地理信息技术在区域地理环境研究中的作用

【教学目标】 知识和技能目标：

1. 了解遥感的概念和遥感的基本工作过程。 2. 了解全球定位系统的概念和基本工作过程。 3. 了解数字地球的含义。

4. 结合实例，了解遥感（ RS ）在资源普查、环境和灾害监测中的应用。 5. 举例说出全球定位系统（ GPS ）在定位导航中的应用。

6. 运用有关资料，了解地理信息系统（ GIS ）在城市管理中的功能。 过程与方法目标：

1. 学会通过多种途径、运用多种手段收集、整理地理信息，并应用到新课学习中。 2. 在生活中发现和体验 RS 、 GIS 、 GPS 技术的应用及带来的变化。 情感态度与价值观目标：

1. 通过本节的学习，让学生亲历体验地理信息技术给工农业生产、人们的生活带来的方便，从而能够更加热爱科学、不断地学习和探索科学知识。

2. 能将所学的知识用于实践，利用现代地理科学发展的前沿科学来为社会服务。 【教材内容及分析】

本节的《新课程标准》要求是：结合实例，了解遥感在资源普查、环境和灾害监测中的应用。举例说出全球定位系统在定位导航中的应用。运用有关资料，了解地理信息系统在城市管理中的功能。了解数字地球的含义。

本节内容主要从遥感（ RS ）、全球定位系统（ GPS ）、地理信息系统（ GIS ）三个方面介绍地理信息技术，以及在此基础上介绍“数字地球”。由于学生的基础和教学设施条件，以及遥感、全球定位系统、地理信息系统技术本身的复杂性，《地理新课程标准》主要从这些技术的应用出发，让学生了解地理信息技术。在教学时我们可以在课前，先让学生通过互联网及各种媒体搜集有关信息，在此基础上，教师尽可能地运用生活中的实例来讲解这些地理信息技术，有利于学生对知识的体验、理解和巩固。

教学重点和难点：遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境中的应用。

【教学过程与教学策略】 一、联系生活实际，导入新课学习

师： 上节课我们布置了一个课外调查题，同学们走访自己的亲朋好友中的驾驶一族，了解他们驾车到一个陌生的城市，最大的烦恼是什么？怎么来解决这个烦恼？

生： 学生回答略。

师： 根据学生的回答情况，教师引入全球定位系统（ GPS ）汽车导航。 多媒体视频展示：全球定位系统（ GPS ）汽车导航。

师：全球定位系统（ GPS ）是地理信息技术的一种，本节课我们就学习地理信息技术在区域地理环境研究中的应用。

（在学生课前的走访和初步感知的基础上，运用多媒体技术，再现生活情境，能够激发学生的学习兴趣，增强探究新知的欲望。）

二、运用信息资料，自主学习探究 师： 什么是地理信息技术？

生： 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，主要包括遥感、全球定位系统和地理信息系统。

师： 首先我们学习遥感（ RS ）。 （一）遥感

1. 什么是遥感（ RS ）？

生： 遥感是人们在航空器（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。

多媒体显示：图片：“ 1998 年 7 月 27-31 日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像 ” 、 “ 1998 年8 月28 日 洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像”

师 : 引导学生通过比对图例 , 比较图 1 ． 5a 和 1 ． 5b ；图 1 ． 6a 和 1 ． 6b ；图 1 ． 5 和 1 ． 6 ，从中提取相关的地理信息。

提问：

①通过两幅图的比较，你认为遥感技术在洪水情况的探测中起了什么作用？

②你能告诉大家从监测的范围、速度，人力和财力的投入等方面看，遥感具有哪些特点吗？（ 与实地测绘相比，遥感具有探测范围大“飞得高，探得远”、获得资料速度快、周期短、受地面条件限制少即适应性强“你不行还有我行”等特点，人力、财力投入相对较少。）

③你们小组还能告诉大家更多的遥感应用的实例吗？

各小组分别上台展示收集的有关遥感技术在各行各业应用情况及案例。 2. 遥感技术的应用

资料一： 大兴安岭森林火灾遥感监测信息 问天网 2004-10-21

内蒙古气象台消息， 10 月 15 日 ， NOAA-16 号气象卫星接收到的卫星遥感监测图中，中蒙边境处蒙古境内有一火点。

17 日、 18 日火场上空有云未能监测到。 19 日 14 时 27 分接收到的卫星遥感监测图中，火区已烧入内蒙古阿尔山境内，位置是： 119.810E-47.060N 。高温区面积约为 17.50 平方公里。 16 时的遥感监测图中火区面积有所扩大。 19 日下午，火场上空 4. 5 级西北风，火势向东南方向蔓延。

