秋高中地理 第3章 地理信息技术的应用 第2节 遥感技术的应用学案 中图版必修3.docx

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秋高中地理第3章地理信息技术的应用第2节遥感技术的应用学案中图版必修3

第二节　遥感技术的应用

学习目标：

1.了解遥感的概念及工作原理。

2.结合实例，理解遥感在资源普查、环境和灾害监测等领域的应用。

（重点）3.能够简单解读遥感影像图，并运用遥感影像解答问题。

（难点）

[自主预习·探新知]

1．遥感

（1）概念：

是利用一定的技术设备和系统，在远离被测目标的位置上对被测目标的电磁波特征进行测量、记录与分析的技术。

（2）类型

近地面遥感、航空遥感、航天遥感。

（3）遥感的工作过程

传感器

用户应用

（4）遥感影像

①组成：

像元是遥感影像上能够详细区分的最小单元。

②空间分辨率：

1个像元所代表的地面实际尺寸。

该数值越小，分辨率就越高，影像显示地表信息细节的能力就越强。

③类型

黑白影像

真彩色影像

假彩色影像

湖泊、河流

颜色较深

与实际地物颜色一致

灰和蓝色

一般建筑物

灰白色

蓝灰色

草地、森林、庄稼

颜色较深

通常为红色

[特别提醒]　不同地物反射或辐射的电磁波不同，这是遥感影像能够被判读的基础。

一种物质所产生的自身辐射或对外辐射所产生的反射和透射，形成了该物质的一种特别标志——波谱特征。

地物波谱特征即地物判读的基本依据。

2．遥感的应用

（1）遥感在资源普查中的作用

①应用领域

矿产资源和水资源的调查、农作物的估产、全球气候变化的观测、灾害监测、重大工程的建设等。

②在资源普查中的优势

可以全面系统地提供资源状况，而且还能对信息进行及时更新。

[特别提醒]　通过对比可知遥感资源调查与传统资源调查相比有诸多的优点，特别是对于一些人员难以进入的区域的调查，如沼泽、热带雨林、冰川雪原等，遥感是目前取得这些区域所需资料的唯一途径。

（2）遥感在环境和灾害监测中的应用

①遥感在水污染监测中的应用

a．原理：

被污染水体具有独特的区别于清洁水体的光谱特征。

b．内容：

研究和预测同一流域水体污染历史和污染趋势。

c．意义：

为水资源保护规划提供准确信息。

②遥感在沙尘暴监测中的应用

a．遥感卫星的特点：

监测范围广、时效快、精度高、连续性强。

b．监测内容：

沙尘暴的起源、移动和扩散过程。

[自主诊断]

1．遥感的关键装置是传感器。

（　　）

2．一般情况下，卫星遥感图像分辨率比飞机对地物的分辨率高。

（　　）

3．遥感技术只能区分水体是否污染，但不能判断污染的程度。

（　　）

4．遥感卫星监测沙尘暴具有范围广、时效慢、精度高的特点。

（　　）

【提示】　1.√　传感器是遥感的关键装置。

2．×　一般情况下，飞机遥感图像分辨率比卫星对地物的分辨率高。

3．×　不同污染程度的水体其光谱特征有别，遥感技术可以区分开来。

4．×　利用遥感技术监测沙尘暴具有范围广、时效快、精度高等特点。

[合作探究·攻重难]

什么是遥感技术

材料　在纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵活动期间，中国航天科技集团公司所属中国资源卫星应用中心综合调度在轨卫星，9月1日～3日连续三天持续观测首都北京天安门附近区域，共计安排5次高分辨率卫星成像，在阅兵当日，“高分二号”卫星、“资源三号”卫星及“实践九号”卫星三星联合、密集观测，捕捉到了阅兵现场精彩瞬间。

【思考交流】

1．资源卫星获取天安门附近区域卫星图像利用的是什么技术？

该技术有何特点？

【提示】　遥感技术。

该技术具有探测范围广、速度快、受地面条件限制少、精度高、节省人力和物力的特点。

2．遥感技术的工作原理是什么？

【提示】　地球上的物体都在不停地吸收、发射和反射电磁波，并且不同物体的电磁波特性是不同的。

[归纳总结]

1．遥感技术的原理与工作流程

（1）遥感技术的原理

地物在不断地吸收、发射（辐射）和反射电磁波，并且不同物体的电磁波特性不同。

遥感就是根据这个原理，利用一定的技术设备和装置，来探测地表物体对电磁波的反射和地物发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。

