高中地理第三章地理信息技术的应用第四节数字地球教学案中图版必修3

第四节数字地球
课科塀准
学匀目标
丁解救7地球的tt 义.
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识记：敷7：地球的凰用缠域。

理解：融宇地珠与飞h 的关系" 应用；洼ii ■迹宇地昧预电.
埠舍思堆；數字地原与 地理雲崔力：运HT3S”悬术*
『自主学习』
一、数字地球 1 •含义
(1) 含义：对真实地球及其相关现象的统一性的口 01数字化重现与再认识，是口 02全球定位系 统、□遥感技术、匚04地理信息系统、口05虚拟技术、网络技术等各种技术的综合应用。

2 .基础一一全球网络与分布式存储
I 只有通过圏賈绐才能实规全球信息其享
(
〉、因Y 数字地球的实现需要大规模的存储空间
「信息网络嵌入到每个人的同日常生活
信息回俎f 存储到全球各地的计算机中。

回高速竝
醴的建设及其传输速度，是
,建立数字地球的重要基础
3 •最大特征与依据一一口 12虚拟现实技术
(1) 虚拟现实：计算机模拟的口 13三维环境，是一种可以□里创建和体验虚拟世界的计算机 系统。

(2) 虚拟环境：由口16计算机生成：可使人通过视觉、听觉、触觉等感官作用，产生口 卫身临
其境的感觉，是一种口 18仿真视景。

4 •重要信息源：高分辨率口 19卫星影像。

二、数字地球的应用前景
01自主预习固根基
主干引导夯墓固本
(2)结果＜
'模拟圆人类活动对生产和环境的影响•制 定匪1可持续发展的对策 可持续发展数字地球也是一个数字化空间实验室严可 ,以从堅理角度研究町持续发展问题 '为国家大型匸程的决策
提供重要的匪考 数据
、为政府对城市的管理提供依据
3•数字地球与百姓生活：口 05网上购物，接受口06远程教育，参加
口07交互娱乐项目等。

［自我探究］分析数字地球是“地球村”形成的技术支撑。

提示 数字地球的出现，实现了信息高速公路和国际互联网的广泛使用，“缩小”了我
们的生活空间，“缩短”了我们联系交流的时间，使我们生活的世界成为一个全球性、同时 性的“地球村”。

『自我反馈』
1 •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数字地球的最大
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. ①②B .③④ C .①③ D .②④ 答案 C
解析 数字地球是对数字化地球的简称；目前数字地球正处于不断完善之中，还无法满
足人类目前的需要；数字地球是虚拟的地球，虚拟现实技术是数字地球的最大特征；数字地 球需要存储大量信息，不能集中存储，采用在全球各地计算机中分开式存储。

2 .数字地球的应用领域包括 （
）
①可持续发展 ②政府决策 ③百姓生活 A .①②B .①③ C.②③D .①②③ 答案 D
解析数字地球的应用范围非常广，它的服务对象覆盖整个社会层面。

02 h 主题探究提素能 创设情境澈活思维
-----
探究点数字地球的应用前景
材料一 1993年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
数字地球与
丄• 2数字豎与
政府决策
地称为“信息高速公路”计划。

材料二1998 年美国副总统戈尔提出“数字地球”概念，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，它是以因特网为基础，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。

据此探究下列问题：
(1) 简述数字地球产生的科学技术背景。

(2) 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？
(3) 列举两例说明数字地球与百姓生活的密切关系。

［答案］ (1) 遥感技术、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及其相关现象的重要手段；信息传输技术，尤其是“信息高速公路”的迅速发展，这些为数字地球的诞生奠定了技术基础。

(2) 促进国土资源的调查，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的开展。

(3) 在家里可以网上购物、参加交互娱乐项目、网上虚拟旅游等。

1．数字地球与各种应用技术的关系全球定位系统、遥感、地理信息系统、虚拟现实技术、网络技术等是数字地球的基础。

它们之间的关系如下所示：
2．数字地球的应用前景
(1) 数字地球对人类的积极作用数字地球在林业、农业、水利、矿产、交通、通信、教育、环境、人口、城市建设等几十个领域都能产生巨大的经济效益和社会效益。

