地理信息技术应用内容解析.docx
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地理信息技术应用内容解析
“地理信息技术应用”内容解析
一、“地理信息技术应用”在高中地理课程中的地位
1.“地理信息技术”是地理学科学发展与社会信息化的重要内容
当今时代，信息技术飞速发展，地理信息技术正在改变人类的生存和发展方式，对资源与环境可持续发展、国家经济建设与社会进步的巨大作用日益显著。
地理信息技术的应用具体形式，大到地球村、数字国家，小到数字居民区、数字家庭。
随着工业化和信息化水平的进一步发展，世界城市化成为文明进步的标志。
城市带来了富足、繁荣，但也带来人口拥挤、交通紧张、资源短缺、用地紧张等一系列城市问题，这也为地理信息技术提供了大显身手的机会。
世界各国的城市，尤其在经济发达和发展水平较高的城市，数字城市研究日趋成熟，信息化管理成为热门研究领域，利用地理信息技术进行社会、经济、文化、基础设施、交通通讯、城市规划等数字管理，成为构筑新世纪人类生存环境的新模式。
地理信息技术对政府部门获得资源与环境方面的信息，科学地执行可持续发展战略具有重要作用。
我国的洪水、干旱已引起社会的广泛关注，耕地面积减少、荒漠化加剧等环境问题越来越尖锐，面对这些问题以前往往是个别地作出反应，在某种程度上是“头疼医头、脚疼医脚”，而利用地理信息技术可以从宏观、整体的角度提供多分辨率和三维的信息，为政府部门对资源、环境问题的决策提供了科学的依据。
地理信息技术是“数字化地球”、“信息化地球”的基础，信息化发展需要大量的具有地理信息技术基本素养的人才。
从国家战略的高度来讲，基础教育阶段的地理信息技术素养教育很必要也很紧迫。
地理信息技术作为地理科学发展的重要内容，加之其在社会生产、生活的广泛应用和价值，在高中阶段，将其纳入地理课程体系，意义重大。
2.设置“地理信息技术应用”模块有利于培养学生信息素养
信息科技时代，教育的目的不应仅仅是教会学生知识，更应是以学生的发展为根本，全面提高学生的素质，使学生身心得到发展，激发学生的外在和内在潜力，促使他们得到全面发展。
地理信息技术在信息社会有着举足轻重的地位和作用，设置《地理信息技术》课程是普及地理信息技术基础知识的有效途径。
对学生进行地理信息技术教育，可以培养学生的思考能力和分析能力，提高学生的信息素养素质，符合高中地理课程标准的设计理念，也是提高学生综合素质的基本途径。
当前，基础教育强调全面的素质教育，地理教育也是如此。
在对各种地理知识（信息）的掌握基础上，地理教育重视学生能力的提高及地理思维方式的培养，要求学生既具备地理知识素质，又具备地理能力素质。
要求学生能运用地理知识去处理和解决地理问题。
要求学生要能主动地吸收、掌握各种地理信息，并能将信息分析、重组、应用。
地理信息技术教育过程是一种逻辑性、实践性都较强的认知过程，与解决地理实际问题结合起来，能引导学生进行理性思维，发展学生思考问题和解决问题的能力。
本模块的学习，除了基础理论知识外，还要进行相关的操作实践和具体应用。
学生的学习不只停留在理论层面，而能实际操作，分析相关问题，做出自己的作品，解决具体的问题，从而培养了学生实践能力、创新能力，符合现代教育要求。
3.“地理信息技术”是一种重要的教学技术手段
地理信息技术作为教学技术手段应用于地理教学中也是《地理信息技术应用》模块重要的价值取向之一。
以GIS为例，GIS具有对地图处理与操作的强大功能，地图是地理教育的重要方法，利用GIS的地图叠加、地图漫游、地图缩放和地图要素的增减等进行辅助教学，效果是一般教学手段不可比拟的。
另一方面，GIS技术是一种解决实际问题，提供地理数据处理功能的技术和方法。
