高中地理（湘教版）必修3名師導學案第三章第四節(jié)數(shù)字地球

第四節(jié)數(shù)字地球答案:〔1〕虛擬對比體〔2〕地理坐標〔3〕信息〔4〕信息就在指尖上〔5〕自然〔6〕社會〔7〕地球〔8〕高速網(wǎng)絡〔9〕高辨別率〔10〕空間信息技術〔11〕大容量數(shù)據(jù)存儲〔12〕可視化和虛擬現(xiàn)實〔13〕高性能計算〔14〕生物多樣性〔15〕作物產(chǎn)量1．數(shù)字地球〔1〕概念數(shù)字地球是信息化的地球——地球的虛擬對比體。數(shù)字地球將有關地球上每一點的信息，按地球的地理坐標加以整理，然后構成一個全球的信息模型。人們可以快速、形象地了解地球上的任何一點、任何方面的信息，從而實現(xiàn)“信息就在指尖上〞的幻想。其核心就是用數(shù)字化的手段來處理整個地球的自然和社會等方面的問題，最大限度地利用資源，并使人們能夠通過肯定方式，便利地獲得有關地球的信息。通俗地講，數(shù)字地球就是用數(shù)字的手法將地球、地球上的活動及整個地球環(huán)境的時空變扮裝入電腦中，實現(xiàn)網(wǎng)上流通，并使之最大限度地為人類的生存、可持續(xù)開展和日常的工作、學習、生活、消遣效勞。嚴格地講，數(shù)字地球是以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為根底，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，運用海量地球信息對地球進行多辨別率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改善人類的活動和生活質量?！?〕數(shù)字地球的提出數(shù)字地球概念的提出是在“3S〞技術開展到肯定程度的結果，詳細狀況如下表所示：數(shù)字地球的提出特點技術根底應用時間人物著作是一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多辨別率的和三維的地球的表示，可以在其上添加很多與我們所處星球有關的數(shù)據(jù)遙感技術、地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡技術、虛擬現(xiàn)實技術可持續(xù)開展農(nóng)業(yè)、災難、資源、教育等方面1998年1月31日時任副總統(tǒng)的阿爾·戈爾?數(shù)字地球：展望21世紀我們這顆行星?〔3〕數(shù)字地球的關鍵技術要在電子計算機上實現(xiàn)數(shù)字地球不是一件簡潔的事，它需要諸多學科，特殊是信息科學技術的支撐。這其中主要包括：信息高速大路與高速網(wǎng)絡技術、高辨別率衛(wèi)星遙感技術、空間信息技術與空間數(shù)據(jù)根底設施、大容量數(shù)據(jù)存儲技術、可視化和虛擬現(xiàn)實技術、高性能計算力量等。①信息高速大路與高速網(wǎng)絡技術數(shù)字地球所需要的數(shù)據(jù)已不能通過單一的數(shù)據(jù)庫來存儲，而是分散在數(shù)以萬計機構的數(shù)據(jù)庫中。利用這些數(shù)據(jù)時，要能把所需數(shù)據(jù)快速從四周八方調(diào)來，這只有通過高速網(wǎng)絡才能實現(xiàn)。在Internet流量爆發(fā)性增長的驅動下，遠程通信載體已經(jīng)嘗試使用10G/S的網(wǎng)絡，而每秒1015比特的因特網(wǎng)正在爭論中。信任在不久的將來會有更加優(yōu)秀的寬帶高速網(wǎng)供人們使用。②高辨別率衛(wèi)星遙感技術遙感衛(wèi)星可以對整個地球進行完整的掃描，每隔三五天即可更新一次，為人類供應反映地表地理要素動態(tài)變化的翔實數(shù)據(jù)，滿意測圖、農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境、交通等多方面的應用，形成數(shù)字地球最根本的空間數(shù)據(jù)。20世紀的遙感衛(wèi)星影像，在衛(wèi)星遙感問世的20多年間辨別率已經(jīng)有了飛速的提高。在21世紀高辨別率衛(wèi)星遙感圖像將可以優(yōu)于1米的空間辨別率，每隔3～5天為人類供應反映地表動態(tài)變化的翔實數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)“秀才不出門，能觀天下事〞的抱負。③空間信息技術與空間數(shù)據(jù)根底設施GIS的優(yōu)勢是將空間信息應用在地球爭論中。為了滿意數(shù)字地球對綜合數(shù)據(jù)的處理與應用，GIS、GPS與網(wǎng)絡結合，構成數(shù)字地球的空間核心技術?？