1、第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用中国第一艘航母平台“瓦良格”号于 2012 年 1 月 8 日进行第四次出海试验,1 月 15 日顺利返回。思考:试航过程中,航母平台依靠何种地理信息技术确定自身已经到达预定海域?点拨:全球定位系统(GPS)能够提供精密的三维坐标、速度和时间,可随时获得自身的精确位置。一、地理信息技术1.概念:获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称,主要包括遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等。2.应用。(1)在区域地理环境研究中的应用:资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等。(2)大众化应用:GP
2、S 汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。二、遥感(RS)1.概念:人们在航空器或航天器上利用一定的技术装备,对地表物体进行远距离的感知。2.遥感的关键装置:传感器。3.目标物:地面物体反射或辐射的电磁波 传感器 接收电磁波信息以图像胶片或数据磁带记录下来传送到地面接收站 遥感地面系统:信息处理、信息分析 成果:专业图件、统计数字 4.特点:监测范围广,精度高,速度快,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。读教材图 1.5“1998 年 7 月 2731 日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像”,通过对 a、b 两图的比较,可清晰地看出信息处理前后的遥
3、感图像的差异。从遥感的环节看,a、b 两图处在不同的位置上。a 图由飞机遥感图像镶嵌而成,阴雨天气,地物分辨率较低,但图中水体和城市清晰可见,通过黑白程度的对比,还能判定被洪水淹没地区的分布情况。图中湖、河等水域呈黑色,居民点呈浅灰色。b 图是经过信息处理后制成的,运用不同的色彩表达不同的内容,更为醒目、清晰。黑色区域为湖边或河边淹没的滩地,蓝色表示常年水域,深绿色表示被淹农田,浅绿色表示受损鱼塘,对淹没区的范围和分布一目了然。三、全球定位系统(GPS)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 空间部分GPS 卫星星座地面控制部分地面监控系统用户设备部分GPS 信号接
4、收机 3.功能:提供精密的三维坐标、速度和时间。4.特点:全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性。5.应用:确定点的地理位置、高程;导航服务。能否应用 GPS 对台风中心进行定位?点拨:GPS 系统包括三部分,即空间部分、地面控制部分和用户设备部分,这三者缺一不可。而台风中心没有用户设备部分,故不能用 GPS 监控定位。四、地理信息系统(GIS)1.概念:专门处理地理空间数据的计算机系统。2.信息源:地图、遥感图像以及野外考察、室内实验、社会经济统计等获得的数据数据处理:建立空间模型和数据模型数据库: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
5、区域的 若干图层组成 GIS 数据库 空间分析:按一定规划对所研究的局部进行空间分析,也可以对局部及与之相邻的部分,以至 整个区域进行综合分析表达:主要形式有地图、图像、统计图表、数字等 3.应用。(1)提供反映区域状况的空间信息。(2)对区域条件进行更精确的分析、评价。(3)对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。(4)应用于城市管理。五、地理信息技术与数字地球1.数字地球: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。2.“3S”技术与数字地球的关系。知识点一遥感的应用1.遥感在区域地理环境研究中的作用(1)遥感可以提高研究工作的精度和质量,节省人力、财力,提高效率。(2)遥感
6、信息作为重要的信息源,为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化和发展,提供了条件。2.遥感在资源普查中的应用领域勘探矿产资源,调查生物资源、水资源等是遥感在资源普查中的重要应用领域。应用领域具体内容备注矿产资源蕴藏矿产的地方有许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、产量等数据为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务 3.遥感与环境灾害监测随着遥感技术的发展,遥感将不仅为人们提供信息资源,改变人们的生产、生活与交往方式,而且在
7、环境监测、自然灾害防御监测等方面发挥着巨大作用,有助于灾害的预防、环境的治理和保护。应用领域具体内容备注环境监测荒漠化、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旱情、水灾、滑坡、泥石流、地震、农林病虫害、森林火灾等有利于防灾减灾 4.遥感在农业方面的应用遥感在农业方面的应用主要包括土地资源调查、土地利用现状调查、病虫害和农业生态环境调查及监测,以及农作物长势监测和估产等方面。【例题 1】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。据此完成下列问题。(1)不同地物在同一光
