《地理信息技術(shù)的應用》教學課件

地理信息技術(shù)的應用高一年級地理【學習目標】1.說明全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在定位、導航中的應用。2.了解遙感技術(shù)在資源普查、環(huán)境和災害監(jiān)測中的應用。3.了解地理信息系統(tǒng)的應用?！菊n標要求】通過探究有關(guān)自然地理問題，了解地理信息技術(shù)的應用。學習導入：追蹤臺風“利奇馬”問題思考：利奇馬臺風云圖如何獲得？如何確定其中心位置？如何預測其影響的區(qū)域？

如何預測移動路徑？如何預測登陸的地點與時間？如何繪制降水量分布圖？“利奇馬”衛(wèi)星云圖“利奇馬”路徑概率預報圖“利奇馬”降水預報圖學習導入：追蹤臺風“利奇馬”“利奇馬”衛(wèi)星云圖“利奇馬”路徑概率預報圖“利奇馬”降水預報圖

臺風云圖的獲得，確定其中心位置并持續(xù)追蹤，預測其影響的區(qū)域、移動路徑、登陸的地點與時間，繪制降水量分布圖等，均可以通過相關(guān)地理信息技術(shù)實現(xiàn)。地理信息技術(shù)是指獲取、記錄、加工、管理和傳播地理信息的各種技術(shù)手段，主要有全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）。遙感衛(wèi)星北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)概念理解：地理信息技術(shù)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)三維坐標運動速度精確授時導航服務

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)是能在地球表面或近地空間的任何地點，提供全天候的三維坐標、速度、時間信息的導航定位系統(tǒng)。概念理解：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)俄羅斯的格洛納斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系（GLONASS)歐盟的伽利略導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GALILEO）中國的北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)（BDS）發(fā)展最早，也比較完善，在世界范圍內(nèi)使用廣泛中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，是世界第三個成熟的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)知識學習：全球四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）

北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)是我國著眼于國家安全和社會經(jīng)濟發(fā)展需要，自主建設、獨立運行的導航衛(wèi)星系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成。它融合了導航與通信能力，具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務五大功能。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)拓展案例：北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)及其應用

2020年6月23日，我國北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，30分鐘后衛(wèi)星順利進入預定軌道，至此，我國提前半年完成北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)星座部署。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，自主建設運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要時空基礎設施。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)拓展案例：北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)及其應用

北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)提供服務以來，已廣泛應用于交通運輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信時統(tǒng)、電力調(diào)度、救災減災和應急搜救等領(lǐng)域，服務國家重要基礎設施，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)拓展案例：北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)及其應用北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)運行示意圖全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)視頻感悟：北斗與我們的生活關(guān)系“幾”何全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的主要功能是定位、導航等，這在森林普查與規(guī)劃、海洋調(diào)查與監(jiān)測、氣象及地質(zhì)災害的監(jiān)測與救援等領(lǐng)域都有廣泛應用。綿陽市利用導航衛(wèi)星系統(tǒng)進行地質(zhì)災害監(jiān)測知識學習：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的功能

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)優(yōu)點：測量的精度高，操作簡便，而且儀器體積小、便于攜帶，可全天候操作應用領(lǐng)域：廣泛應用于測定森林面積、道路位置、森林火災地區(qū)位置，界定邊界線，估算木材含量，尋找水源等林業(yè)測量領(lǐng)域意義：在得到調(diào)查樣地的詳細位置，充分了解森林資源多樣性的基礎上，可以適時做出調(diào)整，為林業(yè)發(fā)展做進一步規(guī)劃，能夠有效提高森林資源的管理效率知識學習：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在林業(yè)調(diào)查方面的應用應用領(lǐng)域：地殼運動、海平面變化、海洋氣象等方面的有效監(jiān)測。意義：建立全球定位系統(tǒng)連續(xù)運行觀測站，可以提供潮汐觀測站站址的周、月、年變化率，監(jiān)測海平面實際變化，及時提供大氣中水汽含量變化信息，為海洋氣象預報服務，在線提供空間位置基準，為海岸帶和近海海洋調(diào)查服務。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝有全球定位系統(tǒng)的“向陽紅09”母船正在按預定地點投放“蛟龍?zhí)枴敝R學習：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在海洋觀測方面的應用利用衛(wèi)星測高和衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)得到的紅海海水質(zhì)量周年變化的振幅和相位(2003-2011年)

