32 遥感技术的应用 学案 中图版必修3文档格式.docx

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6.应用领域：

矿产资源勘探、　　　　　、　　　　　等。

7.遥感在资源普查方面的优势：

可　　　　　地提供资源状况和对信息进行　　　　　。

（3）你能说出遥感技术在种植业方面有哪些具体应用吗？

三、遥感在环境和灾害监测中的应用

8.遥感在水　　　　　原理：

被污染水体具有独特的区别于清洁水体的　　　　

污染监测中　　　　内容：

研究和预测同一流域水体污染历史和　　　　

意义：

为水资源　　　　提供准确信息

的应用

9.遥感在沙　　　　　遥感卫星的特点：

　　　　　、时效快、精度高、　　　　　

尘暴监测中　　　　监测内容：

沙尘暴的　　　　　　　过程

的应用

自主核对：

1.技术设备和系统　电磁波特征　分析

（1）同意。

从某种意义上说，人们看的过程就是在遥感，眼睛相当于传感器。

由于技术的进步和应用领域的不断开拓，在研制遥感传感器时，对其功能的要求就比人眼有很大提高，看的更远，看的更多，看的更真，受自然条件限制小等，因此说遥感是人的视力的延伸。

2.电磁波

3.近地面　航空　航天

4.传感器　遥感影像

（2）两种材料在外观上差异不明显，但它们自身发出的辐射量或反射太阳辐射的能力却大不一样，表面温度也会不同。

这种变化用肉眼是无法观察到的，但利用遥感技术都可以清楚地发现。

5.像元　实际尺寸　数值越小　黑白　真彩色

6.水资源的调查　农作物的估产

7.全面系统　及时更新

（3）在种植业方面，利于遥感技术可以识别各类农作物，计算其种植面积，并根据作物生长情况估计产量；

在作物生长过程中，可以利用遥感技术分析其长势，及时进行灌溉、施肥和收割等，当农作物受灾时，可以及时预报。

　　8.光谱特征　污染趋势　保护规划

9.监测范围广　连续性强　起源、移动和扩散

疑难解答

探究一　　遥感的工作过程

1.遥感技术及工作过程

遥感技术是指从传感器接收信息到遥感信息应用的全过程。

其主要的基本技术程序（或环节）如下图所示：

　目标物　→　传感器　→　遥感地面系统　→　成果

　物体辐射和反射电磁波→收集→传输→信息处理　信息分析→专业图件统计数字

遥感的关键装置，是一种被称为传感器的仪器。

传感器在航空或航天器上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面接收站，地面遥感系统进行信息处理和信息分析，最后完成专业图件、统计数字等成果。

2.遥感工作的基本原理

不同地物，同种地物不同性状，其反射和辐射的电磁波各不相同。

这是遥感信息可以判读并得以广泛运用的基本原理。

如某地发生森林火灾的时候，由于着火树木温度比没有着火的树木的温度高，它们在电磁波的热红外波段会辐射出较多的电磁波能量。

如果这时候正好有一个载着热红外波段传感器的卫星经过该地上空，在传感器拍摄到的影像上，着火的森林就会显示出更亮的浅色调。

当影像经过处理后，可为及时调遣消防力量提供依据。

［图表点拨］　图3-2-2　遥感卫星接收不同地物反射信息示意

遥感技术的基础是物体电磁波辐射理论。

不同物体具有各自的电磁辐射特性，人们利用搭载在远离地面的不同工作平台（如高塔、气球、飞机、人造卫星等）上的传感器，对目标地区的电磁波信息进行探测，就能掌握目标地区地物的信息。

传感器接收的电磁波包括地物反射的或辐射的。

图3-2-2所描绘的是传感器接收物体对太阳辐射的反射电磁波。

图中有树木、水体、草丛、裸露的地面、路面、建筑物等不同地物，遥感卫星接收不同地物反射信息，因不同地物反射的电磁波特性不同，在同一遥感影像上不同地物影像特征（色彩等）是不同的，是能够区别的。

