单元活动4 地理信息技术应用（教学课件）——高中地理鲁教版（2019）必修第一册

单元活动 地理信息技术应用第四章 从人地作用看自然灾害问题外卖准时送达、台风来临前的精准预警、森林火灾的快速扑救，这些场景背后都离不开同一类 “地理智慧” 的支撑。大家有没有想过，这些看似不相关的场景，究竟被哪种核心技术串联起来了？课标要求：学会运用地形图分析地貌特征①遥感、全球定位系统、地理信息系统的概念、工作原理及主要应用领域。②数字地球的含义及关键技术。01重点①理解遥感、全球定位系统、地理信息系统的工作原理。②综合运用地理信息技术解决实际地理问题。02难点目录C O N T E N T S01 地理信息技术及其主要用途01地理信息技术是一门对地理信息进行获取、分析和应用的综合性技术，是地理科学与现代技术相结合的产物。概念其核心技术是遥感、地理信息系统、卫星定位系统等。遥感地理信息系统卫星定位系统资源普查灾害监测与评价环境监测与评价区域发展、城市规划、工程设计交通其他图4-3-1 汶川地震后映秀镇航空遥感影像 汶川地震发生后，震区许多地方交通中断、通信受阻，给了解灾情、布置救灾带来许多困难。地理信息技术在灾情评估和救灾部署中发挥了重要的作用。什么是地理信息技术？地理信息技术在救灾中发挥了什么作用？地理信息技术是一门对地理信息进行获取、分析和应用的综合性技术，是地理科学与现代信息技术相结合的产物。作用：地理信息技术在救灾中可以监测灾害分布，估算受灾面积，为防灾、减灾、救灾提供决策依据。图4-3-1 汶川地震后映秀镇航空遥感影像 汶川地震发生后，震区许多地方交通中断、通信受阻，给了解灾情、布置救灾带来许多困难。地理信息技术在灾情评估和救灾部署中发挥了重要的作用。地理信息技术在生产和生活中还有哪些用途？地理信息技术在生产和生活中的用途：（1）调查资源数量、资源分布，对农作物进行估产。（2）监测环境现状及变化，为分析环境变化的原因和制定对策提供依据。（3）工程勘察和测量，工程影响分析，城市布局优化。（4）定位、导航、规划线路、监测地壳运动。（5）事故救援、安全保障、科学研究。02 遥感及其应用02地球上的物体都在不停地吸收、反射、发射电磁波，不同物体的电磁波特性不同。人们可以根据电磁波的差异来分辨不同的物体。在距离地球一定距离的飞机、飞船、卫星上，使用光学仪器和电子仪器，接收地面物体发射或反射的电磁波信号并记录下来，传送到地面，最后通过分析，揭示出地面物体的特征、性质及其变化。指传感器目标物传感器遥感地面系统专业图件、统计数字物体辐射和反射电磁波收集传输信息处理信息分析资料获取速度资料获取周期地物分辨率探查范围遥感平台高度对遥感探测的影响可见光航拍遥感影像红外卫星拍摄遥感影像在对地面物体特性进行远距离的感知，从而服务于资源评估、环境监测、灾害预警等遥感包括信息的获取、传输、接收、处理、分析和应用几个环节4-3-3黄河三角洲1991年9月23日假彩色卫星影像4-3-4黄河三角洲2017年9月30日假彩色卫星影像4-3-3黄河三角洲1991年9月23日假彩色卫星影像4-3-4黄河三角洲2017年9月30日假彩色卫星影像线状地物难以分辨的小村庄、小池塘间接解译标志与湖泊相连的线状地物多是河流、河渠，与村庄相连的线状地物则多是道路与河流相连的是池塘，与道路相连的是村庄读图4-3-3和图4-3-4，完成下列任务。1. 描出植被分布区的范围，说出植被分布的变化。4-3-3黄河三角洲1991年9月23日假彩色卫星影像4-3-4黄河三角洲2017年9月30日假彩色卫星影像在假彩色卫星影像上，植被呈红色，据图分析可知，植被分布范围缩小。读图4-3-3和图4-3-4，完成下列任务。2.画出两个年份的海岸线，说明海岸线的变化。4-3-3黄河三角洲1991年9月23日假彩色卫星影像4-3-4黄河三角洲2017年9月30日假彩色卫星影像在假彩色卫星影像上，水域为蓝色（泥沙含量较大的为蓝灰色或者灰白色），据图分析可知，海岸线向海洋方向扩展。