学习资料专题 第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 课时安排:2课时 教学目的:1.了解遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理,以及数字地球的含义 2.举例说明遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境硏究中的应用 教学重难点:1.遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理,以及数字地球的含义 2.遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教学过程: 第一课时 地理信息技术 1.概念:指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称,主要包括遥感(RS)、 全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等 2.应用一一广泛 广泛应用于区域地理环境研究,在资源调査、环境监测、自然灾害防御监测、国土资 源管理、国土开发规划等许多领域中发挥着重要作用。如:可以模拟特定区域的自然过程, 预测、预报区域内可能发生的灾害或环境变化。 3.组成:GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等 遥感〔RS) 1.概念:是人们在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)上利用一定的技术装 备,对地表物体进行远距离的感知 2.遥感的装置 (1)传感器——遥感的关键装置 作用:传感器在航空或航天器上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息,并以图像胶片 或数据磁带记录下来,传送到地面接收站(图1.4) (2)组成(了解):感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等 3.遥感技术的主要环节和功能 遥感技术主要环节目标物传感器遥感地面系统「成果 遥感功能接受物体和环境的 电磁波辐射收集、传输信息接收信息,处理、专业图件或统 分析信息 计数字 案例介绍: 1998年洞庭湖及荆江地区飞机、卫星遥感影像对洪水监测 1998年夏秋,长江流域发生了罕见的大洪水,中科院遥感所等科研部门,利用飞机遥 感监测和卫星遥感监测技术,对洞庭湖及荆江地区洪灾情况进行监测,在很短的时间内获得 了较全面的资料,给抗洪决策提供了科学依据,为夺取抗洪斗争立了大功。 课本图1.5(左图)是飞机遥感影像,在阴雨天气的情况下,通过微波遥感,透过层层 云雨阴隔而得到的图像,地物仍具很高的分辨率,经过计算机处理后,课本图1.6(左图 更是清楚地显示了洪水的淹没情况。课本图1.5(右图)是卫星遥感影像,同样经过计算机 处理后,课本图1.6(右图)能清楚地显示当时该地区淹没地区的分布。通过不同时间,不 同遥感平台得到的影像,再经过计算机处理技术,我们就能快捷、准确地统计出洪水的淹没
唐玲 学 习 资 料 专 题 第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 课时安排:2 课时 教学目的: 1.了解遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理,以及数字地球的含义。 2.举例说明遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教学重难点:1.遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理,以及数字地球的含义 2.遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用 教学过程: 第一课时 一、地理信息技术 1.概念:指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称,主要包括遥感(RS)、 全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等。 2.应用——广泛 广泛应用于区域地理环境研究,在资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资 源管理、国土开发规划等许多领域中发挥着重要作用。如:可以模拟特定区域的自然过程, 预测、预报区域内可能发生的灾害或环境变化。 3.组成:GPS 汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。 二、遥感(RS) 1.概念:是人们在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)上利用一定的技术装 备,对地表物体进行远距离的感知。 2.遥感的装置 ⑴传感器——遥感的关键装置 作用:传感器在航空或航天器上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息,并以图像胶片 或数据磁带记录下来,传送到地面接收站(图 1.4) ⑵组成(了解):感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等 3.