地理 第一章 地理环境与区域发展 1.2 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 新人教版必修3.ppt

1.2 1.2 地理信息技术在区域地理信息技术在区域地理环境研究中的应用地理环境研究中的应用地理信息技术：指获取、管理、分析和应用地理空间地理信息技术：指获取、管理、分析和应用地理空间 信息的现代技术的总称。信息的现代技术的总称。应用：资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国应用：资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开规划等。土资源管理、国土开规划等。地理信息技术主要包括地理信息技术主要包括:遥感遥感(RS)(RS)、全球定位系统、全球定位系统(GPS)(GPS)和地理信息系统和地理信息系统(GIS)(GIS)一一.遥感（遥感（RSRS）1.1.概念：概念：是人们在航空器或航天器上利用一定的技是人们在航空器或航天器上利用一定的技术装备，对地表事物进行术装备，对地表事物进行远距离的感知远距离的感知。2.2.航空器（飞机、高空气球）航空器（飞机、高空气球）3.3.航天器（人造卫星）航天器（人造卫星）4.4.传感器传感器 直接获得目标物信息的光学或电子光学仪器，用直接获得目标物信息的光学或电子光学仪器，用以记录目标物的以记录目标物的电磁波电磁波强度和特征。强度和特征。5.5.工作流程工作流程由于地面物体的种类、性质、环境条件的不同，其反由于地面物体的种类、性质、环境条件的不同，其反射和辐射的射和辐射的电磁波电磁波也各不相同。所以可以对遥感信息也各不相同。所以可以对遥感信息进行处理和判读分析。进行处理和判读分析。6.6.应用应用资源调查、环境监测、自然灾害防御监测资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域等领域美国地球资源卫星美国地球资源卫星美国海洋资源卫星美国海洋资源卫星台风台风“海葵海葵”日本地震海啸前后日本地震海啸前后对比照片对比照片名取市名取市1984、81986、71994、61998、8太湖流域叶太湖流域叶绿素的变化绿素的变化状况状况好好较好较好一般一般较差较差差差好好较好较好一般一般较差较差差差遥感在遥感在农业方面农业方面的应用的应用华北平原华北平原19971997年年4 4月冬小麦长势月冬小麦长势遥感监测结果遥感监测结果华北平原华北平原19971997年年5 5月冬小麦长势月冬小麦长势遥感监测结果遥感监测结果图图1.5 19981.5 1998年年7 7月月27273131日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像 a a 图由飞机遥感图像镶嵌而成，飞机飞行高度为图由飞机遥感图像镶嵌而成，飞机飞行高度为2800028000平方千米，阴雨天气。图中湖、河等水域呈黑色，居民点平方千米，阴雨天气。图中湖、河等水域呈黑色，居民点呈浅灰色。对呈浅灰色。对a a图信息经过处理后制作成图信息经过处理后制作成b b图。图。b b图清楚显图清楚显示出淹没区的分布。示出淹没区的分布。b b图中黑色区域为湖边或河边淹没的图中黑色区域为湖边或河边淹没的滩地。滩地。图图1.6 19981.6 1998年年8 8月月2828日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像a a图为卫星遥感图像，图中深色的范围为水体，城市呈图为卫星遥感图像，图中深色的范围为水体，城市呈灰白色。对灰白色。对a a图信息进行处理后制作成图信息进行处理后制作成b b图。图。图图1.6b1.6b与图与图1.5b1.5b相比较，可以看出相比较，可以看出1 1个月来该地淹没个月来该地淹没地区的变化。地区的变化。体现了遥感在区域面上和动态的研究工体现了遥感在区域面上和动态的研究工作中所具有的重要作用。作中所具有的重要作用。图图1.5b1.5b图图1.6b1.6b图图1.5 19981.5 1998年年7 7月月27273131日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像两幅图分别处在遥感过程的哪个环节上？两幅图分别处在遥感过程的哪个环节上？【思考【思考】P81 1、从监测的范围、速度以及人力和财力等投入等方面看，、从监测的范围、速度以及人力和财力等投入等方面看，遥感具有哪些特点？