探究二　遥感影像

遥感影像有成千上万的像元组成。

1.像元、分辨率

面对一张照片，你也许会说：

真清楚，就连面部的那个雀斑都看得清。

小于这个雀斑大小的特征就看不清了，那么这个雀斑的直径就是照片的分辨率。

在遥感影像上能够区分的最小单元叫像元，像元代表的地面实际尺寸就是空间分辨率。

如1米分辨率就是指影像上的一个像元表示地面上1平方米的范围。

由此可知，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。

感悟归纳

运载工具飞行高度的不同，对探测范围、分辨率、获取资料的周期和速度的影响

传感器运载工具的飞行高度对遥感探测范围、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。

基本对应关系如下图所示。

2.像元、分辨率和影像信息之间的关系

像元越小，分辨率数值就越小，分辨率就越高，影像显示地表信息的能力就越强；

反之，像元越大，分辨率数值就越大，分辨率就越低，影像显示地表信息细节的能力就越弱。

“活动”点拨：

比较像元大小对影像信息的影响

“活动”的目的是帮助学生理解遥感影像像元大小即分辨率差异对影像信息的影响。

这一活动非常贴切地展示了遥感的识别成像过程。

一个网格代表一个像元，也就是遥感影像上能够区分的最小单元。

比较涂出的图形与苹果形状的相似程度，也就显示出了不同像元大小和不同分辨率情况下，遥感影像反映的地物的真实程度。

学生完成绘图后进行对比很容易看出：

第三幅图与原来苹果形状相比，误差最小，第二幅误差最大。

所以第三幅图代表的分辨率最高，第二幅图代表的分辨率最低。

3.遥感影像的分类和特征

遥感影像

特征

黑白影像

黑白影像是根据物体的灰度不同而呈现的，一般建筑物为灰白色，而草地和森林颜色较深

彩色影像

真彩色

地物颜色能够真实反映实际地物的颜色特征，符合人的认知习惯

假彩色

草、树和庄稼覆盖地区通常为红色，而水是灰色和蓝色的，城市是蓝灰色的

遥感利用的电磁波谱范围主要是紫外线、可见光、红外线和微波。

根据不同波长谱段的电磁辐射与物质的相互作用不同，科学家设计了不同类型的传感器。

这些传感器就如同我们日常使用的照像机，用它可“拍”出黑白照片或彩色照片。

为了方便使用，人们还会对同一地区不同“胶卷”照出来的图像进行合成，从而制作出与真实颜色不同的假彩色图像。

例如，电视节目中通常使用的卫星云图，就是红外云图通过计算机处理、编辑而成的假彩色动态图片，人们可据此推知其发展变化，预知未来天气。

知识拓展：

不同地物特性不同，反射率不同，遥感图像也不相同，成为通过遥感图像进行地物判读的标志。

如下表：

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

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，以黑色和蓝灰色为主；

②污水多呈青色甚至黄色

①在早晨为浅色；

②在夜晚为深色

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，植被因叶绿素含量发生变化，使得其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，多呈黄色甚至红色；

②植物越鲜嫩（叶绿素含量多），则颜色越浅，比如粉红色

颜色较深

城市居民区

①由于城市居民区多为混凝土结构，而混疑土吸收能力极差，反射能力极强；

②混凝土比热容很小，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

深色

探究三　遥感在资源普查中的作用

1.应用领域

矿产资源勘探、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。

1.传统资源调查与遥感资源调查的不同

传统调查

靠工作人员实地考察和绘图，工作量大，时间长，不能真实反映情况

遥感技术

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

3.遥感与资源普查

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。

以探矿为例，在没有资源卫星之前，人们寻找矿产资源的方法，只能靠到处取样、分析地质构造和岩层分布来寻找矿苗，勘探人员长年风餐露宿，工作效率很低。

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”矿产的存在。

现在，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，大大缩短探矿时间，效率可以提高十几倍。

在对森林、草原、绿地以及农作物等资源的调查中，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、产量等数据，为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门提供服务。

探究四　遥感技术在环境和灾害监测中的应用

1.遥感监测的优势

遥感技术是环境和灾害监测的重要手段。

遥感监测的区域范围大，获取环境和灾害信息快速准确，能够及时发现环境和灾害的变化；

同时，由遥感技术获取的环境和灾害动态观测数据，通过地理信息系统快速处理和分析，能够为决策部门提供科学依据。

2.遥感技术监测水污染的原理及作用

（1）原理或过程：

被污染水体具有独特的区别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征能够被传感器捕捉，并在遥感影像中表现出来。