另外，锡盟东乌旗与兴安盟科右前旗交界处有一处火点，位置为 120.130E-46.560N, 高温区面积约为 2.2 平方公里。

资料二： 西安土地管理局用上高科技 是否乱占耕地卫星一看便知

卫星遥感技术已经运用到政府部门的执法检查当中。目前，西安市土地管理局正在利用卫星遥感资料，来发现和查处土地违法行为。

利用卫星来检查土地执法情况，在西安市已是第二次。卫星遥感照片与通常的高空俯拍照片不同，它的颜色呈现出一种犹如“电视机颜色失真”的样子。具体做法是，拿 2000 年 10 月和 2001 年 10 月高空卫星所拍摄的两张西安行政区域的照片来进行比较，看哪些地点呈现出颜色变化，是否把耕地变成了建筑。 1.5 米 宽的道路、 6 亩大小的地块是目前卫星照片所能分辨的最小限度。

西安市土地管理局有关部门同志介绍说，这次检查工作的区域范围是西安市 8 个区和长安、高陵 2 个县的新增建设用地，卫星照片上所能辨认出的地面变化大约有 200 多个点，这些新增建设用地是否符合有关规定，他们正在逐项核查。

卫星遥感技术已经运用到政府部门的执法检查当中。目前，西安市土地管理局正在利用卫星遥感资料，来发现和查处土地违法行为。

利用卫星来检查土地执法情况，在西安市已是第二次。卫星遥感照片与通常的高空俯拍照片不同，它的颜色呈现出一种犹如“电视机颜色失真”的样子。具体做法是，拿 2000 年 10 月和 2001 年 10 月高空卫星所拍摄的两张西安行政区域的照片来进行比较，看哪些地点呈现出颜色变化，是否把耕地变成了建筑。 1.5 米 宽的道路、 6 亩大小的地块是目前卫星照片所能分辨的最小限度。

西安市土地管理局有关部门同志介绍说，这次检查工作的区域范围是西安市 8 个区和长安、高陵 2 个县的新增建设用地，卫星照片上所能辨认出的地面变化大约有 200 多个点，这些新增建设用地是否符合有关规定，他们正在逐项核查。

（通过展示师生收集、整理的地理信息，使学生能更直观地理解新知识，提高学生收集、整理信息的积极性，更好地学会在各种有效信息中选择最有价值的信息，学会利用网络资源进行自主学习，并能更好地促使教师从知识的传授者向学生学习的合作者、引导者和参与者，学生发展的促进者角色的转变。）

在区域地理环境研究中 , 遥感应用于资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。 3. 遥感的主要环节

（利用图表形象讲解遥感工作过程。）

师：我们了解了遥感的工作过程，那我们来看看遥感与传统的研究方法相比有哪些优点呢？

传统工作方法

遥感技术

从点、线实地观测入手，逐渐过渡首先从面上分析研究入手，然后有到面上分析研究。 重点地选择点、线进行野外验证、检查。 （区别传统方法与遥感技术的区别，强调遥感技术的优越性。）

师： 在区域地理环境研究中，遥感广泛应用于资源调查，环境监测 \\ 自然灾害防御等领域。

（二）全球定位系统

师： 同学们已经知道刚上课时我们播放的 GPS 汽车导航视频，就是全球定位系统技术的应用。你们还知道全球定位系统 GPS 在生活中哪些方面的应用？

资料一： 美科学家将全球定位系统应用于农业，提高效率 [ 2004-06-08 09:54 ]

中国日报网站消息：据最新一期美国《国家地理》杂志介绍，美国国家航空和航天局正将全球定位系统等一系列新技术应用于农业领域，以帮助农民增加产量，提高生产效率。

目前正进行的试验之一是“导航者”太阳能无人驾驶飞机，其监控装置可以提供农作物的具体收割时间。此外，全球定位卫星技术可以让农民在使用拖拉机时精确定位他们在田地里的方位。

借助这种精确度可达纬度 １０厘米 、经度 ２０厘米 的全球定位系统，农民可以全天候使用机器人拖拉机工作，再也不受日出日落或天气好坏的影响。

土壤探测器及其他地面监控设备与全球定位系统结合使用，还可以帮助农民确定需要浇水、施肥或者除草的准确地点。这一系统的另一潜在功能是帮助科学家实时监控火山活动，并跟踪地震前后的地球活动。（来源：新华网）

师： 全球定位系统在区域地理环境研究中的应用较为广泛。野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置，海拔。无论是在飞机上、行驶的汽车和船泊上，还是徒步在野外考察、旅行，只要拥有手机大小的 GPS 信号接受机，你就能随时知道自己前进的方向和所处的地理坐标。

师： 什么是全球定位系统？它有哪三大部分组成？主要特点是什么？ 生： 学生回答略。

师： 对，这就是全球定位系统，它由空间部分—— GPS 卫星星座，地面控制部分——地面监控系统，用户设备系统—— GPS 信号接受机组成。 GPS 可以为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间，并具有全能性、全球性、全天候、连续性、实时性的特点。

