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111 第三章 地理信息技術(shù)應用 章末總結(jié) 學案（湘教版必修3） 專題一　遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)與地理信息系統(tǒng)(GIS)的區(qū)別 RS借助對電磁波敏感的儀器，在不與探測目標接觸的情況下，記錄目標物對電磁波的輻射、反射、散射等信息，并通過分析，揭示目標物的特征、性質(zhì)及其變化的綜合探測技術(shù)；GIS是一種能夠采集、存儲、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)(地理參考信息)的空間信息系統(tǒng)(計算機系統(tǒng))；GPS是具有海、陸、空進行全方位、實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)?！?S”技術(shù)的區(qū)別如下表所示： 遙感 地理信息系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng) 概念 利用一定的技術(shù)設(shè)備和系統(tǒng)，在遠離被測目標的位置上對被測目標的電磁波特征進行測量、記錄與分析的技術(shù) 依靠計算機實現(xiàn)地理信息的收集、處理、存儲、分析和應用的系統(tǒng) 利用衛(wèi)星網(wǎng)絡來獲得地面某點經(jīng)緯度和高程的系統(tǒng) 別稱 人的視力的延伸 地圖的延伸 技術(shù)環(huán) 節(jié)(工作 流程) 電磁波→收集→傳輸→處理分析→成果 地理數(shù)據(jù)輸入→存儲→操作分析→信息輸出 地面監(jiān)控系統(tǒng)→監(jiān)測調(diào)控→空間星座→發(fā)送導航→定位信號→GPS接收機 特征 范圍大、速度快、周期短、限制少、應用廣 ①采集、管理、分析、輸出地理空間信息；②空間分析，多要素、綜合、動態(tài)預測；③計算機系統(tǒng)支持 全能性、全球性、全天候、連續(xù)性、實時性 作用 較短時間內(nèi)獲得全面資料，以便及時安排防災、救災 能對地理空間數(shù)據(jù)進行輸入、管理、分析和表達 能為各類用戶提供精確的三維坐標、速度和時間信息 [例1]　當今，“3S”(RS、GPS、GIS)技術(shù)在生產(chǎn)、生活和科研中的作用越來越突出。運用有關(guān)“3S”知識回答下列問題。 (1)GIS具有強大的查詢功能，根據(jù)上圖顯示的查詢半徑，圖中以北京為查詢中心的地圖比例尺為____________。根據(jù)圖中顯示的經(jīng)緯度可知，地圖中代表呼和浩特、濟南、太原、天津的字母分別是____________________________________________________________。 (2)城市道路建設(shè)速度越來越快，地圖測繪部門為了及時更新城市道路變化信息，需要利用________技術(shù)。下圖所示的交通監(jiān)控與救援管理系統(tǒng)，根據(jù)交通事故發(fā)生地點，利用________技術(shù)，快速設(shè)計出警車、救護車趕往出事地的最佳行車路線，而交通事故發(fā)生地與警車、救護車的精確位置是利用________技術(shù)獲取的。為了能對運動中的汽車精確定位，至少需要接收________顆衛(wèi)星的信息。 (3)下圖中①②③④⑤⑥箭頭指向線分別表示“3S”技術(shù)的不同應用功能，其中表示“提供影像信息功能”的是⑤和________，表示“提供空間定位信息功能”的是⑥和________，表示“反饋影像信息處理結(jié)果”的是________。 (4)上圖中各個圓的重疊部分分別代表RS、GPS、GIS不同組合的綜合應用，其中重疊部分乙代表GIS與RS技術(shù)的組合，丙代表______________技術(shù)的組合。在圖中所示的各個綜合應用中任選一種組合，并寫出應用實例： _______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 專題二　地理信息數(shù)字化描述方法 對地理信息進行數(shù)字化描述，是要使計算機能夠識別地理事物的形狀。為此，必須精確地指出空間模式如何處理、如何顯示等。在計算機內(nèi)描述空間實體有兩種形式：顯式描述和隱式描述。例如，一條河流，在計算機中的顯示表示，就是柵格中的一系列像元，如圖b所示，為使計算機認識這些像元描述的是河流而不是其他物體，這些像元都給予相同的編碼值R或者用相同的顏色、符號、數(shù)字、灰度值來表示。河流的隱式表示是由一系列定義了始點和終點的線及某種連接關(guān)系來描述，線的始點和終點坐標定義為一條表示河流及其河心洲形狀的矢量(如圖c)。 計算機對地理實體的顯式描述也稱柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計算機對地理實體的隱式描述也稱矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。