2021学年第四节 地理信息技术的应用教案

主要环节与时间

教师（讲解、提问、演示）活动

学生活动

一、新课导入

时间：0—2分钟

导入信息：北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。　

20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。

随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。

思考：发展北斗卫星导航系统对于我国的意义？北斗卫星导航系统有哪些应用？北斗卫星导航系统会给我们的生产生活带来哪些改变？

相信本节课后，同学们对这些问题会有自己的思考。

板书：第四节 地理信息技术的应用

思考、讨论

二、学习目标

时间：3分钟

1.综合思维：结合地理信息技术的工作原理和示意图，复习相关技术的概念、原理和功能，结合生活实际列举地理信息技术在解决人文地理问题中的应用

2.地理实践力：通过操作基于位置服务的相关软件，如租车服务、物流配送、旅游信息查询相关软件，说出地理信息技术的应用领域

3.区域认知：结合图像，说出地理信息技术在城市交通、土地利用方式、环境监测等城市管理与规划中的应用，通过运用地理信息系统软件进行区位选址，了解地理信息系统的空间分析功能

4.人地协调观：了解地理信息技术在国土资源监察、人口空间分布与发展预测等方面的应用，了解我国信息产业的建设成就和基本国情

听讲、做笔记

地理信息技术复习

时间：4—6分钟

首先，我们复习一下地理信息技术的基础知识。

1、遥感

写出图中A所代表的地理信息技术的英文缩写。

A：RS

2、全球导航卫星系统主要功能是定位、导航，但是全球导航卫星系统的应用不仅仅是大家所熟知的导航软件，它的应用更广更深，在森林普查与规划、海洋调查与监测、气象与地质灾害的监测与救援等领域都有广泛应用。

3、地理信息系统：

（1）位置分析：解决与“位置”有关的问题。

（2）趋势研究：包括空间趋势和随时间的演变趋势。

（3）模式研究：通过模式分析，可以揭示各种地物之间的空间关系。

（4）模拟分析：利用地理信息系统，将已掌握的地理规律用数字方法表达出来，即建立模型，来模拟其中某种因素的变化，以及产生的结果。

板书：一、地理信息技术复习

思考，做笔记

过渡

时间：7分钟

提问：结合所学以及教材内容，思考地理信息技术在生活中的应用场景。

思考、回答所提问题

人口空间分布与发展预测

时间：8—13分钟

1.人口空间分布分析

（1）掌握人口空间分布和迁移的空间特征、空间关联结构等，对社会发展和政府决策具有重要的现实意义。

（2）人口数据与其相应的地理空间位置具有一定的相关性，利用地理信息系统对空间信息独有的空间分析功能，可以设计开发出人口空间统计系统。

2.人口发展趋势预报

（1）根据现有人口资料对未来人口状况进行预测，以便为各种决策提供科学依据。

（2）将人口信息与其分布的地理区域进行有机结合，系统能为政府部门制定宏观政策提供依据，还能为医疗卫生、教育、救援等公共服务机构及企业发展提供帮助。

案例：少数民族人口分布重心变化图

制作该图需要先收集我国1953—2010年我国少数民族人口分布的数据，然后将收集好的各种数据资料，经过分类和格式转换，就可输入到计算机中，将数据采用“分层”技术进行存储，对数据进行管理、分析，建立数据模型，对少数民族人口数据进行描述表达出来，就可能得到1953～2010年我国少数民族人口分布重心变化图，这种信息技术就是地理信息系统，即GIS。根据图中我国的省级行政单位的轮廓特征可知，图中省区为四川省，图中显示，我国少数民族人口分布重心在四川省，四川省位于我国西南地区，人口重心偏向我国西南，说明少数民族人口西部和南部数量较多，。

板书：二、人口空间分布与发展预测

思考、讨论、回答

【合作探究1】地理信息技术在人文地理研究中的应用

时间：15—19分钟

【合作探究1】地理信息技术在人文地理研究中的应用

阅读材料，回答问题。

现在为了维持人民群众的人身、财产安全和维持正常的社会秩序，我国大量地在各大中城市合理布局了许多110指挥中心。110指挥中心在接到报警后，能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。为了提高出警率，许多城市在配备巡逻车的同时大量地应用地理信息技术。下图为交通管理示意图。

据此探究下列问题：

（1）110指挥中心要随时掌握每一辆巡逻车在城市中的位置，可以利用哪一种地理信息技术？

（2）110指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近，可以利用哪一种地理信息技术？

（3）110指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否通畅，还需要利用哪些技术？如果存在严重交通堵塞，110指挥中心又该怎么办？

