第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用

课件59张PPT。第二节　地理信息技术
在区域地理环境研究中的应用自主学习
一、地理信息技术
1．地理信息技术是指获取、管理、分析和_______________________________的现代技术的总称。
2．地理信息技术主要包括遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等，简称“3S”技术。应用地理空间信息 二、遥感(RS)
1．所谓遥感，指人们在________和________上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。
2．遥感的关键装置是________。
3．遥感的主要环节包括物体辐射和反射电磁波，________与传输、信息处理与信息分析等。
4．在区域地理环境研究中，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________，从静态到动态，从过程到________的转化和发展提供了条件。航空器 航天器 传感器 收集 定量 模式 三、全球定位系统(GPS)
1．利用卫星，在全球范围内实时进行________、定位的系统，称为全球定位系统，简称GPS。
2．全球定位系统包括三大部分：空间部分——_____________________；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。
3．全球定位系统(GPS)为各类用户提供精密的___________、速度和时间，并且具有全能性、________、全天候、连续性和实时性的特点。导航 GPS卫星星座 三维坐标 全球性 四、地理信息系统(GIS)
1．地理信息系统是专门处理__________________的计算机系统，简称GIS。
2．地理信息系统的一般程序为：信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达。地理空间数据 3．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________、加工，建立能反映区域内各种因素相互关系，揭示________、________和发展规律的模型。运用地理信息系统，可以对环境和自然灾害进行___________及评估预测。
五、地理信息技术与数字地球
______________为构建数字地球奠定了基础。数字地球是指把整个地球信息进行________后，由计算机网络来管理的技术系统。分析 区域结构 特征 动态监测 地理信息技术 数字化 诱思探究
数字地球就是“3S”技术的综合，该说法对吗？
【答案】该说法是错误的。数字地球是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与再认识，是遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等各种技术的综合利用。“3S技术”仅仅是数字地球的部分支撑技术。 1．遥感的概念。
所谓遥感，就是人们在航空器(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置，对地表物体进行远距离的感知。遥感2．遥感的主要环节。
(1)传感器是遥感的关键装置，是遥感的中心环节，其所起的作用表示如下：(2)遥感的工作过程。3．遥感在区域地理研究中的作用。
(1)遥感可以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。4．遥感在区域地理研究中的应用。
遥感广泛应用于资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。例如长江流域大洪水。特别提醒：传感器运载工具的飞行高度对遥感探测的范围、速度、周期、分辨率等影响很大。一般来说，运载工具飞得越高，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；反之亦然。需要注意的是，遥感对地物的分辨率除与飞行高度有关外，还与传感器的性能有关。 卫星遥感测量技术能够准确测定农作物种植面积，并可以预防和监测病虫害。下图为不同的病害程度植物的反射波谱。读图，回答下列问题。(1)图示植物反射波谱的制作，依靠的技术是(　　)
A．传统测绘
B．遥感
C．地理信息系统
D．GPS技术
