高中地理湘教版必修 第三章地理信息技术应用第四节数字地球教案含解析

第四节数字地球１．数字地球的基本含义。

２．数字地球各项技术的作用及各项技术的关系。

３．利用生活实例分析数字地球对生活及社会发展的影响。

一、数字地球的含义１．含义数字地球是信息化的地球——地球的虚拟对照体。

２．制作将有关地球上每一点的信息，按地球的地理坐标加以整理，然后构成一个全球的信息模型。

３．优点可以快速、形象地了解地球上的任何一点、任何方面的信息。

４．核心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。

５．关键技术（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。

二、数字地球与我们的生活１．利用数字地球的数据，可掌握各地的治安状况，有助于恰当部署警力打击犯罪。

２．可模拟环境变化对濒危物种的影响，以便于采取有效措施保护生物多样性。

３．掌握作物病虫害及其生长情况，科学施药、施肥，可以提高作物产量。

４．学者们可以利用数字地球开展学术研究。

[问题探究]读教材P１0５图３—５6，探究下列问题。

探究据图分析怎样理解高分辨率？提示：分辨率分为空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。

空间分辨率是指影像上所能看到的地面最小目标尺寸，用像元在地面上的大小来表示；光谱分辨率指成像的波段范围，分得越细，波段越多，光谱分辨率就越高；时间分辨率是指重访周期的长短，目前一般对地观测卫星的重访周期为１５～２５天。

[总结深化]１．数字地球的概念２．数字地球的关键技术３．RS、GIS和GPS与数字地球之间的关系[方法指导] “３S”技术手段的选取（１）“点”与“面”判断GPSGPS的主要功能是定位和导航。

它的最大特点是工作对象是一个“点”或“多个点”，明显区别于RS和GIS技术的工作对象——“面”。

在“３S”技术中选取适当手段时，要看其工作对象是“点”还是“面”，如果是“点”则选用GPS，如果是“面”则选用RS或GIS。

（２）“想”与“看”区分GIS、RSGIS是地图的延伸，主要功能是进行空间数据的分析和处理。

对“事象”的发展变化进行预测、评估，需要计算、思考，即“想”，凡是需要“想”的选GIS。

RS是人的视力的延伸，主要功能是收集信息，即“看”，只“看”不用“想”的选用RS。

[对点演练]阅读材料，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？这些最基本空间数据是如何获得的？（２）Google Earth的空间数据的基础设施是什么？（３）在Google Earth中，可视化技术和虚拟现实技术有何区别？（４）根据你的理解，Google Earth涉及哪些关键性技术？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，空间数据的基础设施主要包括空间数据管理体系、空间数据交换网、空间数据交换标准等。

第（３）题，可从含义、与人之间的关系两个角度归纳。

第（４）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。

答案：（１）分散在不同机构的数据库。

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。

[总结深化]１．数字地球的应用前景（１）可视电话：不仅可闻其声，而且可见其人。

（２）网络购物：足不出户，通过互联网络浏览世界各地的商品，办理商品邮购。

（３）无纸交易：利用互联网实现方便、清洁、安全的电子结算和信用卡付账，纸币将逐渐退出流通领域。

（４）电视会议：多媒体会议系统将在世界各地的与会者组织在一个虚拟的会议大厅里，人们远隔万里也可以举行会议。

（５）视频点播：不受电视台播放节目限制，可随时向网上视频库点播自己所喜爱的节目。

（6）居家办公：利用家庭计算机网络和办公自动系统，完成承担的工作任务。

（7）远程教育：通过互联网实现老师、媒体、学生的自主交流，任何人均可享用网上的教育资源。

（8）远程医疗：利用多媒体的三维图像信息处理与传输技术，进行远程医疗。

[对点演练]阅读下列材料，回答有关问题。

４月４日至6日，第十届国际数字地球会议在澳大利亚悉尼召开，会议以“数字地球，改变未来”为主题，由总部设在中国科学院的国际数字地球学会主办，澳大利亚测绘空间科学研究所、澳联邦空间信息产业联盟等机构承办。

来自中国、美国、德国、意大利、澳大利亚、新西兰等２7个国家及相关国际组织的600余位代表参会。

以农业为例，它在农业信息遥感、太空农业等方面有着广阔的研究前景。

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，还有哪些领域可以利用“数字地球”的相关技术？解析：第（１）题，关于“数字地球”及相关技术在“我国农业可持续发展”方面可做的工作，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，再就是要消除现代农业发展过程中所产生的不良影响，实现农业的可持续发展。

