人教版 (新课标)必修3第一章 地理环境与区域发展第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用教案

教学环节

教学内容

课堂活动

设计意图

教师活动

学生活动

导入

舟曲泥石流救灾案例

【出示】舟曲泥石流相关图片（约5张）

【出示】《国家减灾中心完成舟曲泥石流灾害监测分析》

本报北京8月10日电（记者赵雪）记者从民政部国家减灾中心获悉，甘肃省甘南藏族自治州舟曲县发生强降雨并引发泥石流灾害当天，国家减灾中心便根据环境减灾卫星数据和地质灾害隐患点分布情况，对泥石流灾害进行了监测分析。

　　分析结果如下：一、国道212、省道210和省道313受影响较大，多处被阻断。二、灾区内地质灾害隐患点共约133个，其中特大型7个，大型39个，中型56个，小型31个，特大型、大型地质灾害隐患点主要分布在东北部山区的城关乡、立节乡等，部分特大型和大型地质灾害隐患点位于省道31362附近。三、地质灾害隐患类型主要包括泥石流79个、滑坡40个、斜坡13个、地面塌陷1个。四、灾区内隐患点个数大于10个的乡共4个，城关乡15个，大川乡13个，憨班乡11个，铁坝乡10个。

未来一周舟曲县天气形势复杂，还将有降雨天气过程，国家减灾中心表示，将持续利用环境减灾卫星等遥感数据对舟曲灾区地质灾害和洪涝状况进行动态监测。

在以上案例中，可以看出我国的救灾响应机制非常到位，8月8日发生泥石流，当天减灾中心就完成了监测分析，他们是怎样如此快速地获取当地信息，如此复杂的分析怎么可能在短短几个小时之内完成呢？而且还包括了交通、地形、聚落、灾害隐患点等多项内容分析以及未来走向分析和监测。这就要归功于地理信息技术的帮助了。下面我们就来分别看一看救灾响应是如何实现的。

第一课时

遥感技术

〖问〗你知道在北京的减灾中心是如何第一时间获取甘肃舟曲的灾情的吗？

【出示】舟曲县灾前、灾后对比图片

   这种利用一定的技术设备和系统，在远离被测目标的位置上对被测目标进行测量、记录与分析的技术就是遥感技术。那么下面我们就一起了解一下遥感技术的原理。

【出示】遥感技术原理示意图

人类通过大量的实践，发现地球上的每个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中一种人类已经认识到的形式——电磁波，并且发现不同的物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。

遥感技术通常由遥感平台、传感器、地面接收站及信息处理系统等组成。通过高空或外层空间各种运载工具上的传感器（摄影机、扫描仪、雷达等），接受来自地面目标物的电磁波（发射或反射）信息，经过数据的传输和处理，实现地面物体形状、大小、位置、性质及其与环境的相互关系等。

遥感平台，在上面的例子中就是卫星了，它的作用就是稳定地运载传感器。除了卫星，常用的遥感平台还有飞机、气球等；当在地面试验时，还会用到地面三角架这样简单的遥感平台。

传感器就是安装在遥感平台上探测物体电磁波的仪器，是遥感的关键装置。传感器会把这些电磁波按照一定的规律转换成原始图像。

【出示】不同分辨率遥感影像的比较

〖问〗遥感影像是分辨率大了清晰还是小了清晰？

这些遥感影像根据传感器分辨率的大小也会存在差异。现在最为清晰的遥感图像是分辨率在0.6米，也就是说如果一个物体大于0.6米那么在卫星上我们就能够得到一个清晰的影响。而我们在Google Earth上的图像只有3-5米，但是这就是民用级别的遥感图像，现在遥感图像平民化已经明显了。

那么遥感技术除了进行灾情监测以外，还有何作用呢？

【出示】大兴安岭火灾检测

红色正着着；暗红过火位置；白色云彩；蓝色烟雾（可以观测风向）

【出示】干枯的阿拉海、乞力马扎罗山冰川消融

【出示】农作物产量变化示意图

可以为期货生意预测小麦产量。而且全球的状况，我们如果发现小麦减产，那么今年小麦期货的价格可能升高，那么买进后再适时卖出就可以获得很高收益。

【出示】雨林面积变化

【出示】海岸建设监测，城市化发展监测

〖问〗通过以上这些案例，你能否总结一下遥感技术的特点？

〖答〗卫星影像

〖答〗分辨率数值越小，分辨率就越高，影响显示地表信息细节的能力就越强。

〖答〗

探测范围大；

获得资料的速度快，周期短，能反映动态的变化；

受地面条件限制少，在远离地面的高空感知地物；

成本低、效益大。

承转

    在舟曲泥石流的救援中，救援队员可能会先期到达一些受灾比较严重的地区，但是他们并没有准备非常充足的日常用品，这就需要直升机进行空投，那么这准确的空投物品地点又是如何得知的呢？这就需要全球定位系统的帮忙了。

