资源简介

《地理信息技术在防灾减灾中的应用》教案
一、教学目标
（一）核心素养目标
区域认知：通过分析遥感影像（如台风 “菲特” 云图、舟曲泥石流灾前灾后对比图）和北斗系统定位案例，认识不同自然灾害（台风、地震、泥石流）的空间分布特征，理解地理信息技术如何精准捕捉区域灾害动态（如台风路径、灾害影响范围），建立 “技术应用→区域灾害监测” 的关联认知。
综合思维：结合图文资料（如遥感技术流程图、地理信息系统叠加分析示意图），从 “数据获取→处理→应用” 的逻辑链，综合分析遥感（RS）、全球卫星导航系统（GNSS）、地理信息系统（GIS）在防灾减灾中的协同作用（如 RS 获取灾情、GNSS 定位、GIS 分析评估），培养多技术、系统性分析地理问题的能力。
地理实践力：通过 “设计简单灾害监测方案（图层叠加）”“模拟使用北斗系统发送求救信号”，提升地理技术实践操作能力；学会运用遥感影像识别灾害范围（如勾勒舟曲泥石流区域），掌握地理信息系统的基本分析方法（如叠加雨量站与行政区图层）。
人地协调观：通过讨论汶川地震中北斗系统的应用、温州灾害监测预警系统的实践，认识地理信息技术对提升人类应对灾害能力的重要性，理解 “技术赋能防灾减灾，实现人地和谐” 的意义，树立 “依靠科技减轻灾害风险” 的理念。
二、教学重难点
（一）教学重点
三种地理信息技术的核心功能与防灾应用：
RS：数据获取（灾害影像、动态监测），如台风路径监测、灾害范围识别。
GNSS：定位导航（受灾位置、救援人员定位），如北斗系统发送求救信号。
GIS：数据处理与分析（叠加分析、灾害评估），如温州灾害预警系统的雨量与水位分析。
地理信息技术的协同应用：理解 “RS 获取数据→GNSS 定位→GIS 分析” 的流程，如舟曲泥石流中，RS 获取灾前灾后影像→GNSS 定位受灾点→GIS 叠加住宅图层估算损失。
典型案例的技术应用分析：能结合汶川地震（北斗）、台风 “菲特”（RS）、温州预警系统（GIS）等案例，说明技术如何解决防灾减灾中的实际问题（如信息孤岛、灾情不明）。
（二）教学难点
遥感技术的原理与影像解读：学生难以理解 “电磁波反射 / 辐射→影像形成” 的过程，及如何从遥感影像中识别灾害（如区分滑坡与正常山体），需通过简化的电磁波示意图与影像对比（灾前灾后）突破。
地理信息系统的叠加分析功能：理解 “多图层叠加产生新信息” 的逻辑（如雨量站 + 行政区→各行政区雨量分布），学生易混淆 “图层内容” 与 “叠加目的”，需通过温州灾害预警系统的实例（雨量 + 水位 + 地形）分步演示。
三种技术的功能差异与协同逻辑：学生易混淆 RS（数据获取）与 GIS（数据处理）、GNSS（定位）的功能，需通过 “灾害监测全流程”（如台风防灾：RS 看路径→GNSS 定救援点→GIS 做预案）梳理三者的分工与配合。
三、教学方法
讲授法：系统讲解三种地理信息技术的概念、原理、特点与应用，梳理 “技术原理→功能→防灾场景” 的逻辑链（如 RS 通过电磁波获取影像→监测灾害→应用于台风预警），构建清晰的知识框架。
直观演示法：展示课件中的遥感影像（台风云图、泥石流灾前灾后对比）、技术流程图（RS 数据传输、GIS 叠加分析）、动画（GNSS 定位原理），结合实物（北斗信号接收器模型），将抽象的技术原理具象化，帮助学生理解复杂概念。
小组讨论法：围绕 “舟曲泥石流灾害评估需哪些数据与 GIS 功能”“如何用三种技术设计暴雨防灾方案” 等问题组织小组讨论，鼓励学生结合案例发表观点，深化对技术协同应用的理解。
案例分析法：以汶川地震北斗应用（GNSS）、台风 “菲特” 监测（RS）、温州灾害预警系统（GIS）为典型案例，分析地理信息技术在防灾减灾中的实际应用，将理论知识与现实问题结合。
实践操作法：指导学生开展 “设计灾害监测方案”“模拟北斗求救信号发送” 活动，通过动手实践强化对技术应用的记忆与理解，提升地理实践能力。
四、教学过程
（一）新课导入（5 分钟）
展示课件中汶川地震北斗救援案例：“汶川地震后 8 小时，武警官兵用北斗用户机传递出灾区第一束‘生命电波’，打破信息孤岛。北斗用户机是什么设备？它如何在灾害中发挥作用？除了定位，还有哪些技术能帮助我们应对灾害？”
