2019-2020年高中地理 第三章 地理信息技術(shù)應(yīng)用 第二節(jié) 遙感（RS）技術(shù)及其應(yīng)用教案 湘教版必修1.doc

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2019-2020年高中地理 第三章 地理信息技術(shù)應(yīng)用 第二節(jié) 遙感（RS）技術(shù)及其應(yīng)用教案 湘教版必修1突破思路森林大火、特大洪災(zāi)的監(jiān)測(cè)，如果單靠人工進(jìn)行，不僅要花費(fèi)大量的人力和財(cái)力，而且要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間才能獲得全面的資料；而用遙感技術(shù)，則能在很短的時(shí)間內(nèi)獲得全面的資料，以便于及時(shí)安排防災(zāi)、救災(zāi)工作。實(shí)際上遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，例如：資源普查、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工程建設(shè)及規(guī)劃、軍事偵察、海上交通和海洋漁業(yè)等。為便于學(xué)生理解本節(jié)內(nèi)容，教材以xx年長(zhǎng)江流域特大洪水淹沒(méi)區(qū)估算為例，介紹遙感技術(shù)及其應(yīng)用。另外，我們可以組織學(xué)生搜集一些遙感圖像，同學(xué)之間交流一下，并嘗試判讀、分析。RS技術(shù)的應(yīng)用遙感技術(shù)包括傳感器技術(shù)，信息傳輸技術(shù)，信息處理、提取和應(yīng)用技術(shù)，目標(biāo)信息特征的分析與測(cè)量技術(shù)等。遙感技術(shù)依其遙感儀器所選用的波譜性質(zhì)可分為：電磁波遙感技術(shù)、聲納遙感技術(shù)、物理場(chǎng)（如重力和磁力場(chǎng)）遙感技術(shù)。電磁波遙感技術(shù)是利用各種物體物質(zhì)反射或發(fā)射出不同特性的電磁波進(jìn)行遙感的。其可分為可見(jiàn)光、紅外、微波等遙感技術(shù)。按照感測(cè)目標(biāo)的能源作用可分為：主動(dòng)式遙感技術(shù)和被動(dòng)式遙感技術(shù)。按照記錄信息的表現(xiàn)形式可分為：圖像方式和非圖像方式。按照遙感器使用的平臺(tái)可分為：航天遙感技術(shù)、航空遙感技術(shù)、地面遙感技術(shù)。按照遙感的應(yīng)用領(lǐng)域可分為：地球資源遙感技術(shù)、環(huán)境遙感技術(shù)、氣象遙感技術(shù)、海洋遙感技術(shù)等。常用的傳感器：航空攝影機(jī)（航攝儀）、全景攝影機(jī)、多光譜攝影機(jī)、多光譜掃描儀（Multi Spectral Scanner，MSS）、專題制圖儀（Thematic Mapper，TM）、反束光導(dǎo)攝像管（RBV）、HRV（High Resolution Visible range instruments）掃描儀、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)（SideLookingAirborneRadar，SLAR）。常用的遙感數(shù)據(jù)有：美國(guó)陸地衛(wèi)星（Landsat）TM和MSS遙感數(shù)據(jù)、法國(guó)SPOT衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、加拿大Radarsat雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)系統(tǒng)包括：空間信息采集系統(tǒng)（包括遙感平臺(tái)和傳感器），地面接收和預(yù)處理系統(tǒng)（包括輻射校正和幾何校正），地面實(shí)況調(diào)查系統(tǒng)（如收集環(huán)境和氣象數(shù)據(jù)），信息分析應(yīng)用系統(tǒng)。遙感應(yīng)用：陸地水資源調(diào)查、土地資源調(diào)查、植被資源調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、城市遙感調(diào)查、海洋資源調(diào)查、測(cè)繪、考古調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)和規(guī)劃管理等。目前，主要的遙感應(yīng)用軟件是PCI、ERMapper和ERDAS。RS發(fā)展史遙感作為一種空間探測(cè)技術(shù)，至今已經(jīng)經(jīng)歷了地面用感、航空遙感和航天遙感三個(gè)階段。廣義地講，遙感技術(shù)是從19世紀(jì)初期（1839年）出現(xiàn)攝影術(shù)開(kāi)始的。19世紀(jì)中葉（1858年），就有人使用氣球從空中對(duì)地面進(jìn)行攝影。1903年飛機(jī)問(wèn)世以后，便開(kāi)始了可稱為航空遙感的第一次試驗(yàn)，從空中對(duì)地面進(jìn)行攝影，并將航空像應(yīng)用于地形和地圖制圖等方面。可以說(shuō)這揭開(kāi)了當(dāng)今遙感技術(shù)的序幕。隨著空間技術(shù)、無(wú)線電電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)中期，遙感技術(shù)有了很大發(fā)展。