遥感技术的主要环节和功能 遥感技术主要环节 目标物 传感器 遥感地面系统 成果 遥感功能 接受物体和环境的 电磁波辐射 收集、传输信息 接收信息,处理、 分析信息 专业图件或统 计数字 案例介绍: 1998 年洞庭湖及荆江地区飞机、卫星遥感影像对洪水监测 1998 年夏秋,长江流域发生了罕见的大洪水,中科院遥感所等科研部门,利用飞机遥 感监测和卫星遥感监测技术,对洞庭湖及荆江地区洪灾情况进行监测,在很短的时间内获得 了较全面的资料,给抗洪决策提供了科学依据,为夺取抗洪斗争立了大功。 课本图 1.5(左图)是飞机遥感影像,在阴雨天气的情况下,通过微波遥感,透过层层 云雨阴隔而得到的图像,地物仍具很高的分辨率,经过计算机处理后,课本图 1.6(左图) 更是清楚地显示了洪水的淹没情况。课本图 1.5(右图)是卫星遥感影像,同样经过计算机 处理后,课本图 1.6(右图)能清楚地显示当时该地区淹没地区的分布。通过不同时间,不 同遥感平台得到的影像,再经过计算机处理技术,我们就能快捷、准确地统计出洪水的淹没
情况 可见,遥感技术具有很多的优点。 4.遥感的优越性(此部分可以请学生思考讨论总结完成。) ①提高研究工作的精度和质量,节省人力、财力,提高效率。 从点、线实地观测 传统的工作方法 面上的分析研究 遥感技术 从面上的区域分析研究入手 有重点地选择若干点、线进行野外验证和检查 ②遥感信息作为重要的信息源,为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从 过程到模式的转化和发展,提供了条件。 区域地理环境硏究的前提是获取地理信息。例如,将多次或逐月、逐年的遥感影像图叠 加,就可反映城市的扩张、海岸的侵蚀、湖泊的消长,等等。在区域地理环境研究中,遥感 广泛应用于资源凋査、环境监测、自然灾害防御监测等领域。 遥感技术的应用范围很广。除了以上介绍的森林火灾、洪水监测外,还广泛应用于农业、 地质、海洋硏究、环境监测等许多方面。而且我国的遥感技术也已经在世界上具领先地位。 5.遥感技术的应用 阅读:通过这个材料,使学生了解如下问题: 遥感在农业方面的应用 1.遥感在农业方面的应用主要包括上地资源调查、土地利用现状调查、病虫害和农业 生态环境调査及监测,以及农作物长势监测和估产等方面。 2.遥感在土地资源与土壤调查中应用广泛。 3.作物估产是体现遥感在农业方面综合应用的最好例证 思考1.从监测的范围、速度,人力和财力的投入等方面看,遥感具有哪些特点? 点拨:范围更广、速度更快、需要人力更少、财力投入少。 2.有人说:遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗? 点拨:同意。可以从遥感的定义分析。从某种意义上说,人们“看”的过程就是在遥感, 眼睛相当于传感器 【课堂小结】 遥感技术是国土整治和区域发展研究中应用较广的技术手段之一,我国在这个领域已经 走在了世界的前列。我国的大部分土地已经获得了大比例尺的航空影像资料,成功发射了回 收式国土资源卫星,自行研制发射了“风云”卫星。遥感技术为我国自然资源开发与利用提 供了大量的有用的资料,在我国农业估产、灾害监测、矿产勘察、土地利用、环境管理与城 乡规划中起到了非常重要的作用 板书设计 第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 地理信息技术 1.概念: 2.应用一一广泛 二、遥感(RS)技术极其应用 1.概念: 2.遥感的装置
唐玲 情况。 可见,遥感技术具有很多的优点。 4.遥感的优越性(此部分可以请学生思考讨论总结完成。) ①提高研究工作的精度和质量,节省人力、财力,提高效率。 从点、线实地观测 传统的工作方法 面上的分析研究 遥感技术 从面上的区域分析研究入手 有重点地选择若干点、线进行野外验证和检查 ②遥感信息作为重要的信息源,为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从 过程到模式的转化和发展,提供了条件。 区域地理环境研究的前提是获取地理信息。例如,将多次或逐月、逐年的遥感影像图叠 加,就可反映城市的扩张、海岸的侵蚀、湖泊的消长,等等。在区域地理环境研究中,遥感 广泛应用于资源凋查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。 遥感技术的应用范围很广。除了以上介绍的森林火灾、洪水监测外,还广泛应用于农业、 地质、海洋研究、环境监测等许多方面。而且我国的遥感技术也已经在世界上具领先地位。 5.遥感技术的应用 阅读:通过这个材料,使学生了解如下问题: 遥感在农业方面的应用 1.遥感在农业方面的应用主要包括上地资源调查、土地利用现状调查、病虫害和农业 生态环境调查及监测,以及农作物长势监测和估产等方面。 2.遥感在土地资源与土壤调查中应用广泛。 3.作物估产是体现遥感在农业方面综合应用的最好例证。 思考 1.从监测的范围、速度,人力和财力的投入等方面看,遥感具有哪些特点? 点拨: 范围更广、速度更快、需要人力更少、财力投入少。 2.有人说:遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗? 点拨:同意。可以从遥感的定义分析。从某种意义上说,人们“看”的过程就是在遥感, 眼睛相当于传感器。 【课堂小结】 遥感技术是国土整治和区域发展研究中应用较广的技术手段之一,我国在这个领域已经 走在了世界的前列。我国的大部分土地已经获得了大比例尺的航空影像资料,成功发射了回 收式国土资源卫星,自行研制发射了“风云”卫星。遥感技术为我国自然资源开发与利用提 供了大量的有用的资料,在我国农业估产、灾害监测、矿产勘察、土地利用、环境管理与城 乡规划中起到了非常重要的作用。 板书设计 第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 一、地理信息技术 1.概念: 2.应用——广泛 二、遥感(RS)技术极其应用 1.概念: 2.遥感的装置