（2）监测特点：

能清楚地展现出水体污染的宏观分布特征、污染的轻重程度、发展趋势。

（3）功能：

利用遥感技术可以对同一流域水体污染历史和污染趋势作出研究和预测，为水资源保护规划提供准确信息。

（4）意义：

遥感监测的区域范围大，获取信息速度快，能够及时发现变化；

由遥感获得的动态数据，通过分析，为决策部门提供科学的依据。

［图表点拨］　图3-2-12　珠江广州河段的遥感影像

在红外波谱段，水体对红外辐射几乎全部吸收，造成与背景地物反射率的差别明显，所以影像中的水体与背景地物就会有显著的色调区别。

珠江广州段的遥感影像就是选择红外波段中的近红外波段拍摄的。

随着污染程度的增加，图中河水颜色由浅变深，清楚展现出整个珠江广州河段水体污染的宏观分布特征。

对照水质分类影像，可以清楚地看出哪些地方污染严重，哪些地方污染轻以及污染发展的趋势，为水资源保护规划提供准确信息。

3.卫星云图与天气预报

卫星云图是人造气象卫星拍摄的地球大气中的风云图片。

利用卫星云图可以进行较为准确的天气预报，尤其是在监测台风方面具有非常重要的作用，利用卫星云图可以确定台风中心的位置、强度、移动方向和速度，及时预报台风的登陆地点，从而减少台风造成的危害。

