6.4地理信息技术在防灾减灾中的应用课件2024-2025学年高中地理人教版（2019）必修一

地理信息技术 在防灾减灾中的应用 第6章 第4节 Chapter6 section4 新课标人教版 2 019 课 程 标 准 通过探究有关自然地理问题，了解地理信息技术的应用。 学习目标 1 了解地理信息技术的主要类型与特点。 学习目标 2 掌握主要地理信息技术的工作原理及其在防灾减灾中的作用。 “5. 12”汶川地震摧毁了当地的交通、通信设施，地震灾区瞬间成为信息孤岛，外界无法及时得知受灾情况，这使得救援工作无法顺利开展。约8小时后，首批武警官兵到达地震重灾区，并使用北斗用户机实时传递灾情，这是地震重灾区发出的第一束生命急救电波。 北斗用户机是一种什么设备? 它通过什么渠道传送灾情? 什么是地理信息技术？ What is geographic information technology? 地理信息技术是指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称，主要包括 遥感 全球卫星导航系统 地理信息系统 Remote Sensing…… 遥感 Remote Sensing ONE. RS 遥感的定义及原理 Definition and principle of remote sensing -01 “遥远的感知” 遥感技术是利用装在航空器（如飞机、高空气球）或航天器（人造卫星）的光学或电子设备，对地表物体进行远距离感知的地理信息技术。 航天遥感：卫星、飞船、空间站等 航空遥感：飞机、气球、飞艇等 地面遥感：高塔、车、船等 遥感类型（按照不同的平台分类） 遥感的定义及原理 -01 卫星传感器 地面物体 反射或辐射的电磁波信息 图像胶片或数据磁带记录 地面接收站 信息处理 信息分析 专业图件 统计数字 目标----传感器----地面系统-----成果 地球上的物体都在不停地吸收、反射、发射电磁波，不同物体的电磁波特性（波长和频率）不同。 遥感传感器的电磁波反射 E- wave reflection of remote sensing sensor 遥感常用电磁波段：紫外线 可见光 红外线 微波 可见光航拍遥感影像 红外卫星拍摄遥感影像 遥感技术的特点 Application of remote sensing technology -02 在区域地理环境研究中，遥感已成为重要的手段和方法 遥感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 Remote sensing Definition and principle of remote sensing…… B-遥感技术 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 A-传统方法 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 遥感特点 特点1：探测范围大 中国卫星夜景图 台 湾 岛 遥 感 影 像 遥感特点 特点2：获取信息速度快、周期短、信息量大 台风遥感影像 美国五角大楼 遥感特点 特点3：受地面限制少 遥感特点 特点4： 能够对地 物信息进 行实时、 动态监测 乞力马扎罗山积雪的变化 台风 实时 动态 遥感——获取原始信息源 -03 区域地理环境研究的前提是获取地理信息 遥感信息作为重要的信息源，为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态，从过程到模式的转化和发展，提供了条件 遥感的应用——获取原始信息源 Application of remote sensing technology -03 将多次或逐月、逐年的遥感影像图叠加，就可反映城市的扩张、海岸的侵蚀、湖泊消长，等等 在区域地理环境研究中，遥感广泛应用于资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域 Remote sensing Definition and principle of remote sensing…… 图示某地区遥感影像成图对区域植被(绿色)的年际变化研究 This paper shows the interannual variation of regional vegetation (green) by remote sensing image mapping 遥感技术防灾减灾的应用 A- of RST in disaster prevention and mitigation -04 运用遥感技术，可以实时监测洪涝、台风等灾害的形成过程，进行准确的预报、预警 能够快速识别地震等突发性自然灾害的影响范围，并为灾情统计、灾害救援等工作提供强有力的支持 Remote sensing Definition and principle of remote sensing…… 风云二号对台风“菲特”监测 2013年10月，第23号强台风“菲特”在我国福建沿海登陆 “风云二号”气象卫星实时监测了“菲特”的行进过程。