(1)传感器一一遥感的关键装置 (2)组成(了解〕遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等 3.遥感技术的主要环节和功能 4.遥感的优越性提高研究工作的精度和质量,节省人力、财力,提高效率 5.遥感技术的应用 第二课时 三、全球定位系统(GPS) 1.概念:利用卫星,在全球范围内适时进行导航、定位的系统,称为全球定位系统,简称 2.组成:空间部分—-GPS卫星星座(图).7):地面控制部分一一地面监控系统;用户设 备部分——GPS信号接收机 3.特点:全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性 4.应用 (1)为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间 (2)在区域地理环境研究中的应用 如:野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一,全球定位系统可以帮助野外考察人 员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔),从而可在野外调查中获得更为精准的 数据。 (3)在日常生活中应用——GPS导航 无论是在何时何地,只要拥有GPS信号接收机,就能知道自己前进的方向和所处的地理 坐标。利用GPS为导航服务也成为一种新兴的行业(图1.8) GPS汽车导航(图1.8)汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。驾驶员辅入出 发点和目的地的地名然后从系统显示的可行路线中选择其中的一条。系统除动态显示该车的 位置》L还通过语音提示引导驾驶员把车 5.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。它们均匀分布在六个轨道平 面内。全球任何地点在任何时刻地平面上空至少有四颗GPS卫星。 思考:在GPS汽车导航中,信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的? 点拨:汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息,解算出本车的位置、速度等信息 并通过无线电信号传送至服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置、及时通过语言提示为 汽车导航 四、地理信息系统(GIS) 1.概念:专门处理地理空间数据的汁算机系统,称为“地理信息系统”,简称“GIS” 2.地理信息系统的简要程序 教师指图讲解,使学生对地理信息系统的过程有一般性了解。 3.应用 应用的领域相当广泛,凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域都可用到 (1)在区域地理环境研究中,地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息。通过对 有关信息进行分析、加工,建立能反映区域内各种因素相互关系,揭示区域结构、特征和发 展规律的模型 (2)利用地理信息系统所提供的查询检索、空间分析等功能,还可对区域内自然资源和条 件、区位和交通条件、人口和劳动力条件,以及经济和社会条件进行更精确的分析、评价 (3)在利用遥感、全球定位系统等提供的地理信息的基础上,运用地理信息系统,可以对
唐玲 ⑴传感器——遥感的关键装置 ⑵组成(了解)遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等 3.遥感技术的主要环节和功能 4.遥感的优越性提高研究工作的精度和质量,节省人力、财力,提高效率。 5.遥感技术的应用 第二课时 三、全球定位系统(GPS) 1.概念:利用卫星,在全球范围内适时进行导航、定位的系统,称为全球定位系统,简称 GPS。 2.组成:空间部分——GPS 卫星星座(图).7);地面控制部分—一地面监控系统;用户设 备部分——GPS 信号接收机。 3.特点:全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性 4.应用 ⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 ⑵在区域地理环境研究中的应用。 如:野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一,全球定位系统可以帮助野外考察人 员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔),从而可在野外调查中获得更为精准的 数据。 ⑶ 在日常生活中应用——GPS 导航 无论是在何时何地,只要拥有 GPS 信号接收机,就能知道自己前进的方向和所处的地理 坐标。