2019届通用版专题12-2地理信息技术在区域地理环境研究中的应用（教学案）-

2019届通用版专题12-2地理信息技术在区域地理环境研究中的应用（教学案）-

1.遥感(RS)在资源普查、环境和灾害监测中的应用。 2.全球定位系统(GPS)在定位、导航中的应用。 3.地理信息系统(GIS)在城市管理中的功能。 4.数字地球的含义。 一、遥感技术的应用 读遥感的工作过程图，回答问题。 1．概念：是人们在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)上利用 一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。 2．工作原理：不同地物反射和辐射的电磁波各不相同。 3．主要环节： 物体辐射和收集 遥感地 面系统信息处理 专业图件 统计数字 4．优势：提高研究工作的精度和质量，节省人力、财力，提高效率。 5．应用：资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。 【易错点睛】遥感并不全是人的视力的延伸 遥感能够精确地观测到距离更遥远、范围更广阔的地物，相比人眼更及时、 更持久，被认为是人的视力的延伸。但遥感能观察到可见光之外人眼看不见的光 线，如紫外线、红外线、微波等，故遥感并不全是人的视力的延伸。 【要点突破】遥感技术的应用分析 1．资源普查、环境和灾害监测与遥感技术 应用 领域 具体内容 应用方向 资 源 普 查 矿产 资源 有许多蕴藏矿产的地方是 地质断裂或环形构造带，较容易 借助遥感“发现”矿产 人们只需要分析遥感图 像就可以划定蕴藏矿产 的大 致区域 生物 资源 通过遥感图像解译，用图像 处理技术，提取植被的分布、类 型、结构、健康状况、产量等数 据 为农业、林业、城市 绿化、环境保护等部门服 务 环 境 和 灾 害 监 测 环境 监测 监测荒漠化、土壤盐碱化、 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 有利于人们了解环 境变化，使环境得到保护 和改善 灾害 监测 监测旱情、洪灾、滑坡、泥 石流、地震、农林病虫害、森林 火灾等 有利于防灾减灾 2.遥感技术在农业方面的应用 二、全球定位系统的应用 读全球定位系统组成示意图，归纳总结。 1．概念：利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。 2．组成 地面控制部分——地面监控系统 用户设备部分——GPS 信号接收机 3．特点：具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点。 4．工作原理、功能及其应用 【易错点睛】 1．不同的全球定位系统的卫星数目并非都一样，任何全球定位系统都是由 空间部分、地面控制部分、用户设备部分三部分组成，但不同的系统构成的卫星 数目因受技术和设计功能的影响，发射的卫星数目各不相同。 2．全球定位系统中的用户设备接收的卫星信号不一定时时通畅。卫星发射 的电磁信号有时会受宇宙空间太阳活动的影响或地表不利地形的阻挡，从而影响 用户设备的接收的信号质量。 【要点突破】全球定位系统(GPS)的应用 应用领 域 功能表 现 具体用途 军事 定位导 航 主要给航行中的军舰、飞机及导弹提供定位和 导航信息，同时也广泛应用于野外军事行动中单兵 和移动装备定位及跟踪 测量 定位 GPS 技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、 地壳运动观测、地籍测量 交通 定位导 航 对车辆进行跟踪、调度管理、合理分配，从而 以最快的速度响应用户的乘车或配送请求，降低能 源消耗，节省运行成本。同时 GPS 对车辆还具有导 航功能 救援 定位导 航 可对消防人员、救护人员、交通警察进行应急 调遣，从而提高紧急事件处理部门对火灾、犯罪现 场、交通事故等紧急事件的响应效率 农业 定 位 实施“精准农业耕作”及捕鱼 三、地理信息系统和"数字地球" 1．地理信息系统 读地理信息系统工作过程图，回答问题。 (1)概念：专门处理地理空间数据的计算机系统。 (2)功能：对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达。 (3)程序：→ 数据 处理→→ 空间 分析→ (4)应用 可对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测 可应用于城市管理 2．地理信息技术与"数字地球" (1)地理信息技术：是指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术 的总称。 (2)"数字地球"：是数字化的地球，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。 (3)“3S”技术与"数字地球"的关系 【易错提醒】地理信息系统并非只有地图查询功能 地理信息系统除了具备地图的查询功能外，还可以快速、精确、综合地对复 杂的地理系统进行空间定位和动态分析，其功能远大于地图。 【要点突破】 1．地理信息系统的应用 (1)在区域地理环境研究中的应用 (2)在城市建设和管理中的典型应用 应用领 域 主要功能 信息管 理 与服务 主要向城市居民提供日常工作与生活所需的各 种信息 规划和 管理 主要是进行城市规划设计、工程选址等，也可以 进行城市管理和辅助决策 基础设 施 管理 利用 GIS 能够完成工程设计、应急抢修、日常维 护等工作，可大幅度提高工作效率 土地利 用 与管理 土地利用涉及土地利用性质、地块轮廓、土地权 属关系变更等内容。GIS 技术可以有效完成对土地利 用状况的监控和管理，提高工作质量与效率 生态环 境管理 应用 GIS 技术，可以实现城市生态规划、环境评 价、环境与区域可持续发展的决策分析、环保设施的 管理等 (3)在灾害监测中的应用 应用地理信息系统，并借助于遥感技术，可有效地监测和预报洪涝灾害、森 林火灾等。 2．“3S”技术的关系 “3S”技术既独立发展又相互促进。遥感技术主要用于地理信息数据的获取， 全球定位系统主要用于地理事物的空间定位，地理信息系统主要用于对地理信息 数据的管理、更新、分析等。三者的关系用简图表示如下： 图中①②表示遥感技术提供影像信息功能，③④表示地理信息系统反馈影像 信息处理结果，⑤⑥表示全球定位系统提供空间定位信息功能。 三 “3S”图像的判读 “3S”图像往往作为考查的载体，主要考查“3S”技术的应用。在遥感图像中， 主要是遥感影像图及根据遥感影像绘制的图形；GIS 图像主要是根据 GIS 的图层 叠加原理，展示不同的图层；GPS 多以材料为背景，图像呈现不多，一般仅通过 手持机界面图或工作流程图来考查，但与 RS 及 GIS 的综合应用所得的图像也是 较为常见的呈现方式。 【常考图示】 图 1 某冰川遥感影像 图 2 GIS 图层叠加示意图 图 3 手持机界面图 图 4 综合图(某城市中心城区月交通事故次数示意图) 【方法技巧】 一、判读此类图像应知应会的基础知识 1．把握“3S”的功能特点 特点和功能 简单理解 遥感(RS) 地表观察、地理数据收集 是什么？有什么？ 全球定位系统 (GPS) 空间位置(地理坐标)的确 定、导航 在哪里？ 地理信息系统 (GIS) 数据采集、数据分析、决 策应用 为什么？有何联 系？ 如何利用、解决？ 2.把握“3S”的图像特点 “3S”图像的判读，主要是立足“3S”技术的应用，图像是载体。在遥感图像中 主要是遥感影像及根据遥感影像绘制的图形；GIS 主要是根据地理信息系统的图 层叠加原理，展示不同的图层，进一步分析其应用；GPS 多以材料作为背景，通 过手持机界面图或者工作流程图来进行基础应用或原理的考查。 二、判读此类图像的分类判读技巧 1．遥感影像图的判读(如图 1) (1)确定主题内容：首先要明确遥感影像图片的主题内容，这是进行准确判 读的前提，如图 1 中突出的主题是某地冰川的分布形态。 (2)看色调辨地物：抓住色调和形状两个要素进行判断，辨析重要地物。一 般地物，如水体、城市、道路、农业用地、林地等的简易判读标志如下表所示： 类型 形状特征和色调深浅 河流 常为界线明显、自然弯曲、宽窄不一的带状，上面常有堤 坝、桥梁等人工建筑。河水比较混浊或者水较浅，则色调浅； 河水清澈或水较深，则色调较深 湖泊 湖岸呈自然弯曲的闭合曲线，轮廓较为明显。