6.4 地理信息技术在防灾减灾中的应用-【争鸣学堂】2024-2025学年高一地理上学期同步课件（人教版2019必修第一册）

【导入导学】 大国装备 国之利器——中国北斗卫星导航系统 (1)北斗用户机是一种什么设备? (2)它通过什么渠道传送灾情? 【问题】 【情景材料】 “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6S手持型用户机 第六章 自然灾害 第四节 地理信息技术在防灾减灾中的应用 2 【课标要求】 1.了解遥感、全球卫星导航系统和地理信息系统的技术特点和相互关系。 2.举例说明遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统在防灾减灾中的具体作用。 3.结合实例,提出综合运用遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统进行防灾、减灾的具体程序和方法。 【教学目标和要求】 通过探究有关自然地理问题，了解地理信息技术的应用。 (1)城市道路建设速度越来越快，地图测绘部门为了及时更新地理信息，需要利用________技术。在救灾管理系统中，管理中心要掌握救灾车辆的精确位置应利用________技术。为了能对运动中的汽车精确定位，至少需要接收________颗卫星的信息。 (2)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⑤和______，表示“提供空间定位信息功能”的是⑥和______，表示“反馈影像信息处理结果”的是③和________。 【主题探究】——地理信息技术的比较和选择 当今，3S(RS、GNSS、GIS)技术在生产、生活和科研中的作用越来越突出。下图是“3S”技术的组合应用图。 RS (3)图中各个圆的重叠部分代表RS、GNSS、GIS不同组合的综合应用，其中甲代表“3S”技术的组合，乙代表__________技术的组合，丙代表 技术的组合。在图中所示的各个综合应用中任选一种组合，并写出应用实例 甲：RS获取矿床露头信息，GIS分析矿产种类，GNSS确定矿床露头位置； 乙：RS获取水灾淹没区的动态信息，GIS分析水灾损失； 丙：装载GNSS接收器的运钞车发送信息到监测中心，GIS监测运钞车是否偏离预定线路； 丁：RS获取火场遥感信息，GNSS获取火场精确位置，引导消防队员及时、准确到达灭火地点。 GNSS 4 ① ② ④ GIS和RS GIS和GNSS 一、遥感技术 1.遥感概念： 是利用装在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)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(Remote Sensing Technology) 。 遥感就相当于：高空拍照 遥感拍摄的是地球表面，其目的是获取地物信息。 5 一、遥感技术 2.工作原理： 地面物体的种类、性质、环境条件不同，其反射和辐射的电磁波特性不同，遥感正是通过探测各种地表物体反射或辐射的不同电磁波，从而对物体进行识别和分类，这就是遥感的基本工作原理。 电磁波包括紫外线、可见光、红外线、微波等。 地球表面上的任何物体，如大气、土地、水体、植被和建筑物等，都具有吸收、反射和辐射电磁波的特性。 6 【课堂拓展】——航空遥感与航天遥感的异同 (1)航空遥感： 又称机载遥感，是指利用各种飞机，飞艇、气球等作为传感器运载工具在空中进行的遥感技术。 (2)航天遥感 是利用装载在航天器（卫星、航天飞机、空间站）上的遥感器收集地物目标辐射或反射的电磁波，以获取并判认大气、陆地或海洋环境信息的技术。 一、遥感技术 3.遥感的特点： 与传统实地调查等信息获取手段相比,遥感技术具有的特点：探测范围大,获取信息速度快周期短、信息量大,受地面条件限制少等优势,能够实现地物信息的实时、动态监测。 遥感技术与传统获取资料的手段(如地图、野外实测和考察等)相比具有以下几方面的特点： ①探测范围大； ②获得资料的速度快、周期短，能反映动态变化； ③受地面条件限制少； ④手段多，信息量大； ⑤用途广。 特点：精度高、质量高、效率高、且节省财力、人力。 8 一、遥感技术 4.遥感在防灾减灾中的应用： (1)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; 9 一、遥感技术 4.遥感在防灾减灾中的应用： (2)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。 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。 10 【案课堂拓展】——1998年8月28日洞庭湖及荆江地区卫星遥感图像 11 一、遥感技术 4.