利用 GPS 为导航服务也成为—种新兴的行业(图 1.8)。 GPS 汽车导航(图 1.8)汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。驾驶员辅入出 发点和目的地的地名然后从系统显示的可行路线中选择其中的一条。系统除动态显示该车的 位置》L 还通过语音提示引导驾驶员把车 5.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。它们均匀分布在六个轨道平 面内。全球任何地点在任何时刻地平面上空至少有四颗 GPS 卫星。 思考:在 GPS 汽车导航中,信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的? 点拨:汽车中的 GPS 用户设备接收了 GPS 卫星信息,解算出本车的位置、速度等信息, 并通过无线电信号传送至服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置、及时通过语言提示为 汽车导航。 四、地理信息系统(GIS) 1.概念:专门处理地理空间数据的汁算机系统,称为“地理信息系统”,简称“GIS”。 2.地理信息系统的简要程序 教师指图讲解,使学生对地理信息系统的过程有一般性了解。 3.应用 应用的领域相当广泛,凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域都可用到。 ⑴在区域地理环境研究中,地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息。通过对 有关信息进行分析、加工,建立能反映区域内各种因素相互关系,揭示区域结构、特征和发 展规律的模型。 ⑵利用地理信息系统所提供的查询检索、空间分析等功能,还可对区域内自然资源和条 件、区位和交通条件、人口和劳动力条件,以及经济和社会条件进行更精确的分析、评价。 ⑶在利用遥感、全球定位系统等提供的地理信息的基础上,运用地理信息系统,可以对
环境和自然灾害进行动态监测及评估预测 (4)地理信息系统在城市管理中的应用己得到推广。 思考1.与地图相比,地理信息系统具有哪些优点? 点拨:优点很多,如地理信息系统的信息具有多维的特征;地理信息的时序性十分明显; 时效性好;更新快等等。 2.有人说:地理信息系统是地图的延伸。你怎样理解 点拨:从地理信息系统是一个多维的地图等方面思考 五、地理信息技术与数字地球 1.“3S”的关系 (1)联系:既互为独立发展又相互促进。 (2)区别:①遥感主要用于地理信息数据的获取 ②全球定位系统主要用于地理信息的空间定位 ③地理信息系统主要用来又对地理信息数据进行管理、查询、更新、空间分析 和应用评价 2.数字地球 (1)概念:指数字化的地球,即把整个地球信息进行数字化后,由计算机网络来管理的 技术系统。 (2)原理和应用 数字地球是将不同空间、时间的自然、人文的大量信息,按地理坐标,从区域到全球进 行整合,并进行立体的,动态的显示,能为复杂的生产、研究活动提供实验条件和试验基地。 活动:1.图1.5和田1.6显示的对洪水灾害的监测和统计除运用了遥感技术外,还运用 了哪种地理信息技术?这两种地理信息技术在这次洪灾监测和统计中具有怎样的相互关系? 点拨:在图1.5和图1.6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(信息搜集),地理信息系统对信息进行加工(分析、统计) 2.城市110指挥中心在接到报警电话后,能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。 为提高出警效率,许多城市配备了巡誓车。应用地理信息技术可大大提高出誓效率(图 1.11) (1)110指挥中心要随时掌握每辆巡警车在城市中的位置,可以利用哪一种地理信息技 点拨:可以利用全球定位系统 (2)110指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近,可以利用哪一种地理信息技术? 点拨:可以利用地理信息系统 (3)110指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通,还需要利用哪些技术 如果存在严重交通堵塞,110指挥中心又该怎么办 点拨: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)假如你是110指挥中心的调度员,描述在接到报警电话到指挥警车前往出事地点的 工作程序。 点拨:接警→确认出事地点的位置→(在显示各巡警车的地理信息系统中)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→通知该巡警车 5)由此例推想,地理信息技术还可以应用于城市管理的哪些部门中? 点拨: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 【课堂小结】