常为均匀的 深色调 城市 钢筋水泥结构的房屋，排列较规则整齐；砖木结构的房屋 排列不规则；钢筋水泥结构的房屋色调多为浅灰；砖木结构的 房屋色调多为深灰；城市的夜景在周围深色调的背景下，呈点 状或面状亮区 道路 一般呈线状延伸，道路间有交叉点。色调从浅灰到深灰。 简易公路多为砂石路面，色调较浅；沥青路面呈深灰色 农业用地 在形态特征上常常是被道路分隔为一块块长方形 林地 往往可以观察到高大树木投下的阴影 (3)找变化析原因：对判读出的重要地物进行分析、推理，找出变化发展趋 势，并结合区域特征做出合理解释。 2．GIS 图层叠加示意图的判读(如图 2) ⇓ ⇓ 典⇓例 叠加图层 新生(应用)主体 人口密度与交通线路及规划图 新建商业中心选址 河流分布、坡度分布、土石分布 泥石流易发区 水系、土地利用、居民点、地形、土壤 耕地的分类和评价 水系、土地利用、居民点、地形、土壤、水文 地质、区域规划 深埋垃圾场选址 人口密度图、行政区划图、行政区人口基数 各行政区人口增长 率 坡向分布、岩石倾斜 滑坡易发区 3.全球定位系统图像及综合图的判读 (1)手持机界面图(如图 3)：主要是判读界面上的地理坐标和海拔高度。 (2)综合图(如图 4)：常见的如某城市中心城区月交通事故次数示意图，应借 助于 GPS 和 GIS 制作。导航地图，需要运用 GPS 和 GIS。 高频考点一 遥感技术对人类活动的实践应用 例 1．热红外遥感影像亮度可反映地物表面温度，地物的表面温度越高，在 影像中就越亮。晴天正午时刻，下列地物在同一幅热红外遥感影像中最亮的是 ( ) A．公路 B．菜园 C．鱼塘 D．果园 2．在科学考察中，利用遥感技术可以( ) A．获取卫星云图 B．查询地理数据 C．选择考察路线 D．对科考船实时导航 【答案】A 【解析】查询地理数据、选择考察路线可以运用地理信息系统， 对科考船实时导航可以运用全球定位系统。 【变式探究】棉花遥感识别是棉花种植面积遥感估算的关键，下图是我国某 地区不同日期棉花光谱信息与其他作物光谱信息的曲线分析图。图中前三个波段 为可见光波段(分别为蓝波段、绿波段、红波段)，第四波段为近红外波段。读图 回答 3～4 题。 6 月份（棉花盛蕾期）测量的 农作物 1～4 波段光谱曲线 9 月份（棉花盛絮期）测量的 农作物 1～4 波段光谱曲线 3．容易将棉花从其他作物中识别出来的最佳波段是( ) A．蓝波段 B．绿波段 C．红波段 D．近红外波段 4．根据图中信息，判断下列叙述正确的是( ) A．棉花盛蕾期对各波段的反射率均比盛絮期高 B．棉花盛絮期对蓝波段、绿波段和红波段的反射率比盛蕾期明显降低 C．9 月份番茄对绿波段的反射率略低于 6 月份 D．6 月份玉米对红波段的反射率略高于对绿波段的反射率 【答案】3．D 4.B 【解析】第 3 题，由图示的图例来看，可见光波段(分别 为蓝波段、绿波段、红波段)的曲线，棉花的反射率与其他两种农作物都比较接 近，无法区分，所以 A、B、C 都错误，而第四波段为近红外波段，特别是 9 月 份，比较明显地区分开来，正确答案是 D。第 4 题，由图中看到，在 3(红波段) 棉花盛絮期的反射率比盛蕾期高，故 A 错误；棉花盛絮期对蓝波段、绿波段和 红波段的反射率比盛蕾期明显降低，落差比较大，故 B 对；9 月份番茄对绿波段 的反射率略高于 6 月份，故 C 错误；6 月份玉米对红波段的反射率低于对绿波段 的反射率，故 D 错误。正确答案是 B。 高频考点二 全球定位系统的应用 例 2．下图为我国某区域冬季某日 8 时至次日 8 时的降雪量和积雪深度分布 图，道路积雪会影响交通，应用 GPS 技术可以( ) A．获取道路积雪影像数据 B．解译积雪遥感影像 C．分析道路积雪空间分布 D．确定待救援车辆位置 【变式探究】下图是车载导航仪面板示意图，行驶中始终显示车头朝上，指 向标箭头随行车方向而转动。据此回答 2～4 题。 2．导航仪能即时显示汽车位置，主要依靠的技术是( ) A．遥感 B．计算机 C．全球定位系统 D．地理信息系统 3．汽车从当前位置行驶到百货大楼路程约为( ) A．1 000 米 B．1 200 米 C．1 800 米 D．2 000 米 4．