6.4 地理信息技术在防灾减灾中的应用（情境教学课件）地理人教版必修第一册

第六章 自然灾害 人教版高中地理必修一 地理信息技术在 防灾减灾中的应用 第四节 1 情境导入 2017年8月8日九寨沟7.0级地震发生后，灾区光纤中断、219个通讯基站受损，一度沦为“信息孤岛”。当外界无法获知震区全貌时，遥感（RS）卫星与无人机迅速升空，从高空“看清”了山体滑坡阻断道路的位置与火花海溃决的范围；在通信完全中断的震中，救援队依靠北斗卫星导航系统（GNSS）的短报文功能，将位置与灾情通过卫星直接发回指挥大厅，架起了一条不依赖地面基站的“生命通道”。随后，科研人员将遥感影像、地形图与灾情数据进行空间叠加，用地理信息系统（GIS）分析出哪些区域地质风险最高、安置点应避开哪里，为重建选址提供依据。 九寨沟防灾减灾过程中应用了哪些技术？它们分别起到了什么作用？ 地理信息技术 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(RS) 全球导航卫星系统(GNSS) 地理信息系统(GIS) 什么是地理信息技术？ 遥感技术 RS 第一部分 4 遥远的感知 利用装在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)光学或电子设备，对地表物体进行远距离的感知的地理信息技术。 第一部分 遥感技术 01 概念 地表物体 信息接收与处理 信息解译与分析 遥感应用 太阳 卫星 信息获取 信息传输 传感器 传感器是遥感的关键装置，是遥感的中心环节。 第一部分 遥感技术 02 原理 遥感影像是各种传感器所获信息的产物，由成千上万的像元组成。 像元是遥感影像上能够详细区分的最小单元。一个像元所代表的地面实际尺寸就是空间分辨率，简称分辨率。 1米分辨率就指影像上的一个像元表示地面上1平方米的范围。 第一部分 遥感技术 03 遥感影像 以下左图为武汉地区2002年空间分辨率为30m的影像图，右图为武汉地区2002年空间分辨率为2.4m的影像图。读图，你能得出什么规律？ 一个像元所表示的地表范围越______，影像显示地表信息细节的能力越_____， 分辨率就越高 小 强 第一部分 遥感技术 03 遥感影像 红外遥感 可见光航拍遥感 微波遥感 相同地物在不同的波段反射率不同 第一部分 遥感技术 03 遥感影像 遥感卫星接收不同地物反射信息示意图 不同地物对同一波段电磁波的反射率不同，这是遥感影像能够被判读的基础 第一部分 遥感技术 03 遥感影像 传感器可以接收地面物体反射或辐射的电磁波信息，并以影像胶片或数据磁带的形式记录下来，传送到地面接收站。地面接收站对遥感信息进行处理和判读分析，并进行野外实地验证，最后生成遥感影像，为资源勘探、动态监测和规划决策服务。 资源调查 环境监测 自然灾害 防御监测 土地利用 现状调查 土地资源 调查 病虫害和农业生态环境 调查及监测 农作物长势 监测和估产 大地测绘 第一部分 遥感技术 04 遥感应用 1.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 2.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、自然灾害监测等领域 第一部分 遥感技术 04 遥感应用 运用遥感极速，可以实时监测洪涝、台风等灾害的形成，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。 第一部分 遥感技术 04 遥感应用 灾害监测 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。图a拍摄于10月5日20时，台风“菲特”已经逼近我国东部沿海；图b拍摄于10月7日3时30分，台风正影响浙江和福建大部分地区。 第一部分 遥感技术 04 遥感应用 灾害救援 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。 第一部分 遥感技术 04 遥感应用 九寨沟地震前后 卫星影像图 道路堵塞、景区受损 遥感信息来源：高分1号、高分2号 第一部分 遥感技术 04 遥感应用 土耳其强震前后 卫星遥感影像 建筑被毁、道路扭曲 遥感信息来源：巢湖一号 第一部分 遥感技术 04 遥感应用 四川凉山州森林大火 遥感卫星影像 感知火灾部位，保证科学救灾 遥感信息来源：SENTINEL-2 第一部分 遥感技术 04 遥感应用 获取信息速度_____、周期_____、信息量_____ 快 能够实时、_______监测 动 受地面限制条件_____ 少 探测范围_____ 大 快 大 短 大 少 动态 第一部分 遥感技术 05 遥感特点 全球导航卫星系统 GNSS 第二部分 20 全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点提供全天候的三维坐标、速度、时间信息的一种地理信息技术，主要功能是定位、导航。 