8、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。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?()A.第 30 天B.第 75 天C.第 100 天D.第 130 天(2)如果用遥感技术来监测火灾,可以()A.用来预测引起火灾的原因B.预测森林火灾的发生地点C.预测森林火灾所造成的后果D.及时探知火灾地点和范围(3)除了上述应用外,利用遥感技术还可直接()A.分析旱灾损失B.判断人口分布C.监测滑坡灾害D.确定环境污染类型解析:本题主要考查遥感技术在各领域中的应用。此题需明确:(1)反射率差异最大的日期在 30 天附近;(2)遥感只对存在
9、的事物进行探测,但不能分析、处理问题。答案:(1)A(2)D(3)C遥感技术的基本原理不同地物反射的电磁波不同,这是遥感影像能够被判读的基础。一种物质所产生的自身辐射或对外辐射所产生的反射和透射,形成了该物质的一种特别标志波谱特征,地物反射波谱特征即地物判读的基本依据。结合下图可以看出,泥浆在整个可见光和近红外波段范围的反射率都很低;红砂岩在可见光的大部分波长范围内具有较高的反射率,但它在近红外波段的反射率低于松林和草地;在近红外波段有较高反射率的是草地和松林。可见,通过对不同地物的波谱特征进行分析,可以判读地物。同样,同种地物不同性状的反射率也不同,据此可以判读地物的不同性状。如病变的作物、
10、被污染的水体、发生火灾的森林等。几种地物的反射波谱曲线 知识点二全球定位系统的应用依据全球定位系统所具有的特征,其广泛应用于以下领域:【例题 2】北斗卫星导航系统是由中国自主研制和建立的用于导航和定位的卫星系统。据此完成下列问题。(1)有关北斗导航系统的叙述,正确的是()A.北斗导航系统的关键装置是传感器B.是一种专门处理空间数据的计算机系统C.具有全能性、全球性、全天候、连续性、实时性的特点D.广泛应用于资源调查、环境监测、自然灾害监测等(2)下列不属于卫星定位技术应用范畴的是()A.野外考察时用以空间定位B.为行驶的汽车提供精密的速度、时间信息C.为飞行的民航客机提供三维坐标D.为无线移动
11、电话用户提供实时的通信业务解析:第(1)题,传感器是遥感技术的关键装置;地理信息系统是专门处理空间数据的计算机系统;资源环境监测、自然灾害监测等是遥感技术的应用。第(2)题,卫星定位系统可为用户提供精密的三维坐标、时间、速度。答案:(1)C(2)D表解全球定位系统的优势 优势含义全能性不管是陆地上,还是海洋上,都可以依靠 GPS进行定位导航;不管是航空活动还是航天活动(低轨航天器),都可以使用GPS 进行定位导航全球性GPS 所服务和覆盖的空间范围,遍及地球上的每一个角落全天候不管是在什么样的气象、气候条件下,都能提供服务连续性GPS 能够连续不断地提供定位导航服务实时性GPS 提供的信息是瞬
12、时的、同步的,不是历史上的、过去的信息 知识点三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变化、地块轮廓变化、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应用领域主要功能生态环境管理应用 GIS 技术,可以实现城市生态规划、环境评
13、价、环境与区域可持续发展的决策分析、环保设施的管理等【例题 3】某市寻找适合布局工厂的地点,该厂址要满足两个条件:地形平坦;距河流 1 千米范围内。下图中“空间资料”是该市地形与河流的空间分布,每一小方格代表 1 平方千米(该区面积共 16平方千米);“属性资料”是地形和河流的类别资料。根据选址条件,对照空间资料和属性资料,符合条件为“1”,不符合条件为“0”,若同一小方格内有两种不同属性类别分布时,为求简化,占有面积比例较大的属性作为评估对象。完成下列问题。(1)下图是四幅“河流”资料的评估值图,其中正确的是()A.B.C.D.(2)根据地形、河流两项资料的综合评估,下图中适合布局工厂的地点
14、是()A.甲、乙B.乙、丙C.乙、丁D.甲、丙解析:第(1)题,距离河流 1千米范围内均符合选址条件,大致画出符合条件的范围,经简化之后作出评估图,符合条件的范围用 1 表示,不符合的用 0 表示。第(2)题,根据题目要求,工厂布局在平原地区且距河流 1 千米的范围内。丙地位于坡地且距河流超过 1 千米,不合适;丁地位于平原,但距河流超过 1千米,不合适。用排除法排除含有丙、丁的选项。故答案选 A 项。答案:(1)B(2)A1.下列关于遥感的说法,不正确的是()A.遥感工作时不直接接触地物B.遥感技术是遥感信息接收与应用的过程C.遥感获取的信息是电磁波信息D.遥感无法感知地面不辐射电磁波的物体
