《地理信息技术在区域地理环境研究中的应用》教案

-1-1.2地理信息技术在区域地理环境研究中的应用教学目的：知识要点知识与技能过程与方法情感、态度与价值观地理信息技术了解地理信息技术的概念、组成、应用和趋势分析说明地理信息技术的应用领域体验和感受科技进步对社会生活的影响遥感（RS）了解RS的概念、装备、工作领域和应用领域理解遥感技术在防灾减灾中的应用过程全球定位系统（GPS）了解GPS组成和应用理解定位和导航的原理了解我国卫星导航定位系统，增强民族自豪感地理信息系统（GIS）了解GIS的概念和应用初步城市地理信息系统的操作使用方法增强实践能力教学重难点：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具准备：有关挂图等、自制图表等教学方法：比较法、图示分析法、图示法等教学过程：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。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）遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等-2-3．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。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。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-3-3．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。（以下内容根据教学需要可以选择进行）指导学生阅读网上资料了解遥感技术的其他应用：①“嘉陵江上游水土侵蚀遥感调查”;②“气象卫星的旱情监测”;③“河南省有效灌溉面积遥感调查”；④“山东省可发展灌溉面积遥感调查”；⑤“黄河小浪底水库下闸蓄水后下游河道的遥感图像”。进入“中国科学院遥感应用研究所”网站，查看有关信息及知识。进入“国家遥感中心——遥感信息、遥感快讯”，查看有关内容，一是复习巩固本节知识；二是为下一节学习地理信息系统、全球定位技术知识作准备。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§1.2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-4-提高研究工作的精度和质量，节省人力、财力，提高效率。5．遥感技术的应用课后作业：进入“国家遥感中心——遥感信息、遥感快讯”，查看有关内容。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开到目的地。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。阅读通过该材料大致了解我国的卫星导航定位系统四、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”。-5-阅读通过这个材料，使学生了解如下问题：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。⑷地理信息系统在城市管理中的应用已得到推广。案例介绍点击以下网址：(香港网上地图网页)或者(中国网上地图)指导学生了解地理信息系统的功能：(1)界面组成：功能区，索引，图层内容等(2)信息系统的功能：地图信息，全部或局部地区信息，专业分类信息，有关内容的文字、图像信息，缩放、补充、测算等，信息输出等。有关GIS在国土整治中的其他一些功能作用，教师可以参照后面备课资料，适当补充讲解。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?-6-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，-7-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