遙感器從第一代的航空攝影機(jī)，第二代的多光譜攝影機(jī)、掃描儀，很快發(fā)展到第三代固體掃描儀（CCD）；遙感器的運(yùn)載工具，從收音機(jī)很快發(fā)展到衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機(jī)，遙感信息的記錄和傳輸從圖像的直接傳輸發(fā)展到非圖像的無(wú)線電傳輸。在這期間，我國(guó)遙感技術(shù)的發(fā)展也十分迅速，我們不僅可以直接接收、處理和提供衛(wèi)星的遙感信息，而且具有航空航天遙感信息采集的能力，能夠自行設(shè)計(jì)制造像航空攝影機(jī)、全景攝影機(jī)、紅外線掃描儀、多炮譜掃描儀、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)等多種用途的航空航天遙感儀器和用于地物波譜測(cè)定的儀器。而且，進(jìn)行過(guò)多次規(guī)模較大的航空遙感試驗(yàn)。近十幾年來(lái)，我國(guó)還自行設(shè)計(jì)制造了多種遙感信息處理系統(tǒng)。如假彩色合成儀、密度分割儀、TJ一82圖像計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、微機(jī)圖像處理系統(tǒng)等。RS定義“遙感”，顧名思義，就是遙遠(yuǎn)地感知。人類通過(guò)大量的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)地球上每一個(gè)物體都在不停地吸收、發(fā)射信息和能量，其中有一種人類已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的形式電磁波，并且發(fā)現(xiàn)不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據(jù)這個(gè)原理來(lái)探測(cè)地表物體對(duì)電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠(yuǎn)距離識(shí)別物體。遙感的實(shí)現(xiàn)還需要遙感平臺(tái)，像衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球等，它們的作用就是穩(wěn)定地運(yùn)載傳感器。當(dāng)在地面試驗(yàn)時(shí)，還會(huì)用到像三角架這樣簡(jiǎn)單的遙感平臺(tái)。針對(duì)不同的應(yīng)用和波段范圍，人們已經(jīng)研究出很多種傳感器，探測(cè)和接收物體在可見(jiàn)光、紅外線和微波范圍內(nèi)的電磁輻射。傳感器會(huì)把這些電磁輻射按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為原始圖像。原始圖像被地面站接收后，要經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的處理，才能提供給不同的用戶使用。合作討論1材料：1987年5月6日至6月2日，中國(guó)東北大興安嶺北部發(fā)生了特大森林火災(zāi)，在撲滅大火的過(guò)程中，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。在撲滅大火戰(zhàn)斗中，國(guó)家氣象局向森林防火總指揮提供了70余幅反映林火發(fā)展情況的衛(wèi)星影像圖。為制定滅火計(jì)劃、做出滅火部署提供了科學(xué)的依據(jù)。問(wèn)題：遙感技術(shù)在森林滅火中是如何發(fā)揮作用的？它還能應(yīng)用于其他領(lǐng)域嗎？我的思路：地球上的物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射電磁波，并且不同物體的電磁波特性是不同的遙感技術(shù)就是在這個(gè)原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。遙感的關(guān)鍵裝置是一種被稱為傳感器的儀器。傳感器在航空或航天器中接收地面物體反射的電磁波信號(hào)，以圖像的膠片或數(shù)據(jù)磁帶形式記錄下來(lái)，傳送到地面，最后通過(guò)處理和判讀分析，揭示物體的特征、性質(zhì)及其變化。由于遙感探測(cè)范圍大，獲取資料速度快、周期短，受地面限制少，因而廣泛應(yīng)用于資源普查、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、工程建設(shè)及規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域。 合作與討論2我國(guó)是多自然災(zāi)害的國(guó)家。讀相關(guān)材料，回答有關(guān)問(wèn)題。材料一：在過(guò)去的2200年間，我國(guó)共發(fā)生大水災(zāi)1600多次，大旱災(zāi)也有1600多次。1977年以前的508年中，稱得上“風(fēng)調(diào)雨順”的年份僅有7年。20世紀(jì)80年代以來(lái)，受災(zāi)的耕地每年都在40%左右。材料二：今年從3月18日傍晚起，我國(guó)北方大部分地區(qū)經(jīng)歷了20世紀(jì)90年代以來(lái)最強(qiáng)的一次沙塵暴天氣過(guò)程，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)100小時(shí)，甘肅局部地區(qū)能見(jiàn)度小于50米；20日一天內(nèi)便給北京“輸送”了3萬(wàn)噸沙土，北京人均分?jǐn)?