GIS的数据输入、处理与分析功能，能很好地完成地理课程在能力培养方面的要求。
高中地理课程将地理知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观作为地理课程的基本目标。
实施地理信息技术教育不仅是落实地理学科教育的责任，也是落实教育本身赋予地理课程的任务。
地理信息技术教育中对学生信息技术的掌握、地理研究技术的了解与应用、地理区域系统思想的建立和地理空间思维能力的培养，以及地理问题的分析与处理等多方面具有不可替代的独特功能。
例如，“全球雨带分布与干湿地区”的教学，教师可应用CAI辅助教学的方法进行教学。
从全球气压带、风带分布入手，通过投影、板图或计算机动画演示，标示出三圈环流，再从近地面垂直气流上升、下降状况得出多雨带、少雨带的分布。
教学过程形象、生动，学生印象深刻。
又如，干湿地区分布的教学，需引导学生思考降水量和蒸发量的对比关系，形成世界干湿地区分布的概念。
但如借助GIS软件（如Mopinfo）提供的图层控制和数据合成、专题图等，教师可以很快利用世界地图及各地区降水、蒸发状况数据库，绘出一张“全球各大洲（或某些区域）降水与蒸发柱状（或饼状）对比图”，再覆合上雨带分布图，学生就能一目了然。
简化了教学的程序，帮助学生形成地理要素间的相关性的逻辑概念，提升了学生的理性认识能力。
二、“地理信息技术应用”内部结构分析
1.“地理信息技术”体系
地理信息技术是地理科学新的分支学科，是地理科学研究的关键技术。
地理信息技术科学体系主要由地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）三方面的核心技术组成。
此三种技术的综合应用又称为3S技术，虽然有专家认为，这种取自3个英文缩写字尾的简称不十分妥贴、需要加以规范，但是目前3S的叫法还较为普遍。
3S技术也是数字地球的关键技术。
另一方面，GIS、RS、GPS技术又以计算机科学、通信技术、遥测与卫星定位，以及系统论等信息技术和理论为支撑，属于地理科学与信息科学的交叉学科。
在地理学与信息技术之间，也有将地理信息技术另作归类的做法，这里不作进一步的阐述。
地理信息技术体系及其与地理学、信息技术的关系
2.本模块的结构
本模块中地理信息技术知识与技能的总体要求是：
初步了解地理信息技术内涵与发展状况的基础上，分别对地图与遥感、地理信息系统、全球定位系统的基本原理与相关知识有简单认识，并能对遥感图像进行简单判读、对地理信息系统进行基本操作实践，对3S技术在社会生产、生活中的应用有所了解，形成基本的地理信息素养。
三、“地理信息技术应用”标准解读
（一）学习目标及其内容选择
1．地理信息技术的发展
（1）把握地理信息技术的基本内涵
把握地理信息技术的基本内涵可为后续有关的地理信息系统、遥感与全球定位系统的具体学习奠定基础。
对这条“标准”的理解，应该从地理信息技术的基本概念、技术构成等方面进行。
另外，应让学生适当对地理信息技术与地理学、信息科学之间的关系，以及地理信息技术的发展过程有基本的了解。
地理信息技术是地理学研究技术科学发展的巨大成就，对地理信息技术的发展的认识，有助于培养学生的科学精神与科学态度，为地理教育的综合教育功能形成合力。
（2）认识地理信息技术的革命性意义
通过了解地理信息技术科学在社会生产、生活、管理、科学研究等各个领域应用，认识地理信息技术对促进社会发展与信息化进程的巨大意义，让学生懂得学习地理信息技术、形成地理信息素养的重要性。
在认识地理信息技术的革命性意义过程中，学生要能够说出地理信息技术在具体领域或部门中的应用及其功能，形成根据具体案例分析问题的能力。
（3）形成在网络中获取信息的意识
有关地理信息技术概念、发展、应用，以及技术方面的网络资源非常丰富，在教学过程中，教师要有意识利用网络资源辅助教学，也要有意识地培养学生利用网络资源获取相关学习信息的意识。