遥感在防灾减灾中的应用： (3)动态监测农作物种植面积、生长情况，分析病虫害、干旱等自然灾害对农作物影响，为农业灾害防治提供依据，为农业估产提供服务。 利用遥感影像数据对作物进行监测包括农作物面积、长势情况、产量估算、土壤墒情、病虫害等作物信息监测。 12 【课堂拓展】——遥感在农业方面的应用 遥感在农业方面的应用主要包括土地资源调查、土地利用现状调查,病虫害和农业生态环境调查及监测,以及农作物长势监测和估产等方面。 遥感在土地资源与土壤调查中应用广泛。例如,我国利用卫星遥感图像，仅用两年时间就完成了全国15种土地利用类型的分析和量算统计工作，提供了全国和分省的土地利用基本数据和有关图件。 作物估产是体现遥感在农业方面综合应用的最好例证。我国于1983~1986年在京、津、冀进行跨省市的冬小麦遥感估产试验，精度超过90%。1998年以来,有关部门对我国5种主要作物，进行了全国范围的长势分析和估产。 【案例分析】——安徽省2020年巢湖洪涝灾害监测 2020年，巢湖流域发生了全流域大洪水，遭遇了长江流域大洪水。经过军民全力防汛抢险，合肥、巢湖两座重要城市保住了，但此次洪涝灾害范围广、损失大，淹没耕地17.92万亩，淹没土地面积174.73平方公里，受灾人口49万多人，紧急转移安置人口11万多人，直接经济损失60亿元。 (1)这两张遥感图片属于航天遥感影像还是航空遥感影像?为什么能够展示较大的空间范围? (2)说出遥感卫星对巢湖洪涝灾害的监测体现的意义？ 【案例分析】——2020年7月25日 安徽庐江石大圩卫星影像：高分六号卫星 【案例分析】——安徽省2020年巢湖洪涝灾害监测 2020年，巢湖流域发生了全流域大洪水，遭遇了长江流域大洪水。经过军民全力防汛抢险，合肥、巢湖两座重要城市保住了，但此次洪涝灾害范围广、损失大，淹没耕地17.92万亩，淹没土地面积174.73平方公里，受灾人口49万多人，紧急转移安置人口11万多人，直接经济损失60亿元。 (1)这两张遥感图片属于航天遥感影像还是航空遥感影像?为什么能够展示较大的空间范围? 航天遥感 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，但对地物的分辨率越低。 【案例分析】——安徽省2020年巢湖洪涝灾害监测 2020年，巢湖流域发生了全流域大洪水，遭遇了长江流域大洪水。经过军民全力防汛抢险，合肥、巢湖两座重要城市保住了，但此次洪涝灾害范围广、损失大，淹没耕地17.92万亩，淹没土地面积174.73平方公里，受灾人口49万多人，紧急转移安置人口11万多人，直接经济损失60亿元。 (2)说出遥感卫星对巢湖洪涝灾害的监测体现的意义。 ①实时监测洪涝等灾害的形成过程。 ②快速识别洪涝等突发性自然灾害的影响范围。 ③对灾情进行准确的预报、预警。 二、全球卫星导航系统 1.概念： 利用卫星在全球范围内进行实时定位、导航的地理信息技术。 Global Navigation Satellite System 简称：GNSS (1)中国：北斗卫星导航系统(Bei dou Navigation Satellite System BDS 又称为：COMPASS ) (2)美国：全球定位系统(Global Positioning System GPS ) (3)俄罗斯：格洛纳斯卫星导航系统(GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM GLONASS ) (4)欧盟：伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system GALILEO ) 18 二、全球卫星导航系统 2.系统组成： (1)空间卫星星座(空间部分) ： 卫星星座一般24-30颗卫星组成，运行在距离地面20000Km左右的太空，依据其结构设计分布在3个或6个轨道平面上，相邻轨道间的夹角相同。为保证系统的连续运行，一般在每个轨道上还—颗备用卫星，一旦有卫星发生故障，则可以立即替代。 (2)地面控制系统(地面控制部分) ： 由主控站、监测站、地面天线和通讯辅助系统（数据传输组成。主控站负责收集各个监测站的跟踪数据并计算卫星轨道和时钟参数，将计算结果通过地面天线发送给卫星。同时，主控站还负责管理、协调整个地面控制系统的工作。 (3)信号接收系统(用户部分) ： 主要功能是能够捕获到卫星，并跟踪这些卫星的运行数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置精密的三维坐标（经纬度、高度)、速度、时间等信息。 19 二、全球卫星导航系统 3.功能与特点： (1)功能：提供精密的三维坐标、速度和时间。 (2)适用范围：陆地、海洋、航空、航天等等。 (3)特点：全球性、全天候、连续性和实时性。 