地理必修Ⅲ人教新课标1.2地理信息技术在区域地理环境研究中的应用学案

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(教材P6)
1．概念：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。
2．类型
3．应用领域。
(1)区域地理环境研究：包括资源调查、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。
(2)大众化应用：包括GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。
自主学习(教材P6～P8)
1．原理：不同地物的电磁波特性不同。
2．主要环节：
(关键装置)
3．特点：精度高，质量高，效率高，且节省人力、财力。
4．应用：资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等。
合作探究
2010年11月8日，国家国防科技工业局 ( http: / / www.21cnjy.com )首次公布“嫦娥二号”卫星传回的“嫦娥三号”预选着陆区月球虹湾区域局部影像图。这张月球虹湾局部影像图成像时间为10月28日18时25分，卫星距月面约18.7千米，分辨率约为1.3米。影像图中心位置为西经31度3分，北纬43度4分，对应月面东西宽约8公里，南北长约15.9公里。影像图显示，该区域表面较平坦，由玄武岩质的月壤覆盖，分布有不同大小的环形坑和石块，其中最大的环形坑直径约2千米。影像图的传回，标志着“嫦娥二号”任务所确定的六个工程目标全部实现，四个科学目标也正在陆续实现，探月工程二期“嫦娥二号”工程任务取得圆满成功。
1．获取月球虹湾区域局部影像图的技术是什么？这种技术由哪几部分组成？
答案：获取月球虹湾区域局部影像的技术是遥感(RS)。遥感技术主要由遥感平台、传感器和遥感信息的接收与处理三部分组成。
2．遥感技术在区域地理研究中有哪些作用？
答案：(1)遥感可以提高研究工作的精度和质 ( http: / / www.21cnjy.com )量，节省人力、财力，提高效率。(2)遥感信息作为重要的信息源，为区域地理研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化发展提供了条件。
同步辅导
[要点归纳]
1．关键装置
遥感的关键装置是传感器。
( http: / / www.21cnjy.com )
2．主要环节
( http: / / www.21cnjy.com )
3．应用
(1)遥感在资源普查中的应用。
应用领域 具体内容 备注
矿产资源 蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产 通过分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域
生物资源 通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据 为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务
　　(2)遥感在环境、灾害监测中的应用。
应用领域 具体内容 备注
环境监测 土地荒漠化、土壤盐渍化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等 有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善
灾害监测 旱灾、洪灾、滑坡、森林火灾、泥石流、地震、农林病虫害等 有利于防灾减灾
　　(3)遥感在林业和农业方面的应用。
部门 应用 主要原理
林业 清查森林资源、检测火灾和病虫害 着火树木、病害树木与正常树木反射光谱不同
农业 识别农作物、估算产量、灾情预报 植物生长情况不同，其反射波谱特征不同
[难点解惑]
遥感在区域地理环境研究中的作用
遥感是用一定的装备和技术获得物体反射或者放 ( http: / / www.21cnjy.com )出的电磁波信息，即“远距离”的“感知”。电磁波包括红外线、紫外线、X射线微波等，因此遥感不仅仅是人的视力的延伸，在夜晚或恶劣天气状况下，也能全天候工作，从一幅遥感图像可获得地物的静态分布，如森林、土地、水资源等的分布；比较多幅不同时间同一地区的遥感图像也能获得某一地物的动态演化，如森林火灾、洪水的蔓延情况等。
同步检测
2014年APEC峰会在1 ( http: / / www.21cnjy.com )1月5日至11日在我国北京举行，为此我国利用多颗气象卫星对北京的天气状况进行实时监控，保证了活动的顺利进行。据此回答1～2题。