10月5日20时，台风“菲特”已经逼近我国东部沿海；10月7日3时30分，台风正影响浙江和福建大部分地区 Remote sensing BeiDou Navigation Satellite System…… 2008年四川北川县城遥感影像 北川是汶川地震灾情最为严重的地区之一；遥感影像显示，地震导致北川县城及其周边地区多处出现滑坡和泥石流，道路、房屋被掩埋，河道被堵塞；这为抢险救灾提供地理信息支撑 Remote sensing BeiDou Navigation Satellite System…… 2008年5月14日 印尼海啸前后卫星图 全球卫星导航系统 TWO. GPS 全球卫星导航系统及其组成 -01 利用卫星，在全球范围内适时进行导航，定位的系统，称为全球卫星导航系统 全球卫星导航系统包括三大部分 空间部分 卫星星座 GPS satellite constellation… … 地面控制部分 地面监控系统 Ground monitoring system…… 用户部分 信号接收系统 GPS signal receiver…… 全球卫星导航系统卫星星座 Global positioning system satellite constellation -03 卫星星座由 21颗工作卫星 3颗在轨备用卫星组成 它们均匀分布在六个轨道平面内；全球任何地点在任何时刻，地平面上空至少有四颗GPS卫星 … … … … 空间部分 卫星星座 用户设备部分 信号接收系统 地面控制部分 地面监控系统 全球卫星导航系统工作原理 Global positioning system and its composition -02 2.工作原理 试想宋江想上梁山，迷路了，想知道自己现在身处何地。 第一次遇到了武松，武松告诉宋江，这里离景阳冈20公里。 这回答。。。宋江可能在以景阳冈为中心，20公里为半径的一个圆的圆周上任意一点。 景阳冈 可以在圆周任何一点 20 公 里 2.工作原理 宋江一听，等于没问。又看到了鲁智深，又问一次，鲁智深回答：此地离二龙山30公里。 两个圆有两个交点，宋江在两个交点任何一点上。 景阳冈 20 公 里 二龙山 30 公 里 2.工作原理 还是不知道自己在哪，宋江又看到了顾大嫂，再问。顾大嫂答道：此地离忠义堂10公里。 同时在三个圆的圆周上，三圆相交，共有交点就一个，位置确定了。 景阳冈 20 公 里 二龙山 30 公 里 忠义堂 10 公 里 三 边 定 位 法 2.工作原理 对于太空中的导航卫星而言： 1星：获取一个球面，球面上的任何一点都可能是我们的位置 对于太空中的导航卫星而言： 2星：两个球面相交得到一个圆周，圆周上任何一点都可能是我们的位置 对于太空中的导航卫星而言： 3星：三个球面相交得到A、B两个点，两点中任何一点都可能是我们的位置 对于太空中的导航卫星而言： 3星+地球：两点之中仅有B点位于地表附近，A点位于太空，于是便锁定了我们唯一的位置 图片来源：星球研究所 全球卫星导航系统的特点 Features of global positioning system -04 全球卫星导航系统能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间 并且适用于陆地、海洋、航空和航天、具有全球性、全天候、连续性和实时性的特点 GP-System Global positioning system and its composition…… 全球卫星导航系统的应用 Application of global positioning system -05 全球卫星导航系统在区域地理环境研究中的应用也较为广泛 例如，野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔),从而可在野外调查中获得更为精准的数据 GP-System