(公开课)地理信息技术在区域地理环境研究中的应用

导入新课不识庐山真面目，只缘身在此山中。——苏轼的《题西林壁》欲穷千里目,更上一屋楼。——王之涣《登鹳雀楼》足不出户，可知天下事。情景1：小明从我校考取了清华大学，明天要求报到，请为他规划一条路线。情景2：你暑假到广州亲戚家，他们上班，你独自一人想品尝当地特色美食及附近游玩，怎么办？教学重点：1、遥感在资源普查、环境和灾害监测中的应用；2、全球定位系统在定位导航中的应用；3、地理信息系统的原理；4、数字地球的基本内容。教学难点：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。教学重难点自学思考一：地理信息技术的概念？地理信息技术主要类型？地理信息技术广泛应用于哪些方面？地理信息技术概况地理信息技术是指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。地理信息技术科学体系的核心技术包括3S。遥感（RS）全球定位系统（GPS）地理信息系统（GIS）地理信息技术广泛应用于区域地理环境研究（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……）；大众化应用也成为趋势……自学思考二：什么是遥感？遥感的主要环节有？遥感技术的原理是什么？遥感具有哪些特点？遥感技术有什么作用？广泛应用于哪些领域？一.遥感（RS）1.概念：（遥远感知）人们在航空器或航天器上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。按遥感平台的高度分类大体上可分为：2、遥感的分类地面遥感：高塔、车、船为遥感平台航空遥感：飞机、气球、飞艇等航天遥感：卫星、飞船、空间站等遥感平台3.主要环节：物体辐射和反射电磁波收集传输信息处理信息分析专业图件统计数字（目标物）（传感器）（遥感地面系统）（成果）4.遥感技术的原理地物在不断地吸收、发射（辐射）和反射电磁波，并且不同物体的电磁波特性不同。遥感就是根据这个原理，利用一定的技术设备和装置，来探测地表物体对电磁波的反射和地物发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。传感器树木水体草丛裸露的地表路面建筑物地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特性是不同的。人们可以根据电磁波的差异来辨析物体的不同。不同地物反射的电磁波不同，这是遥感影像能够被判读的基础。5．遥感的优越性思考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？人工实地调查利用遥感技术调查花费时间时效性连续性调查人员调查成本调查范围多少差（慢）好（快）多少高低小，有些地方不能人工调查广，能获得人眼看不到的信息差，不能全天候观测好，能全天侯观测1.遥感的特点：(1)感知的视野宽，范围大；(2)获得资料快、周期短的特点；(3)精度高、质量高、效率高；(4)遥感的运用比传统的方法节省大量的人力、财力。有人说：遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗?从某种意义上说有一定的道理,但不全面。人眼“看”的过程就是在遥感,眼睛相当于传感器.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“睁眼瞎子”.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,遥感比人眼的监测距离更远,范围更大,性能更强。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。5．遥感的应用（1）资源调查—生物资源遥感的应用农业方面，利用遥感技术可以识别各类农作物，计算种植面积，并根据作物生长情况估计产量；例：1972年美国不清楚苏联国内谷物收成情况，导致苏联从美国市场抢购几百亿千克谷物，导致美国国内粮价飞涨，1977年，美国遥测苏联小麦产量，同苏联官方公布的实际数字只差1%，美国从此能在国际市场上占有销售优势。（1）资源调查-生物资源（1）资源调查-矿产资源通过分析遥感图像可以划定蕴藏矿产的大致区域卫星遥感图片：b图红色表示淹没范围(1998.8.28)（2）灾害监测（2）灾害监测汶川5.12地震前后RS影响对比印尼海啸前后卫星图（3）环境监测——为天气预报提供准确不同时段的卫星云图（4）遥感与天气预报(04年广东）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。读图回答1-2题。1、图中重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是（）①红外线②X光③可见光④紫外线A①④B③④C①②D①③2、根据上图的原理，可用遥感技术直接（）①划分植物类型②判断植物生长的土壤类型③监测树木的生长状况④估测粮食作物的产量A、①④B②③C③④D①③CD自学思考三：全球地位系统的概念？GPS的组成部分？GPS的功能及特点？GPS广泛应用于哪些方面？1概念：利用卫星，在全球范围内适时进行导航、定位的系统。2组成：空间部分—GPS卫星星座用户设备部分—GPS信号接收机地面控制部分—地面监控系统二、全球定位系统（GPS）1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道几个值？至少需要几颗卫星？2个3个3个3个卫星定位的基本原理GPS系统采用“时间同步、单程测距”的原理来实现定位。简单地说就是用户同时向已知其位置的3个导航卫星分别进行距离测量，然后再以该卫星为球心，以所测得的距离为半径，在空间画出3个球面，则该3个球面的相交点，就是用户的所在位置了。