2018--2019学年 湘教版 必修三 第三章 第四节 数字地球 学年 Word版含答案

数字地球

[学习目标定位] 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

自主预习

1．概念

数字地球是①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②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③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)④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)⑤空间信息技术与空间数据基础设施。

(4)⑥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。

4．思考教材P104活动提出的问题。

合作探究

阅读材料，回答问题。

不久前有媒体报道，英国一个小偷将“谷歌地球”当成作案工具，利用它锁定不少建筑的铅质屋顶，盗走大约价值14万美元的铅。借助“谷歌地球”，小偷还事先找好“撤离路线”。这个小偷的行为自然可恨，但是他巧妙利用Google为自己服务的思路倒是值得借鉴。实际上，利用GoogleEarth可带你飞往地球上的任何地方，可以在Google地球上看到卫星图像、地图、地形和3D建筑以及大洋、峡谷，包括外太空的银河系。可以探索丰富的地理知识，保存你游览过的地点，并将其与他人分享。

(1)GoogleEarth有哪些具体功能？

(2)有人直接把GoogleEarth翻译成数字地球，这种说法科学吗？

(3)数字地球涉及的关键技术各有哪些主要功能？

答案(1)结合卫星图片、地图以及强大的Google搜索技术，可获得地球上的任何地理信息。如从太空漫游到邻居一瞥，搜索学校、公园、餐馆、酒店等，获取驾车指南，提供3D地形和建筑物，其浏览视角支持倾斜或旋转，保存和共享搜索和收藏夹，添加自己的注释等。(2)不科学。数字地球是地球数据信息的数字化，然后用三维成像的方式展示出来，是纯数

字虚拟化；GoogleEarth是把卫星图片按照三维数据拼接起来，是原本实体图片的立体化。因此，GoogleEarth仅仅是数字地球的一个应用方面。

(3)信息高速公路与高速网络主要用于传输信息；高分辨率卫星遥感技术用于采集信息；空间信息技术用于处理信息；大容量数据存储技术用于存储信息；可视化和虚拟现实技术以及高性能计算能力用于输出信息。

反思归纳数字地球的技术基础

拓展延伸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。遥感作为一门主要的信息获取技术，为地理信息系统提供了数据的来源，加快了地理信息数据库系统的更新，保证了地理信息系统的时效性；全球定位系统为遥感数据、地面定位、目标选择、野外验证、图像分类等提供了必要的数据信息，为更好地利用遥感技术解决实际问题提供了支持；信息网络和虚拟技术为地理信息系统空间数据分析提供了一种全新的方法；遥感技术、全球定位系统和地理信息系统又为虚拟地学场景提供必要的支持，如所需的地形高程模型、三维数据等。

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。从主要作用分工看，它们对于构成地理信息技术缺一不可。

练习巩固《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．①②B．①③C．③④D．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．①②B．③④C．②③D．①④

答案(1)B(2)C

二、数字地球与我们的生活

自主预习

1．数字地球与我们的生活

2．思考教材P107活动提出的问题。

合作探究

阅读下列材料，回答下列问题。

2019年，首届“数字地球”国际会议在北京召开。专家认为，“数字地球”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，实现地球圈层间物质流、能量流与信息流数据的集成，从而对全球化问题进行广泛研究。

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。例如，美国利用资源卫星在估测本国小麦产量的同时，还对其他国家小麦产量进行估测，根据所得数据制定生产布局、储运、加工等计划，确定对外贸易策略，由此每年可获利数亿美元。

(1)根据材料推断“数字地球”相关技术在我国农业可持续发展方面可做哪些工作？

(2)在全球问题的研究中，除农业外，还有哪些领域可以应用“数字地球”的相关技术？

答案(1)“数字地球”相关技术在我国农业可持续发展方面可做如下工作：资源利用状况遥感调查；合理布局农业；监测并预报气候变化及旱涝灾害；光热及农作物产量预测；农业污染监测、预报，并提出解决措施等。

(2)在全球问题的研究中，除农业外，还有如下领域可应用“数字地球”的相关技术：全球温室效应；海平面上升；臭氧层分布；地形遥感；全球生态环境监测；全球气候预报；全球生物分布；全球生产结构监测等。

反思归纳数字地球的应用

应用前景具体表现

可持续发展应用空间分析与虚拟现实技术，建立数字化空间实验室，从全球角度研究可持续发展

政府决策为大型工程决策提供重要的参考数据，为政府对城市的管理提供依据百姓生活接受远程教育，网上购物，交互娱乐项目，浏览风景名胜

①观赏世界各地的风光②接受远程教育③进行网上购物④进行网上求医A．①②③④ B．②③④

C．①②③D．①③④

答案 A

[知识提纲]

[强化记忆]

1．概括法记忆数字地球的核心

用数字化的手段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、方便地获得有关地球的信息。

2．顺口溜记忆数字地球的关键技术

高分辨率卫星遥感获信息，空间数据基础设施来处理，

大容量数据的存储是关键，高速网络技术将信息传递，

可视化虚拟技术进行呈现，高性能计算能力方便人们。

3．歌诀法记忆数字地球的应用前景

数字地球真奇妙，政府决策变可靠，可持续发展需材料，信息多样易找到，百姓生活喜热闹，国外游览零钞票，数字时代人变俏，未来生活离不了。

课堂检测

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．②③④B．①③④C．①②④D．①②③

答案 1.D 2.C

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。

活动指导

教材P104活动

提示数字地球是我们星球的虚拟体现，它汇集了人的经验，并使用了大量自然、文化和历史数据。根据用户的兴趣提供数据接口和标准，使获得的地理参照数据在遥感、制图、统计、医学材料和其他来源的基础上为用户所利用。

教材P107活动

提示(1)数字地球(Digitalearth)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”。

(2)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”。

(3)“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、全球定位系统等技术对信息的实时支持，“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、防灾减灾以及虚拟教育等领域具有广阔的应用前景。

分层训练

[基础过关]

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．①②B．②③C．③④D．①④

答案 1.B 2.A 3.C

“海洋二号”卫星和“资源三号”卫星于2019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．①②B．①③C．②③D．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

“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.A7.A8.C

9．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%,2019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。

[能力提升]

下图为“数字黄河”的某一示意图。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

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．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10.C11.D

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12～13题。

12．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

13．“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12.D13.D

14．阅读下列资料，回答问题。

GoogleEarth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。

GoogleEarth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)GoogleEarth所需的数据是如何存储的？这些最基本空间数据是如何获得的？

(2)GoogleEarth的空间数据的基础设施是什么？

(3)在GoogleEarth中，可视化技术和虚拟现实技术有何区别？

(4)根据你的理解，GoogleEarth涉及到哪些关键性技术？

(5)试举例说明“数字地球”在日常生活中的应用领域。

(6)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。高分辨率卫星遥感技术。

(2)空间数据管理体系、空间数据交换网、空间数据交换标准。

(3)可视化技术：将计算机中的抽象数据具体化，以文本、图形、图像、声音、动画、视频等各种形式表现出来，它是实现数字地球与人交互的窗口和工具。

虚拟现实技术：可以生成虚拟环境；运用视觉、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。

(4)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。

(5)例如：网上旅游信息查询，远程教育研修等。

(6)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。