我们选择几个领域来展望数字地球的应用，如下表：
应用前景作用具体表现
可持续发展数字地球的建立，使
人类拥有了一个数
字化的空间实验室
十斗学家通过这个
实验室可以从全球
角度研究可持续发
展问题
科学家可方便地获得地形.
森林、资源、气候、植被、
土壤类型■矿产•土地利用
变化等方面的信息，应用空
间分析与虚拟现实技术•模
拟人类活动对生产和环境的
影响建制定可持续发展的对
策
数字地球最基本的任务是全面、及时地提供真实可信的数据，这就需要所有国家和地区的相互协作和共同努力。

阅读材料，回答问题。

据报道，“十一五”期间，我国将依靠高分辨率(2米到10米)的卫星影像和“ 3S'技术,
进行第二次全国土地大调查，并建立我国的“数字国土”。

专家认为，“数字国土”是地图
测绘、航空卫星遥感、探空和深钻的深化，是对地测绘系统(EOS)、全球定位系统(GPS)与地理信息系统(GIS) 的综合。

以农业为例，它在农业信息遥感、太空农业等领域有广阔的研究前景。

一些国家利
用资源卫星进行农业资源调查、作物长势和产量监测等。

(1) 下图为冬小麦各生长阶段的波谱特性示意图，通过分析能得出什么结论？
(2) 根据材料推断，“数字国土”相关技术在“我国农业可持续发展”方面可做哪些工作？
[ 解析] 本题以数字地球在冬小麦不同生长阶段的运用为切入点，来考查数字地球在农业中的运用。

第(1) 题，通过遥感获得的冬小麦在不同生长阶段的波谱特性，可分析冬小麦生长状况，并对产量进行估测。

第(2) 题，“数字国土”相关技术在“我国农业可持续发展”方面可发挥的作用：一方面要分析影响农业生产的因素，包括自然条件、社会经济条件和农业技术改革对我国农业的影响；另一方面要分析“数字地球”相关技术对这些影响因素所能产生的良性影响。

[答案] (1) 冬小麦在不同生长阶段，其波谱特性不同，通过遥感获得某地冬小麦某一生长阶段波谱数据并与正常年份比较，即可判断出冬小麦的生长状况，进而对产量进行预测，为后一阶段的生产活动提供资料。

(2) 土地资源利用状况遥感调查，合理布局农业；监测预报气候变化，旱涝、长势、产量预测，提高抗灾能力；农业污染环境状况监测与预报，提出解决措施等。

[方法指导]“ 3S'与数字地球的关系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，地理信息系统主要用于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传播、表达和模拟分析。

[ 思考解答]
1．教材第97 页思考点拨：这位同学的想法在未来可以实现。

采用虚拟技术和网络技术，跨越时间和空间。

全球定位系统主要是定位和导航，遥感技术主要是及时、迅速地获得信息和数据，地理信息系统主要是储存、管理、分析数据。

2.教材第101 页思考点拨：数字地球能为政府对城市的管理提供依据。

例如，可以通过GIS 分析犯
罪模式和
犯罪频率，合理分配警力资源。

数字地球实现后，科学家可方便地获得地形、土壤类型、气候、植被、土地利用变化、矿产、资源等方面的信息，应用空间分析与虚拟现实技术，模拟人类活动对生产和环境的影响，制定可持续发展的对策。

[ 复习解答]
教材第101页复习题
答案：数字地球是利用计算机把通过卫星、飞机、气球、地面测绘、地球化学或地球物
理等观测手段获取到的地球的海量数据和与此相关的所有其他数据及其应用模型结合起来，
在网络系统里重现真实的地球的一个巨系统。

它提供的数据和信息可以让人类能够更好更有
效地管理地球甚至人类本身。

数字地球最大限度地利用信息资源，整体性地解决地球问题（与
空间位置相关的问题），简单地讲，这就是数字地球对人类生产和生活的影响。

03 h小题速测试身手对点迁移及时反馈
探究点数字地球的应用前景
数字地球是数字化地球的简称，它利用多种技术把地球上的信息数字化存储起来，为人
类提供服务。

据此回答1〜2题。

1 •下列属于数字地球关键技术的是（）
①网络技术②高分辨率卫星遥感技术③GIS技术
④虚拟现实技术⑤GPS技术⑥无线电通讯
A.①②③④⑤
B.②③④⑤⑥
C.①③④⑤⑥
D.①②③④⑥
答案A
解析无线电通讯不是数字地球的关键技术。

