课标通用2018版高考地理大一轮复习第32讲地理信息技术在区域地理环境研究中的应用学案新人教版 16页

第32讲　地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 ‎[考纲解读]　1.掌握遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的特点及用途，区别其应用范围。2.认识遥感(RS)在资源普查、环境和灾害监测中的应用，全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用，地理信息系统(GIS)在城市管理中的功能。‎ 考点一　遥感技术 ‎1．遥感技术(RS)‎ ‎(1)工作原理：地面物体的种类、性质、环境条件不同，其反射和辐射的电磁波特性不同。‎ ‎(2)主要环节 目标物传感器(关键装置)遥感地面系统专业图件、统计数字。‎ ‎(3)特点：与传统技术手段相比，遥感技术具有探测范围大，获取资料快，周期短，受地面限制少、信息提取量大等特点。‎ ‎(4)判读论据：直接解译标志和间接解译标志。‎ ‎2．遥感类型(根据遥感平台的高度)‎ ‎(1)航天遥感 运输工具：专题卫星、航天飞机、宇宙飞机、航天空间站等。‎ 优点：覆盖范围大，不受领空限制，可进行定期、重复观测等。‎ ‎(2)航空遥感 运载工具：飞机。‎ 优点：机动性强，可根据研究主题选择适当的传感器、适当的飞行高度和飞行区域。‎ ‎(3)近地遥感 概念：距地面高度在几十米以内的遥感。‎ 用途：主要用于城市遥感、海面污染监测、森林火灾监测等中高分辨率的遥感任务中。‎ ‎3．遥感技术的应用 目前遥感技术在资源普查、环境和灾害监测、农业生产等方面应用广泛，具体分析如下：‎ 应用领域 具体内容 备注 资源普查 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 环境 有利于防灾减灾 环境、灾害监测 监测 土地荒漠化、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 灾害 监测 旱灾、水灾、病虫害、森林火灾、农林病害、地震、滑坡、泥石流等 有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善 农业生产林业 清查森林资源、监测火灾和病虫害 着火树木、病害树木的反射光谱与正常树木的反射光谱不同 农业 识别农作物、估算产量、灾情预报 植物生长情况不同，其反射波谱特征不同 ‎ [深挖高考命题点]‎ ‎1．[填空]下图为某地区地理信息系统数据库示意图。(2016·江苏卷改编)‎ 以上图层最适合用遥感(RS)技术信息提取的是________。‎ 答案：①②④　解析：遥感主要用于快速获取地面景观类事物的分布信息，故居民点、水系和地形的信息可用RS技术获取。‎ ‎2．[填空]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。(2015·江苏卷改编)‎ ‎　‎ ‎ 图1　　　　　　　 　图2‎ ‎(1)图1中甲点所处的地形是________。‎ ‎(2)图2所示区域冰川面积减少了______平方米。‎ 答案：(1)山谷　(2)2 700　解析：第(1)题，在遥感影像图中，海拔高处多积雪和冰川，反射率高，在遥感影像上表现为颜色较浅，海拔低处较灰暗，甲所在处较灰暗，且比两侧暗，应为低海拔处，该地位于山顶附近，结合灰暗处的延伸情况、形状，可判断甲位于山谷中。第(2)题，由图可知，2009年非冰川方格的数量增加到10个，比1973年多了3个，由于每个方格面积表示‎900平方米，说明图示区域冰川面积减少了2 ‎700平方米。‎ ‎2014年8月19日‎11时15分，我国在太原卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭成功发射“高分二号”卫星，卫星顺利进入预定轨道。卫星对地观测分辨率首次精确到‎1米，‎1米分辨率意味着卫星从600多千米的太空向地面观察，能看见‎1米大小物体的轮廓，绝对能分辨出地面汽车的大小。据此回答第1题。‎ ‎1．“高分二号”卫星照片制作采用的主要地理信息技术及与以往地图制作相比的优点是(　　)‎ A．GIS；展现的范围扩大　　 B．RS；便于市级土地规划 C．GPS；所用比例尺变小 D．RS；展现的细节增加 答案：D　解析：卫星照片制作采用的是RS。与以往相比，其分辨率更高，说明展现的细节更多。‎ ‎(2017·北京海淀区模拟)2016年3月，东北地区经历了较长时间的低温雨雪天气。资料显示，春耕春播时期，东北地区还有1/4耕地过湿，不仅推迟了春耕，更加重了春涝的程度。据此回答第2题。‎ ‎2．对春涝灾情进行监测需要运用的主要技术是(　　)‎ A．GPS　　B．GIS　　C．RS　　D．数字地球 答案：C　解析：监测灾情主要运用遥感技术。‎ 考点二　全球定位系统 ‎1．全球定位系统(GPS)‎ ‎(1)构成 A表示用户系统；B表示空间星座；C表示地面控制系统。