（4）假如你是110指挥中心的调度员，描述在接到报警电话到指挥警车前往出事地点的工作程序。

【提示】　（1）可以利用全球导航卫星系统。

（2）可以利用地理信息系统。

（3）还要用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（需要综合运用上述技术）。

（4）接警确认出事地点位置（在显示各巡警车的城市地理信息系统中），了解其周围巡警车的位置，分析确定最近（或能最快到达）的巡警车，通知该巡警车。

合作讨论、思考、回答问题

过渡

时间：20分钟

提问：我们复习了地理信息技术的基础内容，也学习了人口空间分布与发展预测的应用，并探究了地理信息技术在人文地理研究中的应用，思考地理信息技术在国土资源监察&车辆导航调度的应用。

思考，回答所提问题

国土资源监察&车辆导航调度

时间：21—25分钟

板书：三、国土资源监察&车辆导航调度

国土资源监察

1.国土资源监察主要包括土地利用现状调查、土地质量调查、土地评价以及土地监测等。

2.通过地理信息系统，将各种资源信息进行叠加和分析，生成各种国土资源综合电子地图。可以分析和预测国土资源问题，提高基层国土资源队伍的快速反应能力，极大地提升监测的准确性。

案例：3S技术在第三次国土调查中的应用

第三次国土调查工作根据国家统一下发的遥感影像以及内业比对提取的变化信息，叠加已有资料包括：农村土地调查、城镇地籍调查和集体土地确权登记发证成果，以最近一次的数据成果为工作底图，叠加其他资料进行分析对比。

第三次国土调查过程中，通过遥感图像或图像处理技术，提取线状地物、图斑、不一致图斑，进行工作底图、专题图件的制作。

利用GPS技术进行有变化的权属界线、地类图斑、新增地物补测，达到快速定位，获取更新数据的空间坐标。利用GPS技术进行有变化的权属界线、地类图斑、新增地物补测，达到快速定位，获取更新数据的空间坐标。

GIS技术主要用于土地利用数据和图件的制作和管理，能够准确、快速地储存、查询、分析和处理数据。利用GIS软件能够较为便捷地进行图形编辑，构建数据库，进行原始数据的录入、删除、编辑、查询，在土地利用现状数据库的基础上，借助GIS的相关功能，进行数据的查询、提取、统计和计算。

RS为GIS提供可靠的数据源，GPS为GIS在外业调查中获取更新数据，GIS对RS和GPS提供的数据和源进行详细的信息分析与应用，保持调查成果的现势性。将遥感、全球定位卫星系统和地理信息系统紧密结合在一起的3S一体化技术应用于第三次国土调查内外业工作中，可以更加高效、精确、方便、经济。

拓展阅读：地理信息技术推动国土资源监察

自然资源部副部长王广华在2019年10月30日开幕的2019 GIS 软件技术大会上说，自然资源管理和地理空间信息密不可分。地理信息技术与大数据、物联网、人工智能以及区块链等新一代信息技术融合，将激发地理信息产业新的生命力。当前立足第三次全国国土调查和新一轮国土空间规划工作，我国将加快推动建立统一的自然资源一张网、分布式的自然资源一张图和统一的国土空间基础信息平台。通过推动新一代信息技术和自然资源管理深度融合，充分利用视频、传感器、智能终端以及5G技术，地理空间数据获取周期将更短、精度将更高。通过推动地理信息技术与人工智能融合，国土空间要素自动识别、提取技术将有更大突破，形成地上、地下国土空间一体化三维管理机制。

车辆导航调度

在交通方面，租车服务、物流配送等许多行业利用全球导航卫星系统，对车辆进行导航跟踪、调度管理，合理分配车辆。

听讲，做笔记

过渡

时间：26分钟

我们了解了地理信息技术在国土资源监察&车辆导航调度的应用，接下来让我们通过合作探究，提升“3S”图像的判读能力。

思考

【合作探究2】 RS在考古领域的应用

时间：26—30分钟

【合作探究2】RS在考古领域的应用

阅读图文资料，完成下列要求。

2018 年 4 月 19 日，在北非突尼斯召开的“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 处古罗马时期遗址，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。下图示意突尼斯及其古罗马遗址区遥感影像。