汽车在前方左拐弯后，导航仪面板上的指向标箭头朝向为( ) A．左上 B．右上 C．左下 D．右下 高频考点三 地理信息系统的应用 云杉(亚寒带代表性针叶树种)分布与全球气候变化密切相关。为研究北美洲 气候变化，用恢复历史植物分布的方法，得到距今 2.1 万年(图甲)、距今五千年(图 乙)和距今五百年(图丙)北美洲云杉主要分布区图。完成下题。 甲 乙 丙 1．运用地理信息技术得到甲、乙、丙三幅云杉主要分布区图，其研究过程 是( ) ①实验分析并建立云杉主要分布区地理信息数据库 ②运用 GPS 对野外采样点进行空间定位 ③运用 GIS 分析和输出云杉主要分布区地理信息数据 A．①②③ B．①③② C．③②① D．②①③ 【答案】D 【解析】运用地理信息技术获取三幅云杉主要分布区图，首先 需要通过 GPS 获取云杉分布区的位置信息，然后建立云杉分布信息的数据库， 最后用 GIS 进行分析处理，并输出数据(云杉主要分布区图)，所以其研究过程是 ②①③，故选项 D 正确。 【变式探究】下图示意新一代信息技术支撑下的智慧城市。读图，回答 2～ 3 题。 2．地理信息系统为智慧城市建设提供( ) A．分析、管理空间信息 B．跟踪动态定位信息 C．整合、集成网络信息 D．获取实时通讯信息 3．智慧城市建设对城市发展最重要的作用是( ) A．调整地域结构 B．加速人口集聚 C．扩大空间规模 D．提升服务功能 高频考点四 “3S”技术的选取分析 为实现农业可持续发展，美国等国家尝试了许多现代化农业生产方式，如图 所示。读图完成 4～5 题。 4．图示的农业类型是( ) A．节水农业 B．精确农业 C．有机农业 D．生态农业 5．对图中肥力、土壤状况、气象等信息进行处理，需运用( ) A．遥感 B．地理信息系统 C．全球定位系统 D．"数字地球" 【答案】4．B 5.B 【解析】第 4 题，读图可知，该地以 GPS 对农业进行精 确定位、科学管理，应是精确农业。节水农业一般采用喷灌、滴灌技术，有机农 业一般采用有机肥满足作物营养需求，生态农业则是以生态学原理为指导，而这 些信息图中都没有显示。选 B。第 5 题，地理信息系统主要功能是“分析”信息， 所以可以对肥力、土壤状况、气象等信息进行处理。选 B。 【方法技巧】 “3S”技术的应用选择类问题的判读技巧 方法 具体判断技巧 “点”与 “面”判断 GPS、 RS、GIS GPS 的主要功能是定位和导航。它的最大特点是工作对象 是“一个点”或“多个点”，明显区别于 RS 和 GIS 的工作对象 ——“面”。在“3S”技术中选取适当手段时，要看其工作对象是 “点”还是“面”，如果是“点”则选用 GPS，如果是“面”则选用 RS 或 GIS 如果是“面”则需看突出监测方面还是需处理计算才能得出 结果，若要监测森林火灾则应选用 RS 技术，要在某城市选取 大型商业中心位置则应选用 GIS 技术 “想”与 “看”区分 RS、 GIS GIS 是地图的延伸，主要功能是进行空间数据的分析和处 理。对“事象”的发展变化进行预测、评估，需要计算、思考， 即“想”；凡是需要“想”的选 GIS RS 是人的视力的延伸，主要功能是收集信息，即“看”，只 “看”不用“想”的选用 RS 高频考点五 “3S”图像的判读 图 1 为某冰川所在区域遥感影像，图 2 为根据 1973、2009 年遥感影像提取 的该冰川分布图层(局部)，图中每个方格面积表示 900 平方米。读图回答 1～2 题。 图 1 图 2 1．图 1 中甲点所处的地形是( ) A．山谷 B．山脊 C．冲积扇 D．盆地 2．图 2 所示区域冰川面积变化的情况是( ) A．减少了 1 800 平方米 B．增加了 1 800 平方米 C．增加了 2 700 平方米 D．减少了 2 700 平方米 【解析】 【答案】1.A 2.D 【变式探究】下图为某地区地理信息系统数据库示意图。读图，回答 1～2 题。 1．以下图层组合最适合用遥感(RS)技术获取信息的是( ) A．①②④ B．①③⑤ C．③④⑥ D．②③⑥ 2．进行农业适宜性评价可以利用的图层组合是( ) A．①②④⑤ B．②③④⑤ C．②③④⑥ D．