（2）遥感的关键装置——传感器

（3）工作流程

2．遥感探测与传感器运载工具飞行高度的关系

传感器运载工具的飞行高度对遥感探测的范围、速度、周期、分辨率等影响很大。

一般来说，运载工具飞得越高，探测的范围越大，获得资料的速度越快，周期越短，对地物的分辨率越低。

需要注意的是，遥感对地物的分辨率除与飞行高度有关外，还与传感器的性能有关。

1．遥感技术的出现，为人类提供了一条认识地球的重要途径。

可以这样说，遥感是碧空中的慧眼，有了它，人类就可以看得更广、更深。

据此完成

（1）～（3）题。

【导学号：

57522108】

（1）下列关于遥感技术的叙述，正确的是（　　）

A．遥感是人们利用肉眼在遥远的宇宙空间对地面事物进行感知

B．遥感是人们利用一定的技术装备，对遥远的宇宙事物进行感知

C．遥感的关键装置是航空器或卫星

D．遥感技术能监测洪涝灾害的发展变化，便于人们及时安排防灾、救灾工作

（2）传感器的主要作用是（　　）

A．只接收地面物体的反射波谱

B．只记录和接收地面物体的辐射波谱

C．接收地面物体反射或辐射的电磁波信息

D．对获得的信息进行处理分析

（3）遥感影像中（　　）

A．像元越大，分辨率越高

B．像元越大，分辨率越低

C．像元大小与分辨率无关

D．无法确定

（1）D　

（2）C　（3）B　[第

（1）题，遥感是人们利用一定的技术装备，在航空器或航天器上，对地表物体进行远距离的感知。

遥感的关键装置是传感器。

遥感技术是灾害监测的重要手段。

第

（2）题，传感器的主要作用是接收地物反射或辐射的电磁波信息，并记录下来，传送到地面接收站。

第（3）题，在遥感影像中，像元是遥感影像上能够详细区分的最小单元，像元越大，分辨率越低，影像显示地表信息细节的能力越弱。

]

遥感技术的应用

材料　2017年5月20日至27日，全国科技活动周暨北京科技周在民族文化宫举办。

遥感地球所所属中国遥感卫星地面站卫星数据管理部陈甫团队的“遥感卫星虚拟地面站”“大地脉动30年”项目参展。

“遥感卫星虚拟地面站”能够把中国遥感卫星地面站实际获取的不同卫星、传感器的数据进行快速处理，并实时推送到远程用户端，使用户能够快速获取感兴趣地区的卫星数据。

该系统已在生态系统环境监测、应急减灾等领域发挥了重要作用，并在国内外产生了重要影响。

“大地脉动30年”项目是利用中国遥感卫星地面站自1986年起接收的卫星数据，以一定的地区为主题，在1986－2016年间每年选取一幅地图的形式，快速播放该地区30年间城市水域、建筑等地表形态的历史、发展与变迁。

【思考交流】

1．由材料可知遥感技术可应用在哪些领域？

【提示】　可应用在生态环境监测、灾难监测、水资源调查、城市建设等方面。

2．试以水污染监测为例分析遥感技术如何应用于灾难监测中。

【提示】　由于被污染水体具有独特的区别于清洁水体的光谱特征，通过多次或逐月、逐年对同一地区的水体的遥感影像图叠加，即可分析出该区域水域水质的变化情况。

[归纳总结]

1．遥感技术在资源普查中的应用

勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等是遥感技术在资源普查中的重要应用领域，如下表所示。

应用领域

具体内容

备注

矿产资源

蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产

人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域

生物资源

通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等信息

为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门提供服务

2.遥感在环境和灾害监测中的应用

随着遥感技术的发展，遥感将不仅为人们提供信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且在环境监测、灾害预警等方面发挥着巨大作用，具体如下表所示：

应用领域

具体内容

备注

环境监测

荒漠化、土壤盐渍化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等

有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善

灾害监测

旱情、洪灾、滑坡、泥石流、地震、农林病虫害、森林火灾等

有利于防灾减灾

2．棉花遥感识别是棉花种植面积遥感估算的关键，以下是我国北疆地区不同日期棉花光谱信息与其他作物光谱信息的曲线分析图。

图中前3个波段为可见光波段（分别为蓝波段、绿波段、红波段），第4波段为近红外波段。

读图，回答

（1）～（3）题。

【导学号：

57522109】

（1）容易将棉花从三种作物中识别出来的最佳波段是（　　）

A．蓝波段　　　　　　B．绿波段

C．红波段D．近红外波段

（2）根据图中信息及相关知识判断，下列叙述正确的是（　　）

A．6月份和9月份相比，棉花遥感识别最佳时相期在6月份

B．盛絮期棉花反射率在1～3波段明显降低

C．北疆地区是我国最重要的棉花产区

D．北疆地区发展棉花种植业的优势是耕地面积广布，便于大规模的机械化耕作

（3）不同的地物和地物的不同状况有不同的反射率，据此原理，可以利用遥感监测的有（　　）

①近海赤潮灾害　②人口分布　

③海上石油污染　④工业生产总值

A．①②B．③④

C．②④D．①③

（1）D　

（2）B　（3）D　[第

（1）题，近红外波段，棉花与番茄和玉米的反射率差别最大，最容易将三种作物区别开来。

第

（2）题，9月份棉花的反射率高，遥感识别强于6月份；这一时相期棉花反射率前3个波段明显降低。

我国有三大产棉区，北疆地区是其中之一。

第（3）题，遥感不能监测人口分布和工业生产总值。

]