在氣象觀測領(lǐng)域，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。例如，使用全球定位系統(tǒng)研究大氣，特別是研究對流層的大氣特征。我國多個地區(qū)也已經(jīng)全面開始應用北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)，進行區(qū)域自動氣象站的建設，彌補了原有氣象站的不足。隨著技術(shù)的發(fā)展，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)將成為新一代氣象觀測系統(tǒng)的主要部分，在天氣預報中發(fā)揮重要作用。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)知識學習：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在氣象觀測方面的應用靜止氣象衛(wèi)星地表高溫檢測圖景區(qū)自動數(shù)字氣象站

遙感，即“遙遠的感知”。廣義的理解，遙感泛指一切無接觸的遠距離探測，包括對電磁場、聲波、地震波等的探測。狹義的理解，遙感指應用探測儀器，不與探測目標近距離接觸，從遠處把目標的電磁沒特性記錄下來，通過分析，揭示目標的特征和變化的綜合性探測技術(shù)。遙感及其應用概念理解：遙感黃土高原九曲十八彎遙感影像甘肅敦煌戈壁灘洪積扇遙感影像遙感及其應用

遙感的核心在于獲取信息的遙感技術(shù)設備，主要包括遙感平臺和傳感器。傳感器可以接收地物體反射或輻射的電磁波信息，并以影像膠片或數(shù)據(jù)磁帶的形式記錄下來，傳送到地面接收站。地面接收站對遙感信息進行處理和判讀分析，并進行野外實地驗證，最后生成遙感影像，為資源勘探、動態(tài)監(jiān)測和規(guī)劃決策服務。遙感衛(wèi)星接收不同地物反射信息示意圖知識學習：遙感的工作過程信息獲取用戶應用信息記錄和傳輸信息處理判讀分析傳感器圖像、數(shù)據(jù)地面接收站遙感的工作流程密云衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站

密云衛(wèi)星接收站于1986年建成并開始運行，現(xiàn)擁有8座大口徑接收天線及配套的數(shù)據(jù)接收、記錄和數(shù)據(jù)傳輸設備，接收范圍覆蓋我國中部、東北地區(qū)及相鄰境外地區(qū)?？κ残l(wèi)星接收站于2008年建成并投入運行，現(xiàn)擁有5套12米和1套7.3米可搬移接收系統(tǒng)，以及配套的數(shù)據(jù)接收、記錄和數(shù)據(jù)傳輸設備，接收范圍覆蓋我國西部以及中亞鄰國等區(qū)域。喀什衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站拓展案例：遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站

遙感影像是各種傳感器所獲信息的產(chǎn)物，是遙感探測目標的信息載體，主要包括航空像片和衛(wèi)星影像。遙感及其應用天津衛(wèi)星影像天津航空像片概念理解：遙感影像遙感影像由成千上萬的像元組成。像元是遙感影像上能夠詳細區(qū)分的最小單元，簡稱圖像分辨率。1米分辨率指影像上的一個像元表示地面上1平方米的范圍。由此可知，該數(shù)值越小，影像顯示地表信息細節(jié)的能力越強，分辨率就越高。遙感及其應用不同分辨率遙感影像的比較

影像分辨率30米影像分辨率10米影像分辨率4米知識學習：遙感影像的分辨率

遙感影像有黑白和彩色之分。黑白影像是根據(jù)物體的灰度差異呈現(xiàn)的，一般建筑物顏色較淺，草地和森林顏色較深。灰度是指組成黑白圖像中表示黑色的深淺程度的相對比例。遙感及其應用

黑白影像假彩色影像

真彩色影像知識學習：遙感影像的色彩不同色彩遙感影像的比較

真彩色影像上地物顏色能夠真實反映實際地物的顏色特征，符合人的認知習慣；假彩色影像是將圖像上地物顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榕c實際地物不一致的色彩，可以提高特定目標物的可鑒定度。遙感及其應用