(2)在这种技术下，所获得的地图中农作物的表示颜色为________。(3)(多选)根据不同地物和地物不同状况有不同的反射率的原理，下列选项中可直接利用这种地理信息技术的是(　　)
A．水体污染的判断
B．城市大气质量状况的分析
C．洪水分布区的变化
D．森林面积变化
E．人口数量的变化
F．城市违章土地利用的监控解析：本题通过作物生长状况与反射波的关系，考查遥感技术的相关内容。由题目条件及图示可知：①不同的地物及地物不同状况的反射波存在差异；②题目现象及图示的获得是一种由面上分析到点、线验证的工作过程，应为遥感技术的应用。解题的关键是确定本题所用到的地理信息技术为遥感。
答案：(1)B
(2)红色
(3)ABCDF1．读下图，回答问题。(1)可见光的波段范围为________微米。
(2)从图中可以看出，不同的地物在同一波段其反射率也不同，同一地物在不同的波段其反射率也不同，这是在照片上判读各种地物的基础。例如，利用0.4～0.5微米波段的照片，可以把________与其他地物区分开，利用0.5～0.6微米波段的照片可以把沙漠与小麦、湿地区分开，利用0.7～0.9微米波段的照片可以把________与________区分开。(3)不同的地物和地物的不同状况也有不同的反射率，根据这个原理，可以利用遥感的工作有(　　)
①监测沙尘暴　②监测洪水范围　③判断森林种类　④分析人口与城市分布
A．①② B．②③
C．①③ D．③④【解析】本题考查如何根据遥感影像进行地物的判别，涉及高中物理教材中的有关知识，这有利于培养学生运用高中所学知识综合分析问题的能力。地物的光谱特性是遥感技术的重要理论依据。不同的地物对同一波段电磁波的反射率是不同的；即使相同的物体，在不同的波段其反射率也不同，这样我们可以根据它们各自的光谱特性，选择最佳的波段、最佳摄影季节和摄影时间的照片进行判读。本题中的第(1)题是高中物理教材中的基础知识。第(2)题可以通过读图来解答，雪地的反射性能很强，其反射光谱与太阳辐射光谱很相似，在0.4～0.5微米波段，有一个强反射峰值，反射率几乎是100%，随着波长的增长，反射率逐渐降低，在近红外波段变成了选择性吸收体，这种特性是所有地物中独一无二的。在0.7～0.9微米波段，小麦的反射率是几类地物中最大的，这是绿色植物共同的特征。而湿地反射率很低，由此可以把小麦与湿地区分开来。第(3)题，沙尘暴、洪水的反射率与其他地物不同，故可利用RS技术监测。
【答案】(1)0.4～0.76　(2)雪地　小麦　湿地　(3)A1．全球定位系统的组成。
全球定位系统由空间部分——GPS卫星星座、地面控制部分——地面监控系统、用户设备部分——GPS信号接收机三部分组成，其空间位置、组成和分布如下：全球定位系统及其应用2．全球定位系统的应用。
(1)全球定位系统在区域地理环境研究中的应用较为广泛。(2)利用GPS为导航服务已成为一种新兴的行业。特别提醒：GPS信号接收机由硬件、软件和GPS数据的处理软件包三部分组成。它能够跟踪卫星运动，对接收的GPS信号进行变换、放大和处理，测算GPS信号从卫星到接收机之间的传播时间，解译出导航电文，适时地算出用户所在的三维位置，甚至三维速度和时间。 读图，回答下列问题。
(1)图示部分是GPS的_______部分，由_______颗卫星组成。
(2)图示卫星中有_______颗工作卫星，_______颗备用卫星。
(3)图示卫星中有________个卫星轨道，轨道半径是26 560千米，每个轨道上有________颗卫星。
(4)GPS的定位原理是________________。解析：本题以空间GPS系统图导入，综合考查GPS系统的组成、工作原理及应用领域等知识，以及学生对GPS工作原理的理解应用能力。解题时注意从图中提取信息，并结合已掌握的GPS知识进行解答。第(1)题，图示部分为GPS空间卫星系统，由24颗卫星组成。第(2)题，GPS空间卫星系统有21颗工作卫星，3颗备用卫星。第(3)题，GPS空间卫星系统共有6个轨道，每个轨道上有4颗卫星，轨道半径为26 560千米。第(4)题，GPS的定位原理不复杂，工作卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，GPS用户接收机收到这些信息后，经过计算便可求出自身所在地点的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息等。
答案：(1)空间卫星　24　(2)21　3　(3)6　4