遥感具有哪些特点？遥感具有监测范围大、获取信息速度快、周期短、投入少等遥感具有监测范围大、获取信息速度快、周期短、投入少等特点。特点。拓展：遥感探测的范围、获取资料的速度和周期、对地物的拓展：遥感探测的范围、获取资料的速度和周期、对地物的分辨率与运载工具飞行高度的关系：分辨率与运载工具飞行高度的关系：运载工具飞运载工具飞行高度行高度探测探测范围范围获取资料获取资料速度速度获取资料获取资料周期周期地物分辨率地物分辨率高高大大快快短短低低低低小小慢慢长长高高2 2、有人说：遥感是人视力的延伸。你同意这种看法吗？、有人说：遥感是人视力的延伸。你同意这种看法吗？有一定道理，但不全面有一定道理，但不全面。人眼在可见光范围内有。人眼在可见光范围内有很高的光谱分辨率。很高的光谱分辨率。传感器感应的波谱更宽传感器感应的波谱更宽，从紫外，从紫外线到可见光、红外线，并延伸到微波，提高光谱分辨线到可见光、红外线，并延伸到微波，提高光谱分辨率和空间分辨率；率和空间分辨率；在夜晚或恶劣天气情况下也能使用；在夜晚或恶劣天气情况下也能使用；并有一定的穿透能力等并有一定的穿透能力等。可见遥感不仅仅是人的视力。可见遥感不仅仅是人的视力的延伸。的延伸。1 1、遥感探测范围由大到小的是（、遥感探测范围由大到小的是（B B )A.A.宇宙飞船宇宙飞船 飞机飞机 人造卫星人造卫星 B.B.人造卫星人造卫星 飞机飞机 高空气球高空气球 C.C.宇宙飞船宇宙飞船 高空气球高空气球 飞机飞机 D.D.人造卫星人造卫星 高空气球高空气球 飞机飞机2 2、在阴雨天气中，下列遥感分辨率最高的是、在阴雨天气中，下列遥感分辨率最高的是(C C ）A.A.可见光飞机遥感可见光飞机遥感 B.B.可见光卫星遥感可见光卫星遥感 C.C.微波飞机遥感微波飞机遥感 D.D.微波卫星遥感微波卫星遥感【随堂练习【随堂练习】目前遥感技术已被广泛应用于国民经济的资源普查、灾害和环目前遥感技术已被广泛应用于国民经济的资源普查、灾害和环境监测等各领域。据此回答境监测等各领域。据此回答(1)(1)(2)(2)题。题。(1)(1)不同地物在同一光谱波段上的反射率差异越大，越容易区不同地物在同一光谱波段上的反射率差异越大，越容易区分。下图反映了甲、乙两类植物在生长期内两个波段上的反射率。分。下图反映了甲、乙两类植物在生长期内两个波段上的反射率。在遥感影像上区分这两类植物，应该选择生长期内哪一天的影像在遥感影像上区分这两类植物，应该选择生长期内哪一天的影像最合适最合适(A A)A A第第3030天天 B B第第7575天天C C第第100100天天 D D第第130130天天(2)(2)除了上述应用外，利用遥感技术还可直接除了上述应用外，利用遥感技术还可直接 (C C)A A分析旱灾损失分析旱灾损失 B B判断人口分布判断人口分布C C监测滑坡灾害监测滑坡灾害 D D确定环境污染类型确定环境污染类型解析解析：本题主要考查遥感技术在各领域中的应用。解决此题需：本题主要考查遥感技术在各领域中的应用。解决此题需明确以下两点：明确以下两点：(1)(1)反射率差异最大的日期在反射率差异最大的日期在3030天附近。天附近。(2)(2)遥感只对存在的事物进行探测，但不能分析、处理问题。遥感只对存在的事物进行探测，但不能分析、处理问题。答案答案：(1)A(1)A(2)C(2)C二二.全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）1.1.概念概念：利用利用卫星卫星，在全球范围内，在全球范围内实时实时进行进行导航、定导航、定位位的系统。的系统。2.2.组成组成a.a.空间部分空间部分卫星星座卫星星座 GPS GPS卫星星座由卫星星座由2121颗工作卫星和颗工作卫星和3 3颗颗在轨备用卫星组成，在轨备用卫星组成，它们均匀分布在六它们均匀分布在六个轨道平面内。全个轨道平面内。全球任何地点在任何球任何地点在任何时刻时刻,地平面上空至地平面上空至少有少有四四颗颗GPSGPS卫星。卫星。b.b.地面控制部分地面控制部分地面监控系统地面监控系统c.c.用户设备部分用户设备部分GPSGPS信号接收机信号接收机手持手持GPSGPS3.3.特点特点全能性全能性全球性全球性全天候全天候连续性连续性实时性实时性4.4.功能：提供精确的功能：提供精确的三维坐标（经度、纬度和海拔）、三维坐标（经度、纬度和海拔）、速度和时间速度和时间5.5.应用应用确定位置、方向确定位置、方向【思考】【思考】P9 P9 在在GPSGPS汽车导航中汽车导航中,信息在汽车信息在汽车,卫星卫星,服务中心之间服务中心之间是怎样传递的是怎样传递的?