黑白影像假彩色影像

真彩色影像知識學習：遙感影像的色彩不同色彩遙感影像的比較

在下圖的假彩色影像上，草、樹和莊稼覆蓋區(qū)域為紅色，水為灰色和藍色，城市為藍灰色。假彩色影像中不同地物的色彩并不是固定的，需要根據(jù)實際情況進行地物判讀。遙感及其應用

黑白影像假彩色影像

真彩色影像知識學習：遙感影像的色彩不同色彩遙感影像的比較

遙感及其應用視頻感悟：遙感的多領(lǐng)域應用

目前，遙感已經(jīng)廣泛應用于自然地理研究的諸多領(lǐng)域，在地貌、氣候、水文、土壤和植被的調(diào)查和監(jiān)測中都發(fā)揮著重要作用。例如，識別不同的地貌類型，觀測全球氣候變化，監(jiān)測海水運動與變化，識別植被類型與分布結(jié)構(gòu)，監(jiān)測災害并預警等，都少不了遙感技術(shù)的應用。遙感及其應用遙感的應用領(lǐng)域示例知識學習：遙感的應用

在環(huán)境和災害監(jiān)測方面，遙感技術(shù)能夠快速準確地獲取區(qū)域的環(huán)境和災害信息，及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境和災害的變化，預測將要出現(xiàn)的問題。由遙感技術(shù)獲得的環(huán)境和災害動態(tài)觀測數(shù)據(jù)，通過地理信息系統(tǒng)的快速分析和處理，能夠為決策部門提供科學依據(jù)。遙感及其應用2012年6月19日全國秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測圖2008年5月14日四川北川縣城遙感影像圖知識學習：遙感在環(huán)境和災害監(jiān)測方面的應用遙感及其應用

遙感主要應用于水資源調(diào)查、水土流失調(diào)查、冰雪檢測、海岸帶及淺海地形調(diào)查等。遙感不僅能確定地表江河、湖沼和冰雪的分布、面積、水量和水質(zhì)，還能勘查淺層地下水資源。1998年7月27-31日洞庭湖及荊江地區(qū)飛機遙感圖像1998年8月28日洞庭湖及荊江地區(qū)衛(wèi)星遙感圖像知識學習：遙感在水文與水資源研究方面的應用遙感及其應用

遙感能為水文研究提供長期動態(tài)情報，幫助預報和監(jiān)測早情、融雪、徑流、洪水。例如，衛(wèi)星遙感可以實時監(jiān)測洪水的動向，調(diào)查洪水泛濫范圍，迅速確定洪澇面積和受災程度。1998年7月27-31日洞庭湖及荊江地區(qū)飛機遙感圖像1998年8月28日洞庭湖及荊江地區(qū)衛(wèi)星遙感圖像知識學習：遙感在水文與水資源研究方面的應用2017年5月17日到5月20日大興安嶺那吉林場發(fā)生火災。遙感衛(wèi)星影像上分時分地顯示了起火點的位置。由于火的高溫屬性，即便在有云霧遮擋的情況下，運用遙感技術(shù)，我們依然能夠發(fā)現(xiàn)起火點的情況。問題1：遙感衛(wèi)星影像在監(jiān)測地理事物方面有哪些優(yōu)勢？問題2：大興安嶺那吉林場火災遙感衛(wèi)星影像對于及時了解、控制和撲滅大火有哪些幫助？探究活動：遙感在那吉林場火災中發(fā)揮的作用2017年5月17日到5月20日大興安嶺那吉林場發(fā)生火災。遙感衛(wèi)星影像上分時分地顯示了起火點的位置。由于火的高溫屬性，即便在有云霧遮擋的情況下，運用遙感技術(shù)，我們依然能夠發(fā)現(xiàn)起火點的情況。問題1：遙感衛(wèi)星影像在監(jiān)測地理事物方面有哪些優(yōu)勢？探究活動：遙感在那吉林場火災中發(fā)揮的作用遙感技術(shù)測量精度高，操作簡便；獲取信息量大；監(jiān)測的范圍大；獲取信息的速度快，更新速度快，動態(tài)實時；可全天候操作，受地面條件限制少等2017年5月17日到5月20日大興安嶺那吉林場發(fā)生火災。遙感衛(wèi)星影像上分時分地顯示了起火點的位置。由于火的高溫屬性，即便在有云霧遮擋的情況下，運用遙感技術(shù)，我們依然能夠發(fā)現(xiàn)起火點的情況。問題2：大興安嶺那吉林場火災遙感衛(wèi)星影像對于及時了解、控制和撲滅大火有哪些幫助？探究活動：遙感在那吉林場火災中發(fā)揮的作用通過遙感影像能夠快速準確地獲取著火區(qū)域的環(huán)境和災害信息，動態(tài)實時監(jiān)測火災的變化，預測火災將要蔓延的趨勢和方位。同時，遙感影像獲得的環(huán)境和災害監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過地理信息系統(tǒng)的快速分析和處理，能夠為決策部門提供科學依據(jù)。