2 •虚拟现实技术是数字地球的重要技术支撑，下列关于虚拟现实技术叙述正确的是
（）
A. 虚拟环境只能用视觉和听觉感受到
B. 虚拟环境人们只能单向接受
C. 虚拟环境只能是现实的情况
D. 通过各种感官与人体的自然技能感受逼真的虚拟环境
答案D
解析人们可以通过视觉、听觉、嗅觉、触觉感官与人体的自然技能感受逼真的虚拟环境，与虚拟世
界进行交互，完成各种虚拟过程。

04 h课时作业限时特训提能精练—
时间：45分钟满分：100分
［考点分布表］
是符合题目要求的)
1．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
答案A
解析数字地球的信息传输靠信息高速公路，即高速网络。

2.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. ①②B .②③C .③④D .①④
答案C
解析数字地球的数据量极大，初步估算将要存储 1 015 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。

目前的互联网技术还无法满足快速提取的要求。

中央电视台“探索•发现”栏目播出过《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3〜4题。

3．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
答案D
解析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。

4．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. ②③④B .①③④ C .①②④ D .①②③
答案C
解析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。

中国政府和学术界在数字地球的基础上提出“数字中国”的构想。

构想中的“数字中国”将建立一个完整的国家公用信息网。

它集成了国家经济信息网、国土资源信息网、长江流域监控网等网络的信息，并将促进这些系统的综合利用。

据此回答5〜7题。

5．关于数字地球的正确叙述是( )
A. 数字地球就是指因特网
B. 数字地球就是指“信息高速公路”
C. 数字地球将有关地球上每一点的信息，按地理坐标加以整理，然后构成一个全球的信
息模型
D. 数字地球的核心就是用数字化手段来处理地球上自然方面的问题
答案C
解析因特网、信息高速公路都与数字地球有关，但它们并不等同于数字地球，数字地
球是一个庞大而复杂的系统，涉及诸多关键技术，信息高速公路和高速网络技术是其关键之一。

数字地球不仅可以处理自然方面的问题，还可以处理社会问题。

6. 下列不属于“数字中国”服务领域的是( )
A. 了解长江流域的水土流失情况
B. 了解股票行情
C. 通缉罪犯
D. 设计时装
答案D
解析“数字中国”储存有大量的自然和社会信息，利用“数字中国”的数据可掌握各地的治安状况，有利于恰当地部署警力，打击犯罪；可以方便地了解股票行情；利用长江流域监控网可了解长江流域的水土流失情况；而设计时装并不属于“数字中国”的服务领域。

7. 数字地球可以使普通百姓( )
①周游世界各地②接受远程教育③进行网上购物
④网上求医
A.①②③④
B.②③④
C.①②③
D.①③④
答案B
解析数字地球可广泛应用于我们生活的方方面面，我们可通过数字地球领略世界各地的各种信息，但却不能让我们去世界各地。

数字化校园通过实现从环境(包括设备、教室等)、资源(如图书、讲义、课件等)到应用
( 包括教学、管理、服务、办公等) 的全部数字化，在传统校园基础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的运行效率，扩展传统校园的业务功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高管理水平和效率的目的。

据此完成8〜9题。

8. 数字校园包括( )
①网上学校②网上交易③虚拟学校④电子商务
A.①③B .②④C .①④ D .②③
答案A
解析本题考查“数字地球”的一种具体形式——“数字校园”，它包括网上学校和虚拟学校，在虚拟学校中可虚拟出教学中需要的各种教学环节和教学需求以进行远程教育。

9．未来借助于数字校园技术，有关地理课的变化说法不正确的是( )
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域范围、动植物物种分
布、人口等各方面的信息
C. 课堂上不再需要老师，学生完全靠计算机自学
D. 想要了解有关地区更多的信息，可以通过“数据手套”，单击一下链接按钮，就能够
看见
答案C
解析借助数字校园技术的地理课堂，仍需要老师。

下图为“数字黄河”示意图。

读图分析完成10〜11题。

10. 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
答案C
解析从图中可知，“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，其价值重大，故C项符合题意。

