资源简介

(共39张PPT)
4.2 地理信息
技术的应用
课程标准：
通过探究有关自然地理问题，了解地理信息技术的应用。
1．了解遥感、全球导航卫星系统和地理信息系统的概念和工作原理。(地理实践力)
2．了解地理信息技术在相关自然地理问题中的应用。(综合思维、人地协调观)
溢油污染影响模拟
地理信息技术可用来模拟溢油事故情景，有助于更客观全面地分析与评价海洋保护区遭受溢油事故的污染风险。在渤海湾溢油污染模拟中，研究人员利用地理信息技术模拟了石油在12小时、24小时、36小时、48小时、60小时和72小时的时间内油污到达的地点和扩散线路，并推测出油污的影响范围。
思考：1. 要获取溢油污染影响的模拟结果，需要了解哪些地理信息
2. 如何监测石油污染的扩散情况
地理信息技术
Geographic Information Technology
指获取、记录、加工、管理和传播地理信息的各种技术手段
全球导航卫星系统(GNSS)
遥感
(RS)
地理信息系统
(GIS)
一、全球导航卫星系统及其应用
1.概念
能在地球表面或近地空间的任何地点,提供全天候的三维坐标、速度、时间信息的导航定位系统。
三维坐标
运动速度
精确授时
为导航服务
美国
全球定位系统(GPS)
世界主要卫星定位系统
中国
北斗导航卫星系统(BDS)
俄罗斯
格洛纳斯全球导航卫星系统(GLONASS)
欧盟
伽利略导航卫星系统(GALILEO)
2.种类
发展最早,比较完善,在世界范围内使用广泛
中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,世界上第三个成熟的全球导航卫星系统
3.工作原理
空间部分
地面控制部分
不间断地向地面监控系统发送各自与定位相关的参数和时间信息
监测和控制卫星上各种设备的工作及卫星的运行
显示接受机所在点位的经纬度、高度、运动方向和速度等信息
用户设备部分
北斗导航卫星系统是我国着眼于国家安全和社会经济发展需要，自主建设、独立运行的导航卫星系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。
北斗导航卫星系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。它融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。
2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，30分钟后卫星顺利进入预定轨道，至此，我国提前半年完成北斗全球卫星导航系统星座部署。
探究活动1：北斗导航卫星系统及其应用
北斗导航卫星系统提供服务以来，已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾和应急搜救等领域，服务国家重要基础设施，产生了显著的经济效益和社会效益。
北斗导航卫星系统运行示意图
想一想：我国北斗导航卫星系统主要应用在哪些领域？
4.应用
(1)主要功能:定位、导航等。
全球导航卫星系统的主要功能是定位、导航等，这在森林普查与规划、海洋调查与监测、气象及地质灾害的监测与救援等领域都有广泛应用。
想一想：全球导航卫星系统的主要功能是什么？
绵阳市利用导航卫星系统进行地质灾害监测
优点：测量的精度高，操作简便，而且仪器体积小、便于携带，可全天候操作
应用领域：广泛应用于测定森林面积、道路位置、森林火灾地区位置，界定边界线，估算木材含量，寻找水源等林业测量领域
意义：在得到调查样地的详细位置，充分了解森林资源多样性的基础上，可以适时做出调整，为林业发展做进一步规划，能够有效提高森林资源的管理效率
想一想：全球导航卫星系统在林业调查方面的优点、应用领域和意义是什么？