千克。材料三：2002年3月29日中國(guó)環(huán)境報(bào)以“高科技千里眼鎖定沙塵暴”為題報(bào)道：我國(guó)對(duì)沙塵暴研究使用的方法與手段同發(fā)達(dá)國(guó)家并無(wú)太大區(qū)別，已建立了由激光雷達(dá)和地球同步氣象衛(wèi)星觀測(cè)信息接收站等組成的遙感系統(tǒng)和由25個(gè)監(jiān)測(cè)站組成的地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，覆蓋了北方200多萬(wàn)平方千米的荒漠化土地。問(wèn)題：（1）水旱災(zāi)害是我國(guó)嚴(yán)重的自然災(zāi)害，它的頻發(fā)地區(qū)是_（填災(zāi)害區(qū)名稱）。我國(guó)夏季多暴雨，暴雨在山區(qū)可能誘發(fā)泥石流、滑坡等_災(zāi)害。目前人類尚不能控制水旱災(zāi)害的發(fā)生。我國(guó)通過(guò)大規(guī)模的_和營(yíng)造防護(hù)林等改善_的工程措施，以減輕災(zāi)害的損失。（2）試分析沙塵暴天氣形成的原因。為了減輕沙塵暴天氣的危害，可采取哪些對(duì)策？（3）我國(guó)和世界發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，對(duì)大尺度天氣系統(tǒng)和大范圍自然災(zāi)害的研究，目前水平處于（）A跟蹤階段實(shí)時(shí)報(bào)告事象的發(fā)生、過(guò)程、影響B(tài)探索階段尋找科學(xué)的研究方法，憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)其發(fā)展變化C預(yù)報(bào)階段根據(jù)發(fā)生機(jī)制，預(yù)測(cè)將發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度、發(fā)展和影響D控制階段雖不能控制其發(fā)生，但能對(duì)發(fā)生時(shí)間、強(qiáng)度和演變加以控制（4）簡(jiǎn)要說(shuō)明高科技在這次沙塵暴天氣過(guò)程中所起的作用。我的思路：自然災(zāi)害的種類很多。各種自然災(zāi)害的分布具有一定的規(guī)律性。水旱災(zāi)害是我國(guó)嚴(yán)重的自然災(zāi)害，它的頻發(fā)地區(qū)是東部平原區(qū)。我國(guó)夏季多暴雨，暴雨在山區(qū)可能誘發(fā)泥石流、滑坡等地質(zhì)地貌災(zāi)害。人類活動(dòng)雖然不能控制自然災(zāi)害的發(fā)生，但可以想方設(shè)法減輕災(zāi)害帶來(lái)的損失。我國(guó)通過(guò)大規(guī)模的治河（或治水）和營(yíng)造防護(hù)林等改善生態(tài)環(huán)境的工程措施，以減輕災(zāi)害的損失。沙塵暴天氣形成的原因既有自然原因，也有人為原因。自然原因：西部有大片荒漠半荒漠區(qū)，氣候異常，干旱少雨，冬春常出現(xiàn)強(qiáng)勁西風(fēng)和西北季風(fēng)；人為原因：濫墾濫伐，過(guò)度放牧，土地沙化。為了減輕沙塵暴天氣的危害，可采取的對(duì)策有營(yíng)造“三北”防護(hù)林體系，退耕還林、還草，推廣輪牧等。我國(guó)和世界發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，對(duì)大尺度天氣系統(tǒng)和大范圍自然災(zāi)害的研究，目前水平處于預(yù)報(bào)階段根據(jù)發(fā)生機(jī)制，預(yù)測(cè)將發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度、發(fā)展和影響。高科技在這次沙塵暴天氣過(guò)程中所起的作用是提供圖像數(shù)據(jù)資料，跟蹤監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)等。思考過(guò)程1 走近遙感技術(shù)1主干知識(shí)遙感技術(shù)的概念：遙感，就是遙遠(yuǎn)的感知，簡(jiǎn)稱RS，是一種不通過(guò)直接接觸目標(biāo)物而獲取其信息的一種技術(shù)。包括空對(duì)地、地對(duì)空、空對(duì)空遙感，它是實(shí)時(shí)獲取、動(dòng)態(tài)處理空間信息的觀測(cè)、分析的先進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)。遙感技術(shù)的原理：地球上的物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射電磁波，并且不同物體的電磁波是不同的。遙感技術(shù)的環(huán)節(jié)：信息的獲取傳輸接收與處理分析和應(yīng)用遙感技術(shù)的作用：遙感技術(shù)具有探測(cè)范圍大、獲取資料快、受地面條件限制少、獲取信息量大等特點(diǎn)，能在很短的時(shí)間內(nèi)獲得全面的資料。以陸地衛(wèi)星多光譜掃描圖像為例，一幅圖像所含的信息量就達(dá)7.58106個(gè)。2思維提示遙感技術(shù)是在“地球上的物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射電磁波，并且不同物體的電磁波是不同的”這個(gè)原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。