地理信息技术教案

专题28地理信息技术第二课时教案全球定位系统（GPS）与地理信息系统（GIS）【教学目标】1知识与技能（1）能够理解GPS、GIS技术的基本工作原理（2）能够列举GPS、GIS技术的实际应用案例2过程与方法（1）能够运用GPS、GIS技术的基本工作原理示意图，简单说出GPS、GIS的工作原理（2）通过使用GPS定位仪或者运用GIS软件操作，体验和感悟3S技术的实用价值和重要意义3情感态度与价值观通过对现代地理信息技术功能介绍，突现地理科学技术对生产、生活实践的巨大作用，感悟信息技术和现代地理科学的巨大魅力，培养对地理科学的兴趣【教学重点】GPS、GIS的实际应用案例【教学难点】GPS、GIS技术的基本原理【教具准备】多媒体课件【教学过程】新课导入师：同学们，马航飞机失事的新闻大家都应该知道了，3月8日0点41分，MH370从马来西亚首都吉隆坡起飞，飞往北京。航班原计划0点35分起飞，6点30分抵达北京，却在起飞不久后与地面失联，马航官网称该航班最后已知位置为北纬06°55′15″东经103°34′43″，现在已有25个国家参与到搜救工作当中，3月20日，澳大利亚海事安全局在“推特”公布了发现疑似与马航失联客机有关的物体的卫星图像师：同学们，澳大利亚运用到的是我们上节课讲到的哪种地理信息技术来得到这一卫星图像的呢？学生回答：遥感技术师：是的，澳大利亚通过运用遥感技术发现了疑似与马航失联客机有关的物体的卫星图像，为了确定这些物体是否与失联客机有关，我们首先需要确定这些物体的位置，然后到达所在区域，打捞样本来验证是否与失联客机有关。那怎样才能准确的定位与到达该区域，这所用到的地理信息技术就是我们这节课所讲的GPS技术与GIS技术新课教授师：同学们现在都用智能手机，智能手机都有定位功能，只要我把手机的定位功能打开，在我发微博、朋友圈的时候，下面就会出现一个定位“我在某某地方”，看到我这条信息的人是不是就知道我所在的位置了呢？这幅图片是我们上师大的官微，我们可以看到它的定位是上海师范大学。这就是全球定位系统GPS在我们身边的应用，从GPS的这一个应用我们就可以知道，GPS的特点就是可以实时跟踪、准确的定位。其实GPS这个系统的组成部分并不只有我们平时看到的导航仪、定位仪等，它是由三个部分组成的，包括空间部分、地面控制部分和用户设备部分，空间部分就是指GPS卫星星座，地面控制部分是指地面监控系统，用户设备部分就是GPS信号接收机，地面监控系统负责监测、控制GPS卫星星座，然后GPS卫星星座再将导航、定位信息发送给地面的GPS信号接收机，这就完成了GPS传送信息的一个过程。师：我们知道了GPS通过接收卫星信号来接受、传递信息，那GPS工作的原理又是什么呢？师：我们知道GPS利用的是卫星技术，运行在天空的卫星记录着自己和其它GPS卫星的位置。地面GPS装置接收到这些信息后，根据无线电波传播的速度推算出卫星的相对位置，而卫星只能完成对被测地点的距离测算，那如果要测定某一地点的具体位置，需要多少个卫星共同完成呢？（学生可能回答不出来，老师讲解）师：我们知道两个球面相交会形成一个圆环，三个球面相交会形成两个交点，而四个球面相交则会形成唯一交点，那GPS的原理简单来说就是测距交会，就是利用三颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置，静态的物体至少需要3颗卫星，动态的物体则至少需要4颗卫星可确定物体位置，卫星越多，定位越准确，一般来说,，GPS接收器可同时接收到4-8颗卫星的位置信息.师：我们知道GPS最基本的功能就是快速、准确地确定位置，那同学们可以说出我们生活中有哪些运用到了GPS技术吗？学生回答：车载GPS，手机定位师：GPS在可以定位的基础上，也可以应用于交通、军事、野外作业、大地测量等各个方面（通过图片展示GPS的应用）（介绍珠穆朗玛峰高程测量新数据取得所依赖的技术，1975年，中国国家测绘局对珠峰进行了第三次测量。此次测量利用的是三角高程的方法，量出了珠峰高度——8848.13米。2005年，时隔30年，我国复测珠峰高度。除采用1975年时的传统测量方法外,还采取GPS测量系统，精确测定珠峰高度。此次测定的珠峰峰顶岩石面海拔高程为8844.43米。由于测量结果可以达到厘米级精度，加之操作简便、仪器体积小便于携带、可全天候操作等优点，GPS正在成为高程测量中非常重要的工具）。师：我们刚刚介绍了GPS技术，现在我们来讨论一个问题，假如你现在准备去某个地方，但是又不知道该怎么去，你会怎么办？