「精品」高中地理第三章地理信息技术应用第四节数字地球同步备课教学案湘教版必修3

第四节数字地球
[学习目标] 1.了解数字地球的概念、关键技术。

2.了解数字地球与GIS、GPS、RS之间的关系。

3.结合具体案例，理解数字地球对生活的影响。

一、数字地球的含义
1.概念
数字地球是信息化的、虚拟的地球，即将有关地球上每一点的信息，按地球的地理坐标加以整理，构成一个全球的信息模型。

2.核心思想：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，最大限度地利用资源，并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。

3.数字地球的技术基础
(1)信息高速公路与高速网络技术。

(2)高分辨率卫星遥感技术。

(3)空间信息技术与空间数据基础设施。

(4)大容量数据存储技术。

(5)可视化和虚拟现实技术。

(6)高性能计算能力。

《国土资源“十一五”规划纲要》指出：要建成“数字中国”地理空间框架，初步形成“天上看、地上查、网上管”的国土资源管理运行体系。

由此可见，“3S”技术将在今后国土整治中发挥重要作用。

据此回答1～2题。

1.下列说法正确的是( )
①GIS技术是地图的延伸②RS技术是地图的延伸
③GPS技术可以为用户提供精确的三维坐标④GPS技术可分别处理RS技术和GIS技术提供的图像和数据
A.①②
B.①③
C.③④
D.②④
2.遥感技术可应用的领域有( )
①人口普查②森林火灾的监测③矿产资源的勘探
④确定考察地点的高程
A.①②
B.③④
C.②③
D.①④
答案 1.B 2.C
解析第1题，RS技术是人的视力的延伸；GIS技术是地图的延伸，可处理和分析RS和GPS技术提供的图像和数据；GPS技术可以精确测定经纬度和高程，建立三维坐标。

第2题，遥感技术可广泛应用于资源勘探和环境灾害监测等方面。

拓展提升GIS、RS、GPS与数字地球之间的关系
数字地球是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与再认识，是遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等多种技术的综合利用。

“3S”技术仅仅是数字地球的部分支撑技术。

它们的关系如下图所示：
作为地球信息科学的技术支撑，遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)及信息网络与虚拟技术既互为独立发展又相互促进。

简单地说，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信息的空间定位，地理信息系统主要对地理信息数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价，而信息网络与虚拟技术主要用于地理信息的传播、表达和模拟分析。

从主要作用分工看，它们对于构成地理信息技术缺一不可。

二、数字地球与我们的生活
数字化城市管理是指综合运用多种现代技术对城市进行科学高效管理，系统建设内容涵盖多个领域，如医院利用该系统抢救某危重病人的过程。

数字化城市是数字地球的一部分。

据此完成1～2题。

1.有关“数字城市”的叙述，错误的是( )
A.与“数字地球”是并列的两大信息系统
B.能以数字的形式获取、存储和再现城市的资源、基础设施、人文、经济等方面的信息
C.有利于提高城市管理效率
D.可以为城市可持续发展提供决策支持
2.“数字地球”的作用主要包括( )
①提高城市管理效率
②节约资源和保护环境
③实现城市的可持续发展
④为人类创造高效的、信息化的工作环境和舒适、方便、安全、现代化的生活环境
A.①②③
B.②③④
C.①②④
D.①③④
答案 1.A 2.C
解析“数字城市”是“数字地球”的一部分，它综合运用了地理信息系统、遥感、全球定位系统、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，以数字的形式获取、存储和再现城市的资源、基础设施、人文、经济等各个方面的信息，从而提高城市管理效率，节约资源和保护环境，为城市可持续发展提供决策支持，而不是直接去实现城市的可持续发展。