系统组成如右图： 空间部分 GNSS卫星星座 用户设备部分 GNSS信号接收机 地面控制部分 地面监控系统 确定静物的位置至少需要3颗卫星， 确定运动物体的位置至少需要4颗卫星（经度、纬度、高度、时间） 第二部分 全球导航卫星系统 01 原理 全能性：不管是陆地还是海洋，都可以进行定位导航；不管是航空活动还是航天活动（低轨航天器），都可以进行定位导航。 全天候：不管是在什么样的气象、气候条件下，都能提供服务。 连续性：能够连续不断地提供定位导航服务。 实时性：提供的信息是瞬时的、同步的，不是历史上的、过去的信息。 全球性：所服务和覆盖的空间范围，遍及地球上的每一个角落。 第二部分 全球导航卫星系统 02 特点 全球导航卫星系统主要功能——定位 测量队员在珠峰顶安置好双频GNSS接收机，进行GNSS同步观测，2020年珠峰新高8848.86m 测量 利用GNSS自动控制 精密播种、精准施肥 农业 准确预报灾害发生地点； 提高减灾效率和救灾物资空投的准确度 救灾 第二部分 全球导航卫星系统 03 应用 全球导航卫星系统主要功能——导航 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） 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） 第二部分 全球导航卫星系统 03 应用 应 用 领 域 具 体 应 用 林业调查 界定边界线 测定森林面积 估算木材含量 道路位置 寻找水源等林业测量领域 森林火灾地区位置 海洋观测 对地壳运动监测 海平面变化监测 海洋气象等方面的有效监测 为海岸带和近海海洋调查服务 气象观测 研究大气 天气预报 第二部分 全球导航卫星系统 03 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。 第二部分 全球导航卫星系统 03 应用 欧洲 伽俐略 俄罗斯 格洛纳斯 美国 GPS 中国 北斗 GNSS 短报文通信服务 北斗卫星导航系统（简称北斗系统或BDS）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统 我国的北斗卫星导航系统集卫星定位、精密授时（卫星上安装有高精度原子钟）、短报文通信于一体，能够高效、快捷地实现信息传递。 第二部分 全球导航卫星系统 04 全球四大GNSS 27 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 中国北斗 闪耀全球 地理信息系统 GIS 第三部分 29 地理信息系统是依靠计算机实现地理信息的收集、处理、储存、分析和应用的系统。 GIS，其实是 专门思考地理问题的大脑 RS，其实是 人的视力的延伸 第三部分 地理信息系统 01 概念 信息源 数据处理 空间分析 表达 数据库 第三部分 地理信息系统 02 原理 G I S 系统功能强大 位置分析 模式研究（地物之间的空间关系） 趋势研究 模拟分析 第三部分 地理信息系统 03 应用 解决与“位置”有关的问题 分析可可西里藏羚羊的空间分布情况。 位置分析 第三部分 地理信息系统 03 应用 趋势研究 包括空间趋势和随时间的演变趋势 分析过去20年青藏高原地区冰川面积和分布的变化情况。 1972年 2009年 第三部分 地理信息系统 03 应用 模拟分析 建立模型，来模拟其中某种因素的变化，以及产生的结果。 如：建立洪水预测模型，可根据降水量、降水强度、降水持续时间，预测洪水发生的时间和可能淹没的范围。 第三部分 地理信息系统 03 应用 判断下列分别为GIS在哪方面的应用？ 1、查询距离最近的一家快餐店在哪里 2、分析过去20年来抚州市的人口增长趋势 3、温室效应造成地球极地冰盖的融化，若海水上涨10㎝将淹没全球哪些地区 4、分析一个地区的地形、土壤与特定作物种植之间的关系 5、抚州市目前有几家剧院 6、在指定区域内寻找适合一定条件的地物 与分布、位置有关的基本问题 趋势研究 模拟分析 模式研究 与分布、位置有关的基本问题 与分布、位置有关的基本问题 在防灾减灾领域，地理信息系统利用遥感技术、全球卫星导航系统等提供的地理数据，进行自然灾害动态监测、预报预警，快速确定受灾范围及受灾情况，为制定减灾预案、评估灾害损失和指导灾后恢复重建等提供依据。 