1．国庆期间，气象卫星发回的卫星云图主要运用了(B)
A．全球定位系统　B．卫星遥感技术
C．地理信息系统 D．数字地球虚拟技术
2．对寒潮、台风、暴雨、洪涝等进行监测 ( http: / / www.21cnjy.com )，是提高气象预报准确度、减少气象灾害损失的重要手段。通过对西北太平洋上形成的台风的监测，分析多幅卫星的云层图片，可以获得(D)
①台风中心位置　②台风的强度和速度　③台风所造成的降水范围　④台风的移动方向　⑤台风的登陆地区
A．①②③⑤ B．②③④⑤
C．③④⑤ D．①②③④⑤
解析：本题围绕气象卫星和气象预报考 ( http: / / www.21cnjy.com )查遥感在环境和灾害监测中的应用。气象云图是利用卫星遥感取得的气象数据得出的。从气象卫星云图上可以看出任何地方的天气状况，可以监测台风的位置、强度、移动方向和速度等，这为实时天气预报提供了依据。
自主学习(教材P8～P10)
1．概念：利用卫星，在全球范围内实时进行导航、定位的系统。
2．组成
3．主要功能：在全球范围内实时进行定位、导航，可提供精密的三维坐标(经度、纬度、海拔高度)、速度和时间。
4．特点：具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点。
合作探究
1．全球定位系统有什么用途？其工作特点体现在哪些方面？
答案：用途：能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
工作特点：全能性、全球性、全天候、连续性和实时性。如下表所示：
优势 含义
全能性 不管是陆地上，还是海洋上，都可以依靠GPS进行定位导航；不管是航空活动还是航天活动(低轨航天器)，都可以使用GPS进行定位导航
全球性 GPS所服务和覆盖的空间范围，遍及地球上的每一个角落
全天候 不管是在什么样的气象、气候条件下，都能提供服务
连续性 GPS能够连续不断地提供定位导航服务
实时性 GPS提供的信息是瞬时的、同步的，不是历史上的、过去的信息
　　2.全球定位系统在区域地理研究中有哪些具体应用？在大众化的导航服务中，GPS有什么用途？
答案：全球定位系统在区域地理环境研究中的应用较为广泛。
应用：野外调查确定考察点的地理位置和高程。
GPS用途：可随时知道前进的方向和所处的地理坐标。
利用GPS进行导航服务已成为一种新兴的行业。
同步辅导
[要点归纳]
全球定位系统的组成
全球定位系统由空间部分(GPS卫星 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
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[难点解惑]
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。
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(2)利用GPS为导航服务已成为一种新兴的行业。
( http: / / www.21cnjy.com )
(3)全球定位系统在定位导航中的应用。
应用领域 功能表现 具体用途
军事 定位导航 主要给航行中的军舰、飞机及导弹提供定位和导航信息，同时也广泛应用于野外军事行动中单兵和移动装备定位及跟踪
测量 定位 GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍测量
交通 定位导航 对车辆进行跟踪、调度管理、合理分配，从而以最快的速度响应用户的乘车或配送请求，降低能源消耗，节省运行成本。同时GPS对车辆还具有导航功能
救援 定位导航 可对消防人员、救护人员、交通警察进行应急调遣，从而提高紧急事件处理部门对火灾、犯罪现场、交通事故等紧急事件的响应效率
农业 定位 实施“精准农业耕作”及捕鱼
　　　　　 　　　　　 　　 　　　　
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GPS接收机可显示当地的三维坐标、动态指示前 ( http: / / www.21cnjy.com )进方向(其正北方为0°，正东方为90°，正南方为180°，正西方为270°)、生成行进路线、显示当地日出、日落时间(早期的GPS接收机只能显示当地日出、日落的“世界时”)。据此回答1～2题。
1．若GPS接收机显示屏上显示225°，则表示前进方向是(C)
A．东北 B．东南
C．西南 D．西北
解析：根据题目信息可知，正西为270°，正南为180°，225°正位于正西和正南之间，所以为西南。
2．某日一外国游客在杭州时 ( http: / / www.21cnjy.com )，其早期的GPS接收机屏幕上显示的日出、日落时间分别是21：50、10：10，则杭州日出、日落的北京时间可能分别是(D)