4.遥感与沙尘暴监测

利用遥感技术还可以对沙尘暴进行监测。

沙尘暴多发区往往自然条件恶劣，测站稀少，因此常规观测手段无法满足监测需求。

而遥感卫星具有监测范围广、时效快、精度高、连续性强等特点，可以监测到沙尘暴的起源、移动、加强和扩散的过程。

图3-2-14反映了2002年3月20日袭击中国北京的沙尘暴天气的起源、移动、加强和扩散过程。

沙尘区在蒙古国中部形成后，向东南移动，和中国内蒙古中部的沙尘区在东移过程中发展，区域不断扩大，最后连成一片。

由此我们需要建设“三北”防护林体系，退耕还林，退耕还草，保护我们的家园。

5.遥感与洪涝灾害监测

洪水分析是抗洪救灾与减灾决策的重要依据。

传统水文资料收集方式的不准确和非实时性，给水文预报、洪水分析等工作带来了很大不便。

而遥感技术所具有的实时和准确的特性，可以很好地解决这一问题。

1998年长江流域发生特大洪水时，我国气象卫星对洞庭湖地区进行了实时监控。

通过与没有发生洪水时的遥感图像进行对比分析，可以获得受灾区域的分布及面积，为分洪和灾后重建提供决策依据。

误区警示

　　一、遥感平台只是空中的卫星

这种认识是错误的。

所谓平台是指某一套硬件或软件的设计基础。

通过它，人们可以开发新的硬件、软件或开展工作。

装载传感器的平台叫遥感平台。

除了卫星，常用的遥感平台还有飞机、气球等；

当在地面实验时，还会用到地面像三角架这样简单的遥感平台。

对点训练

航空遥感的运载工具是（　　）

A.卫星　　　　　B.飞机　　　　　C.飞船　　　　　　　　D.火箭

答案　B

解析　航空遥感指利用飞机携带遥感仪器的遥感。

包括距地面高度600~10000米的低、中空遥感、10000~25000米的高空、超高空遥感。

与航天遥感相比，航空遥感的主要优点是机动性强，可以根据研究主题选择适当的传感器、适当的飞行高度和飞行区域。

航天遥感使用的运载工具有：

地球资源、海洋、气象等专题卫星，以及航天飞机、宇宙飞船、航天空间站等。

航天遥感的主要优点是覆盖范围大，不受领空限制，可进行定期、重复观测等。

　　二、遥感监测只能获取即时信息，不可监测动态变化

遥感不仅可以即时监测信息源的分布特征，也可以实现动态定量分析信息源的变化。

单一的遥感可以即时监测地理事物的分布，而通过多次或逐月逐年对同一地区遥感影像图叠加可以反映出地物时间变化特点，如城市的扩张、海岸侵蚀变化、湖泊的消长等。

（2010·

上海）最近墨西哥湾出现了严重的石油泄漏污染事件，利用RS和GPS技术可以监测（　　）

①石油污染的海区范围　　　　　　②海底漏油点的石油日泄漏量

③石油污染物扩散的速度　　　　　④污染海区海洋生物种类的变化

A.①②　　　　　B.②④　　　　C.①③　　　　　　　　D.③④

答案　C

解析　利用GPS可以确定污染海区的准确位置，利用RS可以监测污染海区面积的变化；

RS不能精确分析海洋生物种类的变化。

　　三、传感器只捕捉地物反射的太阳辐射

传感器接收的是“物体辐射或反射的电磁波”，包括三种情况：

传感器直接接收来自物体自身辐射的电磁波；

或者接收物体反射太阳辐射的电磁波；

还有一种情况是传感器主动向物体发射电磁波，然后接收物体反射回来的电磁波。

不同的传感器工作方式不同。

关于遥感的叙述，不正确的是（　　）

A.简称RS

B.不与目标物直接接触

C.只记录目标物对电磁波的反射信息

D.是可以揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术

解析　遥感不只记录目标物对电磁波的反射信息，还记录目标物对电磁波的辐射、散射等信息。

案例研究

准确预测易贡湖决堤

而遥感技术所具有的实时和准确的特征，可以很好地解决这一问题。

通过本案例的学习，可进一步体会遥感技术在灾害监测应用方面的特殊优势。

易贡湖周围地形崎岖、山高谷深、断层发育、地质构造复杂，滑坡等地质灾害多发。

因此，险情发生后，人工在这大范围且危险性大的地区实时持续的密切监测，显然是不可能的。

中国地质调查局航空物探遥感中心根据收集的四个时段的卫星遥感数据，通过对比1998年11月28日的影像，可以看出2000年的雪线比1998年下降了许多。

据此监测部门推断融雪量将会增加许多，并认为易贡湖接受了更多来水后，将会决堤形成洪水。

这为有关部门安排防灾、救灾工作争取了主动。

要点例析

考查要点　遥感技术

例1读下图，回答有关问题。

例2

（1）填写遥感技术装备名称。

A　　　　　　，B　　　　　　，C　　　　　　。

（2）A装备的作用是　　　　　　；

B装备的作用是　　　　　　。

（3）遥感技术应用的领域除灾害监测外，还有　　　　　　、　　　　　　、工程建设及规划等，另外军事侦察、海上交通、海洋渔业也广泛应用该技术。

解析　传感器接收到地面物体反射或辐射的电磁波信息，把信息记录下来，再传送到地面接收站，地面接收站对这些信息进行处理和判读分析，并经过野外实地验证，最后应用于用户。

遥感技术的运载工具就是指飞机、飞船和卫星等，它的主要作用就是装载传感器，而传感器是接收地物电磁波信息的。

遥感技术有四大主要应用领域，其他还有军事侦察、海上交通、海洋渔业等。

答案　

（1）遥感平台　传感器　地面接收站

（2）装载传感器　接收地面物体反射或辐射的电磁波信息

（3）资源普查　环境监测

变式训练1

1.遥感的主要环节是目标物、传感器、遥感地面系统、成果（专业图件、统计数字）。

据此回答

（1）~

（2）题。

（1）在天气稳定的条件下，一天中地物的分辨率达到最高，遥感时间应选择在（　　）

A.330~930　　　　　　　　　B.930~1500

C.1500~2130　　　　　　　　D.2100~次日330

（2）遥感探测范围由大到小依次是（　　）

A.飞机、陆地卫星、宇宙飞船　　　B.宇宙飞船、陆地卫星、飞机

C.陆地卫星、飞机、宇宙飞船　　　D.陆地卫星、宇宙飞船、飞机

答案　

（1）B　

（2）D

解析　第

（1）题，传感器收集的是地表物体辐射或反射的电磁波，光线越强地物反射或辐射越强，分辨率也就越高，因此应选太阳辐射强的时间段。

第

（2）题，飞行高度越高的航天器或航空器，遥感探测的范围越大。

考查要点　遥感的应用

　　例2　不同物体和物体的不同状态具有不同的电磁波特性，卫星传感器探测地表物体对磁波的反射和物体自身发射的电磁波，然后按照一定的规律把电磁辐射转换成图像，经过处理，提取物体信息，完成远距离识别物体和物体的状态，这就是遥感工作的基本原理。

例

如，森林发生火灾时，着火树木的温度比没有着火树木的温度高，在电磁波的热红外波段会辐射出比未着火树木更多的能量，卫星拍摄到的影像上，着火的森林比没着火的森林显示更亮的浅色调。