读图4-3-3和图4-3-4，完成下列任务。3. 画出两个年份的入海河道，说明入海河道的变化。4-3-3黄河三角洲1991年9月23日假彩色卫星影像4-3-4黄河三角洲2017年9月30日假彩色卫星影像据图分析可知，河道变窄，河口地区分汊变多。读图4-3-3和图4-3-4，完成下列任务。4. 分析并说明还有哪些显著的变化。4-3-3黄河三角洲1991年9月23日假彩色卫星影像4-3-4黄河三角洲2017年9月30日假彩色卫星影像据图分析可知，人工建筑多沿海分布，而且分布面积增大；道路相对比较顺直，数量增多。通过遥感可以快速和全面地了解灾区的情况。通过对比灾害前后某地区的遥感影像图，可以发现受灾地区地面环境的变化，进而了解灾区的情况。图4-3-5 2010年泥石流发生前后舟曲县城的遥感影像对比2010年8月7日，甘肃舟曲发生特大泥石流，近2000人死亡或者失踪，20000多人失去家园。通过下面两张遥感影像图的对比可以发现，灾害前后舟曲县城及其附近地区地面环境发生了很大变化。图4-3-5 2010年泥石流发生前后舟曲县城的遥感影像对比对比图4-3-5两张遥感影像图，完成下列任务。图4-3-5 2010年泥石流发生前后舟曲县城的遥感影像对比1.画出受灾区域。2.指出受灾最严重的区域。如果灾后第一时间看到这两张影像图，你认为救灾队应该把救灾重点放到哪里。受灾最严重的区域可能是月园村和城关一小及其附近地区。救灾队应该把救灾重点放到月园村和城关一小及其附近地区等灾情最严重的地区。对比图4-3-5两张遥感影像图，完成下列任务。图4-3-5 2010年泥石流发生前后舟曲县城的遥感影像对比3.思考并讨论舟曲泥石流灾害给我们带来的启示。利用地理信息技术建立灾害预警系统；通过遥感可以比较快速和全面地了解灾区的情况，给救灾指挥部门及时提供大量地面灾情遥感影像，为指挥部门科学评估灾情提供依据，进而采取有效救灾、防灾、抢险措施；在抗灾过程中对灾情实况进行监测，指导抗灾活动，在灾后对灾情作出快速评估，指导救灾工作，从而使灾情降低到最小。由于不同地区地物的差异、合成影像波段的差异，以及地物特征的季节差异，不同地区、不同波段、不同季节的影像颜色和特征也不完全相同。具体情况应作具体分析，有的还应当结合实地调查进行判读。遥感的应用资源评估——矿产资源具体内容：蕴藏矿产的地方多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产遥感的应用资源评估——生物资源具体内容：通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据遥感的应用环境监测与灾害预警——环境监测具体内容：监测荒漠化、土壤盐渍化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等遥感的应用环境监测与灾害预警——灾害预警具体内容：监测旱情、洪灾、滑坡、泥石流、地震、农林病虫害、森林火灾等洪涝检测遥感的应用工程建设及规划 具体内容：指导大型水利枢纽、港口、核电站、路网等工程建设和城市规划等遥感的应用其他具体内容：军事侦察、海上交通、海洋渔业等03 全球卫星导航系统和地理信息系统的应用03原理全球卫星导航系统是由卫星群组成的卫星系统，可以保证在任意时刻都可以同时观测到四颗卫星，从而获取该观测点的经纬度和高程。