‎ ‎①空间卫星系统：21颗工作卫星，3颗备用卫星，平均分布在6个轨道上。‎ ‎②地面监控系统：由主控站、监控站、信息注入站组成。‎ ‎③用户设备系统：主要由GPS卫星接收机、GPS数据处理软件等组成。‎ ‎(2)工作原理 ‎(3)功能：提供精密的三维坐标(经度、纬度、高度)、速度和时间。‎ ‎(4)全球定位系统的特点 全能性、全球性、全天候、连续性和实时性。‎ ‎(5)应用领域：军事、交通、旅游探险等。‎ ‎(6)GPS手持机应用：定位和导航。‎ ‎[提示]　用来监测台风位置的是遥感技术而不是全球定位系统。台风位置的确定是利用卫星云图来判断的，而卫星云图是通过遥感卫星获取的。‎ ‎2．全球定位系统的应用 根据全球定位系统所具有的特征，其广泛应用于以下领域：‎ 全球定位系统广泛应用于军用、民用两领域，在军用领域主要体现在定位和导航两大方面，在民用领域主要体现在以下三个方面：‎ ‎[深挖高考命题点]‎ ‎1．[问答]‎2013年4月20日，四川雅安芦山县发生里氏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。BDS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。(2013·江苏卷改编)‎ 说出BDS在抗震救灾中发挥的主要作用有________。(①提供灾区的影像；②统计灾区的经济损失；③确定救灾人员的位置；④提供短文联络)‎ 答案：③④　解析：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。‎ ‎2．[填空]阅读材料，回答问题。(2012·江苏卷改编)‎ 材料　科考队在南极冰盖之巅——冰穹A(海拔4 ‎093米)的昆仑站成功安装了我国自主研发的首台南极巡天光学望远镜AST3－1，用于对超新星、太阳系外行星、瞬变天体的研究。‎ 我国南极昆仑站建有象征国家权益的地理测绘标志，可精确测量该标志地理坐标和海拔的地理信息技术是____________________。‎ 答案：全球定位系统(或GPS)　解析：本题是对地理信息技术及其应用的考查。GPS可以全天候、连续、及时地为用户提供三维坐标。‎ 泰山站位于中国南极中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主地，地理坐标为(76°58′E,73°51′S)，海拔2 ‎621米。据此回答第1题。‎ 泰山站 ‎1．可精确测量该站的地理坐标和海拔的地理信息技术是(　　)‎ A．GPS B．RS C．GIS D．数字地球 答案：A　解析：全球定位系统可以精确确定地点的三维坐标。‎ 现代地理信息技术已经广泛应用于地理环境的研究，服务于日常生产生活。读图，回答2～3题。‎ 甲　我国西北某地遥感影像 乙　车载导航仪示意图 ‎2．利用图甲所示地理信息技术可以(　　)‎ A．了解地形和地貌特征，开展土地资源调查 B．监测风沙和干旱灾害，进行灾情预测分析 C．确定时间和空间位置，进行路线筛选导航 D．测算经济和人口数据，确定商业网点布局 ‎3．有关图乙车载导航仪及其所示电子地图，下列说法正确的是(　　)‎ A．车载导航仪借助GIS实现精确定位 B．车载导航仪通过RS获得交通信息 C．电子地图可以实现人机交互功能 D．电子地图不能显示自然地理信息 答案：2.A　3.C　解析：第2题，图甲是遥感地形图，利用遥感技术可以了解地形和地貌特征，开展土地资源调查。监测风沙和干旱灾害，进行灾情预测分析要用GIS；确定时间和空间位置，进行路线筛选导航需要用GPS；测算经济和人口数据，确定商业网点布局用GIS。第3题，车载导航仪借助GPS实现精确定位；车载导航仪通过GIS获得交通信息；电子地图可以显示部分自然地理信息。‎ ‎[学法指导]　正确选用GPS、RS与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技术的工作对象——“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。‎ 考点三　地理信息系统和数字地球 ‎1．地理信息系统(GIS)‎ ‎(1)概念：利用计算机软硬件技术对地理信息进行采集、管理、分析和表达的空间信息管理系统。‎ ‎(2)优点：图形化、可视化，并可及时更新信息。‎ ‎(3)基本构成：系统硬件、系统软件、数据、应用人员、应用模型。‎ ‎(4)主要功能：数据采集、数据分析、决策应用等。‎ ‎(5)解决问题：地物空间分布及位置分析、趋势分析、模式分析以及模拟结果等。‎ ‎(6)工程过程 ‎[提示]　地理信息系统与地图是两个完全不同的概念。地图一般是用比例尺、方向、图例、注记以及等值线等来解释地理事物的有关内容。而地理信息系统则是地图的延伸，它通过采集、处理数据，建立模型来表示地理事物的有关内容。‎ ‎2．