(1)GPS(1)GPS卫星不断发射卫星不断发射GPSGPS信号信号,接收机收到信号后解算出汽车所接收机收到信号后解算出汽车所在的地理位置在的地理位置;(2)(2)驾驶员输入出发地和目的地并通过电台传送至服务中心驾驶员输入出发地和目的地并通过电台传送至服务中心;(3)(3)服务中心为其确定可行路线服务中心为其确定可行路线,并通过卫星传输给汽车并通过卫星传输给汽车;(4)(4)汽车在汽车在GPSGPS卫星信号引导下到达目的地卫星信号引导下到达目的地.【阅读】北斗卫星导航系统【阅读】北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（信系统（CNSSCNSS），是继美国的全球定位系统（），是继美国的全球定位系统（GPSGPS）和俄罗斯）和俄罗斯的的格洛纳斯系统（格洛纳斯系统（GLONASSGLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。）之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端三部分组成，可在全球范围系统由空间端、地面端和用户端三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并兼具短报文通信能力。截止导航、授时服务，并兼具短报文通信能力。截止20122012年年5 5月在月在轨卫星轨卫星1212颗，颗，已经初步具备区域导航、定位和授时能力已经初步具备区域导航、定位和授时能力。北。北斗卫星导航系统将在斗卫星导航系统将在20202020年形成全球覆盖能力。年形成全球覆盖能力。【其他定位系统【其他定位系统】美国美国全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）俄罗斯俄罗斯格洛纳斯系统（格洛纳斯系统（GLONASSGLONASS）欧盟欧盟伽利略卫星定位系统（伽利略卫星定位系统（GALILEOGALILEO）日本日本准天顶卫星系统（准天顶卫星系统（QZSSQZSS）三三.地理信息系统（地理信息系统（GISGIS）1.1.概念：专门处理地理空间数据的计算机系统。概念：专门处理地理空间数据的计算机系统。2.2.工作原理工作原理信息源信息源数据处理数据处理数据库数据库空间分析空间分析表达表达地图、遥感图像以及野外考察、室内试验、社会地图、遥感图像以及野外考察、室内试验、社会经济统计获得的数据。经济统计获得的数据。建立空间模型和数据模型。建立空间模型和数据模型。数据模型是数据模型是GISGIS与地图与地图最基本的差异。最基本的差异。地物空间特征和属性的各项数据的结合，构成某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。关于某一研究区域的若干图层就一主题的图层。关于某一研究区域的若干图层就组成组成GISGIS数据库。数据库。按一定规划对所研究的局部、局部及与之相邻的按一定规划对所研究的局部、局部及与之相邻的部分、以至整个区域进行综合分析。部分、以至整个区域进行综合分析。将系统处理、分析的结果，形成可供研究、规划将系统处理、分析的结果，形成可供研究、规划和决策人员使用的产品，主要形式有地图、图像、和决策人员使用的产品，主要形式有地图、图像、统计图表、数字等。统计图表、数字等。3.3.应用应用(1)(1)可提供反映区域状况的各种空间信息。可提供反映区域状况的各种空间信息。(2)(2)对区域内的各种条件，进行更为精确的对区域内的各种条件，进行更为精确的分析、评价分析、评价。(3)(3)在利用在利用RSRS、GPSGPS等提供的地理信息的基础上，对环境等提供的地理信息的基础上，对环境和自然灾害进行和自然灾害进行动态监测及评估预测动态监测及评估预测。(4)(4)在城市管理中得到了广泛的应用。在城市管理中得到了广泛的应用。该系统中能够该系统中能够查看、查询查看、查询相关卫生资源点和传相关卫生资源点和传染病分布等信息资源，可以染病分布等信息资源，可以制作制作相关的统计分析图相关的统计分析图和专题图，并能对相关信息进行综合和专题图，并能对相关信息进行综合分析分析，还能进，还能进行应急事件的行应急事件的录入、处理、决策录入、处理、决策等工作，从而为城等工作，从而为城市公共卫生管理提供预警和决策支持。市公共卫生管理提供预警和决策支持。思考思考:P11:P111.1.