Global positioning system and its composition…… … … … … A 05 2005年，我国测绘工作者对珠穆朗玛峰的高度进行了精确的测量，最新测得的珠峰高度为8844.43米 测量队员将测量觇标竖立在峰顶，按要求在珠峰顶安置好双频GPS接收机，开动机器，在珠峰顶与各交汇测量点进行GPS同步观测 利用GPS测量珠峰高度 ——Using GPS to M-the height of M-Everest ——Using GPS to measure the height of Mount Everest 在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的？ GPS 卫星 服务中心 服务中心为其确定可行路线，并通过卫星传输给汽车，汽车在GPS卫星信号引导下到达目的地 驾驶员输入出发地和目的地并传送给服务中心 GPS卫星不断发射GPS信号，接收机收到信号后解算出汽车所在的地理位置 1 1 2 3 车载 GPS信号 接收机 3 2 全球四大卫星定位系统 Global current satellite positioning system -06 欧洲 伽俐略 俄罗斯 格洛纳斯 美国 GPS 中国 北斗 GP-System Global current satellite positioning system…… GNSS 中国北斗全球卫星导航系统宣传片 China Beidou global navigation satellite system 素材来源：星球研究所 BeiDou Navigation Satellite System 中国北斗卫星导航系统 北斗系统提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，服务国家重要基础设施，产生了显著的经济效益和社会效益 … … … … 北斗导航系统在地震救援的应用 利用安装在手机、汽车、飞机、轮船等中的信号接收设备，可以进行精确定位，帮助用户在遭遇自然灾害或面临灾害风险时,发出求救信号，及时报告位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间 例如，北斗卫星导航系统在汶川地震救援中发挥了重要作用 BDS-System BeiDou Navigation Satellite System…… 全球导航系统应用案例—汶川大地震 2008年5月31日，某陆航团直升机在运送伤员和物资途中，突遇大雾不幸失事，机上人员全部遇难。 汶川地区高山峡谷众多，地形和气象条件复杂，地面雷达难以对直升机进行全程监控，一旦遭遇恶劣天气，飞行员和指挥员都无法判断直升机位置。 在事故发生后短短10天时间里，我军陆航部队执行救灾任务的超100架直升机全部完成北斗卫星导航终端加装。 这让参与救灾的战友都得到了充分保障，全力投入到救援当中。 失事的同型号 米171直升机 北斗导航系统在农业生产的应用 在河南省邓州市小杨营镇安众村，加装有北斗导航系统的拖拉机在无人驾驶状态下播种（2020年5月26日摄，无人机照片） In Anzhong village, Xiaoyangying Town, Dengzhou City, Henan Province, a tractor equipped with Beidou navigation system was seeded in an unmanned state (photo of UAV on May 26, 2020)…… BDS-System BeiDou Navigation Satellite System…… 北斗导航系统在农业生产的应用 这是在突尼斯迈贾兹巴卜高等农业工程学校拍摄的一辆农用拖拉机 中国工程师给这辆拖拉机安装了使用北斗卫星导航系统的自动驾驶设备(2019年3月10日摄） In Anzhong village, Xiaoyangying Town, Dengzhou City, Henan Province, a This is an agricultural tractor photographed at the higher agricultural engineering school in mejazbab, Tunisia…… BDS-System BeiDou Navigation Satellite System…… 目前，世界上已经有半数以上的国家在全球范围内使用北斗系统 让科技创新成果为更多国家和人民所及、所享所用，中国北斗系统，对世界上渴望科技改善生活的人们来说，是一个巨大鼓舞，“中国分享”也必将让世界更加美好 BDS-System BeiDou Navigation Satellite System…… Geographic Information System…… 地理信息系统 Three. GIS 地理信息系统的概念 -01 地理信息系统是对地理数据进行输入、处理、存储、管理、查询、分析、输出等的计算机信息系统。 