（三）地理信息系统

师： 刚才我们一起学习了 RS 、 GPS ，了解了它们在区域地理环境中的应用。下面我们一起来做个游戏，开展一个比赛。我们把全班同学分成一大组和一小组，小组同学上讲台利用计算机网络提供的上海地理信息系统，一大组同学利用各自课前准备的上海市城市、交通、旅游等地图，分别合作查找以下地名和相关信息，上海野生动物园、东方明珠、复旦大学、浦东机场 …

师： 通过刚才的查找和回答，哪个组取胜应该是没有争议了吧！…刚才同学们也亲身体验了，地理信息系统与普通地图相比给我们带来了哪些方便呢？

（通过两组查找信息的比赛，故意制造不平等的竞争条件，让学生更进一步体会地理信息系统带来的方便、快捷……激发学生学习、探究的兴趣。）

生： 方便、快速、信息量大、直观、……

师： 那么，什么是地理信息系统呢？它的简要程序是什么？同学们自学思考。 生： 学生回答略。

师： 结合课本香港地理信息系统，与学生一起进一步熟悉 GIS 的工作过程和应用。

师生共同讨论回答：课本 14 页活动题。 （四）地理信息技术和数字地球

师： 通过学习和讨论，思考遥感、全球定位系统与地理信息系统他们三者的相互关系？什么是数字地球？

三、课外活动延伸，体验学以致用 多媒体显示：

图文：平顶山 120 急救中心卫星全球定位系统

http://www.sina.com.cn 2004 年 09 月 27 日 16:01 平顶山外宣办

平顶山 120 急救中心卫星全球定位系统

让学生课后分小组模拟平顶山 120 急救中心，查找资料，走访本市的 110 指挥中心，编写急救案例，体验地理信息技术在实际生活中的应用，并提出建议和改进方案。 （实践活动代替书面作业，既能调动学生的学习积极性，又能使学生体验学以致用的成就感，从而提高学习地理的兴趣。）

【评析】

以上教学设计体现了以下两方面的特色：

第一，引导学生自主学习、合作学习，让学生真正成为地理学习的主人。学生是地理学习的主人，教师是学习活动的组织者和引导者。无论是课前——搜集、整理资料；课内——展示、分析资料；还是课后——调查使用资料；教师都为学生创设了自主学习、合作学习的情境，让学生在自主学习和合作学习中努力地去发现问题，提出问题，解决问题。

第二，重视信息技术在地理学习中的应用。获取、加工、运用信息的能力不仅是学生学习能力的一部分，也是学生未来生活能力的重要组成。本节课所教学的内容，大部分同学在平时的生活中体会不深，因此，在教学设计中，教师特别注重让学生利用互联网查寻各种相关资料，利用多媒体播放视频资料，展示各种图片、文字资料，增加学生的感性认识，让学生真正体会到地理信息技术在区域地理环境中的应用。

资料宝库

卫星遥感的神奇功能

卫星遥感监测在我国起步是比较早的，早在 70 年代初，我国还没有自己的气象卫星时，国家卫星气象中心就利用接收别国的气象卫星资料，开始了我国的卫星遥感监测工作。随着我国气象事业的发展，卫星遥感监测工作也有了很大的发展。我们有了自己的气象卫星，巨型计算机代替了计算能力只有每秒 100 万次的微机，而以传真图片传输信息的方式也被网络代替。目前，我国的卫星遥感监测服务已经业务化，并且在台风、森林草原火灾、洪涝灾害、沙尘暴监测以及其他各项国民经济建设中起到了重要作用。对洪涝灾害的监测是卫星遥感监测服务的一项重要内容。 在 1991 年江淮大水中的成功服务则让人们认识到了卫星遥感监测的作用。当时还没有其他的手段来监测灾情的发展，而国家卫星气象中心利用气象卫星遥感资料，把各个县的水情监测情况制作成灾情信息图像，从中可以看出水体所占面积的比例，使指挥决策部门能够及时掌握水情的发展，为指挥决策提供了重要依据。此后，遥感监测服务在历次的洪涝灾害监测中都发挥了重大作用，如 1996 年华北大水、 1998 年长江和嫩江、松花江大水等。目前，利用气象卫星遥感监测获得的信息已成为各级领导指挥决策的重要依据。

在没有卫星遥感监测之前，对森林草原火灾的监测，主要是靠了望台进行人工监视和利用远红外探测仪监测，只能监测方圆几十公里的范围，但由于我国国土面积广大，森林的分布又比较分散，监测起来非常困难，而利用卫星则可以大大加强火情监测能力。气象卫星遥感监测第一次在这方面发挥重要作用，是为扑灭 1987 年大兴安岭火灾提供服务，当时利用卫星遥感监测所获得的信息成为扑火指挥部的主要依据。