臻g數(shù)據(jù)根底設施主要包括空間數(shù)據(jù)管理體系、空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)、空間數(shù)據(jù)交換標準等。已于2000年初步建成空間信息根底設施，我國也在抓緊建立基于1∶50000和1∶10000比例尺的空間數(shù)據(jù)。④大容量數(shù)據(jù)存儲技術NASA“行星地球方案〞的衛(wèi)星系統(tǒng)每天可產(chǎn)生1000GB的數(shù)據(jù)，相當于某一時刻的廣東省1米辨別率的影像數(shù)據(jù)量。假如將數(shù)字地球上全部信息都存儲起來，需要存儲器容量到達1000萬億字節(jié)級。納米技術可使硬盤容量到達1萬億字節(jié)級。激光全息存儲、蛋白質存儲等方面的爭論也已獲得巨大進展。加之可把大量的數(shù)據(jù)分散在成千上萬個數(shù)據(jù)庫里，所以，構筑數(shù)字地球的數(shù)據(jù)存儲技術已根本成熟。信任在21世紀還會有新的突破。大容量存儲器⑤可視化和虛擬現(xiàn)實技術頭盔式虛擬現(xiàn)實成像設備可視化是實現(xiàn)數(shù)字地球與人交互的窗口和工具，沒有可視化技術，計算機中的一堆數(shù)字是無任何意義的。數(shù)字地球的一個顯著的技術特點是虛擬現(xiàn)實技術。建立了數(shù)字地球以后，用戶戴上顯示頭盔，就可以觀察地球從太空中消失。人造虛擬現(xiàn)實技術在攝影測量中早已是成熟的技術，近幾年的數(shù)字攝影測量的開展，已經(jīng)能夠在計算機上建立可供量測的數(shù)字虛擬技術。當然，當前的技術是對同一實體拍攝照片，產(chǎn)生視差，構造立體模型。進一步的開展是對整個地球進行無縫拼接，任意漫游和放大，由三維數(shù)據(jù)通過人造視差的方法構造虛擬立體。⑥高性能計算力量地球是一個簡單的巨系統(tǒng)，地球上發(fā)生的很多大事、變化和過程又非常簡單而呈非線性特征，時間和空間的跨度變化大小不等，差異很大，只有利用高速計算機，我們今日和跨世紀的將來，才有力量來模擬一些不能觀測到的現(xiàn)象。利用數(shù)據(jù)挖掘技術，我們將能夠更好地熟悉和分析所觀測到的海量數(shù)據(jù)，從中找出規(guī)律和學問。高性能計算機點技巧程序法記憶數(shù)字地球的關鍵技術【例1】“數(shù)字地球〞是1998年前副總統(tǒng)戈爾提出的，嚴格講是以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模儲存技術為根底，對地球多辨別率、多尺度、多時間和多種類的三維描述。據(jù)此完成以下問題?！?〕“數(shù)字地球〞即為〔〕。A．用數(shù)字度量半徑、體積、質量等的地球B．數(shù)字化、信息化的虛擬地球C．用經(jīng)緯度和海拔表述地理事物D．“數(shù)字城市〞和“數(shù)字校內(nèi)〞的統(tǒng)稱〔2〕支撐“數(shù)字地球〞的技術包括〔〕。①遙感技術②全球定位系統(tǒng)③地理信息系統(tǒng)④空間信息技術⑤社區(qū)效勞系統(tǒng)⑥網(wǎng)絡技術A．①②③⑤⑥B．①②④⑤⑥C．①②③④⑤D．①②③④⑥解析：數(shù)字地球指數(shù)字化的三維模擬地球，其核心就是利用數(shù)字化手段來處理自然和社會等方面的問題。其技術既包括地理信息技術，也包括與計算機有關的虛擬現(xiàn)實技術、網(wǎng)絡技術、空間信息技術等。答案：〔1〕B〔2〕D釋疑點數(shù)字地球的應用數(shù)據(jù)通訊技術的開展，促進了地球上的信息表達方式日益數(shù)字化。通俗地講，數(shù)字地球就是用數(shù)字的方式將地球上每一點的信息裝入電腦中，實現(xiàn)在網(wǎng)絡上的流通，并使之最大限度地為人類的生產(chǎn)、生活效勞。2．數(shù)字地球與我們的生活數(shù)字地球的實現(xiàn)標志著信息文明的到來。數(shù)字地球與我們有著密不行分的關系?！?〕數(shù)字地球直接影響到我們的生活。平常我們常說的網(wǎng)上購物、電子貨幣、電子銀行、電子商務等到時候已相當成熟和完善。通過虛擬現(xiàn)實技術，我們在家就可以試穿網(wǎng)上時裝店里中意的各式時裝，試穿效果可以立即呈現(xiàn)在您眼前；假如想買下它，只需輕擊一下鼠標或鍵盤，就有人快速把您訂購的衣服送到家中。數(shù)字地球給我們供應的豐富信息，尤其是地理信息，讓我們可以便利、輕松地實現(xiàn)我們的旅游愿望，只要您想得到的地方，都可以游歷到，對它的自然地理狀況、人文社會現(xiàn)象等了如指掌。