GI-System Geographic Information System…… 2. 地理信息系统基本功能 数据输入 数据处理 数据存储与管理 空间查询与分析 制图与产品输出 信息源 I-Source 地图、遥感图像、野外考察、室内实验、社会经济统计等获得的数据 A GI-System Geographic Information System…… 数据处理 P-Data 建立空间模型和数据模型 空间模型是用点、线、面来表示地物的空间特征(如位置、形状)和属性特征(如种类、大小) 数据模型是通过一定的方式将所要表示的内容转变成数据，这是GIS与地图最基本的差异 B GI-System Geographic Information System…… GI-System Geographic Information System…… 数据库 Database 地物空间特征和属性的各项数据的结合，构成某一主题的图层，如地貌图层、土壤图层、土地利用图层等 关于某一研究区域若干图层就组成GIS数据库 C Spatial overlay analysis of GIS 地理信息系统的空间叠加分析 地理信息系统以图层为基础；图层用图形、符号、文本等描述某个主题的数据，如道路、村庄、河流等 这些图层可通过位置叠加组合在一起，不同的组合可以形成具有不同实际应用价值的图片、数据及文字信息；例如，将雨量站图层与行政区图层进行叠加，可以获得雨量站在行政区的分布信息 … … … … GI-System Geographic Information System…… 空间分析 S-Analysis 按一定规划对所研究的局部进行空间分析，也可以对与局部及其相邻的部分，以至整个区域进行综合分析 数据库中各图层上有关数据，都可供分析所用 D GIS图层叠加的空间分析 ①明要素：明确GIS图层是由哪些专题图组成。 ②析联系：根据图层间的相互联系，分析图层叠加后反映的地理要素特征。图1叠加后反映的可能是农业生产要素分布；图2叠加反映的可能是城市功能分区。 四点钟地理作品 将中国地形图、中国年降水量分布图、中国热量带分布叠加，可以获得哪里能够发展农业、发展什么样的农业、适合种植什么农作物 GIS中，不同类型的地理空间信息储存在不同的图层上。叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。回答3～4题。 3.洪水淹没地区图层与人口分布图层的叠加，可以(　　) A.推断出各地受灾情况 B.推断出各地降水情况 C.计算湖泊水域面积 D.估算工农业生产总值 4.对1950年与1998年长江中下游湖泊面积图层进行分析，能够(　　) A.计算湖泊蓄水量 B.预测洪涝灾害的发生 C.了解围湖造田情况 D.预测该地区降水变化趋势 < < + + = + 课堂检测 四点钟地理作品 GI-System Geographic Information System…… 地图表达 R-Map 将系统处理、分析的结果，形成可供研究、规划和决策人员使用的产品，主要形式有地图、图像、统计图表、数字等 E 地理信息系统(GIS)的应用 Brief procedure of GIS workflow -03 地理信息系统可应用的领域相当广泛 可以说，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域，都可以借助GIS 地理信息系统可以解决的问题 地理信息技术应用案例—舟曲特大泥石流 2010年泥石流发生前后舟曲县城的遥感影像对比 2010年8月7日22时左右，甘肃舟曲县城东北部山区突降特大暴雨，降雨持续40多分钟，雨量达97毫米，引发特大泥石流。 对比灾害前后的卫星遥感影像,在灾后图中勾勒出泥石流的范围。 ②如果估算泥石流冲毁的住宅数量，还需要哪些信息? 需要知道受灾区域住宅分布的具体数据，如受灾村镇的居民户数和人数等。 ③完成第2题，需要用到地理信息系统的哪些功能? 