(4)工作卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，GPS用户接收机收到这些信息后，经过计算便可以求出自身所在地点的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息等。2．北斗卫星导航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)，是除美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的“格洛纳斯”之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统具备四个主要功能：导航定位、测速、短信功能、授时功能。其中的短信功能是全球其他卫星导航系统所不具备的。(1)GPS通常确定地球上任意一点的地理位置应该具备的三个数据是(　　)
A．经度、距离、海拔
B．经度、纬度、海拔
C．纬度、相对高度、距离
D．到两极、赤道的距离和等高线(2)在地图上表示方向的方法，你认为较准确的是(　　)
A．有指向标的地图
B．经纬网地图
C．既无指向标又无经纬网的地图
D．面对地图，上北下南、左西右东(3)下图是卫星甲和卫星乙在某一时刻所覆盖的区域，其服务范围的大小是(　　)
A．甲等于乙　　　　　 B．甲大于乙
C．甲小于乙　　　　　 D．无法确定【答案】(1)B　(2)B　(3)C
【解析】第(1)题，GPS可以确定地球上任意一点的三维坐标，即经度、纬度和海拔高度，故选B项。第(2)题，经纬网地图能准确表示一点的东西南北方向，故选B项。第(3)题，在经纬网图上，经线和纬线间隔的度数越大且纬度越低，范围越大，故选C项。1．地理信息系统的简要程序。
地理信息系统能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达，其简要程序和每个程序含义表示如下：地理信息系统2．地理信息系统的应用。
地理信息系统可应用的领域相当广泛，可以说，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域，都可以借助GIS。
(1)地理信息系统在区域地理环境研究中的应用。(2)地理信息系统在城市管理中的应用。
在地理信息系统中，可以对城市多方面的信息进行查询、修改、补充、距离测算等工作，从而为城市管理提供方便。特别提醒：1.“3S”技术之间的关系
遥感、全球定位系统与地理信息系统既互为独立发展又相互促进，它们的关系是围绕着地理信息这个中心发生的。2．“3S”技术与数字地球的关系 读“GIS数据库图层图”，完成(1)～(2)题。(1)下列课题中，主要应用GIS进行研究的是(　　)
①近50年来，某省粮食总产量与人均产量变化趋势分析
②近20年来，某市市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析
③某市郊区土地利用状况与农业结构变化特征分析
④某市市区主要道路交通流量状况分析及公交线路、站点分布的方案设计
A．①② B．①③④
C．②③④ D．①④(2)如图数据库最可能是用来进行(　　)
A．农业布局规划 B．工业布局规划
C．商场选址规划 D．学校选址规划
解析：第(1)题，GIS是主要处理地理空间数据的系统，而粮食总产量和人均产量属于统计数据，因此不能借助GIS进行研究。第(2)题，土壤、地形、土地利用、水系与农业的关系密切。
答案：(1)C　(2)A3．下列有关地理信息系统应用的说法，正确的是(　　)
A．GIS只能应用于经济活动
B．应用地理信息系统，并借助于遥感技术，可有效地监测和预报洪涝灾害、森林火灾等
C．GIS能用于大型商场的选址，不能进行市场分析
D．城市管理部门在制定规划与日常工作、准确的信息来源、所作出的决策等都不需要地理信息系统
【答案】B【解析】20世纪90年代以来，地理信息系统在社会经济信息化中发挥了重要作用，现已广泛应用于测绘、资源管理、环境保护、城乡规划、市场分析等各种领域。应用地理信息系统，并借助遥感技术，可有效地监测和预报洪涝灾害、森林火灾等。地理信息系统的信息管理、查询和分析功能，可为分析灾害影响范围，确定救灾物资调配的最佳路径以及受灾人员、财产的安全有效转移提供决策依据，同时进行灾情统计与评估，为灾后重建提供决策支持。城市管理部门在制定规划以及日常工作中，需要准确的空间信息，而几乎所有决策都与地理信息有关。图表解读
读课本第7页图1.5、图1.6，思考回答：
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？【答案】通过与传统的区域地理环境研究方法相比较，我们可以知道遥感的特点：(1)“站得高，看得远”，感知的视野宽，范围大；(2)无论航空器还是航天器，运行的速度都较快，能在短时间内收集大量的信息，并能运用现代技术进行传输和信息处理，具有获得资料速度快、周期短的特点；(3)从总的方面看，遥感的运用比传统的方法节省大量的人力、财力。2．有人形象地将遥感称为“人的视力的延伸”，你认为正确吗？