GPS定位示意图名词链接：“时间同步”，是指卫星上的时钟与用户设备内的时钟是精确同步的（譬如说校准到两者之间几万年才差1秒钟）。“单程测距”，是指从导航卫星上发出的无线电测距信号在传播到用户设备的这一单向行程中，就可以把它们之间的距离测量出来。通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位，但要保证对目标实时观测（诸如提供目标运动数据等），则需要至少四颗卫星的信号。空间部分－－GPS卫星星座用户系统－－GPS接收机经纬度位置三维坐标（经度、纬度、高度）用户系统－－GPS接收机手机和手表上的GPS手持型的GPS测绘使用的GPS航空与航海使用的GPS地面监控部分3功能：提供精密的三维坐标（经度、纬度、高度）、速度、时间。4特点（三全两性）(1)全球，全天候工作。(2)能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。另外：(3)定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。(4)功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速、测时等方面取得更广泛的应用．而且其应用领域不断扩大。5GPS的应用——定位、导航（1）军事定位、导航军事是GPS技术最早的应用领域,主要是为各种军事活动提供定位导航.在现代战争中，不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹药等，也都开始采用GPS技术进行定位导航。目前精确制导武器复合制导的重要技术手段。装备GPS制导系统之前,美军BGM-10C“战斧”巡航导弹误差约为9米；在其“惯性和地形匹配”制导系统中加入GPS后，误差降至3米，制导精度大大提高。车辆跟踪紧急援助交通指挥提供出行路线规划和导航（2）交通（3）救援（4）野外测量珠穆朗玛峰变矮了？课本P9：1975年8848.132005年8844.43新兴的计算机娱乐项目-GPS寻宝（Geocaching）（5）旅游与娱乐3、北斗卫星导航定位系统，是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），是除美国的GPS、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。全球的导航定位系统：2、俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）1、美国全球定位系统（GPS）教材P9思考：（1）GPS卫星不断发射信号；（2）汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息：位置、速度等，驾驶员输入出发地和目的地，并通过无线电信号传送至服务中心；（3）服务中心为其确定可行路线，并通过卫星传输给汽车。（4）服务中心及时通过语言提示，汽车在GPS卫星信号的引导下到达目的地。B1999年3月27日，北约部队一架F一117A隐形战斗机被南联盟防空部队击落。飞行员跳伞后在脚触地的一刹那，通过手持型信号发射器发出紧急呼救信号，当间谍卫星把呼救信号传送到北约空袭南联盟指挥所后，美军立即安排了救援行动。6小时后，当一架EA一6B电子干扰机发现飞行员的准确位置时，一架MH一6oG搜索与救援直升机降落在飞行员面前，把飞行员接上直升机并安全返回基地。（1）飞行员发出的呼救信号是（）A.GIS系统信号B.GPS系统信号C.RS系统信号D．以上都不对1概念：专门处理地理空间数据的计算机系统。——地图的延伸数据处理信息源数据库空间分析信息输出表达三、地理信息系统（GIS）2GIS的强大功能数据库管理系统的功能强大的查询、分析功能空间模拟与分析的辅助决策功能社会因素植物分布工程地质土地利用现状基本情况……构成全部状况的研究由不同图层构成的地理信息强大的查询功能空间模拟+查询功能模拟问题三维水灾模拟数字地球：即信息化、数字化的地球。四、地理信息技术与数字地球地理信息技术：是指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。数字地球:使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即“虚拟地球”。通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。网络技术RSGPSGIS广泛应用于农业、林业、国土资源、军事、测绘、交通、邮电、环境、城市管理、土地管理、金融、公安等行业。数字地球应用地理信息数据空间定位3S技术与数字地球的关系虚拟技术地理信息技术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1、据有关报道，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻碍美军事行动，但美专家指出烟雾对美军轰炸使用的卫星制导导弹没有影响。因为这种导弹采用了（）A、IT技术B、RS技术C、GIS技术D、GPS技术D2、上海某出租车公司在中心调度系统中快速查询本公司出租车的位置信息，所采用的技术是（）A、RSB、GISC、RS和GPSD、GIS和GPSD3、遥感技术可以应用的领域有（）①监测水体污染②判断人口分布③农作物病虫害监测④估算工业产值A．①②B.①③C．②③D.③④B4、城市交通图层与城市人口分布图层的叠加，可（）A.为商业网点选址B.分析建筑设计的合理性C.计算城市水域面积D.估算工农业生产总值A课堂练习