它应用于农业的布局、灾情预报、污染状况、解决措施等方面。

第（２）题，在全球问题的研究中，除农业外，其他领域也可以运用“数字地球”相关技术解决问题。

如全球温室效应、海平面上升、臭氧层破坏、地震分布、地形遥感、全球生态环境监测、全球气候预报、生物分布、生产结构监测、矿产监测等。

答案：（１）土地资源利用状况的遥感调查，合理布局农业；监测预报气候变化、旱涝、作物长势和产量预测，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。

（２）全球温室效应、海平面上升、臭氧层破坏、地震分布带、地形遥感、全球生态环境监测、全球气候预报、生物分布、生产结构监测等。

（答三点即可）数字地球需要很多学科，特别是信息科学技术的支撑，根据其技术特点完成１～３题。

１．数字地球提供的信息量主要取决于（）Ａ．存储的信息量多少Ｂ．网络的通讯能力Ｃ．应用需求Ｄ．用户的技术水平２．实现数字地球与人交互的窗口和工具是指（）Ａ．高分辨率卫星遥感技术Ｂ．空间信息技术Ｃ．可视化技术Ｄ．虚拟现实技术３．信息高速公路与高速网络技术在构建数字地球系统中的作用有（）Ａ．传输分散在众多数据库中的数据Ｂ．把卫星收集到的各种数据输送到地球Ｃ．传输计算机网络中的抽象化数据Ｄ．传输和模拟地球上图像的数据信息解析：１．A ２．C ３．A 第１题，数字地球提供的信息量主要取决于其存储信息的多少。

第２题，可视化技术能够将计算机中抽象的数据具体化，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与工具。

第３题，信息高速公路与高速网络技术结合，可以传输分散在数以万计机构的数据库中的数据。

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”将建立一个统一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。

结合所学知识回答４～５题。

４．有关“数字中国”的叙述，正确的是（）Ａ．“数字中国”就是指因特网Ｂ．“数字中国”就是“信息高速公路”Ｃ．“数字地球”是用数据通信技术使中国某些基本信息的表达方式数字化Ｄ．“数字中国”只能方便人们的生活，并不能创造实实在在的财富５．下列不属于“数字中国”服务领域的工作是（）Ａ．查询长江流域的水土流失情况Ｂ．查询股票行情Ｃ．通缉罪犯Ｄ．设计时装解析：４．C ５．D 第４题，“数字中国”是“数字地球”的一种形式；信息高速公路、网络技术等是支撑“数字中国”的技术；“数字中国”提供了人们生产、生活中很多必需信息；它可以减少污染和自然灾害造成的损失，因此同样可以创造实实在在的财富。

第５题，时装设计需要具体通过设计人员进行设计。

精确农业是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。

读精确农业系统工作示意图，回答6～8题。

6．精确农业决策支持系统所采用的地理信息技术是（）Ａ．GPS Ｂ．GISＣ．RS Ｄ．数字地球7．为了制作农田的产量电子图，需要获取田间作物生长情况和产量的空间分布信息，所采用的地理信息技术是（）Ａ．GPS Ｂ．GISＣ．RS Ｄ．数字地球8．根据肥力电子图对农田进行精确施肥，需要借助的技术是（）Ａ．GPS Ｂ．GISＣ．RS Ｄ．数字地球解析：6．B 7．C 8．A 第6题，读图可知，精确农业决策支持系统利用肥力电子图、土壤状况电子图、产量电子图等进行技术评估，由此判断所采用的地理信息技术是GIS。

第7题，RS（遥感）的主要功能就是获取各种地理信息。

第8题，精确施肥就是根据不同地块土壤的肥力、农作物生长情况，进行精确定点的投放肥料，需要借助的技术是GPS。

9．“３S”技术之间密切相联，它们都为数字地球提供了技术支撑。

结合“３S”技术的综合应用图，完成下列问题。

（１）图中１２３４５⑥箭头指向线分别表示“３S”技术的不同应用功能，其中表示“提供影像信息功能”的是____和______，表示“提供空间定位信息功能”的是______和______，表示“反馈影像信息处理结果”的是______。

（２）图中各个圆的重叠部分分别代表RS、GPS、GIS不同组合的综合应用，其中重叠部分乙代表GIS与RS技术的组合，丙代表____________技术组合。