20 【课堂拓展】——北斗卫星导航系统 我国北斗卫星导航系统1994年启动建设。2020年6月23日上午北斗全球系统组网完成历时二十多年。北斗卫星导航系统由35颗轨道卫星组成卫星星座，集卫星定位、短信报文、精密授时于一体，能够高效、快捷地实现信息传递。 【导入导学】 大国装备 国之利器——中国北斗卫星导航系统 (1)北斗用户机是一种什么设备? (2)它通过什么渠道传送灾情? 【问题 【情景材料】 “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。 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。 三、地理信息系统 1.概念： 是对地理数据进行输入、处理、存储、管理、查询、分析和输出等的计算机信息系统。 23 三、地理信息系统 2.地理信息系统工作原理 24 三、地理信息系统 3.地理信息系统基本功能： ②数据处理与存储管理：GIS具备强大的数据处理能力，能够进行坐标转换、格式转换等操作。 ③空间查询与分析：GIS允许用户进行空间查询，例如查找特定区域内的设施分布或识别热点区域。 ④可视化表达：GIS能够将复杂的地理空间数据转换为地图和图表，使得数据更易于理解和交流。 ⑤决策支持：GIS为决策者提供信息支持，帮助他们基于地理空间数据做出更明智的决策。 ⑥实时监测与制图：GIS能够进行实时监测，跟踪环境变化或相关数据，并生成地图和可视化产品，帮助用户更好地理解数据。 ⑦辅助决策：GIS支持人机协同操作，能够构建地理信息数据库，进行数据分析、存储和处理，从而辅助复杂的决策过程。 ①数据采集与编辑：GIS能够通过各种手段如地图数字化、航空摄影、卫星遥感等，将地理数据转换为计算机可处理的数字信息。 25 三、地理信息系统 3.地理信息系统在防灾减灾中的应用 应用地理信息系统，并借助遥感技术，可有效地监测和预报洪涝灾害、森林火灾等。 26 【案例分析】——地理信息系统：图层叠加分析功能 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。 思考：如果河流分布、坡度分布、土石分布等图层分布可以分析哪些自然灾害? 滑坡，泥石流等地质灾害 【思维整合】——地理信息技术的比较和选择 1.地理信息技术的比较   遥感(RS) 全球卫星导航系统(GNSS) 地理信息系统(GIS) 特点 探测范围大； 获取信息量大、速度快； 受限制少 全球性、全天候、连续性和实时性 图形化、可视化、及时更新信息 功能 对地表物体进行远距离的感知，获取信息 定位、导航 对地理数据进行输入、管理、分析等 应用 资源调查、环境监测、自然灾害防御和监测等 军事、测量、交通、救援、区域研究等 测绘、资源管理、环境保护、城乡规划、市政分析等领域 【思维整合】——地理信息技术的比较和选择 2.地理信息技术的选择 (1)“点”与“面”判断GNSS GNSS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GNSS，如果是“面”则选用RS或GIS。 (2)“想”与“看”区分RS、GIS GIS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，尤其对于大范围、大面积、人不易观测的地物信息的获取，即“看”，只“看”不用“想”的选用RS。 (3)关键词判断“3S”技术 ①RS：“获取”空间信息。 ②GNSS：“定位”“导航”“精确”“精密”“精准”等。 ③GIS：“分析”“处理”“查询”“输入”等。 【案例分析】——温州灾害监测预警信息系统 温州灾害监测预警信息系统，利用雨量站、水位站、气象云图等提供的信息进行气象要素、河湖水位、台风及其形成过程的动态监测。将这些信息与地形、交通、遥感影像等信息进行叠加分析，可实现对灾害的预报预警。 请说明温州灾害监测预警信息系统的作用。 ①预警系统获取的信息与地形、遥感影像等信息进行叠加分析，可实现对灾害的预报预警。 ②及时发布预警信息，转移群众，有效避开滑塌、滑坡体等险情，避免了人员伤亡事故。 ③为政府决策部门提供科学的、有效的气象依据，把灾害带来的损失减少至最低。 【活动】——利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响 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。 1.对比灾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? 3.完成第2题,需要用到地理信息系统的哪些功能? 【活动】——利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响 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。 