教材P104活动探究
提示 1.数字地球是我们星球的真实体现，它使人经历和使用被集结的大量自然、文化和历史资料。

它包括资料链接和各种标准，以至于使它能接近来自遥远传感、制图、统计、医学及其他来源的编码资料。

2.略。

教材P107活动思考
提示数字地球(Digital Earth)是当代最新的一种概念。

通俗地讲，就是把地球和人类的各种信息用地图(地理信息)串起来，装在电脑网络中，形成一个全球信息系统，这就叫数字地球。

(1)世界上几乎所有信息都具有地理属性，比如资源、环境、灾害、人口、气象、生物、生态、水文等信息都可以放入数字地球。

(2)数字地球的应用潜力是巨大的，它几乎涉及人类生活的各个方面。

因此，随着可访问和可使用的全球地理信息的日益增长以及遥感、全球定位系统等信息技术的实时支持，数字地球将在虚拟外交、打击犯罪活动、支持农业生产等领域取得广泛应用。

此外，数字地球还将在预测气候变化、保护生物多样性、对灾害快速反应以及虚拟教育等领域具有广阔的应用前景。

(3)社会进步和时代的发展为数字地球提供了可能。

知识小结
中央电视台“探索·发现”栏目近期播出了《回到恐龙时代》的节目。

众所周知，恐龙早已灭绝了，但节目中的各类恐龙及其生活环境如同真的一样。

完成1～2题。

1.上述节目的播出，体现了哪项关键技术的应用( )
A.高速网络技术
B.空间信息技术
C.大容量数据存储技术
D.可视化和虚拟现实技术
2.有关数字地球的可视化技术和虚拟现实技术的叙述，正确的是( )
①可视化技术将抽象数据具体化，以文本、图像、声音和视频等各种形式表现
②可视化技术是实现数字地球与人交互的窗口和工具
③虚拟现实技术只能模拟现实视觉环境
④虚拟现实技术可完成虚拟战争、虚拟旅游等过程
A.②③④
B.①③④
C.①②④
D.①②③
答案 1.D 2.C
解析第1题，依靠其可视化和虚拟现实技术可跨越时空带人们回到远古时代或进入未来。

第2题，虚拟现实技术不仅能模拟现实的视觉环境，还能模拟听觉、嗅觉等现实环境。

3.阅读材料，回答下列问题。

材料一日前，住房和城乡建设部副部长仇保兴在扬州举办的城市数字化发展论坛上讲话时指出：“十二五”期间，各地要把城市需求和服务作为数字城市建设的出发点，构建城市精细化管理公共信息平台，实现城市横向和行业纵向系统间的协同；提高城镇可持续发展的规划监控与管理能力；加强以建筑物和地下管网为核心的数字化城建档案建设；基于公共信息平台促进城建综合信息资源的开发和利用。

材料二数字城市，或叫智能城市，属数字地球在城市中的集中表现。

由于城市化与信息化已经成
为我国21世纪社会发展的大趋势，数字城市必将成为信息社会的主要组成部分。

数字城市的建设包
括数字化、网络化和智能化三方面的工作。

数字城市将城市的基础设施、功能设施数字化，建立数据库，并用高速通信网络连接，实现网络化管理和调控。

数字城市能够充分和高效地利用信息，使信息快速流动，不仅提高了对城市的管理效率，而且能大幅度提高生产和贸易效益，扩大生产规模，增加财富收入，提高服务质量，促进社会经济发展。

(1)由材料一、材料二可以看出，数字地球的核心是什么？
(2)由材料二可知，建设数字城市的意义是什么？
答案(1)核心是用数字化的手段来处理地球的自然和社会等方面的问题，最大限度地利用信息资源。

(2)意义：能够充分和高效地利用信息，使信息快速流动，提高对城市的管理效率，提高生产和贸易效益，扩大生产规模，增加收入，提高服务质量，促进社会经济发展。

解析数字地球的核心就是用数字化手段统一处理地球问题，最大限度地利用信息资源，材料二充分体现了数字城市建设的意义。

40分钟课时作业
数字地球是信息化的地球——地球的虚拟对照体。

结合所学内容回答1～3题。

1.数字地球的核心是 ( )
A.应用信息技术将地球每个角落紧密联系起来
B.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
C.运用电脑将地球的所有重要数据储存起来
D.用数字表示地球的所有地理特征
2.数字地球数据传输的基础是 ( )
A.网络
B.虚拟现实技术
C.GIS
D.数据存储技术
3.目前数字地球中存储的信息是 ( )
①数量巨大且都是真实可靠的②采取分散式存储，能够快速提取③数字化的信息④高分辨率卫星影像是信息采集的主要来源之一
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
答案 1.B 2.A 3.C
解析第1题，通俗地讲，数字化手段就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球的时空变化全部数字化并装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。