全球卫星导航系统的优势组成和工作流程空间部分——卫星星座用户部分——信号接收系统地面控制部分——地面监控系统全球卫星导航系统工作卫星不间断地发送各自与定位相关的参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算，得出接收机所在点位的三维位置、运动速度和时间等信息监测、控制发送导航定位信号应用领域全球卫星导航系统被应用于大地测量、地面监测、交通导航等许多方面全球卫星导航系统的应用军用民用定位导航交通旅游探险大地测量、野外勘测、紧急救援、农业监控、生态研究自主导航；提供位置、航速、航向、时间等信息；海图航迹显示；港口、码头的船舶调度；近海和内河船舶导航和管理作 用空域划分与管理；交通流量管理；飞行路线管理；提高机场利用率空中 导航定位；最优行进方式和路线选择；寻找合适的道路和露营点；报警；记录摄影地点、时间其他领域概念功能地理信息系统主要由硬件、软件、地理数据、人员、应用模型五部分组成，其中硬件系统和软件系统是地理信息系统的核心地理信息系统是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。应用领域地理信息系统已被广泛应用于经济、社会、环境和生态的规划、决策和管理方面。工作原理空间数据输入空间数据管理决策支持解决空间问题北斗卫星导航系统全世界现在有四个卫星导航系统，分别是美国的GPS、中国的“北斗”（BDS）、俄罗斯的GLONASS和欧洲的GALILEO。北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主研发的卫星导航系统。“北斗”一号、二号和三号系统，分别建成于 2000年、2012年和2020年，其服务范围由中国扩大到全球，已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、地理测绘、森林防火、电力调度、救灾减灾、应急搜救和国防等领域。北斗卫星导航系统在中华人民共和国成立70周年之际，航天科技“北斗”团队被授予“最美奋斗者”称号，北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋获得“共和国勋章”，副总设计师谢军当选“感动中国2020年度人物”。他们是北斗精神的杰出代表。1.举例说明地理信息技术在野外调查中的作用。遥感（RS）：大范围环境信息快速获取例如在植被调查中，通过卫星或无人机遥感影像，可快速识别不同植被类型（如森林、草原、湿地）的分布范围、覆盖度及生长状况（如叶片叶绿素含量反映的健康程度）。相比传统实地采样，能节省大量人力，且覆盖偏远或难以抵达的区域（如高原、沼泽）。全球定位系统（GPS）：精确定位与轨迹记录地质调查中，调查人员携带 GPS 设备，可实时记录采样点（如岩石标本、土壤剖面）的经纬度和海拔，确保数据位置精确。同时，GPS 能记录调查路线轨迹，避免重复工作或遗漏区域，尤其在无地标的荒漠、山区等环境中作用显著。地理信息系统（GIS）：数据整合与空间分析例如在野生动物栖息地调查中，可将 GPS 记录的动物活动点、RS 获取的植被 / 水源分布、地形数据（如坡度、坡向）等导入 GIS，通过叠加分析确定栖息地的关键特征（如偏好海拔、植被类型），或通过缓冲区分析划定核心活动范围，为保护规划提供依据。2.假如要跟踪研究放归野外的大熊猫的生活情况，地理信息技术可以发挥什么作用？GPS：实时定位与活动轨迹监测为大熊猫佩戴含 GPS 模块的项圈，可实时获取其经纬度、海拔等位置信息，记录每日活动轨迹。研究人员通过数据传输（如卫星信号）掌握其移动范围、活动频率（如昼夜活动差异）、巢穴位置等，分析其对新栖息地的适应情况。RS：栖息地环境动态评估利用遥感影像定期监测大熊猫活动区域的植被变化（如竹林分布、长势）、水源位置、人类活动痕迹（如道路、村庄扩张）等，结合 GPS 定位数据，分析其觅食地选择与环境变化的关系，评估栖息地质量是否满足生存需求。GIS：数据整合与生存策略分析将 GPS 轨迹、RS 环境数据、地形数据（如坡度、坡向）等导入 GIS，通过空间分析功能；划定大熊猫的核心活动区、觅食区、迁移通道，识别潜在的栖息地破碎化风险（如被道路分割）；模拟其对极端天气（如暴雨、低温）或人为干扰（如游客接近）的回避行为，预测可能的生存压力；整合多只大熊猫的数据，分析个体间的活动范围重叠度，判断是否存在领地竞争等社会行为。