A．10：10、21：50
B．09：50、14：10
C．6：50、17：10
D．05：50、18：10
解析：世界时为中时区区时，与北京时间(东八区)相差8个小时，在对应时间加上8，即可得到答案。
自主学习(教材P10～P11)
1．概念：专门处理地理空间数据的计算机系统，简称GIS。
2．简要程序：信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达。
3．应用。
(1)区域地理环境研究。
①空间信息：
提供反映区域状况的各种a．空间信息
分析、加工信息、建立b.模型
更精确地分析、评价区域内的c.自然资源和自然条件、d.区位和交通条件、人口和劳动力条件、经济和社会条件
　　②对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。
(2)城市管理
合作探究
1．GIS与一般地图有什么区别？
答案：一般地图是用比例尺 ( http: / / www.21cnjy.com )、方向、图例、注记以及等值线来表示地理事物的相关内容，而地理信息系统则是地图的延伸，它通过采集，处理数据，建立模型来表示地理事物的相关内容。建立数据模型，即通过一定的方式将所要表达的内容转变成为数值，即数据化的过程，这是GIS与一般地图最基本的差异。
2．在城市交通管理中，GIS可以为管理者提供什么决策？
答案：可以提供有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息。
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[要点归纳]
1．地理信息系统的简要程序
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2．地理信息系统的应用
(1)在区域地理环境研究中的应用。
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(2)在城市管理中的应用。
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[难点解惑]
地理信息系统可以解决如下四类基本问题
(1)与分布、位置有关的问题。
GIS完全可以像传统地图一样，解决与“地点”、“状况”有关的查询。
(2)解决趋势分析问题。
GIS能通过了解某地物随时间变化的过程，分析该地物的发展趋势。
(3)可以解决模式问题。
一个地方的地物分布及其组合都有一定的规律，也就是存在着一定的模式。通过模式分析，可以揭示各种地物之间的空间关系。
(4)可以解决模拟问题。
利用已掌握的规律建立起一定的模型，就可 ( http: / / www.21cnjy.com )以模拟某个地方如果具备某种条件时即将出现的结果。例如：GIS可以模拟洪水的发生，为抗洪抢险提供依据，以减少灾害造成的损失。
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读“香港土地利用类型示意图”，回答问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
1．图中最有可能成为商业区的是(B)
A．a　　 B．b　　 C．c　 D．d
解析：根据区位分布，商业区一般分布在市中心处。所以可能在b地区。选择B项。
2．制作香港土地利用类型分布图，优先采用的地理信息技术是(D)
①遥感(RS)　②全球定位系统(GPS)　③数字地球　④地理信息系统(GIS)
A．①② B．②③
C．②④ D．①④
解析：利用RS获取信息，再通过GIS分析、处理、制作。选择D项。
自主学习(教材P11～P12)
1．数字地球：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．“3S”技术与数字地球的关系：
( http: / / www.21cnjy.com )
答案：数据获取　空间定位　查询　空间分析
合作探究
2013年10月10日秦皇岛晚报：日前 ( http: / / www.21cnjy.com )，记者从秦皇岛市管理局了解到，秦皇岛市各县数字化城市管理系统已经全部通过市级评估，这意味着秦皇岛市成为全省首个数字化城市管理市县全覆盖的地级市。数字城市的作用主要包括哪些？
答案：提高城市管理效率；节约资源和保护环境；为人类创造高效的、信息化的工作环境和舒适、方便、安全、现代化的生活环境。
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[要点归纳]
“3S”技术的主要功能