具体在教学过程中可以布置学生在网络上收集相关资源自学，利用网络资源开展研究性学习、在网络相关论坛上对相关问题进行讨论等。
2．地图与遥感（RS）
（1）了解遥感技术的基本工作原理与应用领域
近几年，遥感技术发展迅速，社会许多部门都引入遥感技术，如农业生产、土地利用、气象预测、城市管理等。
通过学习，要使学生认识到遥感技术的广泛应用离我们并不遥远，并对遥感基本工作原理有所了解，但不需要涉及深难的专业理论。
另外，通过学习，要使学生说出遥感在一二个部门的具体应用及功能，并根据遥感的工作原理和基本功能，推析遥感在其他应用领域的应用，能够进行知识迁移、举一反三。
（2）初步掌握进行简单的遥感图象判读的技能
对遥感图像的判读是本课程操作技能目标之一，“标准”要求进行简单判读的含义是对遥感图像中的典型地物，包括水体、植被、建筑群等进行判读。
另外，需要让学生掌握遥感图像的类型：
表11-1按照电磁波段遥感分类类型
遥感片类型
成像电磁波波段
地物特征
彩色航空遥感片
利用可见光波段
遥感片上地物与天然实物色彩十分接近
近红外遥感片
黑白遥感片
利用可见光和
近红外波段
对近红外光吸收能力越强，色彩越深用黑白表示。
彩色遥感片
相片的色彩为人工合成，与天然实物色彩不同。
对近红外光吸收能力越强，色彩越深
热红外遥感片
利用物体发射的热能量扫描成图
一般与物体温度有关，物体温度越高则颜色越浅，温度越低则颜色越深。
侧视雷达遥感片
利用物体反射的雷达波扫描成图
一般与物体反射的雷达波能力有关，回波越强颜色越深。
对“标准”的实施，要根据实际，在教科书或配套教材提供一些典型遥感图片等相关教学资源。
尽可能让学生判读熟悉地区的航片或卫片，并能够根据判读结果对某些地理问题做分析讨论，如对城市化过程中不同时期遥感片的判读，分析城市用地，并结合实地考察，进行土地资源利用合理性分析，学以致用。
3．全球定位系统（GPS）
（1）知道全球定位系统的基本工作原理
“标准”对全球地位系统工作原理的目标与遥感的工作原理的要求一样，不需要作专业的深入分析，学生只要能够对GPS工作原理有基本了解即可。
教材处理中可以用描述的形式进行阐述。
教学中可以通过网络资源辅助学习。
（2）熟悉GPS的应用领域
GPS应用日趋广泛，民用GPS也逐渐走入百姓当中，车载GPS、小型GPS收持仪对我们并不陌生。
通过对GPS具体的应用（收集资料、专门实践调查等），让学生认识GPS在交通、旅游探险等领域的应用及功能。
有条件的学校可以配置一些教学用GPS接受机，作为教学资源建设非常必要。
“标准”对GPS的操作使用并没有明确要求，教学中根据实际情况，可以适当增加一些操作方面的要求。
4．地理信息系统（GIS）
（1）知道GIS的应用领域
根据课程的目标，GIS部分是本课程的重点内容，对“标准”中知识目标的把握，应该包括：
知道GIS的概念、原理与发展的基本知识，了解GIS的具体应用领域，并能够比较具体地说出GIS在某一具体领域的作用与功能。
教学中，可以参观、走访GIS应用部门，听取相关工作人员的介绍、演示等，对GIS的工作环境、软硬件环境有感性的认识。
也可以结合学生在网络上收集相关信息进行学习。
目前，网络上关于GIS方面的介绍、讨论，以及应用软件、演示软件都非常丰富，通过鼓励学生上网学习，对学习GIS有非常好的帮助作用。
（2）学会GIS软件的基本操作
GIS软件的基本操作是本课程的重点操作技能目标。
地理信息系统的实际应用在技术层面包括两级水平，一是基本操作，二是系统的开发设计。
按照课程的设置目标，本课程只要求达到第一级水平，即让学生掌握基本的GIS操作技能，而不要求学生学会专业的系统设计开发。