便利的信息溝通、遠程醫(yī)療等與我們生活息息相關的事也都變得極其簡潔了?！?〕數(shù)字地球直接影響到我們的工作。數(shù)字時代的工作將不受時間、地點和空間的限制！我們不必擠車或開車數(shù)千米趕到辦公室上班，也不必擔憂堵車和刷卡。數(shù)字地球已在某些方面弱化或消退了時間和空間的概念。不管你是在家中養(yǎng)花，在地中海享受陽光，在北極圈放麋鹿，還是在大堡礁欣賞海底生物，您都可以參與到全球化的經(jīng)濟生活中，您可以一邊和商業(yè)合作伙伴簽署商業(yè)合同，一邊參與公司的一個可視會議，爭論公司的開展。時差只存在生物學的意義！〔3〕數(shù)字地球直接影響到我們的學習。學校面對面的教學在數(shù)字地球時代將是一件浪費的事情。同學通過網(wǎng)絡和老師直接交互學習，同學獲得了更大的共性開展時機，擁有更多的信息資源，學習的方式也變得多種多樣。教學方式有根本性的變化，遠程教育使得每個同學都能請到最好的老師。從社會的角度來說，數(shù)字地球時代將更有利于我們進行資源的調(diào)查、管理和規(guī)劃，人口調(diào)查和掌握以及生態(tài)環(huán)境監(jiān)控。我們將更簡潔進行社區(qū)效勞與管理、城市規(guī)劃、土地管理、犯罪掌握、緊急事務處理。政府的宏觀管理和掌握變得可行且簡潔。這些都和百姓生活有著千絲萬縷的聯(lián)系。數(shù)字地球是我們將來時代的標志，它將深深地融入我們經(jīng)濟、社會和生活的方方面面。點技巧數(shù)字地球與我們生活的案例整理【例2】閱讀以下材料，完成以下問題。2009年9月9～12日，第六屆國際數(shù)字地球會議在北京召開，本屆大會以“行動中的數(shù)字地球〞為主題?！皵?shù)字地球〞是地圖測繪、航空衛(wèi)星遙感、探空和深鉆的深化，是對地測繪系統(tǒng)〔EOS〕、全球定位系統(tǒng)〔GPS〕與地理信息系統(tǒng)〔GIS〕的綜合，實現(xiàn)地球圈層間物質流、能量流與信息流數(shù)據(jù)的集成，從而對全球化問題進行廣泛爭論。以農(nóng)業(yè)為例，它在農(nóng)業(yè)信息遙感、太空農(nóng)業(yè)等方面有著寬闊的爭論前景。一些國家利用資源衛(wèi)星進行農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、作物長勢和產(chǎn)量監(jiān)測等。例如，利用資源衛(wèi)星在估測本國小麥產(chǎn)量的同時，還對其他國家小麥產(chǎn)量進行估測，依據(jù)所得數(shù)據(jù)制定生產(chǎn)布局、儲運、加工等方案，確定對外貿(mào)易策略，由此每年可獲利數(shù)億美元?！?〕依據(jù)材料推斷，“數(shù)字地球〞相關技術在“我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)開展〞方面可做哪些工作？〔2〕在全球問題的爭論中，除農(nóng)業(yè)外，還有哪些領域可以利用“數(shù)字地球〞的相關技術？解析：關于“數(shù)字地球〞及相關技術在“我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)開展〞方面可做的工作，一方面要分析影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因素，包括自然條件、社會經(jīng)濟條件和農(nóng)業(yè)技術對我國農(nóng)業(yè)的影響。另一方面要分析“數(shù)字地球〞相關技術對這些影響因素所能產(chǎn)生的良性影響，再就是要消退現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開展過程中所產(chǎn)生的不良影響，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)開展。它應用于農(nóng)業(yè)的布局、災情預報、污染狀況、解決措施等方面。在全球問題的爭論中，除農(nóng)業(yè)外，其他領域也可以運用“數(shù)字地球〞相關技術解決問題。如全球溫室效應、海平面上升、臭氧層破壞、地震分布、地形遙感、全球生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、全球氣候預報、生物分布、生產(chǎn)結構監(jiān)測、礦產(chǎn)監(jiān)測等。答案：〔1〕土地資源利用狀況的遙感調(diào)查，合理布局農(nóng)業(yè)；監(jiān)測預報氣候變化、旱澇、作物長勢和產(chǎn)量猜測，提高抗災力量；農(nóng)業(yè)污染環(huán)境狀況監(jiān)測與預報，提出解決措施等?！?