在图在图1.111.11所示的地理信息系统中所示的地理信息系统中,可能用到了哪些可能用到了哪些方面的数据方面的数据?可能用到的数据可能用到的数据:城区综合地图数据、医疗资城区综合地图数据、医疗资源分布数据、城市道路交通数据、传染病种数据源分布数据、城市道路交通数据、传染病种数据等等.2.2.读图读图1.11,1.11,地理信息系统在城市管理中具有哪些优地理信息系统在城市管理中具有哪些优势势?地理信息系统的数据库管理有利于城市的各种地理信息系统的数据库管理有利于城市的各种数据信息归并到统一系统中数据信息归并到统一系统中,最后进行城市与区域最后进行城市与区域多目标的开发和规划、城市的环境管理、城市灾多目标的开发和规划、城市的环境管理、城市灾害监测、规划决策等害监测、规划决策等.四、地理信息技术与数字地球四、地理信息技术与数字地球1 1、“3S3S”技术之间的关系技术之间的关系原理及应用：原理及应用：概念：概念：指数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化指数字化的地球，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。后，由计算机网络来管理的技术系统。数字地球是将不同空间、时间的自然、人文的大量数字地球是将不同空间、时间的自然、人文的大量信息，按地理坐标，从区域到全球进行整合，并进行立信息，按地理坐标，从区域到全球进行整合，并进行立体的、动态的显示，能为复杂的生产、研究活动提供实体的、动态的显示，能为复杂的生产、研究活动提供实验条件和试验基地。验条件和试验基地。2 2、数字地球、数字地球3.3.有关数字地球的主要软件有关数字地球的主要软件:(1)google earth(1)google earth(2)NASA(2)NASA的的World wind 1.3World wind 1.3新加坡的港口新加坡的港口【活动探究】【活动探究】P12P121.1.图图1.51.5和图和图1.61.6显示的对洪水灾害的监测和统计除显示的对洪水灾害的监测和统计除运用了遥感技术外运用了遥感技术外,还运用了哪种地理信息技术还运用了哪种地理信息技术?这两种技术在这次洪灾监测和统计中具有这样的这两种技术在这次洪灾监测和统计中具有这样的相互关系相互关系?还用到了地理信息系统还用到了地理信息系统.遥感提供了信息源遥感提供了信息源(信息信息搜集搜集),),地理信息系统则对信息进行了加工地理信息系统则对信息进行了加工.2.2.城市城市110110指挥中心在接到报警电话后指挥中心在接到报警电话后,能在最短的时间内指能在最短的时间内指挥警车到达出事地点挥警车到达出事地点.为提高出警效率为提高出警效率,许多城市配备了巡许多城市配备了巡警车警车.应用地理信息技术可大大提高出警效率应用地理信息技术可大大提高出警效率.（1 1）110110指挥中心要随时掌握指挥中心要随时掌握每辆巡警车在城市中的位置，每辆巡警车在城市中的位置，可以利用哪一种地理信息技术？可以利用哪一种地理信息技术？（2 2）110110指挥中心要确定哪一辆指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近，可以利巡警车离出事地点最近，可以利用哪一种地理信息技术？用哪一种地理信息技术？（3 3）110110指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通，还需要利用哪些技术？如果存在严重交通堵塞，畅通，还需要利用哪些技术？如果存在严重交通堵塞，110110指挥中心又该怎么办？指挥中心又该怎么办？GPS GIS还用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要另还用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要另外找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车。外找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车。（4 4）假如你是）假如你是110110指挥中心的调度员，请你描述在指挥中心的调度员，请你描述在接到报警电话到指挥警车前往出事地点的工作程接到报警电话到指挥警车前往出事地点的工作程序。序。