從傳感器接受信息到遙感信息的應(yīng)用過(guò)程稱遙感技術(shù)。如空對(duì)空遙感，就是從不同的工作平臺(tái)（如氣球、飛機(jī)、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)）的探測(cè)儀器（傳感器）對(duì)地球表面的電磁波（包括反射和發(fā)射）特征信息進(jìn)行探測(cè)，并經(jīng)信息的傳輸、處理及判讀分析，以對(duì)地球資源及其環(huán)境等進(jìn)行調(diào)整等進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測(cè)、評(píng)估研究的綜合技術(shù)。遙感包括信息的獲取、傳輸、接收與處理、分析和應(yīng)用幾個(gè)環(huán)節(jié)。如圖415：圖4153能力提升遙感技術(shù)是比較成熟的技術(shù)。教材對(duì)遙感技術(shù)的概念、工作原理及其應(yīng)用介紹比較詳細(xì)，教學(xué)過(guò)程中，教師可以選取一些學(xué)生較為熟悉的地理事物的遙感影像，介紹它們與普通地圖的區(qū)別，加深學(xué)生對(duì)遙感技術(shù)手段遠(yuǎn)距離探測(cè)、感知地理事物，獲取圖像信息的認(rèn)識(shí)，遙感就是“順風(fēng)耳”“千里眼”。了解遙感技術(shù)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)土整治方面起到了很大的作用。思考過(guò)程2 遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域1主干知識(shí)應(yīng)用領(lǐng)域具體內(nèi)容備注資源普查礦產(chǎn)資源、水資源、土地資源、森林草場(chǎng)資源、野生動(dòng)物資源等可對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行估產(chǎn)災(zāi)害監(jiān)測(cè)旱情、水災(zāi)，滑坡、泥石流、地震、農(nóng)林病蟲(chóng)害、森林失火等有助于防災(zāi)減災(zāi)環(huán)境監(jiān)測(cè)荒漠化、土壤鹽漬化、環(huán)境污染、海洋生態(tài)、全球氣候變化及其影響、植被變化、海洋冰山漂流等工程建設(shè)及規(guī)劃大型水利工程、港口工程、核電站、路網(wǎng)、城市規(guī)劃等其他軍事偵察、海上交通、海洋漁業(yè)等2思維提示遙感技術(shù)已被應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，包括資源評(píng)估、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警及其他地物變化的分析等。隨著遙感技術(shù)應(yīng)用的廣度和深度發(fā)展，遙感技術(shù)的用途將大大擴(kuò)展。3能力提升遙感探測(cè)將更趨于實(shí)用化、商業(yè)化和國(guó)際化。思考過(guò)程3 學(xué)看遙感影像1主干知識(shí)判讀標(biāo)志：不同地物有不同的影像特征，這些影像特征是判讀識(shí)別各種地物的依據(jù)，這種依據(jù)就叫遙感影像解譯標(biāo)志，又稱判讀標(biāo)志。解譯標(biāo)志分為直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志。直接解譯標(biāo)志指能夠直接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感影像的各種特征，包括遙感影像上的色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖型等。解譯者利用直接解譯標(biāo)志可以直觀識(shí)別遙感影像上的目標(biāo)地物。間接解譯標(biāo)志指能夠間接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感影像的各種特征，借助它可以推斷其他的相關(guān)地物。2思維提示學(xué)看遙感影像：（以假彩色衛(wèi)星影像的判讀為例）解譯標(biāo)志目標(biāo)地物直接解譯標(biāo)志色調(diào)色彩自然要素人文要素邊界輪廓水文要素為深藍(lán)色或者藍(lán)黑色，如河流、湖泊等；植物為紅色人工建筑為灰白色或者淺藍(lán)色，如城市、村莊、道路等形狀邊界圓滑的多為自然事物邊界棱角明顯往往是人工建筑、工程圖型城市為面狀、村莊為不規(guī)則的點(diǎn)狀或星狀湖泊為面狀、道路、河流多是線狀線狀地物河流的寬度從上游到下游逐漸變寬且彎曲多變道路的寬度往往不發(fā)生變化而且相對(duì)比較順直間接解譯標(biāo)志難以分辨的小村莊、小池塘與湖泊相連的線狀地物為河流、河渠；與村莊相連的線狀地物則多為道路與河流相連的是小池塘，與道路相連的是小村莊3能力提升由于不同地區(qū)地物的差異、合成影像波段的差異以及地物特征的季節(jié)差異，不同地區(qū)、不同波段、不同季節(jié)的影像解譯標(biāo)志是不同的。具體情況應(yīng)該具體分析，有的還應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)地調(diào)查進(jìn)行解讀。