引导学生猜想（卫星导航、卫星遥感），激发探索兴趣，进而引出本节课主题 —— 地理信息技术在防灾减灾中的应用（RS、GNSS、GIS）。
（二）新课讲授（35 分钟）
1. 遥感技术（RS）（12 分钟）
概念与原理：
概念：结合课件定义，强调 “远距离感知” 的核心，即无需接触地表物体，通过航空器（飞机、气球）或航天器（卫星）上的设备获取信息。
原理：展示 “卫星遥感技术流程图”，讲解：
地表物体反射 / 辐射电磁波（如植被反射绿光、水体吸收电磁波）。
设备接收电磁波，通过卫星 / 地面站传输至处理中心。
对数据进行解译、处理，形成遥感影像（如黑白 / 彩色影像），识别地物类型（如房屋、水体、灾害区域）。
特点与优势：
对比传统实地调查，总结 RS 的特点：
探测范围大：如 “风云二号” 卫星可监测整个西北太平洋台风。
获取信息快：台风 “菲特” 监测中，24 小时内可多次获取云图，追踪路径。
受地面限制少：地震后道路中断时，RS 仍能获取灾区影像。
动态监测：可连续拍摄，记录灾害发展过程（如泥石流推进）。
防灾减灾中的应用：
案例 1：台风监测 —— 展示台风 “菲特” 2013 年 10 月 5 日与 7 日的遥感云图，讲解 RS 如何实时追踪台风位置、强度变化，为预警提供数据（如提前发布登陆时间与影响区域）。
案例 2：地震灾情识别 —— 展示汶川地震后北川地区的遥感影像，讲解 RS 如何快速识别滑坡、泥石流范围（如河道堵塞、房屋掩埋），为救援队伍划定重点搜救区域提供依据。
拓展：洪涝监测 —— 展示淮安市水稻涝害遥感评估图，说明 RS 可区分受灾与未受灾农田，为灾情统计与灾后重建提供支撑。
2. 全球卫星导航系统（GNSS）（10 分钟）
概念与组成：
概念：利用卫星在全球范围内实时定位、导航的技术，我国自主研发的北斗系统（BDS）是重要代表，具备定位、短信报文、精密授时功能。
组成：展示 “GNSS 系统组成图”，讲解：
卫星星座（空间部分）：多颗卫星组成网络，覆盖全球（如北斗系统 35 颗卫星）。
地面监控系统（地面部分）：监测卫星运行，校正轨道与时间。
信号接收系统（用户部分）：如手机、北斗用户机、车载导航，接收卫星信号实现定位。
特点与功能：
特点：全球性（全球覆盖）、全天候（不受阴晴雨雪影响）、连续性（24 小时不间断）、实时性（瞬时定位）。
功能：提供精密三维坐标（经度、纬度、海拔）、速度与时间，核心应用为定位与导航。
防灾减灾中的应用：
案例 1：汶川地震救援 —— 讲解北斗用户机在通信中断时的作用：通过卫星发送短报文，传递受灾位置、人员伤亡情况，成为灾区与外界联系的 “生命通道”，缩短救援搜救时间。
案例 2：灾害定位与求救 —— 展示高德地图 “卫星求救” 功能，说明普通人可通过手机 GNSS 模块定位，在户外涉险时发送精准位置信息，方便救援人员快速抵达。
拓展：灾害监测 —— 利用 GNSS 位移计监测滑坡体、地面沉降，实时获取微小位移数据，提前预警灾害（如滑坡）发生。
3. 地理信息系统（GIS）（13 分钟）
概念与核心功能：
概念：对地理数据（如遥感影像、GNSS 定位数据、行政边界）进行输入、处理、存储、分析、输出的计算机系统，核心是 “分析与处理地理空间数据”。
基本功能：数据输入（导入遥感影像、矢量地图）、处理（数据清洗、格式转换）、存储（数据库管理）、查询（查找特定区域数据）、分析（叠加分析、缓冲区分析）、输出（生成地图、报告）。
核心应用：空间叠加分析：
原理：展示 “雨量站与行政区图层叠加示意图”，讲解 GIS 以 “图层” 为基础，将不同主题的数据（如雨量站分布、行政区边界）按位置叠加，生成新的信息（如各行政区的雨量站数量、平均降水量）。
案例：温州灾害监测预警系统 —— 展示系统界面，说明如何叠加雨量站（降水量数据）、水位站（水位数据）、地形图层（海拔数据），分析暴雨可能引发的洪涝区域，发布预警信息（如水位超警戒的区域）。
防灾减灾中的应用：