台风和沙尘暴是危害较大的两种灾害性天气，在对这些严重威胁人民生命财产安全和影响国民经济发展的灾害的监测中，卫星遥感监测更是发挥了重要作用。在没有卫星遥感监测时，对于台风尤其是形成于远海的台风，人们无法知晓，更不能了解其强弱和移向等，造成很多被台风突然袭击的情况， 1922 年一个在广东汕头登陆的台风曾造成 6 万人死亡的悲剧，而现在有了卫星遥感，台风一经形成就处于卫星的监测之中，尤其是静止卫星，观测频次高，可以进行连续性的观测，对台风的位置、强弱和移向等都可以作出比较准确的监测和预报，避免了很多悲剧的发生。近年来，随着发生频率的增高，沙尘暴已经成为人们关注的焦点之—。但沙尘暴多形成于较荒凉地区，观测站点少，监测起来比较困难，而用卫星遥感监测则可以弥补这方面的不足。用卫星进行遥感监测，不但可以监测沙尘暴的源地、路径，对载沙量进行研究，将遥感信息输入地理信息系统中，还可以估计出受沙尘天气影响的程度，为防灾减灾和灾害的治理提供依据。

此外，在雪灾、干旱、植被、渔情、泥沙、暴雨以及海冰等方面的监测中，卫星遥感监测都发挥了不可替代的作用。而且对大雾等灾害性天气、城市化进程以及城市热岛效应的监测也在研究之中，在不久的将来即可投人业务应用。

更为可喜的是，由我国自行研制发射的风云系列气象卫星，已经成为我国进行遥感监测的主要资料来源，并且在工作中积累了大量成功的经验，培养了许多高素质的专业技术人才，为卫星遥感监测服务在将来发挥更大的作用奠定了基础。

南昌为千辆出租车免费安装全球定位系统

江南都市报

本报讯 记者吴刚、实习生江湖、文耀报道：昨天，由南昌市政府投资 300 万元为省城 1000 辆出租汽车免费安装 GPS( 全球定位系统 ) 全面展开，首批受益的将是省城 200 辆文明出租车。据悉，此举在全省尚属首次，这将使市民真正足不出户便可电话“打的”，南昌市出租汽车行业也将发生巨大变化。

◎拨个电话就能“打的”

GPS 即全球定位系统，其原理是通过卫星不间断的发送自身各种参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算机求出接收机高精度的三维坐标、三向速度和时间信息。出租车安装 GPS 后，如果您需要出租车服务时，只需拨打出租车要车特号 ( 电召 ) ， GPS 车辆定位监控调度系统将在 1 分钟内完成所有操作，在很短的时间内将出租车领到您身边，您将享受到优质、方便、及时、安全、舒适的服务。据有关人士介绍，目前南昌每天将有 7 辆出租车安装该系统，预计两个多月后安装数量将达 800 余辆，届时将公布电召号码方便乘客。

◎“的哥”更有安全感

GPS 系统拥有 5 秒钟之内直达 110 的快速联网报警设备。据技术人员介绍，该设备从报警到 110 监听到出警，犯罪分子都无法察觉，警方能够在极短的时间内确定警情发生地点以及案发后出租车走向，令犯罪分子无处藏身。如果犯罪分子剪断或拔掉报警开关，车载设备能自动发出警报。这无疑给每天四处奔波的“的哥”吃了一颗“定心丸”。

◎违规违章“逃不掉”

据承担省城出租车 GPS 安装的车科长介绍，乘客如果电话约车，整个电召过程系统都做了详细记录，从乘客的电话录音，到司机应召、服务结果等，一旦出现乘客投诉，可以快速地确认责任方，并作出公正处理。如果乘客遇到宰客现象，如果乘客可以提供车牌号、日期等准确信息，根据相关数据进行车资估算，立即就能认定宰客；如提供大致时间和地点， GPS 运用模糊查询功能，将“嫌疑”车缩到最小范围，根据有关数据也◎能找到宰客“的哥”。 车辆安装 GPS 后，车内的“黑匣子”能记录该车多达 10000 个位置点信息，如发生交通事故， 交通管理部门通过 GPS 系统中心，很容易判定肇事出租车，有效地防止了肇事

司机逃逸。并且监控系统对车辆的各种违规操作都有记录，如无故超车，超速等，交通管理部门很快能对违规车辆作出处理。

昨天在安装现场，有关负责人表示，目前南昌市交通堵塞仍较严重，出租车安装 GPS 后，车主不用开着空车到处跑，并能够为司机选择最佳的行车线路，这对于缓解城市交通拥堵、减轻城市交通管理及道路建设的压力将有重要作用。