全球定位系统

全球定位系统是以卫星为基础的无线电导航系统，设计全球定位系统的最初目的主要是用于导航、收集情报等军事目的。现在，它的应用面越来越广，它已经广泛应用于海陆空导航、导弹制导、大地测量和工程测量等。现在更是进入百姓的生活，成为了我们人人可以使用的便携式定位仪。

【出示】GPS接收机的信号解读

从这个接收画面上我们可以看出，全球定位系统应该是包括了空间部分，即24颗卫星（3颗备用），地面监控系统和用户设备部分的。正是利用卫星测量范围的交汇对地点定为，得到经纬度、高度，如果有四颗以上卫星同时清晰定为，还可以得到其移动速度。

〖问〗你知道GPS系统可以应用于哪些部门吗？

【出示】军用GPS，珠峰测量，车载GPS，救援，精确农业，娱乐。

〖问〗根据以上介绍，你能够说出GPS系统的特点吗？

头脑风暴

〖答〗全能性、全球性、全天候、连续性、实时性

承转

    有了遥感影像作支撑，有了GPS定位做辅助，我们的救灾是否就可以万无一失了呢？答案当然是否定的，因为我们需要分析这些数据。在刚刚的材料中我们看到，当天减灾委就做出了分析，是谁帮忙进行的分析？下面我们看另外一段资料

地理信息系统

【出示】本报北京8月10日电（记者杨纯）记者今天从国家测绘局获悉，在兰州军区空管部门的支持下，国家测绘局组织中航四维（北京）航空遥感技术有限公司的无人飞机航摄系统，对舟曲灾区进行了航空摄影，已成功获取到灾区10平方千米、0.15米分辨率的灾后航空影像。

　　舟曲特大泥石流灾害发生后，国家测绘局以应急供图为第一要务，已紧急制作完成了舟曲特大泥石流灾区三维地理信息系统和一批灾前、灾后航空摄影影像图等，并向社会公布。目前已累计提供地理信息数据188GB，各类地图、地图集784幅（册）。

　　据了解，通过国家测绘局紧急研制开发的舟曲灾区三维地理信息系统，抢险救灾人员可以清楚了解灾害损失的细节，严重程度及空间分布，从而进行科学决策，确定优先救治的区域；也能够了解灾区的道路、地形等信息，确定如何安排救援路线，布置灾民临时安置点等等。这套系统能够辅助灾情评估，做出科学决策，对灾后重建规划和建设都有重要作用。

【出示】舟曲县三维救灾系统

在这套系统中汇集了舟曲的地形、气候、水文、灾情等情况，他们就像PS里的图层一样，一层一层叠加上，然后综合分析。这就是GIS，地理信息系统。

〖问〗请你看看课本归纳一下地理信息系统可以解决的四类基本问题。

【出示】GIS在抗击非典中的应用

〖问〗你可以从这个案例中看到GIS系统发挥了哪些作用？

〖答〗与分布、位置有关的基本问题；趋势分析；模式问题；模拟问题

总结

3S技术之间的关系：

3S技术中，RS和GPS就像人的两只眼睛，通过他们可以获取地理信息，而GIS技术则像是人的大脑，负责分析处理2S技术提供的信息，并且进行输出。

数字地球

【出示】数字地球视频

介绍数字地球的来历

数字地球的含义

把地球上每一个确定点（点的范围因需要可大可小）的相关信息和数据组织起来，然后进一步组合地球上所有这样的点，构造一个能包容自然和人类大多数数据和信息的虚拟地球，这就是数字地球(digital earth)。

数字地球的核心思想：

1、用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题。

2、最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息。

数字地球的技术基础：

1、数字地球的基础——全球网络与分布式存储

2、数字地球的最大特征与依据——虚拟现实技术

3、数字地球的重要信息源——高分辨率卫星影像

总结

3S技术是目前已经发展了的地理信息技术的总和，但是并不是只发展这三种地理信息技术，我们的目标是实现数字地球的梦想。在我们进行国土普查和国土整治中，我们就要运用RSGPS技术进行区域地理环境的调查，然后利用GIS系统，进行分析，并且进行整治结果的调查。