灾害动态监测：整合 RS 获取的台风云图、GNSS 获取的水位数据，实时更新灾害动态（如台风影响范围、洪水淹没区域）。
灾害评估：以舟曲泥石流为例，讲解如何叠加灾前灾后遥感影像、住宅分布图，估算冲毁住宅数量（需住宅密度、比例尺数据），评估灾害损失。
预案制定：灾后重建中，利用 GIS 分析地形、交通、水源分布，规划新居民区与救援通道（如北川新县城选址）。
课堂活动：利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响（5 分钟）：
展示舟曲泥石流灾前灾后遥感影像，布置小组任务：
对比影像，勾勒灾后泥石流的范围。
思考估算冲毁住宅数量需哪些数据（住宅分布图、住宅密度、比例尺）。
分析完成估算需 GIS 的哪些功能（数据输入、叠加分析、查询统计）。
小组代表发言后，教师总结：遥感识别灾害范围，GIS 通过图层叠加实现定量评估，体现技术协同的优势。
（三）课堂小结（5 分钟）
结合课件 “课堂小结” 框架，以 “技术类型→核心功能→防灾应用” 为线索，带领学生回顾：
RS：“眼睛”，获取灾害影像（台风云图、灾情范围），应用于监测与预警。
GNSS：“定位器”，提供精准位置（求救、监测位移），应用于救援与动态监测。
GIS：“大脑”，分析处理数据（叠加分析、损失评估），应用于评估与预案。
强调：三种技术并非孤立，而是协同作用（如 RS 获灾情→GNSS 定位→GIS 分析），共同构成防灾减灾的 “技术体系”，助力人类更科学、高效地应对灾害。
（四）课堂小练（10 分钟）
展示课件中的 8 道课堂小练题目，涵盖三种技术的功能区分、应用场景、协同逻辑等核心知识点。
学生独立完成（7 分钟），教师巡视，标记学生普遍困惑的题目（如 RS 与 GIS 的功能差异、叠加分析的应用）。
逐题解析答案：
第 1-2 题（东北暴雨防御与技术）：防御措施为清理排水设施（B 正确），绘制预报图用 GIS（C 正确）。
第 3-4 题（台风监测与防御）：制作卫星图像用 RS+GIS（A 正确），台风防御需加固房屋、转移低洼居民（D 正确）。
第 5-6 题（遥感功能与适用灾害）：RS 可监测灾害变化（A 正确），风云四号适用于旱涝、寒潮、台风（C 正确）。
第 7-8 题（北斗系统应用）：北斗可用于应急搜救、水文监测、地理测绘（C 正确），可为登山者提供经纬度（A 正确）。
（五）布置作业（5 分钟）
结合家乡常见灾害类型（如南方洪涝、北方寒潮），设计一份 “基于地理信息技术的灾害监测方案”，说明 RS、GNSS、GIS 分别在方案中的作用（如 RS 监测洪涝范围、GNSS 定位受灾点、GIS 分析损失）。
查找一则近期自然灾害案例（如台风、暴雨），收集相关遥感影像或 GNSS 应用报道，撰写 200 字左右短文，分析地理信息技术在其中的具体应用。
预习 “自然环境对人类活动的影响” 内容，思考 “地理信息技术如何帮助人类适应自然环境变化”。
五、板书设计
地理信息技术在防灾减灾中的应用
一、遥感技术（RS）——“灾害监测的眼睛”
概念：航空器 / 航天器远距离感知地表物体
原理：接收电磁波→传输→处理→遥感影像
特点：范围大、速度快、周期短、受限制少、可动态监测
防灾应用：
监测台风、洪涝（如 “菲特” 云图）
识别地震、泥石流范围（如汶川地震滑坡）
灾情统计（如水稻涝害评估）
二、全球卫星导航系统（GNSS）——“精准定位的导航仪”
概念：卫星全球定位、导航（北斗 BDS、GPS 等）
组成：卫星星座 + 地面监控 + 信号接收（用户机）
特点：全球性、全天候、连续性、实时性
防灾应用：
救援定位（汶川地震北斗传灾情）
户外求救（手机卫星定位）
灾害监测（滑坡位移计）
三、地理信息系统（GIS）——“灾情分析的大脑”
概念：处理地理数据的计算机系统
核心功能：图层叠加分析（如雨量站 + 行政区）
防灾应用：
灾害预警（温州监测系统：雨量 + 水位 + 地形）
损失评估（舟曲泥石流冲毁住宅估算）
预案制定（灾后重建规划）
四、技术协同：RS 获数据→GNSS 定位→GIS 分析
五、作业：灾害监测方案 + 案例分析

展开更多......

收起↑