第三部分 地理信息系统 03 应用 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。 模式研究 通过模式分析，可以揭示各种地理事物之间的空间关系。 分析一个地区的地形、土壤与特定作物种植之间的关系。 第三部分 地理信息系统 03 应用 “3S”技术手段选取的方法 “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。 “想”与“看”区分GIS、RS 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。 关键词判断“3S”技术 RS：“获取”“监测”“调查”空间信息。 GNSS：“定位”“导航”“精确”“精密”“精准”等。 GIS：“分析”“处理”“查询”“输入”等。　 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。 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。 如果估算泥石流冲毁的住宅数量，还需要哪些信息? 主要沿着三眼峪和罗家峪两沟下泄，图中增加的浅灰色部分即为泥石流覆盖的范围。 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。 如果估算泥石流冲毁的住宅数量，还需要哪些信息? 完成第2题，需要用到地理信息系统的哪些功能? 需要在所勾勒出的泥石流范围上叠加住宅分布的图层。 地理信息系统的图层叠加功能。 本节框架 课后作业 48 雅鲁藏布大峡谷是西南季风进入青藏高原的重要通道，受地形抬升影响，形成降水高值区。某团队通过数据分析和实地调研发现，西南季风偏弱年份，雅鲁藏布大峡谷降水量反而更多。据此完成下面小题。 1．在西南季风偏弱的年份，观测降水云团和水汽输送方向的地理信息技术是（ ） A．GIS B．GPS C．RS D．BDS 2．该团队想要研究地形与降水量之间的关系，需要的技术支撑是（ ） A．RS——实地观测导航和定位 B．GNSS——植被图层和地形图层 C．BDS——设计观测路线图 D．GIS——地形图层和降水量图层 C D 2021年8月23日，云南元江县气象局发出全县强降水天气预警，当地政府及时做好防灾减灾部署，使元江县风险隐患区域182人免受泥石流淹没。据此完成下面小题。 3．实时监测本次泥石流受灾范围，主要应用的地理信息技术是（ ） A．遥感技术（RS） B．地理信息系统（GIS） C．全球卫星导航系统（GPS） D．北斗卫星导航系统（BDS） 4．在野外遇到泥石流发生时，应该（ ） A．顺泥石流沟谷往下逃跑 B．爬上泥石流沟谷中的大树 C．在沟谷中原地等待救援 D．向泥石流沟两侧高处躲避 A D 山洪、泥石流和滑坡是山区常见的自然灾害。滑坡体（大型整块的岩体或土体）向河谷滑落往往堵截河流，形成堰塞湖。南方某山区经历暴雨，下图为该地暴雨前后一周地形对比图。据此完成下面小题。 5．根据上图甲、乙两图对比推测，图甲中发生滑坡的位置最可能的是（ ） A．a B．b C．c D．d 6．当泥石流发生时，正确的逃生方法是（ ） A．沿泥石流下泄方向逃生 B．沿沟谷向地势高处逃生 C．向沟谷两侧高地逃生 D．躲在沟谷中的大树上等待救援 7．为快速掌握灾情，救灾指挥部应首先（ ） A．运用北斗系统定位掩埋房屋 B．利用地理信息系统评估损失 C．启动遥感技术获取灾区影像 D．借助人工智能划定受灾范围 D C C 2024年6月8日11时16分，福建省三明市尤溪县（北纬26.30度，东经118.15度）发生3.5级地震。地震发生时，三明市三元区市民通过手机接收到了地震预警系统发出的预警信息。读图，完成下列小题。 8．此次地震（ ） A．只有一个烈度，但可以有多个震级 B．震中距相同的地区破坏程度相同 C．产生的S波穿过莫霍面时速度加快 D．产生的S波比P波先到达三元区 9．本次地震预警系统需精准定位和计时，主要运用的地理信息技术是（ ） A．遥感技术 B．地理信息系统 C．北斗卫星导航系统 D．数字地球 C C 2024年6月8日11时16分，福建省三明市尤溪县（北纬26.30度，东经118.15度）发生3.5级地震。地震发生时，三明市三元区市民通过手机接收到了地震预警系统发出的预警信息。读图，完成下列小题。 10．地震发生后，建筑物并不会马上倒塌， 一般都要间隔约12秒，这就是地震救援领域所说的 “黄金12秒”，在这12秒中人们可以决定是躲是逃。 据此推断“黄金12秒”确定的依据是（ ） A．横波和纵波传播速度的差异 B．人体对紧急事件的生理反应能力 C．横波和纵波的传播介质差异 D．建筑物的抗震系数 A $