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111 第三章 地理信息技術(shù)應(yīng)用 章末總結(jié) 學(xué)案（湘教版必修3） 專(zhuān)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(duì)電磁波敏感的儀器，在不與探測(cè)目標(biāo)接觸的情況下，記錄目標(biāo)物對(duì)電磁波的輻射、反射、散射等信息，并通過(guò)分析，揭示目標(biāo)物的特征、性質(zhì)及其變化的綜合探測(cè)技術(shù)；GIS是一種能夠采集、存儲(chǔ)、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(jì)算機(jī)系統(tǒng))；GPS是具有海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)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(yuǎn)離被測(cè)目標(biāo)的位置上對(duì)被測(cè)目標(biāo)的電磁波特征進(jìn)行測(cè)量、記錄與分析的技術(shù) 依靠計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)地理信息的收集、處理、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用的系統(tǒng) 利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得地面某點(diǎn)經(jīng)緯度和高程的系統(tǒng) 別稱(chēng) 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(chǔ)→操作分析→信息輸出 地面監(jiān)控系統(tǒng)→監(jiān)測(cè)調(diào)控→空間星座→發(fā)送導(dǎo)航→定位信號(hào)→GPS接收機(jī) 特征 范圍大、速度快、周期短、限制少、應(yīng)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(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)；③計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持 全能性、全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性 作用 較短時(shí)間內(nèi)獲得全面資料，以便及時(shí)安排防災(zāi)、救災(zāi) 能對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、管理、分析和表達(dá) 能為各類(lèi)用戶(hù)提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間信息 [例1]　當(dāng)今，“3S”(RS、GPS、GIS)技術(shù)在生產(chǎn)、生活和科研中的作用越來(lái)越突出。運(yùn)用有關(guān)“3S”知識(shí)回答下列問(wèn)題。 (1)GIS具有強(qiáng)大的查詢(xún)功能，根據(jù)上圖顯示的查詢(xún)半徑，圖中以北京為查詢(xún)中心的地圖比例尺為_(kāi)___________。根據(jù)圖中顯示的經(jīng)緯度可知，地圖中代表呼和浩特、濟(jì)南、太原、天津的字母分別是____________________________________________________________。 (2)城市道路建設(shè)速度越來(lái)越快，地圖測(cè)繪部門(mén)為了及時(shí)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(diǎn)，利用________技術(shù)，快速設(shè)計(jì)出警車(chē)、救護(hù)車(chē)趕往出事地的最佳行車(chē)路線(xiàn)，而交通事故發(fā)生地與警車(chē)、救護(hù)車(chē)的精確位置是利用________技術(shù)獲取的。為了能對(duì)運(yùn)動(dòng)中的汽車(chē)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(xiàn)分別表示“3S”技術(shù)的不同應(yīng)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(gè)圓的重疊部分分別代表RS、GPS、GIS不同組合的綜合應(yīng)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(gè)綜合應(yīng)用中任選一種組合，并寫(xiě)出應(yīng)用實(shí)例： _______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 專(zhuān)題二　地理信息數(shù)字化描述方法 對(duì)地理信息進(jìn)行數(shù)字化描述，是要使計(jì)算機(jī)能夠識(shí)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(jì)算機(jī)內(nèi)描述空間實(shí)體有兩種形式：顯式描述和隱式描述。例如，一條河流，在計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)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(hào)、數(shù)字、灰度值來(lái)表示。河流的隱式表示是由一系列定義了始點(diǎn)和終點(diǎn)的線(xiàn)及某種連接關(guān)系來(lái)描述，線(xiàn)的始點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)定義為一條表示河流及其河心洲形狀的矢量(如圖c)。 計(jì)算機(jī)對(duì)地理實(shí)體的顯式描述也稱(chēng)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)對(duì)地理實(shí)體的隱式描述也稱(chēng)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。柵格和矢量結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)描述空間實(shí)體的兩種最基本的方式。 在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，整個(gè)地理空間被規(guī)則地分為一個(gè)個(gè)小塊(通常為正方形)，地理實(shí)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(gè)地理實(shí)體的形態(tài)是由柵格或網(wǎng)絡(luò)中的一組來(lái)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(shí)體的形狀和位置是由一組坐標(biāo)對(duì)所確定。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)地理實(shí)體的描述類(lèi)似于地圖對(duì)地理信息的描述，一般也把地理實(shí)體分為點(diǎn)、線(xiàn)、面三種，每種實(shí)體有不同的編碼方法。如下圖，圖中有點(diǎn)狀地物高程點(diǎn)、煙囪，線(xiàn)狀地物鐵路，面狀地物居民點(diǎn)、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(diǎn)狀地物用點(diǎn)狀地物所在位置的一對(duì)坐標(biāo)表示其位置，其屬性值(是高程點(diǎn)還是煙囪，高程點(diǎn)的值是多少)則用其他的數(shù)據(jù)項(xiàng)來(lái)表示；線(xiàn)狀地物則用一組有序的坐標(biāo)對(duì)來(lái)表示；面狀地物則用組成面狀地物的邊界來(lái)表示。同樣線(xiàn)狀地物和面狀地物的屬性值都要用其他的數(shù)據(jù)項(xiàng)來(lái)表示。