（2）.在林业调查方面的应用
应用领域：地壳运动、海平面变化、海洋气象等方面的有效监测。
意义：建立全球定位系统连续运行观测站，可以提供潮汐观测站站址的周、月、年变化率，监测海平面实际变化，及时提供大气中水汽含量变化信息，为海洋气象预报服务，在线提供空间位置基准，为海岸带和近海海洋调查服务。
装有全球定位系统的“向阳红09”母船
正在按预定地点投放“蛟龙号”
想一想：全球导航卫星系统在海洋观测方面的应用领域和意义是什么？
利用卫星测高和卫星重力数据得到的红海海水质量周年变化的振幅和相位 (2003-2011年)
（3）.在海洋观测方面的应用
在气象观测领域，全球导航卫星系统技术发挥着越来越重要的作用。例如，使用全球定位系统研究大气，特别是研究对流层的大气特征。我国多个地区也已经全面开始应用北斗导航卫星系统，进行区域自动气象站的建设，弥补了原有气象站的不足。随着技术的发展，全球导航卫星系统将成为新一代气象观测系统的主要部分，在天气预报中发挥重要作用。
静止气象卫星地表高温检测图
景区自动数字气象站
（4）.在气象观测方面的应用
①.由于气候是一个地区相对稳定的大气状况，具有周期性变化，影响我国的台风也是如此，一般影响我国的台风路径有三条，一是生成后往西进入南海，往海南、广东等地登陆；二是生成后往西北移动，经过台湾，最后在福建、浙江登陆；三是生成后先往西北移动，然后转向北、东北方向移动，往朝鲜半岛、日本登陆。收集历年不同季节的台风移动路径数据，提高预报的准确性。
②.通过先进的科技手段、气象卫星，获得遥感数据，并利用大型计算机模拟分析，推算得出台风最可能的移动路径。随着历史气象数据的不断丰富和计算机水平的不断提高，对于台风路径的预报会越来越准确。台风发生在太平洋高气压的南部边缘，那里吹东风，于是使台风向西行。
探究活动2：在天气预报中，对台风的位置与移动方向的预报是怎样实现的？
(2)狭义：应用探测仪器，不与探测目标近距离接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示目标的特征和变化的综合性探测技术。
二、遥感及其应用
1．概念：即“遥远的感知”
(1)广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、声波、地震波等的探测。
想一想：什么是遥感？
黄土高原九曲十八弯遥感影像
甘肃敦煌戈壁滩洪积扇遥感影像
传感器可以接收地物体反射或辐射的电磁波信息，并以影像胶片或数据磁带的形式记录下来，传送到地面接收站。地面接收站对遥感信息进行处理和判读分析，并进行野外实地验证，最后生成遥感影像，为资源勘探、动态监测和规划决策服务。
遥感卫星接收不同地物反射信息示意图
2.遥感的工作过程
信息获取
用户应用
信息记录和传输
信息处理判读分析
传感器
图像、数据
地面接收站
遥感的工作流程
想一想：遥感的核心是什么？
遥感的核心在于获取信息的遥感技术设备，主要包括遥感平台和传感器。
密云卫星数据接收站
密云卫星接收站于1986年建成并开始运行，现拥有8座大口径接收天线及配套的数据接收、记录和数据传输设备，接收范围覆盖我国中部、东北地区及相邻境外地区。
喀什卫星接收站于2008年建成并投入运行，现拥有5套12米和1套7.3米可搬移接收系统，以及配套的数据接收、记录和数据传输设备，接收范围覆盖我国西部以及中亚邻国等区域。
喀什卫星数据接收站
拓展案例：遥感卫星数据接收站
3．遥感影像
(1).概念：是各种传感器所获信息的产物，是遥感探测目标的信息载体，主要包括航空影像和卫星影像。
想一想:什么是遥感影像？
航空像片
卫星影像
组成：成千上万的像元
像元：遥感影像上能够详细区分的最小单元，简称图像分辨率