其核心就是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，最大限度地利用资源，并使人们能够通过一定的方式，方便地获得有关地球的信息。

第2题，数字地球的信息传输依托信息高速公路，即高速网络。

第3题，数字地球的数据量极
大，初步估算将会存储1 015亿字节的信息，而且每天还会产生大量的信息，这些信息只有分散地存储到全球各地的计算机中。

数字地球存储的信息是否真实可靠，取决于信息的提供者。

目前的互联网还无法满足快速提取的要求。

“海洋二号”卫星和“资源三号”卫星于2011年下半年在太原卫星发射中心用长征四号乙火箭进行发射。

该中心主任徐宏亮介绍，该中心运用数字地球技术，卫星发射的准备周期从原来的20天缩短到13天。

据此回答4～5题。

4.关于数字地球的叙述，正确的是( )
①数字地球是数字化地球②数字地球已经能满足人类目前的需要③数字地球的特征是虚拟现实技术④数字地球采取集中方式存储信息
A.①②
B.①③
C.②③
D.③④
5.下列不属于数字地球服务领域的工作是( )
A.了解长江流域的水土流失情况
B.了解各地的风土人情
C.掌握各地犯罪情况
D.直接抓获犯罪分子
答案 4.B 5.D
解析第4题，数字地球就是数字化地球；目前数字地球正处于不断完善之中，还无法完全满足人类的需要；数字地球是虚拟的地球，虚拟现实技术是数字地球的特征；数字地球需要存储大量信息，不能集中存储，采用在全球网络中分散式存储的方式。

第5题，数字地球能够使人们通过一定方式方便地获得他们所想了解的信息，而直接抓获犯罪分子还需要相关部门具体实施操作。

“数字校园”是“数字地球”的具体利用与体现。

读“数字校园的应用图”，回答6～8题。

6.“数字校园”是指( )
A.对校园内所有信息资源的数字化
B.远程教育和网上学校
C.计算机辅助地理教学
D.建设虚拟学校
7.“数字校园”的思想核心是( )
A.信息资源的数字化
B.建设网上学校
C.发展远程教育
D.减轻师生的课业负担
8.未来借助于“数字校园”技术，有关地理教学的变化的说法，不正确的是( )
A.不再使用地球仪，学生只要戴上显示头盔，就能看见太空中的地球
B.对于区域的学习，利用声音识别系统就能够得到关于行政区范围、动植物物种等信息
C.课堂上不需要老师，学生完全靠计算机自学
D.想要了解有关地区更多的信息，可通过“数据手套”，单击一下链接按钮，就能够看见
答案 6.A 7.A 8.C
解析“数字校园”是利用网络、通信技术对校园内的信息资源进行全面的数字化，通过整理加工，使这些信息资源能够有序地运转，从而更好地为教学、科研、管理和生活服务。

把学校建设成既面向校园，又面向社会的一个超越时间和空间的虚拟学校，使更多的人能够共享教育资源。

虽然数字校园技术能大大丰富课堂教学，但教学依然离不开教师的主导作用。

下图为“数字黄河”的某一示意图。

读图分析完成9～10题。

9.上图反映“数字黄河”的叙述，不正确的是( )
A.可以用来查阅获得黄河的有关信息
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
10.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.可以方便地获取信息，模拟人类活动对环境产生的影响，来制定可持续发展的对策
答案9.C 10.D
解析第9题，从图中可知，“数字黄河”很好地应用了地理信息技术，可以用来查阅获取黄河的相关基础设施、专业应用等信息，可指导黄河防汛、水量调度。

当然，该系统还应继续完善，不断更新，其价值不可言喻，故C项错误。

第10题，数字地球就是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，最大限度地利用资源，并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。

在未来的农业生产中，依托于地理信息技术，农民首先可定期获得农田长势的影像资料，再经过系统分析，最后把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田，从而减少污染、提高产量。