客觀世界是由龐大而復雜的空間信息組成的，對這些信息加以管理和應用是一項重要課題，而地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)解決了這一問題。地理信息系統(tǒng)是依靠計算機實現(xiàn)地理信息的收集、處理、儲存、分析和應用的系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)為地理信息資源的共享提供了最便捷的技術(shù)支持。概念理解：地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的工作原理

利用地理信息系統(tǒng)可以儲存龐大的空間數(shù)據(jù)，不但能隨時制作電子地圖，還有詳細的屬性資料可供查詢，并能進行多種空間分析，以此來模擬區(qū)域內(nèi)的資源、人口等要素的空間規(guī)律和發(fā)展趨勢。這是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的一個重要標志。概念理解：地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的工作原理信息源地圖、遙感圖像、野外考察、室內(nèi)實驗、社會經(jīng)濟統(tǒng)計等獲得的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理:建立空間模型和數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫地物空間特征和屬性的各項數(shù)據(jù)的結(jié)合，構(gòu)成某一主題的圖層，如地貌圖層、土壤圖層、土地利用圖層等空間分析按一定規(guī)劃對所研究的局部進行空間分析，也可以對與局部及其相鄰的部分，以至整個區(qū)域進行綜合分析數(shù)據(jù)表達將系統(tǒng)處理、分析的結(jié)果，形成可供研究、規(guī)劃和決策人員使用的產(chǎn)品知識學習：地理信息系統(tǒng)的工作原理

作為地理信息的自動處理與分析系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)的功能遍及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、決策應用的全部過程。地理信息系統(tǒng)一般可以解決以下問題：位置分析、趨勢研究、模式研究、模擬分析。知識學習：地理信息系統(tǒng)的應用地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫圖層示意圖解決與“位置”有關(guān)的問題。例如，分析可可西里藏羚羊的空間分布情況。藏羚羊跟蹤展現(xiàn)效果圖知識學習：地理信息系統(tǒng)的應用——位置分析

提供對不同種群的藏羚羊的遷徙路徑和不同時期不同種群的藏羚羊分布的分析功能

包括空間趨勢和隨時間的演變趨勢，如分析降雨對云南滇池流域土壤侵蝕敏感性的情況。降雨侵蝕力敏感性空間分布趨勢圖知識學習：地理信息系統(tǒng)的應用——趨勢研究

降雨是土壤發(fā)生侵蝕的主要動力，對降雨侵蝕力進行敏感性評價可反映降雨對土壤侵蝕的影響狀況。對滇池流域1999年、2008年、2014年3個年份的降雨侵蝕力進行評價。

包括空間趨勢和隨時間的演變趨勢，如分析降雨對云南滇池流域土壤侵蝕敏感性的情況。降雨侵蝕力敏感性空間分布趨勢圖知識學習：地理信息系統(tǒng)的應用——趨勢研究

結(jié)果表明，1999年滇池流域的降雨侵蝕力敏感性以高度敏感所占面積最大。2008年、2014年滇池流域的降雨侵蝕力敏感性主要為輕度和中度敏感。

包括空間趨勢和隨時間的演變趨勢，如分析降雨對云南滇池流域土壤侵蝕敏感性的情況。降雨侵蝕力敏感性空間分布趨勢圖知識學習：地理信息系統(tǒng)的應用——趨勢研究

從空間分布上看，滇池流域北部的降雨侵蝕力大于滇池流域南部的降雨侵蝕力，空間差異顯著。降雨侵蝕力為中度、高度和極度敏感的區(qū)域主要分布在滇池流域的北部，不敏感和輕度敏感主要分布在滇池流域的南部。