地理信息系统图层结构地理信息系统的空间数据存储采用“分层”技术，即将区域地图中的不同地理要素存储在不同的“图层”中，将不同的“图层”要素进行叠加分析，就得到某方面的应用模型。位置分析——解决与“位置”有关的问题利用地理信息系统可以分析可可西里藏羚羊的空间分布情况地理信息系统的应用趋势研究——包括空间趋势和随时间的演变趋势利用地理信息系统可以分析过去20年青藏高原地区冰川面积和分布的变化情况地理信息系统的应用模式研究——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利用地理信息系统可以分析一个地区的地形、土壤与特定作物种植之间的关系地理信息系统的应用模拟分析——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， 以及产生的结果利用地理信息系统建立洪水预测模型，就可根据降水量、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地理信息系统的应用利用地理信息技术监测滑坡04地区：三峡库区的湖北秭归县图4-3-8 卫星定位位移监测桩措施：在滑坡体上设置卫星定位位移监测桩三峡秭归数据采集实时传输到位移分析系统一旦变形量超过预警阈值，系统将实时预警为研究滑坡变形特征、变形机制和危害程度等提供翔实数据通过监测预警的实时性为及时处置滑坡险情提供技术保障作 用图4-3-9 卫星定位位移监测预警系统示意图4-3-9 卫星定位位移监测预警系统示意 读图4-3-9，说一说卫星定位位移监测预警系统应用了什么地理信息技术，起到了什么作用。卫星定位位移监测预警系统应用的地理信息技术及其作用如下：地理信息技术在防灾减灾中的应用指导灾后恢复重建遥感技术全球卫星导航系统地理信息系统预报预警自然灾害动态监测评估灾害损失受灾范围、受灾情况制定减灾预案地理数据进行快速确定课堂小结05课堂小练062020年7月，湖南常德发生滑坡，因灾前成功预警，未造成人员伤亡。下图为基于地理信息技术的滑坡预警监测系统示意图。读图，完成下列小题。1.按自然灾害的成因与发生过程划分，滑坡属于( )A.气象灾害B.生物灾害C.海洋灾害D.地质灾害解析：滑坡是在自然或者人为因素的作用下形成的山体整体滑动现象，会对人类的生命财产、环境造成破坏和损失，属于地质灾害，D项正确。D2020年7月，湖南常德发生滑坡，因灾前成功预警，未造成人员伤亡。下图为基于地理信息技术的滑坡预警监测系统示意图。读图，完成下列小题。2.下列对该预警监测系统的描述，正确的是( )①运用GPS采集雨量信息②利用BDS采集滑坡体位移数据③运用RS模拟滑坡动态过程④利用GIS进行数据分析与共享A.①②B.②④C.①③D.③④解析：GPS主要应用于定位、导航，雨量信息的采集与之无关，①错误。BDS作为定位导航系统可以监测滑坡体位移数据，②正确。GIS是在计算机硬、软件系统的支持下，对有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，所以模拟滑坡动态过程需要GIS，③错误，④正确。故选B项。B台风“达维”于2017年11月4日凌晨登陆越南中部,带来的狂风暴雨诱发了洪涝灾害,造成至少11人死亡、多人失踪。下图为“达维”的遥感图像。据此完成下面小题。3.获取台风“达维”图像信息主要用到的地理信息技术是( )A.遥感技术B.地理信息系统C.全球定位系统D.虚拟现实技术解析：能够获取信息的地理信息技术只有遥感和全球定位系统。能够获取台风大范围图像信息的只有遥感，A正确，C错误。地理信息系统、虚拟现实技术都不是获取地理信息的技术，B、D错误。故选A。A台风“达维”于2017年11月4日凌晨登陆越南中部,带来的狂风暴雨诱发了洪涝灾害,造成至少11人死亡、多人失踪。下图为“达维”的遥感图像。据此完成下面小题。4.救灾决策部门运用GIS分析此次台风造成的洪涝灾情,需要叠加使用的专题地图有( )①土壤类型分布图②水系分布图③地形分布图④地质构造分布图A.