[图表解读·悟技巧]

[图表探讨]

不同分辨率遥感影像的比较

探讨1.三幅图中，分辨率最高的是哪一幅？

【提示】　分辨率最高的是图3。

探讨2.分辨率、像元、影像信息三者之间的关系是怎样的？

【提示】　相同图幅中，像元数目越多，一个像元所代表的实际尺寸越小，分辨率就越高，影像就越清晰。

[读图方法]

阅读上图应主要把握以下几点：

（1）看颜色：

根据颜色可以判断该地物是属于水文要素还是人工要素。

（2）看形态：

根据地物形态——面状或线状，大致可以确定是水文要素中的湖泊或河流，还是人工要素中的城市、村庄或道路。

（3）看与周边地物的关系：

一般与河流相连的是湖泊，与道路相连的是村庄或城镇。

（4）看叠加：

通过多次或逐月逐年对同一地区遥感图像叠加可以反映出地物时间变化特点，如城市的扩张、海岸线侵蚀变化、湖泊的消长等。

（5）看光谱：

不同地物对同一波段的电磁波的反射率是不同的；相同地物在不同的波段反射率也不同。

光谱反射率差别越大，越容易区分。

[读图训练]

位于乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦之间的咸海过去曾是世界第四大湖泊，下面四幅咸海的地球资源卫星照片显示了它的面积变化过程。

读图，回答

（1）～

（2）题。

（1）地球资源卫星照片的获取，采用的地理信息技术是（　　）

A．RS　　　　　　　B．GIS

C．GPSD．GIS和GPS

（2）图中信息反映出咸海（　　）

①周边大气温度下降　②湖泊水体西部深东部浅

③环境调节作用减弱　④水体含盐量降低

A．①②B．①③

C．②③D．③④

（1）A　

（2）C　[第

（1）题，卫星图片的获取使用的是遥感技术，这是遥感的基本功能。

第

（2）题，图中咸海不断干涸，也受全球气候变暖的影响，排除①；咸海为内陆湖，咸水湖，水量不断减少，盐分不断析出，含盐量增加，排除④；图中信息反映，2009年水域集中在西部，东部干涸，故西部湖深，东部浅，同时水不断减少，对气候的调节作用不断减小。

]

[课堂小结]

[当堂达标·固双基]

考查点1　遥感

读下图，回答1～2题。

【导学号：

57522110】

遥感技术工作流程示意图

1．分析图中信息可知（　　）

A．遥感技术中的能量来源都是太阳辐射能

B．遥感技术中信息的接收主要在空中进行

C．信息传输的前提是信息接收

D．遥感技术中信息解译与分析的前提是信息接收与处理

2．关于遥感技术的叙述，正确的是（　　）

A．传感器运载工具飞行的高度越大，其获得的探测范围越小

B．传感器运载工具飞行的高度越大，其对地物的分辨率越高

C．森林火灾的监测主要采用近地遥感

D．航空遥感覆盖范围大，不受领空限制

1.D　2.C　[由图中遥感技术的工作流程可知，要想对信息进行解译与分析，必须先进行信息的接收与处理。

传感器运载工具飞行高度越大，能探测的范围也就越大，但其对地物的分辨率则越低；航空遥感受领空的限制，运载传感器的飞机不能随意飞到别国的领空；为了更加清晰地了解灾情，森林火灾的监测主要采用近地遥感。

]

读图，完成3～4题。

3．图中内容说明航天遥感的特点是（　　）

A．监测范围广　　　　　　B．时效快，精度高

C．连续性强D．准确定位

4．就航天遥感而言，其遥感探测的范围越大，则（　　）

A．获得资料的速度越慢B．获得资料的周期越长

C．对地物的分辨率越低D．对地物的分辨率越高

3.A　4.C　[第3题，由图中“我一次就可以把半个地球拍摄进去”可知航天遥感的特点是监测范围广。

第4题，获取资料的速度、周期与探测范围无关，当探测范围越大时，分辨率数值越大，显示信息能力越弱，分辨率越低。

]