1.对比灾前后的卫星遥感影像在灾后图中勾勒出泥石流的范围。 【活动】——利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响 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。 2.如果估算泥石流冲毁的住宅数量,还需要哪些信息? ①估计泥石流冲毁的住宅数量，需要使用地理信息系统； ②调用当地的住宅分布信息图层，与受灾图层叠加分析。 【活动】——利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响 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。 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。 【思维整合】——地理信息技术在防灾减灾中的应用 1.遥感技术在防灾减灾中的应用 灾害前兆预测 遥感可及时观测到灾害发生前的异常和特殊现象，并发出警报 灾害跟踪监视 如台风发生后可随时跟踪，并向受灾地区发出警报 帮助救灾 灾害发生后，陆地通信往往遭到破坏而影响救灾行动。遥感可帮助识别灾害的影响范围、重灾区和能通往灾区的路线，从而决定救灾的轻重缓急 建立灾害模型 通过灾害模型，能更好地理解和解释灾害现象 【思维整合】——地理信息技术在防灾减灾中的应用 2.全球卫星导航系统在防灾减灾中的应用 【思维整合】——地理信息技术在防灾减灾中的应用 3.地理信息系统在防灾减灾中的应用 应用地理信息系统，并借助遥感技术，可有效地监测和预报洪涝灾害、森林火灾等。 【素养提升】 据报道，2020年深圳市大疆创新科技有限公司的无人机产品占全球及国内市场份额分别超过80%和70%。目前，德国是该公司在欧洲的最大市场。该公司在德国的金融中心法兰克福市设立了欧洲总部。下图示意某区域相关要素评估值信息图层（数值越大表示该评估要素指示地质灾害发生概率越高）和地块编号。据此完成下面小题。 1.无人机自动返航主要使用的技术是( ) A.气压感知 B.大地测量 C.遥感监测 D.GPS卫星定位 2.GIS可通过图层信息来分析和预测地质灾害的发生。此次降水易引发地质灾害的地块编号是( ) A.④⑦ B.⑤⑧ C.②③ D.⑥⑨ 1.C 解析 气压感知主要用于气体的绝对气压，A错误； 大地测量通常将观测结果归算到地球椭球面上，计算各点的大地坐标，最后通过地图投影换算为平面直角坐标，作为平面基本控制，不能起到导航作用，B错误; 遥感监测主要获取地表信息，不能起到导航作用，C错误; GPS技术是在全球范围内进行定位、导航的系统，可以为无人机自动返航使用，D正确。故答案选D。 【素养提升】 据报道，2020年深圳市大疆创新科技有限公司的无人机产品占全球及国内市场份额分别超过80%和70%。目前，德国是该公司在欧洲的最大市场。该公司在德国的金融中心法兰克福市设立了欧洲总部。下图示意某区域相关要素评估值信息图层（数值越大表示该评估要素指示地质灾害发生概率越高）和地块编号。据此完成下面小题。 1.无人机自动返航主要使用的技术是( ) A.气压感知 B.大地测量 C.遥感监测 D.GPS卫星定位 2.GIS可通过图层信息来分析和预测地质灾害的发生。此次降水易引发地质灾害的地块编号是( ) A.④⑦ B.⑤⑧ C.②③ D.⑥⑨ 2.A 解析 数值越大表示该评估要素指示地质灾害发生概率越高，结合图中降水强度、地形坡度、植被覆盖率的评估数值，可知 地块④⑦的数值之和为8； 地块②⑤⑧数值之和为3； 地块③⑨数值之和为2； 地块⑥数值之和为5； 故此次降水易引发地质灾害的地块编号是④⑦，A正确 ，BCD错误。故答案选A。 【素养提升】——地理信息技术在防灾减灾中的应用 灾害事件 地理信息技术应用 1 2008.5. 12汶川地震 规划救援线路，并及时炸开堰塞湖，避免引发洪灾 2 2009.7 中国南部暴雨洪涝 洪水跟踪，动态监测淹没区的空间变化 3 2010.8.7 舟曲县发生特大泥石流 灾害损失评估，灾害重建规划 4 2017.8.8 九寨沟地震 中国地震台网测定震级为7级 (1)表中用于防灾减灾的地理信息技术主要有哪些？其中自然灾害空间监测系统的核心技术是什么？ (2)信息技术的应用为救灾带来了哪些好处？ (3)防汛指挥决策支持系统的技术基础是什么？其具有哪些功能？ 3S技术：遥感技术，全球卫星导航系统，地理信息系统。 核心技术：是遥感技术。 对自然灾害进行灾前预警、灾中跟踪、灾后评估以及提出减灾决策方案，为减灾救灾提供可靠、高效的服务，使灾害的危害大幅减小。 技术基础：是地理信息系统。 功能:定性和定量分析地理信息。 无人汽车驾驶 本节课结束，谢谢！ 41 $$