一个像元所表示的地表范围越小，影像显示地表信息细节的能力越强，分辨率就越高
想一想：读图4-2-7，你能得出什么规律？
(2).图像分辨率
（3）.类型：黑白影像、彩色影像（真彩色影像和假彩色影像）
(4).判读
想一想：读图4-2-8，分析如何判读不同类型的遥感影像。
备注：假彩色影像中不 同地物的色彩并不是固定的，需要根据实际情况进行地物判读
黑白影像 真彩色影像 假彩色影像
湖泊、河流 颜色较深 与实际地物颜色一致 灰和蓝色
一般建筑物 灰白色 蓝灰色
草地、森林、庄稼 颜色较深 通常为红色
遥感的应用目前，遥感已经广泛应用于自然地理研究的诸多领域，在地貌、气候、水文、土壤和植被的调查和监测中都发挥着重要作用。例如，识别不同的地貌类型，观测全球气候变化，监测海水运动与变化，识别植被类型与分布结构，监测灾害并预警等，都少不了遥感技术的应用。
4．遥感的应用
①.自然地理研究的应用领域
想一想：遥感在自然地理研究什么领域中进行应用？
在环境和灾害监测方面，遥感技术能够快速准确地获取区域的环境和灾害信息，及时发现环境和灾害的变化，预测将要出现的问题。由遥感技术获得的环境和灾害动态观测数据，通过地理信息系统的快速分析和处理，能够为决策部门提供科学依据。
2012年6月19日全国秸秆焚烧卫星遥感监测图
2008年5月14日四川北川县城遥感影像图
②.环境和灾害监测方面
想一想：遥感在环境和灾害监测什么领域中进行应用？
遥感主要应用于水资源调查、水土流失调查、冰雪检测、海岸带及浅海地形调查等。遥感不仅能确定地表江河、湖沼和冰雪的分布、面积、水量和水质，还能勘查浅层地下水资源。
1998年7月27-31日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像
1998年8月28日洞庭湖及荆江地区卫星遥感图像
③.水文与水资源研究方面
想一想：遥感在水文与水资源研究什么领域中进行应用？
遥感能为水文研究提供长期动态情报，帮助预报和监测早情、融雪、径流、洪水。例如，卫星遥感可以实时监测洪水的动向，调查洪水泛滥范围，迅速确定洪涝面积和受灾程度。
2017年5月17日到5月20日大兴安岭那吉林场发生火灾。遥感卫星影像上分时分地显示了起火点的位置。由于火的高温属性，即便在有云雾遮挡的情况下，运用遥感技术，我们依然能够发现起火点的情况。
问题1：遥感卫星影像在监测地理事物方面有哪些优势？
问题2：大兴安岭那吉林场火灾遥感卫星影像对于及时了解、控制和扑灭大火有哪些帮助？
探究活动3：遥感在那吉林场火灾中发挥的作用
遥感技术测量精度高，操作简便；获取信息量大；监测的范围大；获取信息的速度快，更新速度快，动态实时；可全天候操作，受地面条件限制少等
通过遥感影像能够快速准确地获取着火区域的环境和灾害信息，动态实时监测火灾的变化，预测火灾将要蔓延的趋势和方位。同时，遥感影像获得的环境和灾害监测数据，通过地理信息系统的快速分析和处理，能够为决策部门提供科学依据。
1．概念
地理信息系统是依靠计算机实现地理信息的收集、处理、储存、分析和应用的系统。地理信息系统为地理信息资源的共享提供了最便捷的技术支持。
三、地理信息系统及其应用
利用地理信息系统可以储存庞大的空间数据，不但能随时制作电子地图，还有详细的属性资料可供查询，并能进行多种空间分析，以此来模拟区域内的资源、人口等要素的空间规律和发展趋势。这是地理信息系统区别于其他信息系统的一个重要标志。
地理信息系统的工作原理
2.功能
信息源
地图、遥感图像、野外考察、室内实验、社会经济统计等获得的数据
数据处理
数据处理:建立空间模型和数据模型
数据库
地物空间特征和属性的各项数据的结合，构成某一主题的图层，如地貌图层、土壤图层、土地利用图层等
空间分析
按一定规划对所研究的局部进行空间分析，也可以对与局部及其相邻的部分，以至整个区域进行综合分析