GIS在城市管理中的应用 ‎(1)在区域地理环境研究中的应用 ‎(2)在城市管理中的应用 应用 主要功能 城市信息理与服务 主要向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息 城市规划 进行城市与区域多目标的开发规划 续表 应用 主要功能 城市道路交通管理 显示有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息 城市抗灾减灾 实时跟踪灾害发生、发展过程，对灾害进行快速分析、评价和模拟，辅助开展灾后的应急和恢复工作 城市环境管理 环境规划与决策、监测、评价、预测与模拟 ‎(3)地理信息系统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。‎ ‎3．数字地球 ‎(1)信息化的地球——地球的虚拟对照体。‎ ‎(2)核心：用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会等方面的问题。‎ ‎(3)关键技术 关键技术 技术支持 信息高速公路与高速网络技术 网络 高分辨率卫星遥感技术 RS 空间信息技术与空间数据基础设施 GPS、GIS 大容量数据存储技术 信息技术(存储)‎ 可视化和虚拟现实技术 信息技术(计算机)、软件开发 高性能计算能力 信息技术(计算机)‎ ‎(4)特点：信息化、网络化、全球化。‎ ‎[提示]　数字地球不等同于“3S”技术的综合，而是遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等各种技术的综合利用。“3S”技术即遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)技术三个部分。它仅仅是数字地球的部分支撑技术。‎ ‎(5)关联图示法理解“3S”技术的相互关系 ‎“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地理信息数据的管理、更新、分析等。三者的关系可用下图表示：‎ 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。‎ ‎4．“3S”技术的选取 ‎“3S”技术既相互区别又相互联系，在选取某一技术时应认清三者的区别及相互关系，具体选择时应把握其本质区别。‎ ‎(1)遥感(RS)是人的视力的延伸，它是侧重于收集信息的感知手段，通过飞机或卫星上携带的传感器吸收地物辐射或反射的电磁波来获得信息，并经过简单处理后获得资料，其获得的资料有航片、卫星云系图片等，因此遥感本质上是“看”的过程。‎ ‎(2)地理信息系统(GIS)是在一定的数据源的基础上进行分析、对比、计算得出有益于人类生产生活的结果，它侧重于“分析、计算”，相当于人的“想、算”的活动。例如：气象卫星在高空收集到云系情况等信息并传输到地面，这是RS技术的应用，而将卫星云图与地面上实测到的气温、湿度、风向等信息(统称为数据源)经过计算、分析处理得出天气情况的预测，则是GIS技术的应用。‎ ‎(3)GPS的应用途径相对单一，即定位并通过多次定位计算速度等。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与GIS的工作对象——“面”。‎ ‎①利用“点”“面”法选取 做在“3S”技术中选取适当手段之类的题目时，首先看其工作对象是“点”还是“面”。如果是“点”则选用GPS，如导航、珠穆朗玛峰高度测量等；如果是“面”则需看是突出监测方面还是需处理计算才能得出结果。如要监测森林火灾则应选用RS，若要在某城市选取大型商业中心区位则应选用GIS。‎ ‎②综合分析选取法 同一项工作往往可能在某次使用的是一种技术，而另一次则使用了另一种技术，甚至是同时使用了多种技术。因此，要认真审清题目，提炼题目中提供的信息。如“某山区森林火灾发生后，扑救工作动用了卫星监测定位，并运用计算机软件对火势情况进行了分析和预报”这一事件中，使用卫星监测是RS技术的应用，卫星定位则是GPS技术的应用，计算机处理、预报信息则是GIS技术的应用。‎ ‎[深挖高考命题点]‎ ‎1．[填空]下图为某地区地理信息系统数据库示意图。(2016·江苏卷改编)‎ 进行农业适宜性评价可以利用的图层是________。‎ 答案：②③④⑥　解析：农业适宜性评价需要考虑的自然条件为地形、气候、水源、土壤等，注意水系和地下水属于水源条件。‎ ‎2．[排序]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5千年(图乙)和距今5百年(图丙)北美洲云杉主要分布区图。(2016·浙江卷改编)‎ 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)‎ 答案：②①③　解析：‎ 要获得云杉主要分布区图，首先要运用GPS对野外采样点进行空间定位，其次要进行实验分析并建立云杉主要分布区地理信息数据库，最后要运用GIS分析和输出云杉主要分布区地理信息数据。‎ ‎3．