家科技重大专项安排的光学遥感卫星，主要应用于国土普查、城市规划、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等领域。据此回答4～6题。
4．利用高分八号卫星可直接 (　　)
A．分析水灾损失
B．获取矿床露头信息
C．拍摄火箭升空的新闻图片
D．进行人口普查
5．自遥感技术诞生以来，世界各国都在积极推进遥感技术在作物监测与产量预报上的应用。遥感技术能对作物进行估产的原理是(　　)
A．监测小麦生长区域的气候类型和土壤类型
B．监测小麦苗期的生长状况和气候特点
C．监测小麦成熟前的长势情况
D．监测农民收获的小麦品种和产量
6．与以往的遥感图像相比，高分八号卫星遥感图像的分辨率大大提高了，主要是因为(　　)
A．降低了遥感平台的飞行高度，距离地面仅几百米
B．提高了传感器的性能
C．提高了遥感平台的飞行高度
D．加快了遥感平台的飞行速度
4．B　5.C　6.B　[第4题，RS可获取矿床露头信息；GIS可分析水灾损失；人口普查需要工作人员走访统计；拍摄火箭升空的新闻图片应在地面进行，这是高分八号卫星做不到的。第5题，可通过遥感技术监测小麦成熟前的长势情况，进而对作物进行估产。第6题，一般来讲，传感器运载工具飞得越高，传感器探测的范围越大，获得资料的速度越快，周期越短，对地物的分辨率越低；但遥感图像的分辨率除了与遥感平台飞行高度有关外，还与传感器的性能有关；卫星飞行高度不可能太低，更不可能只有几百米。]
(教师独具)
教材P91活动
不同地物在同一波段反射率不同，同一地物在不同波段反射率也不同，由此导致其反射波谱特征不同，根据地物反射波谱曲线就可以区分和识别地表物体。
教材P92活动
1．在特定的卫星图像上，健康的植被往往呈鲜红色，而长势比较弱的植被颜色比较浅。因此人们可以通过卫星图像上植被颜色的差异判定植物的生长状况。
2．判断水体污染、分析城市大气污染、监测森林火灾、调查生物资源、估算农作物产量、勘探矿产资源等领域。
3．不同的土地利用类型如草地、荒地、撂荒的土地具有不同的电磁波特性，卫星传感器探测这些土地利用类型对电磁波的反射和它们自身发射的电磁波，然后按照一定的规律把电磁波特性转换为图像，经过处理，提取土地利用类型的信息，完成远距离识别地物和地物的状态，实现对土地资源的普查。
教材 P93～94活动
1．判断三幅遥感图像可以分析出黄河三角洲地区建筑用地的变化，如黄河北岸地区建筑用地明显增多，居住区和沿海水产业建筑区的面积增大；也可以分析出黄河三角洲地区环境的变迁，如植被覆盖区范围的增大表明很多地方由原来的荒地变为种植业区；还可以分析出黄河三角洲地区的环境问题，如黄河水携带的泥沙有明显增多的趋势，说明黄河流经地区的环境破坏非常严重、水土流失在加剧。
2．我国的环境与灾害问题：土地荒漠化、土壤盐渍化、环境污染、海洋生态破坏、植被破坏、水旱灾害、滑坡、地震、泥石流、农林病虫害、森林火灾等。
森林火灾是在国外和我国森林分布区域常见的自然灾害，它会对森林造成严重的破坏，同时还会严重危害地球上的生态平衡。卫星遥感的作用表现在：在灾前，可根据气候状况和林木组成等预测火灾可能发生的地区、时段和火险等级；在灾中，可准确地提供火源位置和火灾范围，以及火灾的蔓延趋势；在灾后，查明火灾现场情况和过火面积、火灾损失，为森林的恢复提供依据。卫星遥感的热红外波段图像可以用于森林火灾的监测。原理是着火林木的温度比未着火林木的温度更高，在电磁波的热红外波段会辐射出更多的能量，在图像上会显示出更亮的浅色调。因此，通过卫星的观测，就可以及时发现着火点和火灾蔓延区域，这样就可以及时掌握森林大火的情况，为指挥灭火提供信息。
3．遥感在环境与灾害监测中的案例：美国利用卫星图像研究烟尘污染，监测到纽约因倾倒垃圾、酸液所引起的污染范围。他们曾经利用1972年10月10日的陆地卫星图像，发现有一股从纽约新建的国际造纸公司排入尚普兰湖的污染流，这股污染流一直流到附近的佛蒙特州，地面的观测也证实了这个结论，以此佛蒙特州以卫星图像为依据，对该厂提出了法律诉讼。