柵格和矢量結(jié)構(gòu)是計算機描述空間實體的兩種最基本的方式。 在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，整個地理空間被規(guī)則地分為一個個小塊(通常為正方形)，地理實體的位置是由占據(jù)小塊的橫排與豎列的位置決定，小塊的位置則由其橫排豎列的數(shù)碼決定，每個地理實體的形態(tài)是由柵格或網(wǎng)絡中的一組來構(gòu)成。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和遙感圖像的數(shù)據(jù)相同，因而數(shù)字遙感圖像就是柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，地理實體的形狀和位置是由一組坐標對所確定。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對地理實體的描述類似于地圖對地理信息的描述，一般也把地理實體分為點、線、面三種，每種實體有不同的編碼方法。如下圖，圖中有點狀地物高程點、煙囪，線狀地物鐵路，面狀地物居民點、林地、菜地等。下面是用矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示地圖的方法。 在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，點狀地物用點狀地物所在位置的一對坐標表示其位置，其屬性值(是高程點還是煙囪，高程點的值是多少)則用其他的數(shù)據(jù)項來表示；線狀地物則用一組有序的坐標對來表示；面狀地物則用組成面狀地物的邊界來表示。同樣線狀地物和面狀地物的屬性值都要用其他的數(shù)據(jù)項來表示。用柵格結(jié)構(gòu)表示地圖，首先要給定每個物體的編碼，如給定高程點的編碼為8，煙囪的編碼為7，鐵路的編碼為1，居民點的編碼為5，林地的編碼為3，菜地的編碼為4。那么如果用矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示該地圖，如下圖： 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 0 0 8 1 0 4 4 4 0 0 3 3 3 0 0 4 4 4 4 4 4 0 3 3 3 0 1 0 4 4 4 4 4 4 3 3 3 0 1 0 4 4 4 4 4 0 0 0 0 1 7 0 0 4 4 4 0 0 0 0 0 1 5 5 0 0 0 0 0 0 7 0 1 5 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0 1 5 5 5 5 0 0 0 8 0 0 1 0 5 5 0 0 0 0 0 0 0 b地圖的柵格表示 [例2]　某市泥石流易發(fā)生在下列三項條件都同時具備的地方：(1)河道；(2)陡坡；(3)大量松散土石分布。該市的地理信息經(jīng)數(shù)字化后，處理分析得出表4，如圖甲。讀圖甲、乙，完成(1)～(2)題。 (1)圖乙中，符合該市河流流向的選項是(　　) A．a(chǎn) B．b C．c D．d (2)該市易發(fā)生泥石流的區(qū)域是(　　) A．甲、庚 B．丙、庚 C．乙、丁 D．戊、辛 1．利用遙感技術(shù)監(jiān)測土壤水分含量變化，主要依據(jù)土壤(　　) A．溫度 B．孔隙 C．肥力 D．空氣 2．下列說法正確的是(　　) ①GIS是地圖的延伸?、赗S是地圖的延伸?、跥PS可為用戶提供精密的三維坐標?、蹽IS可分別處理RS及GPS提供的圖像和數(shù)據(jù) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 3．通過地圖、遙感影像、野外考察等獲得的數(shù)據(jù)，在GIS技術(shù)程序中屬于(　　) A．數(shù)據(jù)處理 B．信息源 C．數(shù)據(jù)庫 D．表達 4．下列敘述，不正確的是(　　) A．計算機可以存儲和操作文字、圖像、圖形、聲音等人類的信息，所以計算機可以直接理解信息 B．數(shù)據(jù)是直接記錄下來或通過數(shù)字化后可以被鑒別的符號 C．把文字、圖形、圖像、聲音、動畫等信息轉(zhuǎn)化成“0”和“1”的過程就是數(shù)字化 D．計算機只能理解和操作用“0”和“1”組成的數(shù)據(jù) 5．到目前為止，我國已成功發(fā)射了數(shù)顆北斗導航試驗衛(wèi)星，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)除能夠提供精確的定位、測速外，還能夠提供的服務包括(　　) ①授時　②通信服務?、坜r(nóng)作物長勢預測　④氣溫異常監(jiān)測 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 題號 1 2 3 4 5 答案 6.2005年9月20日9時30分，中國科學院可可西里綜合科學考察隊正式啟程?？