但对于“基本操作”的把握，应该是熟悉GIS窗口界面、学会使用GIS窗口主要快捷按钮（如放大、缩小、漫游、移动等图层显示，图层叠加，标注显示……等等）、掌握简单查询分析（点查询、条件查询、简单缓冲区查询等）、学会建立数据库（表）的方法等。
GIS操作技能的要求，要充分加强实践教学（上机操作），并科学安排理论方法与实践操作之间的关系和课时安排，本模块关于GIS部分的教学，最少保证一半以上的上机操作实践。
教学中充分发挥协作学习模式的功能，让学生在学习过程中互帮互学，共同进步。
同时要加强操作实践的考核。
另外，本课程建议使用二次开发的GIS软件（如对国产软件进行二次开发），简化GIS功能。
教学过程中，建议开发地理信息技术综合学习软件平台进行辅助教学。
（3）培养地理信息收集、处理与分析的素养
对GIS的操作应用本身是对地理信息（数据）收集、处理、分析与应用的过程，在教学中，教师要注意引导学生这方面的学力与能力。
培养学生的能力包括学生对地理信息处理分析过程中的创造能力、综合能力。
在技术性较强的地理信息技术课程中，要注意发挥综合教育功能。
如在协作学习中，培养学生的合作意识、敬业精神及竞争意识。
在借助网络资源学习相关内容时，一方面要培养学生的网络信息素养，同时也要注意培养学生网络道德修养。
5．RS、GPS、GIS技术综合应用
（1）对RS、GPS、GIS技术的综合应用领域有所了解
3S指地理信息系统、遥感及全球定位系统的综合集成技术，但3S技术并不是三种技术的简单相加。
在当前3S的实践应用中，往往是某两种技术（如GIS与RS集成或GIS与GPS集成）的综合应用，这也是3S应用的一种形式，教学中可以按照这样的应用的案例进行教学。
对于3S技术综合应用，也建议结合3S的具体应用案例进行。
对学生的考核，同样可以考核其对具体应用案例的分析、认识进行。
（2）培养有志于探索地理科学前沿的意识
地理信息技术属于地理科学与信息科学交叉融合的前沿学科，学习地理信息技术的相关理论与知识，掌握一定的地理信息技术技能与应用，对于培养学生的科学素养、探索地理科学前沿非常有利。
所以，编写教材时，以及教师在教学过程中，都应注意培养学生此方面的素养。
资料的引用、教学方法的设计、教学过程的把握等各个环节都要努力向这方面靠拢。
二、对“标准”要求的把握
1．地理信息技术的发展
运用资料概述地理信息技术的发展。
“标准”要求学生通过资料认识地理信息技术的发展状况，对国内外地理信息技术的发展有基本的了解。
资料可以由教材提供，也可以由学生自己收集。
对于地理信息技术本身而言专业性很强，包括后面各项“标准”的要求，在具体实施过程中都只能从基本的、概括的角度来进行。
本条“标准”也只要求到“概述”的层次。
另外，在教材和教学处理过程中，也可以考虑将本条标准与下一条标准要求的内容调换，即先讲授地理信息技术的内容（内涵、定义），再讲授地理信息技术的发展。
说出地理信息技术的基本内容
标准要求“说出”地理信息技术的基本内涵，应该包括地理信息技术的基本概念与组成，根据前面的内容，地理信息技术的核心技术主要是三方面：
GIS、RS、GPS，并且，这三者互相有着密切的联系。
RS具有广泛的应用价值，同时也是GIS重要的数据源，GIS也反过来为RS的应用提供强有力的技术支持，GPS与GIS相辅相成，互为支撑。
根据有关资料，简述地理信息技术在现代生产、生活中的意义。
地理信息技术是地理科学与信息科学交叉的产物，在信息时代地理信息技术科学的触角延伸到社会各个领域，如科学研究、资源普查、环境监测、城市管理、工程建设，以及生活、旅游、军事、国防等等。
“标准”要求学生能够借助具体的资料对地理信息技术的应用，及其对社会生产、生活产生的巨大影响产生深刻的印象。
下面是两例关于地理信息技术应用的案例：