①②B.②③C.③④D.①④解析：洪涝灾害的形成主要与气候、地形、水系分布、植被等因素有关。因此救灾决策部门运用GIS分析此次台风造成的洪涝灾情需要叠加使用的专题地图有水系分布图和地形分布图，②③正确。洪涝灾害的形成与土壤类型和地质构造无关，因此不需叠加土壤类型分布图和地质构造分布图，①④错误。故选B。B2022年11月4日《新时代的中国北斗》白皮书介绍了新时代中国北斗发展成就和未来愿景，分享了中国北斗发展理念和实践经验。中国卫星导航系统管理办公室主任表示，北斗如今已经是世界一流的卫星导航系统。尼泊尔是与我国相邻的内陆国家，地处喜马拉雅山脉南麓，目前中尼合作领域广阔。读尼泊尔简图，完成下面小题。5.北斗卫星导航系统可为尼泊尔提供的服务有( )①获得山区遥感影像②确定交通运行速度③测量山峰海拔④计算灾后经济损失A.①②B.①③C.②③D.②④解析：本题考查北斗卫星导航系统的功能。获得山区遥感影像是遥感的功能，①错误；北斗卫星导航系统可以为用户提供经度、纬度、高度、时间、速度等相关信息，因此北斗卫星导航系统可以测量山峰海拔和确定交通运行速度，②③正确；计算灾后经济损失是地理信息系统的功能，④错误。故选C。C2022年11月4日《新时代的中国北斗》白皮书介绍了新时代中国北斗发展成就和未来愿景，分享了中国北斗发展理念和实践经验。中国卫星导航系统管理办公室主任表示，北斗如今已经是世界一流的卫星导航系统。尼泊尔是与我国相邻的内陆国家，地处喜马拉雅山脉南麓，目前中尼合作领域广阔。读尼泊尔简图，完成下面小题。6.尼泊尔多地质灾害，但其损失一般相对较小，其主要原因有( )①防灾避灾技术高②经济活动较少③灾害预报精准④人口相对较少A.①②B.①③C.②③D.②④解析：本题考查自然灾害危害大小的影响因素。尼泊尔是一个相对落后的南亚内陆国家，由于经济活动较少，人口相对稀疏，因此尽管尼泊尔多地质灾害，但其损失一般相对较小，②④正确。尼泊尔经济相对落后，所以防灾避灾技术不高，①③错误。故选D。D2024年9月10日，海拔4706米的西藏自治区班戈国家基本气象观测站成功施放首个北斗导航探空气球，标志着世界海拔最高的北斗探空高空气象观测站（以下简称“北斗探空站”）建成。“北斗探空站”将提高探测数据精度，增强对雷暴大风、强降水等天气的跟踪监测，为开展防灾减灾、保障生态文明建设提供科学的数据支撑。据此完成下面小题。7.探空气球携带的北斗导航仪主要作用是( )A.拍摄实时的图像信息B.处理收集的地理数据C.监测灾害的形成过程D.飞行过程的实时定位解析：结合材料及所学知识可知，北斗导航仪的主要功能是定位和导航，获取精准的经纬度等数据，因此，北斗导航仪的主要作用是飞行过程的实时定位，D正确。拍摄实时的图像信息和监测灾害的形成过程属于遥感系统的主要作用，AC错误。处理收集的地理数据是地理信息系统的主要作用，B错误。故选D。D2024年9月10日，海拔4706米的西藏自治区班戈国家基本气象观测站成功施放首个北斗导航探空气球，标志着世界海拔最高的北斗探空高空气象观测站（以下简称“北斗探空站”）建成。“北斗探空站”将提高探测数据精度，增强对雷暴大风、强降水等天气的跟踪监测，为开展防灾减灾、保障生态文明建设提供科学的数据支撑。据此完成下面小题。8.建设“北斗探空站”的意义有( )①减少自然灾害发生，加强灾害防御力②指导气象灾害监测，开展防灾减灾③提高探测数据精度，提高预报准确率④用于灾害救援救助，帮助灾后恢复A.①②B.①③C.②③D.③④解析：结合材料可知，北斗探空站将提高探测数据精度，增强对雷暴大风、强降水等天气的跟踪监测，为开展防灾减灾、保障生态文明建设提供科学的数据支撑。因此，建设北斗探空站“可以指导气象灾害监测，开展防灾减灾；提高探测数据精度，提高预报准确率，②③正确。北斗探空站主要是获取数据，不能减少自然灾害的发生，①错误。“北斗探空站”不能进行灾害援助，在灾后恢复中采取措施，④错误。故选C。C