【答案】遥感是人的视力的延伸，在一定意义上说有一定的道理，但不全面。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”。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、松散沙层和冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天候工作。可见，遥感不仅仅是人的视力的延伸。读课本第9页图1.9，思考回答：
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？
【答案】在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间的传递过程如右图所示。①GPS卫星不断发射GPS信号，接收机收到信号后计算出汽车所在的地理位置；②驾驶员输入出发地和目的地并通过电台传送给服务中心；③服务中心为其确定可行路线，并通过卫星传输给汽车；④汽车在GPS卫星信号引导下到达目的地。读课本第10页图1.10，思考回答：
1．与地图相比，地理信息系统具有哪些优点？
【答案】(1)信息量大，使用方便。地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息，并可建立揭示区域结构、特征和发展规律的模型；(2)功能强大完备。地理信息系统可以提供查询检索、空间分析、修改补充、距离测算等多种功能；(3)能够进行动态监测和评估预测。例如，据我国对大兴安岭地区的研究，通过普查分析森林火灾实况，统计分析了十几万个气象数据，从中筛选出气温、风速、降水、温度等气象要素，以及春秋两季植被生长情况和积雪覆盖程度等14个因子，用模糊数学方法建立数学模型，建立了微机信息系统的多因子的综合指标森林火险预报方法，预报火险等级的准确率可达73%以上。这些都是地图无法完成的。2．有人说：地理信息系统是地图的延伸，你怎样理解？
【答案】地理信息系统是地图的延伸，我们可以理解为地图是地理信息系统的重要信息源，是地理信息系统的基础，而地理信息系统是地图的发展和完善，除了具备地图的基本功能外，还有更多地图所没有的功能。活动点拨
教材第12页活动
点拨：1.图1.5和图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，还运用了地理信息系统，对获得的遥感信息数据进行了分析和处理。在这次洪水中，运用遥感技术迅速准确地获取了全面的资料，又运用地理信息系统对数据进行管理，根据各种要求对受灾地区进行快捷且较为准确的统计。由此看出，遥感信息是地理信息系统的重要信息源，地理信息系统则对遥感信息进行了空间分析，最终形成成果(专业图件、统计数字)。2．(1)全球定位系统。
(2)利用地理信息系统的交通图层，确定哪一辆巡警车离出事地点最近。
(3)要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通，还需要利用遥感技术。如果存在严重交通堵塞，可利用全球定位系统和地理信息系统，指挥距交通堵塞处最近的巡警车疏通交通，或者改经另外一条线路到达出事地点。(4)如果是110指挥中心的调度员，接到报警电话后，首先打开城市地理信息系统，运用全球定位系统确定距离出事地点最近的警车，然后利用无线电话告诉警车，让它赶往出事地点。
(5)由此例推想，地理信息技术还可用于交通指挥调度、救护、救火、环境管理等工作。北斗卫星导航系统2020年将具备全球服务能力
到2020年，我国要发射30余颗北斗导航卫星，完成覆盖全球的建设目标，具备全球服务能力。
北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行并与世界其他卫星导航系统相兼容的全球卫星导航系统。这个系统的总体性能将在现有的基础上提高一到两倍，再加上增强系统的建设，定位精度将会更高，达到米级、分米级。截至2014年3月，我国已有14颗北斗导航卫星在天上运行，覆盖了亚太地区。由于北斗导航可以提供优于米级的导航位置服务和厘米级精密定位服务，因此找酒店、找美食，定位位置，这些服务北斗也能提供。我国的北斗卫星导航系统提供民用虽然起步较晚，但有后发优势。目前正在稳步推进全球系统建设。今后将重点推动北斗卫星导航功能成为车载导航和智能手机终端的标准配置，促进其在社会服务、旅游出行、困难群体关爱、智慧城市等方面的多元化应用。