地理信息技术促进资源可持续发展
我国人口多、土地资源有限、农业生产方式落后、自然灾害频繁，如何养活十几亿人口，是中国需要首先考虑的问题。
精细农业将地学、农学、生物学的信息数字化用到了田块，这是农业信息化的体现，是中国农业现代化、集约化、产业化的走向，是中国农业可持续发展的康庄大道。
地理信息技术将在农业产业化以及土地资源、水资源的监测和保护等方面，发挥巨大的作用……
地理信息技术有利于灾害监测、评估
自然灾害是我国影响面最广、造成损失最严重的事件，它直接影响着可持续发展进程。
而环境变化不仅对中国，也是对全人类的可持续发展都起巨大影响作用的问题。
开展环境变化、灾害的监测、评估，进而预测、预警自然灾害是可持续发展对信息保障系统的需要。
对于中国而言，特别是洪涝灾害的预防、预警是迫在眉睫的任务之一。
地理信息技术的虚拟技术（VRGIS）可以在江河治理、防洪减灾、预报地震等方面起到独特的作用……
2．地图与遥感（RS）
了解几种常用地图投影，说出不同地图的特点和用途。
地图投影是为解决由不可展的椭球面描绘到平面上的矛盾，用几何透视方法或数学分析的方法，将地球上的点和线投影到可展的曲面（平面、圆柱面或圆锥面）上，将此可展曲面展成平面，建立该平面上的点、线和地球椭球面上的点、线的对应关系。
从以上对地图投影的解释可以看出，地图投影概念具有一定的难度。
所以，课标在这里不要求深入，只需要学生对地图投影常见的几种类型、意义有一个概要的了解。
对于“地图特点和用途”的把握，应该以让学生具备地图的基本知识为出发点，了解生活中常用的地图、教学中常用的地图类型，并能够对它们的特征有基本的了解。
地图的基本类型
依地图的功能分，地图可以分为：
地籍图、航海图与航空图、平面图（大比例尺的普通地图）、数字地图。
依据地图的应用领域分，地图可以分为：
普通地图（显示各种地理现象之间的位置关系的地图，如分国地图、分洲地图、分区地图）、专题地图（也称为统计地图，主要量化所要表示主題在空间的分布特性，如人口分布图、作物产量图、雨量地图、气温图、等高线图）。
按比例尺分，地图可以分为：
大比例尺1：
5千?
/FONT>1：
2.5万比例尺图、中比例尺1：
5万?
/FONT>1：
25万比例尺图、小比例尺1：
50万-1：
100万比例尺图。
我国称1：
1万、1：
2.5万、1：
5万、1：
10万、1：
25万、1：
50万、1：
100万七种比例尺普通地图为国家基本比例尺地形图，按国家测绘局制定的统一技术标准制图（规范、图式）。
结合实例，简述遥感的基本工作原理，会初步判读遥感图像。
遥感的工作原理具有相当的专业性，“标准”要求在编写教材和进行教学时用浅显的语言文字对遥感的基本工作原理进行阐述，同时要求学生在领悟遥感基本工作原理的基础上，结合实例来重述遥感的基本工作原理，以促进学生“活学活用”的能力。
遥感的基本工作原理
广义地说，凡是不直接接触被探测的目标而能收集、记录其信息，并把它们转换成人们可以识别和分析的信号或图像的技术，就是遥感技术。
人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，而且不同物体对电磁波发射、反射和吸收的特性不同。
遥感就是根据这样的原理，利用传感器，感测物体的电磁波特性，远距离识别物体。
遥感工作过程中，承担感知电磁波特性的“实验室”是遥感平台，它的作用就是稳定地运载传感器。
除了卫星，常用的遥感平台还有飞机、气球等。
当在地面试验时，还会用到地面三角架这样简单的遥感平台。
传感器就是安装在遥感平台上探测物体电磁波的仪器。
针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。