瓶缄爮奈鞑乩_出發(fā)；沿途考察納木錯、雙湖、可可西里湖、茫崖等地，最后抵達格爾木。閱讀材料，并結(jié)合“穿越可可西里核心地帶示意圖”回答下列問題。 (1)關(guān)于可可西里的敘述，正確的是(　　) ①位于青藏高原腹地，藏語意為“美麗的少女”，長江的主要源區(qū)之一 ②這里平均海拔5 300米，高寒缺氧，自然條件非常惡劣，是世界第三也是中國最大的一片無人區(qū)，被稱為“人類生命的禁區(qū)” ③當?shù)氐湫偷膭游餅椴鼐d羊、藏山羊、野駱駝等 ④地貌組合單一，礦產(chǎn)資源貧乏 A．①② B．①④ C．②④ D．③④ (2)在可可西里進行科考，隊員們可能面臨的挑戰(zhàn)有__________________________、________________________、________________________。 (3)通過近些年的遙感衛(wèi)星圖片，專家發(fā)現(xiàn)可可西里地區(qū)出現(xiàn)了許多新的小湖泊。你認為這些湖泊的成因是什么？有何啟示？ 　 　 　 　 　 　 (4)用遙感勘探國土資源比傳統(tǒng)技術(shù)有何優(yōu)點？ 　 　 　 　 　 (5)科考過程中，你認為應該如何做好沿路的環(huán)境保護，特別是垃圾的處理？ 　 　 　 　 　 參考答案 專題探究 例1　(1)1：50 000 000　A、D、B、C　(2)RS　GIS　GPS　四　(3)①　④ ②　(4)GIS與GPS　甲：RS獲取礦床露頭信息，GIS分析礦產(chǎn)種類，GPS確定礦床露頭位置； 乙：RS獲取水災淹沒區(qū)的動態(tài)信息，GIS分析水災損失； 丙：裝載GPS接收器的運鈔車發(fā)送位置信息到監(jiān)測中心，GIS監(jiān)測運鈔車是否偏離預定線路； ?。篟S獲取森林火場遙感信息，并可判斷火勢蔓延方向，GPS獲取火場精確位置，引導消防隊員及時、準確到達滅火地點。(任選一種組合) 解析　本題考查“3S”技術(shù)在生產(chǎn)、生活和科研中的作用，解題關(guān)鍵是要明確它們的區(qū)別與聯(lián)系。(1)圖中已經(jīng)提示以北京為圓心的圓半徑是1厘米，表示的實際距離是500千米，因此該圖的比例尺為1∶50 000 000；熟悉各城市的位置就可以快速地判斷各字母所代表的城市。(2)了解城市道路變化信息，需要利用RS技術(shù)，經(jīng)過GIS系統(tǒng)對交通監(jiān)控與救援管理系統(tǒng)進行處理，則能快速設(shè)計出警車、救護車趕往出事地的最佳行車路線；要知道任何一點的精確位置，可用GPS技術(shù)獲取。(3)GPS的功能是提供定位信息，因此GPS輸出的箭頭④和⑥表示提供定位信息功能；反饋影像信息處理結(jié)果必須在GIS處理完后，因此箭頭應該由GIS指出，同時RS可以提供圖像資料，因此可以判定表示“反饋影像信息處理結(jié)果”的是②。(4)本題解題的關(guān)鍵是看懂圖的重疊部分所代表的含義，另外是熟悉“3S”技術(shù)的特點。 例2　(1)A　(2)D　[第(1)題，由表2和表3數(shù)字判斷河流流向。表2數(shù)字1處為河流所在位置，由表3數(shù)字可確定河流干流由西南流向東北，選A。第(2)題，由泥石流發(fā)生的三個條件及表格說明可知，泥石流易發(fā)程度由前三個表格中數(shù)字之和決定，把每個區(qū)域三個數(shù)字相加，其和越大表明該處越易發(fā)生泥石流，對比各區(qū)域可知D項正確。] 課后練習區(qū) 1．A　[遙感能夠觀察到可見光之外人眼看不見的光線，這些看不到的光線包括紫外線、紅外線、微波等，它們往往包含了物體重要的信息。例如，紅外線常含有物體溫度的信息。土壤水分對土壤溫度有一定影響。] 2．C　[3S技術(shù)的區(qū)別很明顯，RS不能夠繪制地圖，也不是地圖的延伸。] 3．B 4．A　[計算機雖然可以存儲和操作文字、圖像、圖形、聲音等人類信息，但是計算機不能直接理解這些信息，只能理解和操作用“0”和“1”組成的數(shù)據(jù)。] 5．A　[北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)主要依據(jù)衛(wèi)星提供精確的地理坐標，還有授時和通信服務。農(nóng)作物長勢監(jiān)測，氣溫異常監(jiān)測通常采用GIS技術(shù)。] 6．(1)A (2)交通問題　天氣的不確定性　高原反應 (3)一種是降水形成的，另一種可能是冰川和凍土融化形成的。如果來自降水 ，說明這一帶的生態(tài)狀況良好；但如果來自冰川凍土融化，則說明生態(tài)正在惡化。因為其地表有大面積凍土，可起到涵養(yǎng)水源的作用。一旦凍土融化，其涵養(yǎng)水源的作用就會消失，水分蒸發(fā)，土壤沙化，從而導致整個生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。 (4)視域廣闊、監(jiān)測范圍大、瞬時成像、實時傳輸、快速處理。 (5)科考過程中制造的垃圾應全部裝袋，帶回有能力處置的地方回收。 111