考查点2　遥感的应用

据所学知识，完成5～6题。

5．在科学考察中，利用遥感技术可以（　　）

A．获取卫星云图　　　　　B．查询地理数据

C．选择考察路线D．对科考船实时导航

6．在农业方面，运用遥感技术能够（　　）

①监测耕地变化　②调查作物分布　

③估测粮食产量　④跟踪产品流向

A．①②③B．②③④

C．①②④D．①③④

5.A　6.A　[第5题，遥感即遥远的感知，获取卫星云图，利用的是遥感技术，故A正确；查询地理数据、选择考察路线，利用的是地理信息系统（GIS）的功能，故B、C错误；对科考船实时导航利用的是全球定位系统（GPS）的功能，故D错误。

第6题，遥感技术能够迅速获取信息，在农业生产中可以监测耕地变化、调查作物分布、估测粮食产量，因此选择A项；跟踪产品流向需利用GPS技术。

]

读图及材料，回答7～8题。

【导学号：

57522111】

在卫星图像上可以判读水系的形态特征。

水系的形态与地质构造、岩性和地貌有密切的关系。

例如，树枝状水系表现为支流与干流以锐角相交，主要分布在岩性均一、基岩较软的地区（如砂岩、页岩、黄土及海岸平原沉积岩发育的地区）。

格状水系表现为支流与干流相交，主要分布在垂直交叉的断裂、裂隙发育的沉积岩地区。

7．关于上述判读卫星遥感影像的过程，下列说法正确的是（　　）

A．判读水系形态只能利用间接解译标志

B．根据水系形成推断地质构造和地貌是利用间接解译标志

C．在洪水期和枯水期拍摄的卫星影像，其水系形态完全相同

D．河流和道路在卫星影像图上都是线状，无法应用直接解译标志加以判别

8．放射状水系的分布地区一般不会出现在（　　）

A．海岛　　　B．火山C．孤山　　　D．平原

7.B　8.D　[判读水系形态可以运用色调、形状等直接解译标志。

借助某些地理信息可推断其他相关地物，这属于间接解译标志。

河流在洪水期流量可能增加而导致水系形态变化。

河流和道路可以通过形状及其变化等直接解译标志区分。

水系呈放射状，说明中部高四周低，海岛、火山、孤山都有可能。

平原地区地势平坦，出现的机会较少。

这也是一个利用间接解译标志的例子。

]

[教材活动点拨]

教材P81探索

【提示】　在区域地理环境研究中，遥感已成为重要的手段和方法。

传统的工作方法经常是从点、线实地观测入手，逐渐过渡到面上的分析研究。

运用遥感技术，则可以首先从面上的区域分析研究入手，然后有重点地选择若干点、线进行野外验证和检查。

这样，不仅可以提高研究工作的精度和质量，而且节省人力、财力，提高效率。

现代遥感视域广阔，监测范围大，可覆盖整个地球。

能够瞬时成像、实时传输、快速处理、迅速获取信息和实施动态监测等。

下表表示了人工调查和遥感调查两种方法的特点：

项目

调查周期

所需费用

野外工作量

信息的时效性

精度

监测范围

人工调查

长

高

大

差

差

小

遥感调查

短

低

小

好

高

大

教材P83活动

【提示】　在3幅表示苹果的示意图中，第三幅图（右侧那幅）更容易辨认出苹果的轮廓。

3幅图中，第三幅图代表的分辨率最高，第二幅图（居中）代表的分辨率最低。

教材P89思考

【提示】　遥感除用于预防自然灾害外，还可适用于土地资源调查，土地利用调查，土壤干旱、盐化、沙化调查及监测，农作物长势监测与估产，森林、草场资源调查，水资源调查和地质矿产调查等。

例如上海市从1988年起每5年开展一次航空遥感综合调查，其航空摄影图覆盖了上海市的陆域、水域及其相邻区域。

它为上海进行城市建设、土地利用、城市环境、城市绿化、道路交通设施状况等各项调查，创造了十分有利的条件。

教材P89复习课

【提示】　1.遥感影像的分辨率指遥感影像上一个像元所代表的地面实际尺寸。

分辨率的值越小，遥感影像显示地表信息的能力越强。

2．真彩色影像上，地物的颜色真实地反映实际地物颜色特征，符合人们的认知习惯；假彩色影像上，植被通常为红色，而水为灰色和蓝色，建筑物为蓝灰色。

3．2000年4月9日，西藏雅鲁藏布江支流易贡藏布通麦以西河段北岸发生大滑坡，下滑的岩土堆积体高约100米，堵塞了易贡错的出口。

当时正是春末夏初，天气变暖，湖周围的冰雪融水不断注入湖中，湖水持续快速上涨，大有冲决滑坡堆积体形成洪涝灾害危及下游的态势。

在这种情况下，中国地质调查局航空物探遥感中心收集了滑坡前后4个时段的卫星遥感数据，准确预测出易贡错的决堤，对滑坡堆积体溃决前后的灾情进行了密切监测，并与有关部门联系，及时为抢险救灾决策提供了依据。