利用地理信息系统的空间查询与分析功能。在通过遥感、全球卫星导航系统或通过当地城建局获得该地区住宅图的空间分布数据的基础上,利用图层叠加的原理，叠加遥感图中泥石流影响的空间范围，利用计算机进行分析处理.从而估算泥石流冲毁的住宅数量。 59 科技点亮灾情 获取 定位 查询 空间 应用 地理信息技术之间的关系 在题目中“地理信息技术”的选取技巧 （1）若有“获取”“监测”“估测”“调查”等词语的一般选取 遥感技术 （2）若有“定位”“导航”“测量”“精确”“精准”等词语的则选取全球卫星导航系统 （3）若有“分析”“评估”“预测”“预报”“处理”“管理”“决策”“规划”“选址”等词语多选取地理信息系统 课时作业 Class Assignment ……. …… 1、有关遥感技术在防灾减灾中应用的说法，正确的是(　　) A.遥感技术是重大自然灾害监测的核心技术 B.利用遥感技术可以对获得的信息进行综合处理和空间数据分析 C.在交通不便的地方无法使用遥感技术 D.地理信息系统可以替代遥感技术在防灾减灾中的作用 2、2018年春节期间，全国共发生森林火灾112起。在监测森林火灾中，地理信息系统起到的作用是(　　) A.用来分析、判断引起火灾的原因 B.预测森林火灾所造成的后果 C.分析火势蔓延方向，为制订灭火方案提供依据 D.预测森林火灾的发生地点 全球定位系统能为全球范围内的用户提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、速度及时间数据。据此完成5～7题。 5.森林发生火灾时，全球定位系统的主要作用是(　　) A.交通导航 B.绘制地图 C.灾情跟踪 D.通讯联络 6.救灾物资空投，利用全球定位系统主要是为了(　　) A.减少人力劳动，提高劳动效率 B.提高空投精确度，让救灾物资尽快投入使用 C.缩短空投距离 D.减少人员伤亡 7.利用全球定位系统可以对地震进行监测，监测的对象主要是(　　) A.海陆分布的变化 B.地球内部岩浆的活动情况 C.地壳的运动状况 D.灾情的发展 遥感和地理信息系统在自然灾害监测中应用比较广泛。据此完成8～9题。 8.在台风灾害中，利用遥感技术可以直接进行(　　) A.统计受灾人数 B.监测台风运动路线 C.分析台风造成的财产损失数额 D.分析台风成因 9.在下列自然灾害中，利用地理信息系统无法做到的是(　　) A.准确预报地震发生的时间 B.监测病虫害的扩散情况 C.收集洪水受灾区的面积信息 D.监测沙尘暴的动态趋势 当地时间2018年5月17日下午5时，斯里兰卡暴雨引发泥石流，席卷三处村庄，造成大规模掩埋。18日为止的官方死亡人数为35人，但救援人员称可能另有150多人已遭泥石流掩埋。据此回答10～11题。 10.政府欲获取此次泥石流地区图像信息依靠的地理信息技术是(　　) A.遥感技术 B.地理信息系统 C.全球定位系统 D.信息高速公路 11.防御此类地质灾害的正确做法是(　　) ①加强地质灾害的科学研究，建立灾情监测预报系统 ②植树造林，减小滑坡和泥石流的频率和强度 ③陡坡地开山采石，可减少滑坡发生 ④砍伐森林，让地表水畅流，可减少泥石流发生 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 12.阅读下列材料，回答问题。 材料　中央气象台2018年7月11日18时发布台风红色预警：第9号台风“灿鸿”(强台风级)的中心已于11日下午4点40分前后在浙江省舟山市朱家尖镇沿海登陆，登陆时中心附近最大风力有14级(45 m/s)。 (1)要获取台风“灿鸿”的图像信息，采用的地理信息技术为(　　) A.遥感技术 B.全球定位系统 C.地理信息系统 D.北斗卫星导航系统 12.阅读下列材料，回答问题。 (2)7月12日，渔民要想预估未来一天自己所处海域的风力状况，除了借助上图外，还需要采用何种地理信息技术？ 若该渔船在遭受十级以上大风袭击后，渔民发出求救信号，浙江海事局调度船只进行营救时需要运用的地理信息技术是哪一种？ (3)要完成台风“灿鸿”未来24小时路径概率预报图的整个绘制需要采用的信息技术手段有______________和__________________。 (4)试举出第(3)题所用两项地理信息技术综合应用的其他实例。 地理信息系统 全球卫星导航系统 遥感技术　 地理信息系统 (4)如利用遥感技术获取水灾淹没区的动态信息，运用地理信息系统分析水灾损失，并为防灾救助提供决策支持。 Lavf57.83.100 $$