据此原理，森林管理部门就建立森林火灾实时监测预报系统，全天候对森林进行遥感监控，若出现火情，就能对火灾面积、蔓延情况进行动态分析，以采取相应的措施。

遥感技术同样对水体的不同状态有分辨功能。

根据以上材料，请你设计出遥感技术对我国太湖水质状况进行监测的方案，并提出治理措施。

解析　目前，遥感技术已被广泛应用于国民经济的各个领域，对推动经济建设、环境改善和国防建设起到了重要作用，这也是高考密切关注的一个领域。

本题考查同学们对遥感基本知识的掌握情况。

答案　方案：

①获得太湖水质状况的遥感影像资料（或建立太湖水质遥感监测预报系统）。

②对水质出现的异常情况进行分析，提出预报（或根据遥感信息对水质状况进行监测分析，提出防治措施）。

治理措施：

①防治工业“三废”（或农田废水、被污染河水、其他废弃物）直接排入湖中。

②保护太湖周边生态环境，对已污染水体（采用人工方法或生化方法）进行治理。

变式训练2

在遥感技术中，可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。

读下图，回答

（1）~（3）题。

（1）图中重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是（　　）

①红外线　　②X光　　③可见光　　　④紫外线

A.①②　　　B.①③　　C.②③　　　D.③④

（2）根据图中的原理，可用遥感技术直接（　　）

①划分植物类型

②判读植物生长的土壤类型

③监测树木的生长状况

④估计粮食作物的产量

A.①②　　　B.②③　　C.③④　　　D.①④

（3）不同的地物和地物的不同状况也有不同的反射率，根据这个原理，可以利用遥感技术的工作有（　　）

①判断水体污染　　　　　②判断人口分布

③分析城市大气污染　　　④估算工业生产总值

A.①②　　　B.②③　　C.①③　　　D.②④

答案：

（1）B　

（2）C　（3）C

解析：

第

（1）题，从图中可以看出，重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段大约在0.58～0.81微米，结合波长分布图，可判断上述是可见光和红外线。

第

（2）题，在遥感技术中，可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况，因此③和④是正确的。

第（3）题，从题目可知，遥感技术获取的是地面反射（或辐射）的电磁波信息，因此，可以判断水体污染和分析城市大气污染，而无法判断人口分布和估算工业生产总值。

考题精析

　　例1　（2010·

广东）卫星遥感监测显示，1999~2008年青藏高原上的色林错湖面扩大了约20%，主要原因是（　　）

A.冰雪融水增加　　　　　　　　　　B.冻土面积扩大

C.青藏高原抬升　　　　　　　　　　D.湖面蒸发增加

解析　青藏高原湖泊水的补给主要是冰川融水，随着全球气候变暖，冰雪融水增加，湖面扩大。

答案　A

　　例2　（2009·

广东）从某一时刻的遥感影像图中，不能获取的信息是（　　）

A.森林火灾面积　　　　　　　　　B.土地干旱程度

C.洪峰流量　　　　　　　　　　　D.植物病虫害程度

解析　遥感影像图只能获得“面”的数据，而流量测定需要获得河流断面面积、流速等数据信息，这些都是从遥感影像图中无法获得的。

答案　C

课堂基础过关

一、单项选择题

1.遥感的关键装置是（　　）

A.传感器　　　　　B.胶片质量　　　C.计算机　　　　　D.数据库

答案　A

解析　遥感的关键装置是传感器。

2.遥感技术能够测量、记录、分析被测目标的（　　）

A.形状特征B.位置C.电磁波谱特征D.起伏特征

解析　遥感技术能够测量、记录和分析被测目标的电磁波谱特征。

3.2米分辨率的遥感影像是指（　　）

A.2米边长的遥感图片

B.只要边长大于2米的物体都可以判断

C.影像上的一个像元，表示地面2平方米的范围

D.影像上的一个像元，表示2米边长的方形地面范围

解析　2米分辨率是指一个像元，表示地面2平方米的范围。

4.2颗卫星同时运行，每隔9天可以覆盖地球一遍，说明遥感技术（　　）

A.受地面条件限制少B.测量范围大

C.手段多，获得的信息量大D.获得资料速度快、周期短

答案　D

解析　“每隔9天可以覆盖地球一遍”，这说明遥感技