15、解析:遥感是利用传感器等技术装备,在航空器或航天器上通过接受和处理地面目标物反射或辐射的电磁波而对地物进行远距离感知的技术系统。地面上所有物体都能反射或辐射电磁波。答案:D对比分析法是卫星遥感图像判读的重要方法,具体就是对不同时间的卫星图像色调进行对比和分析,可以把不同的地面物体区分开。如下图,虚、实两线分别代表玉米和大豆两种农作物对两种不同电磁波的反射强度,分别代表播种 30、75、100、140 天后两种农作物反射两种电磁波的强度特征。读图,完成第 23 题。2.如果这两种农作物反射的电磁波谱是某卫星图像中最主要波段,则该卫星图像可能拍自()A.松嫩平原B.江汉平原C.洞庭湖平原D.太湖平
16、原3.要区分该地区两种农作物的播种面积,要参考的最佳遥感图像应该是拍自播种()A.30 天后B.75 天后C.100 天后D.140 天后解析:第 2 题,由题中的叙述可知,该地区主要种植玉米、大豆等农作物,因此最可能是东北的松嫩平原。第 3 题,根据图中的信息可知,在播种 30、75、100、140 天后,这两种农作物的电磁波的反射强度特征都存在着差异,但播种 30天后的这一差异最大,最利于区分这两种农作物的播种面积。答案:2.A 3.A4.(2013江苏高考,3)2013 年 4 月 20 日,四川雅安芦山县发生 7.0 级地震。在震后救灾中,北斗卫星导航系统(BDS)发挥了重要作用。BD
17、S 是我国自行研制的全球卫星定位与短文通信系统,是继美国全球定位系统(GPS)和俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)之后的第三个成熟的卫星导航系统。BDS 在抗震救灾中发挥的主要作用有()提供灾区的影像 统计灾区的经济损失 确定救灾人员的位置 提供短文联络A.B.C.D.解析:BDS 具有卫星定位和短文通信功能,因此其在救灾中发挥的主要作用是确定救灾人员的位置和提供短文联络。答案:D5.(2013重庆文综,7)老师要利用学校建成的 GIS 了解全班同学居住点的空间分布状况,主要用到的 GIS 功能是()A.输入B.管理C.分析D.输出解析:专门处理地理空间数据的计算机系统,称为地理信息系统,它能对
18、地理空间数据进行输入、管理、分析和表达。对全班同学居住点空间分布状况的了解主要是利用了 GIS 的分析功能。答案:C全球变暖使北极冰川加速融化。据此完成第 67 题。6.要监测北极冰川面积的变化,应运用的主要技术手段为()A.遥感技术B.全球定位系统C.地理信息系统D.移动通信系统7.要想动态显示北极冰川面积近 30 年的变化状况,并预测其变化趋势,需要应用的技术手段为()A.遥感技术B.全球定位系统C.地理信息系统D.移动通信系统解析:通过对不同时期北极遥感图像的对比分析,能够监测北极冰川的发展变化。利用遥感技术获得的资料,通过地理信息系统建立相应的数据模型,能够显示北极冰川的变化并预测出其
19、变化趋势。答案:6.A 7.C小明一家计划到某大型风景区旅游,为方便选择旅游地点,小明利用地理信息技术将区内观光资源分层显示如下图所示。据此完成第810 题。8.小明发现湖泊、森林区和住宿区等一系列图片都是最新动态监测的结果,获取上述图片最便捷的技术是()A.野外测量B.扫描旅游地图C.遥感技术D.全球定位系统9.森林区内的住宿区是()A.B.C.D.10.为了走最便捷的道路去风景游览区,小明的父亲在驾车行驶过程中,应充分运用()A.旅游交通图B.地理信息系统C.遥感技术D.全球定位系统解析:第 8 题,因为该风景区是大型风景游览区,所以只有运用遥感技术,才能监测较大范围的区域,迅速获取信息和
20、实施动态监测。第 9题,将森林区和住宿区的图片相叠加,找出森林区和住宿区重叠的部分,即为答案(如下图所示)。第 10 题,车载全球定位系统,能实时提供导航信息,及时查看车辆的运行轨迹、速度、行进方向,可避免迷路、走弯路。答案:8.C 9.B 10.D11.3S 技术之间密切相连,它们都为数字地球提供了技术支撑。结合下图,完成下列问题。3S 技术的综合应用(1)图中箭头指向线分别表示 3S 技术的不同应用功能,其中表示“提供影像信息功能”的是和 ,表示“提供空间定位信息功能”的是和 ,表示“反馈影像信息处理结果”的是和 。(2)图中各个圆的重叠部分代表 RS、GPS、GIS 不同组合的综合应用,
21、其中重叠部分乙代表 GIS 与 RS 技术的组合,丙代表 技术的组合。在图中所示的各个综合应用中任选一种组合,并写出应用实例:。(3)目前我国建设的北斗导航系统和各种地理信息系统都是我国“数字中国”建设的重要组成部分,说说“数字中国”对我国国土整治的意义。解析:第(1)题,RS 技术能够提供影像信息功能;GPS 技术能提供空间定位信息功能;GIS 技术可对各种信息进行处理,进而反馈影像信息处理结果。第(2)题,首先从图中直接可以看出丙为 GIS 和 GPS 的重叠部分,因此代表二者的组合。其次明确甲、乙、丙、丁分别代表的是哪类技术的组合,举出利用相应技术的例子即可。第(3)题,可依据教材分析回答。答案:(1)(2)GIS 与 GPS甲:RS 获取矿床露头信息,GIS 分析矿产种类,GPS 确定矿床露头位置乙:RS 获取水灾淹没区的动态信息,GIS 分析水灾损失丙:装载 GPS 接收机的运钞车发送位置信息到监测中心,GIS 监测运钞车是否偏离预定线路丁:RS 获取森林火场遥感信息,并可判断火势蔓延方向,GPS 获取火场精确位置,引导消防队员及时、准确到达灭火地点(甲、乙、丙、丁任答一点)(3)促进土地资源的调查,建立国土资源信息库;有利于政府决策的科学化;有利于国土规划、国土管理等国土整治工作。