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，它们之间的关系是围绕着地理信息这个中心发生的。如下图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
[难点解惑]
“3S”技术与数字地球的关系
数字地球是对真实地球及其相关现象的 ( http: / / www.21cnjy.com )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、网络技术等多种技术的综合利用。“3S”技术仅仅是数字地球的部分支撑技术。它们的关系如下所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
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在未来的农业生产中，依托于地理信息技术， ( http: / / www.21cnjy.com )农民首先可定期获得农田长势的影像资料，再经过系统分析，最后把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田，从而减少污染、提高产量。依据图文资料，回答1～2题。
( http: / / www.21cnjy.com )
1．这一过程中，依次使用的技术是(D)
A．GPS－RS－GIS B．RS－GPS－GIS
C．GIS－RS－GPS D．RS－GIS－GPS
解析：农民利用RS技术定期获得农田长 ( http: / / www.21cnjy.com )势的影像资料；专门处理地理空间数据的计算机系统称为地理信息系统，简称GIS，利用该系统把影像资料进行系统分析；利用卫星在全球范围内实时进行导航、定位的系统为GPS，最后利用该系统把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田。
2．“土地利用信息数据库”在数字城市规划中不能用于(D)
A．分析应急避难场所数量
B．确定市区停车场的规模
C．决策公交线路合理布局
D．统计城市流动人口数量
解析：土地利用信息数据库是地理空间数据的计算机系统，因此在数字城市规划中不能用于统计城市流动人口的数量。
一、选择题
沃尔玛是全球最大的零售企业。早在20世 ( http: / / www.21cnjy.com )纪70年代，沃尔玛就建立了完善的计算机配送体系，从计算机开出订单到商品上柜，比竞争对手快三天，成本节约2.5%。通过沃尔玛自己的卫星，可以在一个小时内对全球范围内的4 500多家分店的每种商品的库存、销售量全部盘点一次，为高效的配送系统提供保证。沃尔玛的物流配送系统可以保证任何一家卖场的配送时间不超过4个小时，使它可以维持极少的库存甚至零库存，但可以保证正常销售节约了大量的储物空间和费用。据此完成1～2题。
1．沃尔玛总部要查询在中国的分布情况，需要应用的地理信息技术是(B)
A．RS　　　B．GIS　　　C．GPS　　　D．WPS
解析：利用GIS所提供的查询检索、空间分析等功能，可进行精确的分析、评价；WPS是一种文字处理软件。
2．沃尔玛的物流配送中心与其运输车队的合作密切，应用的地理信息技术(C)
①遥感技术　②地理信息技术　③全球定位技术
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
解析：确定运输车队的位置应采用GPS。利用GIS可进行空间分析。
3．下图展现了某一时刻地球晨昏线的分布图，获得图片资料的地理信息技术是(C)
A．RS B．GIS
C．GPS D．数字地球
解析：获取影像资料的地理信息技术为RS。
下图为“夏秋季节某时刻卫星云图”，读图完成4～5题。
4．直接获取该云图影像使用的地理信息技术是(A)
A．遥感 B．全球定位系统
C．地理信息系统 D．数字地球
5．在彩色电视画面中看到的卫星云图中，陆地的颜色应为(B)
A．白色 B．绿色 C．蓝色 D．灰色
4～5.解析：以景观图考查3S ( http: / / www.21cnjy.com )技术。第4题，遥感一般直接获取面状的地理事物影像资料。第5题，在彩色电视看到的卫星云图中，白色表示云，蓝色表示海洋，灰色表示建筑，绿色表示陆地。
根据美国卫星拍摄的最新冰山照片显示：由 ( http: / / www.21cnjy.com )于全球气候变暖，南极冰川开始融化，部分冰山从南极大陆边缘厚冰层中解体出来，并向附近海域漂移。据此完成6～7题。
6．监测冰山移动方向和速度最好采用(C)
A．飞机 B．地理信息系统
C．遥感 D．全球定位系统
解析：利用遥感可以及时、全面监视极地冰川消融及冰山移动状况。
7．对冰山产生的原因进行分析和移动方向预测主要应用(A)