数据表达
将系统处理、分析的结果，形成可供研究、规划和决策人员使用的产品
3.地理信息系统的工作原理
作为地理信息的自动处理与分析系统，地理信息系统的功能遍及数据采集、数据分析、决策应用的全部过程。地理信息系统一般可以解决以下问题：位置分析、趋势研究、模式研究、模拟分析。
4.地理信息系统的应用
地理信息系统数据库图层示意图
解决与“位置”有关的问题。例如，分析可可西里藏羚羊的空间分布情况。
藏羚羊跟踪展现效果图
提供对不同种群的藏羚羊的迁徙路径和不同时期不同种群的藏羚羊分布的分析功能
(1).位置分析
包括空间趋势和随时间的演变趋势，如分析降雨对云南滇池流域土壤侵蚀敏感性的情况。
降雨侵蚀力敏感性空间分布趋势图
（2）.趋势研究
结果表明，1999年滇池流域的降雨侵蚀力敏感性以高度敏感所占面积最大。2008年、2014年滇池流域的降雨侵蚀力敏感性主要为轻度和中度敏感。
从空间分布上看，滇池流域北部的降雨侵蚀力大于滇池流域南部的降雨侵蚀力，空间差异显著。降雨侵蚀力为中度、高度和极度敏感的区域主要分布在滇池流域的北部，不敏感和轻度敏感主要分布在滇池流域的南部。
特定区域地理事物的分布及其组合都有一定的规律，通过模式分析，可以揭示各种地物之间的空间关系。通过对有关信息进行分析、加工，建立反映区域内各种因素相互关系，揭示区域结构、特征和发展规律的模型。
降雨侵蚀力敏感性空间分布趋势图
（3）.模式研究
将雨量站图层与行政区图层进行叠加，可以获得雨量站在行政区的分布信息。
雨量站图
行政区图
叠加后的图层
利用地理信息系统，将已掌握的地理规律用数学方法表达出来，即建立模型，来模拟其中某种因素的变化，以及产生的结果。例如，建立洪水预测模型，就可以根据降水量、降水强度、降水持续时间，预测洪水发生的时间和可能淹没的范围。
利用地理信息系统模拟发生洪水后可能淹没的范围
（4）.模拟分析
利用三维模拟发生洪水后可能淹没范围
知识梳理：地理信息技术的应用
GNSS
RS
GIS
远距离获取地物信息
（是什么？有什么？）
实时定位、导航
（在哪里？）
分析、处理、表达
（为什么？有何联系？
怎么做？怎么办？）
地理
数据
决策应用
指导实践
大脑
眼睛
读课本129页-130页的案例研究：地理信息技术在四川九寨沟防震减灾应对中的应用。分析在九寨沟地震中，地理信息技术都发挥了哪些主要功能？
【参考】
全球导航卫星系统能确定装有全球导航卫星系统的失踪车辆具体位置，在有效调度救灾车辆等方面发挥了定位、导航功能；
遥感发挥了获取信息，监测预报自然灾害功能；
地理信息系统对地震灾害进行预报预警、动态监测 、灾害发生成因与规律分析、灾害损失调查、灾情评估，为制定减灾预案和指导灾后重建工作等方面提供依据，发挥了地理信息系统综合处理和空间数据分析、定性和定量分析的功能。
【案例探究】地理信息技术的应用用
1．可以利用北斗导航卫星系统监测的是(　　)
A．山体位移 B．台风移动
C．洪涝灾害 D．地震强度
2．北斗导航卫星系统的用途有(　　)
①为用户提供实时的空间位置　②为交通运输的调度指挥提供移动数据　③服务于资源勘查、动态监测和有关部门的规划决策　④为用户提供各种分类信息的查询
A．①② B．③④ C．①④ D．②④
2020年7月31日，北斗导航卫星系统正式开通。据此完成1～2题。
3．有关地貌观察的顺序说法正确的是(　　)
A．选择视野狭窄处便于精确观察
B．从微观到宏观，从点到面
C．观察和描述从大的地貌逐渐到小的地貌
D．先描述植被、土壤，再描述地貌
某地理野外实习小组在实习底图上，预设可供选择的线路方案如下图，准备用于图示区域地形类型的考察。

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