[填空]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，该时段该区域风向主要为偏东风，云量分布差异不明显。(2014·山东卷改编)‎ 道路积雪会影响交通，应用GPS技术可以获取道路积雪影像数据应用________技术，解译积雪遥感影像和分析道路积雪空间分布应用________技术，确定待救援车辆位置应用________技术。‎ 答案：RS　GIS　GPS 读图，回答1～2题。‎ 黄河基础地理信息系统与“数字黄河”的关系 ‎1．关于上图反映的“数字黄河”的叙述，不正确的是(　　)‎ A．可以用来查阅获取黄河的有关信息 B．可以用来指导黄河防汛和水量调度 C．对普通老百姓而言，距离较远，价值不大 D．“数字黄河”的建设需要不断完善和更新 ‎2．有关“数字地球”的叙述，正确的是(　　)‎ A．就是指“3S”技术的应用 B．一个由数据和信息组成的地球 C．主要反映现实问题，不能应用于可持续发展 D．可以方便地信息提取，模拟人类活动对环境产生的影响，制定可持续发展的对策 答案：1.C　2.D　解析：数字地球是在“3S”技术的基础上，把大量信息进行整合并进行立体、动态地显示，便于应用和研究。“数字黄河”是数字地球区域性的体现。‎ ‎[学法指导]　“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。‎ ‎ “3S”图像资料的判读 ‎“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。‎ 图1　遥感影像图(京津夜景图片)‎ 图2　GIS图层叠加示意图 图3　车载导航仪示意图 图4　综合图(某城市中心城区月交通事故次数示意图)‎ 这类图像在判读时，一定要利用题干和图中信息，结合“3S”技术各自的特点和功能，准确判断出所属的图像类型，再进一步分析其基础应用或原理。‎ ‎1．遥感影像图的判读(如图1)‎ ‎(1)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：‎ ‎①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。‎ ‎②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。‎ ‎③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，呈现点状或面状亮区。‎ ‎④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，沥青路面呈现深灰色。‎ ‎⑤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。‎ ‎⑥林地：往往可以观察到高大树木投下的阴影。‎ ‎(2)卫星遥感影像图的判读方法 ‎①直接判定法：卫星图像比例尺小，在卫星图像上除较大型的地物个体可根据其色调、形态等直接判定外，一般地物个体的形态等细部特征都看不清楚。因此，在卫星图像上直接判定一般是依据其色调和形态进行。‎ ‎②对比分析法：对不同波段、不同时段的图像进行对比分析，或者与地面资料进行对比。对比的目的在于建立卫星图像与实地地物或现象的对应关系，总结判读经验，使判读结果更为准确可靠。‎ ‎③逻辑推理法：基于卫星图像的特点，对卫星图像的判读可借助各种地物和自然现象间的内在联系，结合图像上表现出的特征，用逻辑推理方法，判定某一地物或现象的存在及其属性。例如，从水系分布的格局，可推断出当地的岩性、地貌类型等方面的信息；从植被类型分布，可推断出土壤类型等方面的信息。‎ ‎2．GIS叠加分析图的判读(如图2)‎ 首先要明确GIS图层叠加示意图是由哪些专题图层组成的，其次要明确不同的专题图层反映的地理事物之间的空间联系，最后要明确图层叠加之后反映的地理要素特征。‎ 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。‎ ‎(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。‎ ‎[典例名师指妙招]‎ ‎[例]　下图是利用地理信息技术制作的某城市中心城区月交通事故次数示意图。读图，回答(1)～(2)题。‎ ‎(1)该图的制作与应用借助于(　　)‎ A．遥感技术获取道路网信息，测定监测点分布 B．全球定位系统确定事故的位置，预测交通流量 C．地理信息系统查询事故频次，分析出警最优路径 D．数字地球技术，实现道路与监测点的互换 ‎(2)根据图中交通网络，可以推断该地区(　　)‎ A．甲地是城市中心商务区所在地 B．乙地适宜建大型地面停车场 C．对外联系主要通道在西北方向 D．商业网点密度东部大于西部 ‎[名师指导解题]‎ ‎1．名师指点 ‎①由图名“某城市中心城区月交通事故次数示意图”，可知该图为借助于GPS和GIS制作的综合图像。‎ ‎②由图例，可知交通事故次数与城市交通道路的密度直接相关。‎ ‎2．信息提取 ‎[答案]　(1)C　(2)D