用柵格結(jié)構(gòu)表示地圖，首先要給定每個(gè)物體的編碼，如給定高程點(diǎn)的編碼為8，煙囪的編碼為7，鐵路的編碼為1，居民點(diǎn)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(xiàng)條件都同時(shí)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(xiàng)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(cè)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(shuō)法正確的是(　　) ①GIS是地圖的延伸　②RS是地圖的延伸?、跥PS可為用戶(hù)提供精密的三維坐標(biāo)　④GIS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(guò)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．?dāng)?shù)據(jù)處理 B．信息源 C．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù) D．表達(dá) 4．下列敘述，不正確的是(　　) A．計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)和操作文字、圖像、圖形、聲音等人類(lèi)的信息，所以計(jì)算機(jī)可以直接理解信息 B．?dāng)?shù)據(jù)是直接記錄下來(lái)或通過(guò)數(shù)字化后可以被鑒別的符號(hào) C．把文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)等信息轉(zhuǎn)化成“0”和“1”的過(guò)程就是數(shù)字化 D．計(jì)算機(jī)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(guó)已成功發(fā)射了數(shù)顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除能夠提供精確的定位、測(cè)速外，還能夠提供的服務(wù)包括(　　) ①授時(shí)?、谕ㄐ欧?wù)?、坜r(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)?、軞鉁禺惓１O(jiān)測(cè) A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 題號(hào) 1 2 3 4 5 答案 6.2005年9月20日9時(shí)30分，中國(guó)科學(xué)院可可西里綜合科學(xué)考察隊(duì)正式啟程。科考隊(duì)從西藏拉薩出發(fā)；沿途考察納木錯(cuò)、雙湖、可可西里湖、茫崖等地，最后抵達(dá)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(wèn)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(yǔ)意為“美麗的少女”，長(zhǎng)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(guó)最大的一片無(wú)人區(qū)，被稱(chēng)為“人類(lèi)生命的禁區(qū)” ③當(dāng)?shù)氐湫偷膭?dòng)物為藏綿羊、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(jìn)行科考，隊(duì)員們可能面臨的挑戰(zhàn)有__________________________、________________________、________________________。 (3)通過(guò)近些年的遙感衛(wèi)星圖片，專(zhuān)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(rèn)為這些湖泊的成因是什么？有何啟示？ 　 　 　 　 　 　 (4)用遙感勘探國(guó)土資源比傳統(tǒng)技術(shù)有何優(yōu)點(diǎn)？ 　 　 　 　 　 (5)科考過(guò)程中，你認(rèn)為應(yīng)該如何做好沿路的環(huán)境保護(hù)，特別是垃圾的處理？ 　 　 　 　 　 參考答案 專(zhuān)題探究 例1　(1)1：50 000 000　A、D、B、C　(2)RS　GIS　GPS　四　(3)①?、? ②　(4)GIS與GPS　甲：RS獲取礦床露頭信息，GIS分析礦產(chǎn)種類(lèi)，GPS確定礦床露頭位置； 乙：RS獲取水災(zāi)淹沒(méi)區(qū)的動(dòng)態(tài)信息，GIS分析水災(zāi)損失； 丙：裝載GPS接收器的運(yùn)鈔車(chē)發(fā)送位置信息到監(jiān)測(cè)中心，GIS監(jiān)測(cè)運(yùn)鈔車(chē)是否偏離預(yù)定線(xiàn)路； 丁：RS獲取森林火場(chǎng)遙感信息，并可判斷火勢(shì)蔓延方向，GPS獲取火場(chǎng)精確位置，引導(dǎo)消防隊(duì)員及時(shí)、準(zhǔn)確到達(dá)滅火地點(diǎn)。(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(shí)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(guò)GIS系統(tǒng)對(duì)交通監(jiān)控與救援管理系統(tǒng)進(jìn)行處理，則能快速設(shè)計(jì)出警車(chē)、救護(hù)車(chē)趕往出事地的最佳行車(chē)路線(xiàn)；要知道任何一點(diǎn)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(yīng)該由GIS指出，同時(shí)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(diǎn)。 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(gè)條件及表格說(shuō)明可知，泥石流易發(fā)程度由前三個(gè)表格中數(shù)字之和決定，把每個(gè)區(qū)域三個(gè)數(shù)字相加，其和越大表明該處越易發(fā)生泥石流，對(duì)比各區(qū)域可知D項(xiàng)正確。] 課后練習(xí)區(qū) 1．A　[遙感能夠觀察到可見(jiàn)光之外人眼看不見(jiàn)的光線(xiàn)，這些看不到的光線(xiàn)包括紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)、微波等，它們往往包含了物體重要的信息。例如，紅外線(xiàn)常含有物體溫度的信息。土壤水分對(duì)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(jì)算機(jī)雖然可以存儲(chǔ)和操作文字、圖像、圖形、聲音等人類(lèi)信息，但是計(jì)算機(jī)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(dǎo)航系統(tǒng)主要依據(jù)衛(wèi)星提供精確的地理坐標(biāo)，還有授時(shí)和通信服務(wù)。農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)，氣溫異常監(jiān)測(cè)通常采用GIS技術(shù)。] 6．(1)A (2)交通問(wèn)題　天氣的不確定性　高原反應(yīng) (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(lái)自降水 ，說(shuō)明這一帶的生態(tài)狀況良好；但如果來(lái)自冰川凍土融化，則說(shuō)明生態(tài)正在惡化。因?yàn)槠涞乇碛写竺娣e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(huì)消失，水分蒸發(fā)，土壤沙化，從而導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。 (4)視域廣闊、監(jiān)測(cè)范圍大、瞬時(shí)成像、實(shí)時(shí)傳輸、快速處理。 (5)科考過(guò)程中制造的垃圾應(yīng)全部裝袋，帶回有能力處置的地方回收。 111