〕全球溫室效應、海平面上升、臭氧層破壞、地震分布帶、地形遙感、全球生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、全球氣候預報、生物分布、生產(chǎn)結構監(jiān)測等。3．圖解“3S〞技術與數(shù)字地球的關系數(shù)字地球是對真實地球及其相關現(xiàn)象的統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)與再熟悉，是遙感技術、全球定位技術、地理信息系統(tǒng)、虛擬技術、網(wǎng)絡技術等各種技術的綜合利用?！?S〞技術僅僅是數(shù)字地球的局部支撐技術?！纠?】我國的一些大型學?！哺叩仍盒！抽_通遠程教學效勞，采納最先進的傳輸手段是〔〕。A．B．電視C．信息高速大路D．寄信解析：從題干中可知，當今的電子教育的優(yōu)點是學習時間完全由同學自由支配和方案，學習地點在家里。從老師處得到習題，完成的作業(yè)用電子郵件發(fā)給老師，兩三天以后必定會從老師處傳回評閱意見。那么電子教育所采納的通信工具即信息高速大路。其他方式如固定、寄信都不是，而電視教育與電子教育不同，電視教育有固定的時間。答案：C4．數(shù)字地球與國際互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)分〔1〕現(xiàn)在國際互聯(lián)網(wǎng)在很大程度上實現(xiàn)了信息共享，但還不能到達數(shù)字地球意義上的要求，數(shù)字地球要求信息網(wǎng)絡像真的道路網(wǎng)絡一樣，嵌入到每個人的日常生活中?！?〕現(xiàn)在的國際互聯(lián)網(wǎng)由于用戶量的劇增和自身技術的限制，無法滿意數(shù)字地球的需求，也就是當人們需要相關的數(shù)據(jù)時，還不能快速地從各地的數(shù)據(jù)庫中調(diào)出來，由此可見，高速寬帶網(wǎng)絡的建設及其傳輸速度，是建立數(shù)字地球的重要根底。數(shù)字地球是一個浩大而簡單的系統(tǒng)，涉及諸多關鍵技術：信息高速大路與高速網(wǎng)絡技術、高辨別率衛(wèi)星遙感技術、空間信息技術與空間數(shù)據(jù)根底設施、大容量數(shù)據(jù)存儲技術、可視化和虛擬現(xiàn)實技術和高性能計算力量?！纠?】以下關于數(shù)字地球的表達，不正確的選項是〔〕。A．數(shù)字地球就是信息化的地球B．數(shù)字地球就是將有關地球上每一點的信息，按地球的地理坐標加以整理，然后構成一個全球的信息模型C．數(shù)字地球就是計算機寬帶網(wǎng)絡D．數(shù)字地球是以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為根底，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶解析：數(shù)字地球是信息化、數(shù)字化的地球，是一個信息模型，它以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為根底，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，但不能說數(shù)字地球就是寬帶網(wǎng)絡，這樣說太片面。答案：C5．如何理解數(shù)字地球的概念數(shù)字地球是信息化的地球——地球的虛擬對比體。數(shù)字地球將有關地球上每一點的信息，按地球的地理坐標加以整理，然后構成一個全球的信息模型。通俗地講，就是用數(shù)字的方法將地球、地球上的活動及整個地球環(huán)境的時空變扮裝入電腦中，實現(xiàn)在網(wǎng)絡上的流通，并使之最大限度地為人類的生存、可持續(xù)開展和日常的工作、學習、生活、消遣效勞。嚴格地講，數(shù)字地球是以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為根底，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，運用海量地球信息對地球進行多辨別率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改善人類的活動和生活質量。如以下圖所示：【例5】“數(shù)字地球〞的含義是〔〕。A．數(shù)字通信技術的開展，使地球上的信息表達的方式日益數(shù)字化B．地球的大小有肯定的數(shù)量范圍C．數(shù)字領域的開展已成為地球上全部學科開展的根底D．計算機的應用