11. 有关数字地球的叙述，正确的是( )
A. 就是指“ 3S'技术的应用
B. —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D
解析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信息，使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。

二、综合题(共 2 小题，共56分)
12. 第26次中国南极大陆考察队于2009年10月出征南极。

按计划，本次考察队将执行“一船三站”任务，即对长城站、中山站进行考察，对昆仑站进行建设和考察。

此外还要执行30 多项站区科学考察项目，16 项大洋考察项目，12 项能力建设任务，是历次南极考察活动中任务最重的一次。

(28 分)
(1) 中国第一个南极内陆考察站精确位置的确定要应用的地理信息技术为______________ ；要监
测南极冰川和海岸线变化要利用到的地理信息技术为_____________ 。

(8 分)
(2) “数字南极”的构建是我国南极科考的重要任务。

对“数字南极”利用叙述错误的为
(6 分)( )
A. 方便查阅南极地区的三维地图及地图信息
B. 可以对附近地区冰川、海岸线的变化进行观察分析
C. 对防止极冰融化提供治理的技术
D. 对地物的相关信息的分析采用数字化处理
(3) 利用地理信息技术在对南极地区进行勘探研究中，除了上述应用外，还有哪些用途？试举两例。

(14 分)
答案(1)GPS RS
(2) C
(3) 利用GPS测量观测点的海拔，确定科考队员的位置；利用RS探测资源状况；利用GIS
绘制资源分布图。

(举任意两例即可)
解析本题以南极科考为背景，主要考查地理信息技术的应用。

第(1) 题，位置的确定要应用GPS监测环境的变化需要RS第(2)题，“数字南极”不能提供治理极冰融化的技术，但能为极冰融化的治理提供有用的分析数据。

第(3)题，可从GPS RS以及GIS等技术的应用
方面，结合南极科考现状进行分析。

13. 根据下列材料回答问题。

(28 分)
材料为实现黄河的长治久安，我国提出了建设“数字黄河”的现代治黄理念，借助现代化手段及传统手段采集基础数据，对全流域及相关地区的自然、经济、社会等要素构建一体化的数字集成平台和虚拟环境，以功能强大的系统软件和数字模型对黄河治理开发与管理的各种方案进行模拟、分析和研究，并在可视化的条件下提供决策支持，增强决策的科学性和预见性。

“数字黄河”以众多高新技术为支撑：一是信息采集系统，利用全数字摄影测量、遥测、遥感、地理信息系统、全球定位系统等手段采集数据、图像、声音、视频等基础信息；二是数据传输系统，通过微波、超短波、光缆、卫星等快捷传输方式，传输防汛指挥、水资源管理、水质监测和水土流失治理等所需基本信息；三是数据存储及处理系统，“数字黄河” 的信息是海量的，利用高容量存储和高速度运行的计算机系统完成；四是数字模拟系统，利用优越的计算机性能和水利学、气象学、环境学等学科的知识，实现对天气系统、水流及泥沙运动、生态及水环境变化等现象的实时模拟；五是决策支持系统，通过内容全面的知识库，优化选择一个可行的黄河治理开发与管理方案。

(1) “ 数字黄河” 的五大技术环节是___________ _________ __________ __________ 和
_______ ，其中支持优化黄河治理开发与管理方案的关键环节是______________ 。

(12 分)
(2) 下列属于建设“数字黄河”的积极意义的是( 多选)(6 分)( )
A.洪水预报B •水量调度
C.水质监测D .水土流失监测
E. 工程模拟
(3) 若建立黄河流域内水能资源地理信息系统，你认为应该储存哪些方面的空间数据信
息？(10 分)
答案(1) 信息采集数据传输数据存储及处理数字模拟决策支持数字模拟
(2) ABCDE
(3) 全流域及干支流的水能蕴藏量；已开发水能的量及空间分布；重要河段水能资源的时空分布；水能可开发河段的地质、地貌特征的相关数据；流域内人类的经济活动状况等。

解析由题目可知，“数字黄河”的五大技术环节表现为信息采集、数据传输、数据存储及处理、数字模拟和决策支持。

利用“数字黄河”系统可以对黄河流域的洪水、凌汛、水土流失实施防御与治理。

建立黄河流域内水能资源地理信息系统需要全流域的地质地貌、水文、经济等空间数据信息。

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