（1）说出突尼斯的地理位置特征。

（2）简述现代遥感技术应用于考古的优点。

（3）从环境特点角度，说明突尼斯中南部有利于遥感考古发挥其独特优势的主要原因。

（4）说明遥感考古除利用“ 3S” 技术外，还需结合哪些方法进行。

【答案】 （1）地处中纬度（亚热带），非洲北端（部），地中海沿岸（北、东临地中海），西与阿尔及利亚为邻，东南与利比亚接壤

（2）现代遥感技术视域广阔，考察的范围大；能够瞬时成像、实时传输、快速处理，迅速获取遗存信息，考察的速度快；不受天气等影响，可以实施全天候考察

（3）突尼斯中南部（遗址区）位于（撒哈拉）沙漠边缘，气候干旱，植被覆盖率低，环境条件较差，人类活动较少；面广点多，不利于传统考古，有利于遥感考古发挥其独特优势

（4）文献分析和实地调研

分组合作讨论、思考、回答问题

旅游信息查询&城市规划与评价

时间：31—35分钟

板书：四、旅游信息查询&城市规划与评价

旅游信息查询

三维数字地球平台可以快速实现旅游资源的可视化、旅游资源和信息的快速查询与空间定位功能，实现旅游资源的信息化管理，使用户能够全方位观察旅游景观。

拓展阅读：数字地球

数字地球是美国副总统戈尔于1998年1月在加利福尼亚科学中心开幕典礼上发表的题为“数字地球—新世纪人类星球之认识”演说时，提出的一个与GIS （Geographic Information System，是一种基于计算机的地理信息系统，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析）、网络、虚拟现实等高新技术密切相关的概念。

数字地球是对真实地球及其相关现象统一的数字化重现，其核心思想是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，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，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即'虚拟地球'。通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。

城市规划与评价

1.城市的规划与建设是一个长期的过程，与城市的人文、历史、地理环境以及经济建设紧密相关。

2.利用遥感技术对城市的空间布局进行信息分析，可以获得指导城市规划的信息，包括城市交通调查、人口调查、环境调查、城市用地变化监测等。

案例： “3S”技术在数字城市中的应用

GPS：1 。城市测绘技术的应用：①数字城市参考基准的建立②城市基础信息采集与更新；2 。社会 服务中的应用：①基于数字城市的GPS导航服务②城市公众生活质量的改善

RS： 1 。 城市空间布局综合分析；2 。 城市规划实施情况动态监测

GIS：1 。构建城市基础地理信息数据库；2 。规划信息的查询与管理；3 。辅助城市规划进行各项专题分析；4 。实现三维展示与漫游；；5 。规划成果的网络发布；6 。规划方案比选和分析评价

拓展阅读：智慧城市

智慧城市（英语：Smart City）起源于传媒领域，是指利用各种信息技术或创新概念，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。

智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市中各行各业基于知识社会下一代创新（创新2.0）的城市信息化高级形态，实现信息化、工业化与城镇化深度融合，有助于缓解“大城市病”，提高城镇化质量，实现精细化和动态管理，并提升城市管理成效和改善市民生活质量。

思考、听讲，做笔记

当 堂 检 测

时间：36—39分钟

读车载导航仪导航监控原理示意图，完成1～2题。

1.图中M表示（　　）

A.制作全球导航卫星系统接收机

B.分析交通状况

C.生成电子地图

D.计算三维坐标

【答案】　C

【解析】　将纸质地图信息数字化并录入地名坐标等信息，可表示生成电子地图，将该电子地图输入车载导航仪，则可进行路线规划和导航，故C项正确。

2.车载全球导航卫星系统通过公共电信网络传给交通监控中心的信息是（　　）

A.车载全球导航卫星系统所在道路的拥堵状况

B.车载全球导航卫星系统所在地的地理坐标

C.车载全球导航卫星系统所在车辆的违章信息

D.车载全球导航卫星系统规划的导航路线

【答案】　B

【解析】　车载全球导航卫星系统通过公共电信网络传给交通监控中心的信息是车载全球导航卫星系统所在地的地理坐标，B项正确。

利用获取的手机数据，定位该区域的用户数据，通过用户数量渲染地图颜色，可制作人口热力图。下面两图分别为我国某城市8时和20时的人口热力图。据此完成3～4题。

3.绘制人口热力图需要用到的地理信息技术是（　　）

A.GIS  B.GNSS和GIS

C.RS   D.RS和GIS

【答案】　B

【解析】　据材料“定位”可知，首先用全球导航卫星系统（GNSS）获取信息，图形最后的合成叠加则需要用到地理信息系统技术（GIS）。

4.根据人口热力图，可以（　　）

A.统计该市人口数量

B.分析城市人口迁移方向

C.确定城市用地类型

D.预测城市人口增长率

【答案】　C

【解析】　人口热力图反映了城市不同区域的人口密度分布情况，根据人口密度可以确定交通、商业区等用地类型的布局及其合理性。但是不能统计人口数量、人口迁移方向以及预测城市人口增长率。

观察、练习、回答

课堂小结

时间：40分钟

回顾总结