第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 教案

第一章 地理环境与区域发展
第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
【教学目标】：
知识与技能：
1.了解遥感、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.举例说明遥感、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。
过程与方法：
运用资料分析问题和图表对比方法。尝试小组合作进行资料、图像查找。
情感态度价值观：
培养学生对地理信息技术进行探究的兴趣。培养学生分析问题、解决实际问题的能力。进行爱国主义思想教育，以增强学生的民族自豪感。
【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。
【课时安排】：
2课时
【教具】：
多媒体课件
【教学方法】：
案例分析法、小组讨论法、讲授法、自主探究法
【教学过程】：
第一课时
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）：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
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
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。
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：
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。
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。
【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。
第二节 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
第二课时
全球定位系统(GPS)
（创设情境，出示漫画）大家从漫画中看到了什么？你能解释这一现象吗？
二、全球定位系统
（一）概念与工作过程
GPS技术是利用多卫星系统对地面某一固定点进行地理坐标位置精确测定的技术系统。GPS系统主要有三大组成部分，即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。GPS的空间星座部分由24颗均匀分布在6个轨道平面内的卫星组成；GPS的地面监控部分负责卫星的监控和卫星星历的计算。GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成。用户通过用户设备接收GPS卫星信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，
最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。
24颗GPS卫星在离地面12000千米的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。那么，为什么需要4颗卫星来确定地面某点的位置呢？
由于卫星的位置精确，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X、Y、Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。
（设置探究问题帮助对GPS的理解。这一问题比较难，如果学生理解有困难，只作简单了解亦可）
汽车导航系统可以为驾驶员提供哪些便利的服务？在汽车导航中，信息在卫星、汽车和服务中心之间如何传递？请同学们独立的思考，并画出自己头脑中信息传递的图像。
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。
⑶ 在日常生活中应用——GPS导航
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?
地理信息系统(GIS)
本章我们将探讨神奇的地理信息技术——地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）。春暖花开了，大家都想出去走走吧，今天带大家去杭州西湖玩玩吧，那么我们怎么去呢？比如说我们做高铁到了杭州城站，那么我们怎么去西湖呢?在百度地图中输入杭州城站和西湖，在显示的线路中选择一种就可以了，所以这体现了地理信息系统的查询功能。
读地理信息系统的概念
（一）地理信息系统是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。GIS在数字化时代的今天，应用非常广泛且深刻，已延伸到各行各业，千家万户，尤其在电子地图、数据分析与决策管理方面的功能，更是独领风骚。
（二）地理信息系统的组成
1、硬件：用以数据和信息的采集、处理、加工、分析和输出等。
2、软件：提供存储、分析、显示地理数据的功能。
3、地理数据：GIS系统建立在地理数据的基础上。
4、GIS人员：包括从事GIS系统开发的专业人员，也包括采用GIS完成工作的用户。
5、应用模型：是解决各种实际问题的专业程式。
（三）地理信息系统的工作过程
主要包括地理数据的输入、存储，地理数据的操作和分析，以及地理信息输出等环节。
1、地理数据的输入
将收集好的各种数据资料，经过分类和标准化处理后，就可输入到计算机中。其中对图形数据的输入，常用的方法的扫描纸质地图后进行数字化处理。
完成导学案例1, 比较地图与地理信息系统在信息的储存、信息的查询方式上的差异。
再通过应用让学生对地理空间数据图有进一步的了解
2、数据存储
采用“分层”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“层”中。将不同的“层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。
学生自主完成例3，并且提问该题目反映了地理信息系统运用在哪个方面？
再通过一个高考题，让学生了解GIS的考试题型
3、对数据的操作与分析
对GIS操作，可以使各类数据之间的关系以直观的形式表现出来，这种形式可以是图形、地图或表格。用户和决策者对操作结果进行判断分析后，就可应用。
4、GIS的输出
将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过绘图仪、打印机等输出。
通过生活链接GIS在病人急救过程中可提供哪些服务？
讨论后回答
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?
【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。
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