特定區(qū)域地理事物的分布及其組合都有一定的規(guī)律，通過模式分析，可以揭示各種地物之間的空間關(guān)系。通過對有關(guān)信息進行分析、加工，建立反映區(qū)域內(nèi)各種因素相互關(guān)系，揭示區(qū)域結(jié)構(gòu)、特征和發(fā)展規(guī)律的模型。降雨侵蝕力敏感性空間分布趨勢圖知識學習：地理信息系統(tǒng)的應用——模式研究

將雨量站圖層與行政區(qū)圖層進行疊加，可以獲得雨量站在行政區(qū)的分布信息。雨量站圖行政區(qū)圖疊加后的圖層

利用地理信息系統(tǒng)，將已掌握的地理規(guī)律用數(shù)學方法表達出來，即建立模型，來模擬其中某種因素的變化，以及產(chǎn)生的結(jié)果。例如，建立洪水預測模型，就可以根據(jù)降水量、降水強度、降水持續(xù)時間，預測洪水發(fā)生的時間和可能淹沒的范圍。利用地理信息系統(tǒng)模擬發(fā)生洪水后可能淹沒的范圍知識學習：地理信息系統(tǒng)的應用——模擬分析利用三維模擬發(fā)生洪水后可能淹沒范圍主要用于地理信息數(shù)據(jù)的獲取主要用于地理信息的空間定位與導航對地理信息數(shù)據(jù)進行管理、查詢、更新、分析、處理、表達全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS遙感RS地理信息系統(tǒng)GIS知識梳理：地理信息技術(shù)的應用

中央氣象臺2018年7月11日18時發(fā)布臺風紅色預警：第9號臺風“燦鴻”(強臺風級)的中心已于11日下午4點40分前后在浙江省舟山市朱家尖鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時中心附近最大風力有14級(45m/s)。反饋評價：問題1：要獲取臺風“燦鴻”的圖像信息，應采用什么地理信息技術(shù)？問題2：7月12日，漁民要想預估未來一天自己所處海域的風力狀況，除了借助上圖外，還需要采用何種地理信息技術(shù)？

中央氣象臺2018年7月11日18時發(fā)布臺風紅色預警：第9號臺風“燦鴻”(強臺風級)的中心已于11日下午4點40分前后在浙江省舟山市朱家尖鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時中心附近最大風力有14級(45m/s)。反饋評價：問題3：若該漁船在遭受十級以上大風襲擊后，漁民發(fā)出求救信號，浙江海事局調(diào)度船只進行營救時需要運用的地理信息技術(shù)是哪一種？問題4：要完成臺風“燦鴻”未來24小時路徑概率預報圖的整個繪制需要采用的信息技術(shù)手段有哪些？問題5：試舉出上題所用兩項地理信息技術(shù)綜合應用的其他實例。

中央氣象臺2018年7月11日18時發(fā)布臺風紅色預警：第9號臺風“燦鴻”(強臺風級)的中心已于11日下午4點40分前后在浙江省舟山市朱家尖鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時中心附近最大風力有14級(45m/s)。反饋評價：問題1：要獲取臺風“燦鴻”的圖像信息，需采用什么地理信息技術(shù)？獲取臺風圖像信息需采用遙感技術(shù)

中央氣象臺2018年7月11日18時發(fā)布臺風紅色預警：第9號臺風“燦鴻”(強臺風級)的中心已于11日下午4點40分前后在浙江省舟山市朱家尖鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時中心附近最大風力有14級(45m/s)。反饋評價：問題2：7月12日，漁民要想預估未來一天自己所處海域的風力狀況，除了借助上圖外，還需要采用何種地理信息技術(shù)？預估風力狀況需采用地理信息系統(tǒng)

中央氣象臺2018年7月11日18時發(fā)布臺風紅色預警：第9號臺風“燦鴻”(強臺風級)的中心已于11日下午4點40分前后在浙江省舟山市朱家尖鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時中心附近最大風力