依据图文资料，完成11～12题。

11.这一过程中，依次使用的技术是( )
A.GPS—RS—GIS
B.RS—GPS—GIS
C.GIS—RS—GPS
D.RS—GIS—GPS
12.“土地利用信息数据库”在数字城市规划中不能用于( )
A.分析应急避难场所数量
B.确定市区停车场的规模
C.决策公交线路合理布局
D.统计城市流动人口数量
答案11.D 12.D
解析第11题，依据题目材料可以得出：第一步获取卫星影像资料信息(RS)；第二步，数据的系统分析(GIS)；第三步，“把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田”(GPS)。

第12题，“土地利用信息数据库”属于地理信息系统，可处理具有空间性的数据，而城市流动人口数量不具有空间性，不能使用此数据库。

13.阅读材料，完成下列问题。

材料一美国政府首先提出了“国家信息基础设施”建设计划，这一计划被形象地称为“信息高速公路”计划。

材料二美国前副总统戈尔提出“数字地球”概念，一般认为“数字地球”是对真实地球及其相关现象的统一的数字化和信息化，以空间数据为依托，以虚拟现实技术为特征，具有三维界面和多种分辨率浏览器的面向公众开放的系统。

材料三现代战争是数字技术之间的较量，谁占据信息，谁就更富有和安全、谁失去信息，谁就会贫穷挨打。

海湾战争中，多国部队向中东地区所投的炸弹中精确制导炸弹占全部炸弹的7.6%,2003年的伊拉克战争中美军精确制导炸弹比重达到了80%～90%。

(1)美军精确制导炸弹的关键技术是________。

(2)简述数字地球产生的科学技术背景。

(3)美国提出建设数字地球这一战略举措有何重大意义？
(4)我国目前正在积极建设“数字中国”。

“数字中国”对我国国土整治有何重要意义？
答案(1)全球定位系统(GPS)
(2)遥感、遥测技术、全球定位系统及地理信息系统等空间科学技术已成为研究地球现象的重要手段；信息传输技术，尤其是信息高速公路的建设迅速发展，为数字地球的诞生奠定了技术基础。

(3)通过继续把持信息技术和信息产业的制高点，推动经济的发展；数字地球是信息高速公路的自然延伸，为信息高速公路提供更丰富、多样、重要的信息资源，维持全球战略的需要；数字地球将进一步增强美国国力，提高其对全球事务的快速反应能力和国际热点地区的发言权。

(4)促进国土资源的调查、摸清家底，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、国土开发、国土管理等国土整治工作。

14.阅读下列资料，回答问题。

Google Earth 是一款由Google 公司开发的虚拟地球仪文件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。

Google Earth 使用了公共领域的图片、受许可的航空照相图片、KeyHole 间谍卫星的图片和很多其他卫星所拍摄的城镇照片。

(1)Google Earth 所需的数据是如何存储的？这些最基本的空间数据是如何获得的？
(2)根据你的理解，Google Earth 涉及到哪些关键性技术？
(3)试举例说明“数字地球”在日常生活中的应用领域。

(4)数字地球除了在日常生活中的应用外，还在可持续发展研究中发挥作用，试分别举例说明。

答案(1)分散在不同机构的数据库中。

通过高分辨率卫星遥感技术获取。

(2)信息高速公路与高速网络技术、高分辨率卫星遥感技术、空间信息技术与空间数据基础设施、大容量数据存储技术、可视化和虚拟现实技术等。

(3)例如：网上旅游信息查询，远程教育研修等。

(4)例如：模拟未来20年森林面积的变化，研究全球生态环境变化趋势等。

解析第(1)题， Google Earth 所需数据异常庞大，已不可能通过单一的数据库存储，需要分散在数以万计机构的数据库中；作为数字地球的一种，其最基本的空间数据来自高分辨率卫星遥感技术。

第(2)题，Google Earth 是一种网络化的数字地球形式，它的建立需要地理信息技术和其他相关科学技术的支撑。

第(3)(4)题，数字地球的应用前景主要是三大领域：可持续发展、政府决策、百姓生活。

可持续发展方面主要体现在快捷获取大容量信息和模拟实验，为我们研究全球可持续发展提供有利条件。