接警接警确认出事地点的位置确认出事地点的位置了解其周围巡了解其周围巡警车的位置警车的位置分析确定最近（或能最快到达）分析确定最近（或能最快到达）的巡警车的巡警车通知该巡警车通知该巡警车（5 5）由此例推想，地理信息技术还可以应用到城市）由此例推想，地理信息技术还可以应用到城市管理的哪些部门中？管理的哪些部门中？城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门，都可以利用地理信划、卫生救护、物流等部门，都可以利用地理信息技术。息技术。【课堂总结【课堂总结】1.1.自然地理环境对现代城市规划产生深刻的影响。据此回答自然地理环境对现代城市规划产生深刻的影响。据此回答(1)(1)(2)(2)题。题。(1)(1)巴黎会在其北部建一卫星城，其城市规划布局将采用上图巴黎会在其北部建一卫星城，其城市规划布局将采用上图D D区域的布局模式，主要考虑的环境要素是区域的布局模式，主要考虑的环境要素是(D D)A A河流的流向河流的流向 B B地形的起伏地形的起伏C C人们的审美观念人们的审美观念 D D主体风向主体风向(2)(2)该卫星城建好后，某出租车公司要在中心调度系统中快速查该卫星城建好后，某出租车公司要在中心调度系统中快速查询本公司出租车的位置信息，所采用的技术是询本公司出租车的位置信息，所采用的技术是(D D )A ARSRS技术技术 B BGISGIS技术技术C C无线电呼叫技术无线电呼叫技术 D DGPSGPS技术和技术和GISGIS技术技术20082008年年9 9月月6 6日上午日上午1111时时2525分，中国在太原卫星发射中心成功的分，中国在太原卫星发射中心成功的以以“一箭双星一箭双星”方式将环境与灾害监测预报小卫星方式将环境与灾害监测预报小卫星(简称简称“环环境减灾境减灾”)A)A、B B卫星送入太空。据此回答卫星送入太空。据此回答(1)(1)(2)(2)题。题。(1)(1)“环境减灾环境减灾”卫星对生态环境和灾害进行动态监测，直卫星对生态环境和灾害进行动态监测，直接应用的地理信息技术是接应用的地理信息技术是(A A )A A遥感遥感 B B地理信息系统地理信息系统C C全球定位系统全球定位系统 D D数字地球数字地球(2)(2)“环境减灾环境减灾”卫星不能直接监测的自然灾害是卫星不能直接监测的自然灾害是(C C )A A台风台风 B B洪涝洪涝C C地震地震 D D森林病虫害森林病虫害及时掌握土地利用现状是实现区域可持续发展的重要前提。安徽及时掌握土地利用现状是实现区域可持续发展的重要前提。安徽省土地总面积中，各类土地比重约为：平原省土地总面积中，各类土地比重约为：平原49.6%49.6%，山地，山地15.3%15.3%，丘陵丘陵27.0%27.0%，水面，水面8.1%8.1%。据此完成。据此完成(1)(1)(2)(2)题。题。(1)(1)调查全省土地利用现状快捷、高效的手段是调查全省土地利用现状快捷、高效的手段是(A A )A A遥感遥感 B B地理信息系统地理信息系统C C全球定位系统全球定位系统 D D数字地球数字地球(2)(2)表中表中、项符合安徽省土地利用现状的是项符合安徽省土地利用现状的是(B B )土地利用类型结构土地利用类型结构(%)(%)耕地耕地林地林地草地草地建设用地建设用地其他用地其他用地57.8057.8037.3237.320.760.763.593.590.530.5340.9640.9625.6825.680.160.1611.6011.6021.6021.6030.7130.7131.1531.150.370.3731.8631.865.915.9120.1620.1650.9650.960.560.567.617.6120.7220.72A.BA.B C C D D(3)(3)图图3 3中中箭头指向线分箭头指向线分别表示别表示3S3S技术的不同应用功能，其中技术的不同应用功能，其中表示表示“提供影像信息功能提供影像信息功能”的是的是和和_ _ _，表示，表示“提供空间定位信息功能提供空间定位信息功能”的是的是和和_ _，表示，表示“反馈影像信反馈影像信息处理结果息处理结果”的是的是和和_ _ _。(4)(4)图图3 3中各个圆的重叠部分分别代表中各个圆的重叠部分分别代表RSRS、GPSGPS、GISGIS不同组合不同组合的综合应用，其中重叠部分乙代表的综合应用，其中重叠部分乙代表GISGIS与与RSRS技术的组合，丙代技术的组合，丙代表表 GPS与与GIS 技术的组合。在图技术的组合。在图3 3所示的各个综合应用中任所示的各个综合应用中任选一种组合，并写出应用实例。选一种组合，并写出应用实例。