以老师自己为例，我现在是在南洋模范中学，而我的学校是在上海师范大学，首先我先在谷歌地图上找到了这两个地方的卫星图，然后我想找到最适合我的回去的路线，我在网上搜索丁丁地图，将我的起点和终点输入进去，它就会显示出最适合我的路线师：那这种电子地图的开发既有我们刚刚讲到的GPS技术，利用GPS定位到起点和终点。而寻找最佳路线，则用到了另一种地理信息技术，叫做GIS技术，GIS技术是专门处理地理空间数据的计算机系统师：我们知道文字是地理科学的第一代语言，地图是地理科学的第二代语言，而GIS就是地理科学的第三代语言。师：GIS的构成主要有四个部分，硬件、软件、数据和用户。简单的来说GIS技术利用的是计算机软硬件技术，将信息输入计算机的GIS软件中，软件会根据数据建立数据模型和空间模型，将地物空间特征和属性的各项数据结合起来，构成某一主题的图层，按照一定的规则对所研究的区域进行空间分析，最后将系统处理、分析的结构形成可供研究、规划和决策人员使用的产品，比如：地图、图像、数据表格等等师：这两幅图第一幅是苏、浙、沪三地的政区分布图，我将这三地的高速公路的数据导入Arcgis软件，软件经过数据处理之后，就会生成高速公路分布图，我将两张图层叠加，就可以得到苏、浙、沪三地的高速公路分布图。师：我们知道GIS是对数据进行处理，那我们平时用的Excel也是对数据进行处理的，那这两者有什么不同呢？师：Excel只是对数据进行分析，而GIS技术是对数据进行分析之后在地图上呈现出来，因此与一般的数据库相比较，GIS具有图形化、可视化优点，而它与传统的纸质地图相比较，GIS又具有数据量大，随时更新，选择性显示的特征师：那同学们想一想GIS在我们身边又有哪些具体的应用呢？学生回答：电子地图师：GIS技术在我们身边的应用十分广泛：包括测绘、土地资源管理、环境保护、灾害监测与评估、城乡规划、市场分析、区域管理、军事领域等，对于零售业来说，GIS技术可以帮助他们优化配送过程，可以帮助企业选址，用户通过最优的选址获得最大的边际效益，还可以对灾害进行预测，减少灾害产生的损失，还有就是110接到报警电话后，可以根据出示地点，通知最近的巡警快速出警师：总结：GIS已活跃于城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门师：通过刚才的学习，我们了解到了3S技术的原理以及各自的应用，那我们一起用3S技术来解决一个问题：假设大兴安岭发生一场森林火灾，作为森林防火指挥部的指挥员该做些什么？（先让学生回答，老师总结）师：首先检索最新的遥感像片，找到各个火点，分析火情发展态势，再借助于专门的GIS软件找出相关区域内各个消防站的位置，制定到达各个火点的最佳路径，然后通知各个消防部门，他们接到通知后，立即派出装有GPS导航系统的消防车，迅速准确地奔赴各个火点，开展救火工作。师：3S技术如今在我们生产、生活和科研中的作用越来越突出，它们之间的关系既是独立发展又是密不可分。结合上一节课的我们学习的遥感技术，最后，我们将这3S技术进行简单的比较一下。RS主要是提供基础数据，告诉我们有什么；GPS是主要给图像定位；最后把处理好的图像录入GIS进行数据管理和应用分析。主要平台组成特点和运用简单理解RS气球、飞艇、飞机、卫星、飞船、空间站等地表观察、地理数据收集有什么？GPS空间定位卫星空间位置（地理坐标）的确定、导航在哪里？GIS计算机、GIS软件空间信息的处理、图形显示、空间统计、空间分析、空间决策为什么？有何联系？怎么利用？练习1图中①②③④⑤⑥箭头指向线分别表示3S技术的不同应用功能，其中表示“提供影像信息功能的是⑤和＿＿＿＿＿，表示“提供空间定位信息功能”的是⑥和＿＿＿表示“反馈影像信息处理结果”的是＿＿＿＿＿。2当今，3S（RS、GPS、GIS）技术在生产、生活和科研中的作用越来越突出。运用有关3S知识回答下列问题。GIS具有强大的查询功能，根据图1显示的查询半径，图中以北京为查询中心的地图比例尺为＿＿＿＿＿＿＿＿。根据图中显示的经纬度可知，地图中代表呼和浩特、济南、太原、天津的字母分别是＿＿＿＿＿＿＿＿。3城市道路建设速度越来越快，地图测绘部门为了及时更新城市道路变化信息，需要利用＿＿＿＿＿＿技术。图2所示的交通监控与救援管理系统，根据交通事故发生地点，利用＿＿＿＿＿＿＿＿技术，快速设计出警车、救护车赶往出事地的最佳行车路线。而交通事故发生地与警车、救护车的精确位置是利用＿＿＿＿＿＿技术获取的。为了能对运动中的汽车精确定位，至少需要接收＿＿＿颗卫星的信息。