①③⑤⑥ （2018 年江苏卷）2018 年 4 月 19 日，在突尼斯召开的“一带一路”遥感考古 新闻发布会上，公布了中国科学家利用遥感技术在突尼斯中南部发现的 10 处古 罗马时期遗存，这一发现揭示了当时的军事防御系统与农业灌溉系统布局。图 10 为“突尼斯境内古罗马遗址遥感考古影像图”。读图回答下列小题。 17. 这一考古成果表明遥感技术可以 A. 完全取代传统的田野考古工作 B. 确定地表、地下人类活动遗迹的时代 C. 探知各种人类活动遗迹曾经的功能与作用 D. 帮助分析较大地域范围内人类活动遗迹间的联系 18. 突尼斯中南部有利于遥感考古发挥其独特优势，因为这一区域 A. 人类活动较多 B. 位于沿海地区 C. 森林覆盖率高 D. 地处荒漠边缘 【答案】17. D 18. D 【解析】 18. 突尼斯中南部以沙漠为主，人类活动较少，距海较远，森林覆盖率低， 故 D 项正确，A、B、C 项错误。 (2016·江苏高考)下图为某地区地理信息系统数据库示意图。读图，回答 1～ 2 题。 1．以下图层组合最适合用遥感(RS)技术获取信息的是( ) A．①②④ B．①③⑤ C．③④⑥ D．②③⑥ 2．进行农业适宜性评价可以利用的图层组合是( ) A．①②④⑤ B．②③④⑤ C．②③④⑥ D．①③⑤⑥ (2016·浙江高考)云杉(亚寒带代表性针叶树种)分布与全球气候变化密切相 关。为研究北美洲气候变化，用恢复历史植物分布的方法，得到距今 2.1 万年(图 甲)、距今五千年(图乙)和距今五百年(图丙)北美洲云杉主要分布区图。完成下题。 甲 乙 丙 1．运用地理信息技术得到甲、乙、丙三幅云杉主要分布区图，其研究过程 是( ) ①实验分析并建立云杉主要分布区地理信息数据库 ②运用 GPS 对野外采样点进行空间定位 ③运用 GIS 分析和输出云杉主要分布区地理信息数据 A．①②③ B．①③② C．③②① D．②①③ 【答案】D 【解析】运用地理信息技术获取三幅云杉主要分布区图，首先 需要通过 GPS 获取云杉分布区的位置信息，然后建立云杉分布信息的数据库， 最后用 GIS 进行分析处理，并输出数据(云杉主要分布区图)，所以其研究过程是 ②①③，故选项 D 正确。 (2015·江苏高考)图 1 为某冰川所在区域遥感影像，图 2 为根据 1973、2009 年遥感影像提取的该冰川分布图层(局部)，图中每个方格面积表示 900 平方米。 读图回答 1～2 题。 图 1 图 2 1．图 1 中甲点所处的地形是( ) A．山谷 B．山脊 C．冲积扇 D．盆地 2．图 2 所示区域冰川面积变化的情况是( ) A．减少了 1 800 平方米 B．增加了 1 800 平方米 C．增加了 2 700 平方米 D．减少了 2 700 平方米 【解析】 【答案】1.A 2.D 1．(2014·广东高考)热红外遥感影像亮度可反映地物表面温度，地物的表面 温度越高，在影像中就越亮。晴天正午时刻，下列地物在同一幅热红外遥感影像 中最亮的是( ) A．公路 B．菜园 C．鱼塘 D．果园 2. (2014·山东高考)下图为我国某区域冬季某日 8 时至次日8 时的降雪量和积 雪深度分布图，道路积雪会影响交通，应用 GPS 技术可以( ) A．获取道路积雪影像数据 B．解译积雪遥感影像 C．分析道路积雪空间分布 D．确定待救援车辆位置 (2014·福建高考)下图示意新一代信息技术支撑下的智慧城市。读图，回答 2～3 题。 2．地理信息系统为智慧城市建设提供( ) A．分析、管理空间信息 B．跟踪动态定位信息 C．整合、集成网络信息 D．获取实时通讯信息 3．智慧城市建设对城市发展最重要的作用是( ) A．调整地域结构 B．加速人口集聚 C．扩大空间规模 D．提升服务功能 (2014·江苏高考·节选)如图是某地山体滑坡后堵塞河道形成堰塞湖的影像。读图回答下 题。 2．图中堰塞体垮塌后可能会淹没下游沿岸居民点，可快速确定需要转移人口区域的技 术是( ) A．遥感(RS) B．地理信息系统(GIS) C．全球定位系统(GPS) D．北斗导航系统(BDS) 解析：选 B 确定需要转移人口区域，需要对影像图进行分析，需要模拟堰塞湖决口可 能会淹没的范围。遥感的主要功能是获取地理信息；全球定位系统和北斗导航系统的功能主 要是定位和导航；只有地理信息系统能对地理空间信息进行分析处理。