唐玲 环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。 ⑷地理信息系统在城市管理中的应用已得到推广。 思考 1.与地图相比,地理信息系统具有哪些优点? 点拨:优点很多,如地理信息系统的信息具有多维的特征;地理信息的时序性十分明显; 时效性好;更新快等等。 2.有人说:地理信息系统是地图的延伸。你怎样理解? 点拨:从地理信息系统是一个多维的地图等方面思考。 五、地理信息技术与数字地球 1.“3S”的关系 ⑴联系:既互为独立发展又相互促进。 ⑵区别:①遥感主要用于地理信息数据的获取; ②全球定位系统主要用于地理信息的空间定位; ③地理信息系统主要用来又对地理信息数据进行管理、查询、更新、空间分析 和应用评价。 2.数字地球 (1)概念:指数字化的地球,即把整个地球信息进行数字化后,由计算机网络来管理的 技术系统。 (2)原理和应用 数字地球是将不同空间、时间的自然、人文的大量信息,按地理坐标,从区域到全球进 行整合,并进行立体的,动态的显示,能为复杂的生产、研究活动提供实验条件和试验基地。 活动:1.图 1.5 和田 1.6 显示的对洪水灾害的监测和统计除运用了遥感技术外,还运用 了哪种地理信息技术?这两种地理信息技术在这次洪灾监测和统计中具有怎样的相互关系? 点拨:在图 1.5 和图 1.6 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(信息搜集),地理信息系统对信息进行加工(分析、统计)。 2.城市 110 指挥中心在接到报警电话后,能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。 为提高出警效率,许多城市配备了巡誓车。应用地理信息技术可大大提高出誓效率(图 1.11)。 (1)110 指挥中心要随时掌握每辆巡警车在城市中的位置,可以利用哪一种地理信息技 术? 点拨:可以利用全球定位系统 (2)110 指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近,可以利用哪一种地理信息技术? 点拨:可以利用地理信息系统 (3)110 指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通,还需要利用哪些技术? 如果存在严重交通堵塞,110 指挥中心又该怎么办? 点拨: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)假如你是 110 指挥中心的调度员,描述在接到报警电话到指挥警车前往出事地点的 工作程序。 点拨:接警→确认出事地点的位置→(在显示各巡警车的地理信息系统中)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→通知该巡警车。 (5)由此例推想,地理信息技术还可以应用于城市管理的哪些部门中? 点拨: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。 【课堂小结】
现代地理学中,3S技术学科的发展与应用,日益成为地理学前沿科学硏究的重要领域, 并成为地理学服务于社会生产的主要途径,现在3S技术已经广泛应用于社会的各个领域 它们三者既有分工又有联系。遥感技术主要用于地理信息数据的获取,全球定位系统主要用 于地理信息的空间定位,地理信息系统主要用来对地理信息数据的管理、更新、分析等。其 中,遥感技术为地理信息系统提供信息数据,加快了地理信息数据库系统的更新,保证了地 理信息系统的时效性,全球定位系统为遥感信息数据地面定位目标选择、野外验证、图像分 类等提供了必要的数据信息,为更好地利用遥感技术解决实际问题提供支持。三者的关系可 用以下简图表示 板书设计 第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 三、全球定位系统(GPS) 1.概念 2.组成 3.特点:全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性 4.应用:(1)为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 (2)在日常生活中应用一—GPS导航 5.GPS卫星星座 四、地理信息系统(GIS) 1.概念 2.地理信息系统的简要程序 3.应用 五、地理信息技术与数字地球 的关系 2.数字地球
唐玲 现代地理学中,3S 技术学科的发展与应用,日益成为地理学前沿科学研究的重要领域, 并成为地理学服务于社会生产的主要途径,现在 3S 技术已经广泛应用于社会的各个领域。 它们三者既有分工又有联系。遥感技术主要用于地理信息数据的获取,全球定位系统主要用 于地理信息的空间定位,地理信息系统主要用来对地理信息数据的管理、更新、分析等。其 中,遥感技术为地理信息系统提供信息数据,加快了地理信息数据库系统的更新,保证了地 理信息系统的时效性,全球定位系统为遥感信息数据地面定位目标选择、野外验证、图像分 类等提供了必要的数据信息,为更好地利用遥感技术解决实际问题提供支持。三者的关系可 用以下简图表示: 板书设计 第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 三、全球定位系统(GPS) 1.概念: 2.组成: 3.特点:全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性 4.应用:⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 ⑵在日常生活中应用——GPS 导航 5.GPS 卫星星座 四、地理信息系统(GIS) 1.概念 2.地理信息系统的简要程序 3.应用 五、地理信息技术与数字地球 1.“3S”的关系 2.数字地球