传感器会把这些电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。
原始图像被地面站接收后，要经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的用户使用，他们才能用这些处理过的影像开展自己的工作。
对于“初步判读遥感图像”的要求，是《地理信息技术应用》课程有别于地理必修课程中对遥感知识要求的重要方面，必修课程中，鉴于我国各地区教育资源与教育状况的差异，对遥感图象判读的要求不作统一要求。
本模块的要求也限于初步判读遥感图片中的常见地物，如水体、植被、居民区等。
典型地物的判读
地物类型
吸收和反射电磁波的特性
彩色航空片
黑白近红外
遥感片
彩色近红外
遥感片
水
体
1.对蓝、绿光难以吸收
2.对近红外波段吸收能力很强
3.水体中的杂质对吸收能力会造成影响
1.呈蓝绿色的封闭区域
2.有时会有白点和黑色的污染物
1.呈深色，以深灰和黑色为主
2.污水颜色会相对较浅
1.呈深色，以黑色和蓝会色为主
2.污水多呈青色甚至黄色
植
被
1.对可见光吸收强烈，反射绿光
2.对近红外反射强烈
3.不同植物的反射能力与其叶绿素含量有关
4.不同季节植物因叶绿素含量变化使得反射能力也发生变化
1.多为绿色，成片分布
2.颜色随季节变化很大
1.色调较浅，多为灰白色
2.植物越鲜嫩（叶绿素含量多）则颜色越浅
1.色调多为浅色，多呈黄色至红色
2.植物越鲜嫩（叶绿素含量多）则颜色越浅，比如粉红色
城市
居民
区
1.由于城市居民区多为混凝土结构，而混凝土吸收能力极差，反射能力极强.
2.混凝土热容很小，白天和晚上的温度差异很大
灰白色甚至白色
颜色很浅，白色和灰色
白色，浅灰色
结合实例，说明遥感图像在地图制作中的作用。
遥感地图是制作的大比例尺地图的非常重要的数据源。
在现代计算机制图过程中，通常通过数字化技术将遥感图转化为线形底图，再通过GIS地图制作软件，进一步处理编辑，形成地图产品。
所以，“标准”要求，结合具体实例，说明遥感图像与地图制作的作用，让学生认识地图制图与遥感之间的关系。
结合实例，说出遥感的主要功能。
遥感技术的进一步成熟，使得遥感在地表资源环境监测、农作物估产、灾害监测、全球变化等等许多方面具有显而易见的优势，应用也越来越广泛。
对于遥感的主要功能，要侧重在具体应用中了解遥感的作用、用途，而不是遥感的专业工作机制。
让学生通过各种资料或信息渠道，说出遥感的功能，掌握遥感的具体应用，同时培养学生处理总结资料与信息的能力。
例如，下例中通过遥感来获取森林火灾蔓延趋势、范围的信息，从而认识遥感对灾害监测与评估的功能。
遥感对森林火灾的监测与评估
大兴安岭森林火灾发生时，着火的树木温度比没有着火的树木温度高，它们会比没有着火的树木辐射更多的能量，当遥感卫星经过大兴安岭上空，传感器拍摄到大兴安岭影像中，着火的森林区和没有着火的森林区显示不同的色调。
经过影像处理，我们就会清楚地看到火灾发生范围，用不同时段的遥感影像还可以判断火势蔓延的趋势，这对我们有效控制和防止森林火灾非常有用，也是传统手段无法比拟的现代灾害防止与监测技术。
3．全球定位系统（GPS）
简述说明GPS的基本工作原理。
同遥感一样，如果按照专业的角度分析全球定位系统的工作原理，会涉及到许多纯计算机技术或通信技术的概念、数据与工作机制，这不是本模块的目标，“标准”只要求用简单的描述来说明GPS工作原理。
如下面的一则例子就不带有专业机制与原理，只是用通俗的语言来描述GPS是怎样工作的。
GPS怎样工作
全球定位系统是由包括在大约17600千米高空围绕地球旋转的24颗卫星以及一些其他装备组成的
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