A．GIS B．GPS
C．RS D．电子地图
解析：对冰山产生原因的分析及移动方向预测主要靠GIS来完成。
智能手机一般具备拍照、网页浏览、地图查询、定位导航等功能，据此回答第8题。
8．手机GPS能够实现的功能有(D)
①网络实时监视　②所处位置获取　③失窃汽车查找　④行车路线追踪
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析：GPS可以定位导航，获取位置，同时根据位置的变化得出行车路线。
GIS是用于空间分析的计算机系统，某中学地理小组将它用于课题研究，据此回答9～10题。
9．如下四图，是同学们为家乡所作的自然、社会经济方面的资料分析图，其中只适宜用GIS数据库软件制作的是(C)
解析：GIS是专门处理地理空间数据的计算机系统。贫困人口的分布属于空间方面的数据范畴，可以借助GIS技术分析。
10．同学们拟分析家乡人口分布与自然条件的关系，在GIS数据库中，需调用的专题图层有下列中的(A)
①地形图层　②土壤图层　③气候图层　④人口图层　⑤商业网点图层　⑥农业图层　⑦工业图层　⑧城市图层　⑨交通图层
A．①②③④ B．②③④⑤
C．⑥⑦⑧⑨ D．⑤⑥⑦⑧
解析：分析家乡人口分布与自然条件的关系，则 ( http: / / www.21cnjy.com )需用人口图层、地形图层、土壤图层、气候图层，而商业网点图层、农业图层、工业图层、城市图层、交通图层属于社会经济条件用图的范畴。
许多城市110指挥中心为提高 ( http: / / www.21cnjy.com )出警效率，配备了巡警车。应用地理信息技术可以大大提高出警效率，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。结合下图回答第11题。
11．由此可推想，地理信息技术还可以在城市管理中有哪些应用(D)
①城市交通组织和管理　②商业组织和管理　③城市规划　④卫生救护　⑤物流
A．①②③④ B．③④⑤
C．①②③ D．①②③④⑤
解析：可以通过GIS对城市空间数据进行 ( http: / / www.21cnjy.com )分析，进而进行城市的规划，交通的组织，根据GPS进行定位，并通过GIS进行分析，为救护车选择最快捷路线，商业的布局和管理也可以通过地理信息技术来实现。
二、综合题
12．读下面水分含量对玉米叶子反射率的影响图，完成(1)～(4)题。
(1)据图可知，玉米叶子水分含量与反射率的关系是负相关(正或负相关)，要监测玉米缺水的状况，首要采用的现代化技术是遥感。
(2)监测玉米含水量变化，主要是通过监测玉米的A来判断玉米的生长状况。
A．电磁波特征　 B．种植密度
C．种植面积　 D．形状特征
(3)玉米反射率较高的波段为0.9～1.3_um。
(4)依据上述原理，举例说明遥感在现代农业中的应用。
解析：(1)根据图中信息分析玉米叶子水 ( http: / / www.21cnjy.com )分含量与反射率的关系；利用电磁波原理分析问题的是RS。(2)RS的工作原理就是利用电磁波的特征。(3)根据图中信息分析玉米的电磁波波段。(4)本题考查RS的应用领域。
答案：(4)通过监测农作物叶子含水量及时监测农作物旱涝情况，为科学用水提供信息，提高水资源利用率；分析农作物的生长状况，估计农作物产量。
13．阅读材料，完成(1)～(3)题。
材料一　2014年3月3日，中国科学院院 ( http: / / www.21cnjy.com )士杨元喜在接受采访时说，我国目前已成功发射4颗北斗导航试验卫星和16颗北斗导航卫星。按照计划，到2020年前后，我国将建成由5颗静止轨道卫星和30颗非地球静止轨道卫星组成的北斗全球卫星导航系统，提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。他表示，我国应加快制定完善导航产业的相关政策，引导导航产业有序发展。
材料二　中国的北斗卫星系统仿真图
(1)有关北斗导航系统的叙述，正确的是(C)
A．北斗导航系统的关键装置是传感器
B．是一种专门处理空间数据的计算机系统
C．具有全能性、全球性、全天候、连续性、实时性的特点
D．广泛应用于资源、环境监测、自然灾害防御监测等
(2)下列不属于卫星定位技术应用范畴的是(D)
A．野外考察时用于空间定位
B．为行驶的汽车提供精密的速度、时间信息
C．为飞行中的民航客机提供三维坐标
D．为无线电移动电话用户提供实时的通信服务
解析：北斗导航系统类似于GPS的功能。
(3)北斗卫星导航系统是我国“数字中国”建设的重要组成部分，谈谈“数字中国”对我国国土整治的意义。
答案：促进土地资源的调查，建立国土资源信息库；有利于政府决策的科学化；有利于国土规划、国土开发、国土管理等国土整治工作的开展。