第二节 遥感技术及其应用教案设计

必修三

第三章

地理信息技术应用

第一节

遥感技术及其应用

一、教学目标

1.

知识与技能：

（1）

了解遥感的概念、技术系统和基本类型。

（2）

能够对遥感影像进行简单解译。

（3）

了解遥感在区域资源普查、环境和灾害监测等领域的实际应用。

2.过程与方法： 通过遥感影像判读操作，掌握遥感工作的流程步骤。 3.情感态度与价值观：

树立地理宏观空间观念。

二、教学重点

1.遥感解译的方法。

2.遥感的应用。

三、教学难点

用地物波谱信息进行遥感影像分类。

四、教学方法

演示法

五、课时安排

1课时

六、教学设计思路

鉴于3S技术之间的关系，将RS作为“3S”技术的开篇，本节教学重在实践，变抽象概念为实际操作。就教学内容而言，通过遥感技术的定义可以明确出遥感技术的工作流程，通过流程的介绍和实际操作演示可以将“地物波谱特征”、“遥感技术分类”、“遥感影像解译”等知识点串连起来，这样学生很容易理解RS的应用和特点。

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地理信息技术应用

七、教学过程

第一课时

导入

以前，为了获取土地利用信息，要动用大量人力与物力，经十年才作出一幅图。但现在利用遥感花得少的时间与金钱却能得到更好的效果。

“人眼的波段太窄、许多信息看不到，而人的双脚又由于许多因素限制，许多地方不能涉足”。而遥感突破了这些限制，它真正成为了人的“千里眼和顺风耳”。

首先了解下，什么叫做遥感。注意其英文缩写。

根据遥感的概念，我们可以把遥感的工作流程简单概括为：用搭载在不同平台上的传感器，接收来自地面物体发射和反射的电磁波，再通过地面装置接收和处理来自传感器的信息，得到遥感影像，再通过对其进行地物类型的判读，应用于各个领域。

而实际过程十分复杂，涉及到不同领域的知识：

（1）我们以前已经学习到，只要温度超过绝对零度的物体都是辐射体，并且发射的电磁波的波长与其自身温度成反比。不仅如此，地物还具有反射电磁波的能力，不同地物的反射能力（用发射率表征）不同，反射率的高低一般与地物的颜色、性质、含水量等密切相关（水体反射率最低、雪地、白云等反射率相对较高，其它地物类推）。并且同种地物在不同波段、不同时间反射率也不完全相同。如图所示，泥浆与松林、草地等地物的反射率不同，并且在可见光、近红外波段上的反射率不断发生变化。

（2）遥感最核心的工作部件是传感器，它专门用来接收来自地面的各种辐射。有的传感器主动发送人工电磁波，再接收反射回来的电磁波能量，这种遥感被称为主动遥感，反之，不发送人工电磁波，只被动接收的叫被动遥感。

传感器搭载在不同高度不同类型的工具上（叫遥感平台）。据此将遥感分为近地遥感、航空遥感和航天遥感。

（3）地面接收传感器传回的信息数据，最主要的是遥感影像。

可以理解为传感器对地面拍的一张张“照片”。这些照片，在单波段中表现为灰度值图，颜色越深表示地物的反射率越低，颜色越浅则表示反射率越强（演示：一副TM影像的灰度影像图，并观察在不同波段反射率的差别）。

为了便于目视解译出影像中的地物类型与分布范围，需要将灰度影像变成与地物实际颜色一致的彩色影像。具体方法是用RGB对灰度影像进行彩色合成，由于难以接近实际颜色，所以得到的彩色影像图是不准确的，故称之为假彩色影像合成图（如教材P89、94的插图均为假彩色合成图）。

工流介及示

作程绍演

灰度值图

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得到与实际较为接近的假彩色影像图后，根据颜色，并结合形状，对影像进行分类。

具体过程，以监督分类（一种常见的分类方法，不作要求）为例：根据研究目标，明确影像中的地物类型→对每个类型的地物选取典型样本→软件得出样本地物的波谱曲线→计算机对整个影像中的各像元反射率进行分析，接近哪个地物波谱曲线则将该像元判为该类地物，最终完成整个影像的分类。

可以看出：地物判读的基本依据----地物反射波谱特征

应用

得到分类后的影像图，我们可以统计各地物的分布面积，利用某区域不同时间的影像图对比，我们还可以观察出地物的变化情况，因此遥感有广泛的应用。

遥感应用从内容上可以概括为资源调查、环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究四大领域。

具体应用见导学案。

假彩色合成图（R:TM5，G:TM4，B:TM1）

特点

遥感影像覆盖范围大、信息丰富。一景TM影像为185×185平

方公里；影像包含各种地表景观信息，有可见的，也有潜在的。因此RS具有宏观性和综合性。

RS具有多时相性，能够重复探测，有利于进行动态分析。如洪水淹没区域、城市空间变化等。

八、板书设计

遥感技术与应用

一、概念

二、工作流程

三、应用

四、特点

九、教学反思

由于教学时间以及学校教学条件限制，对RS的影像解译仅停留在教师演示阶段，对学生实际动手能力以及发现问题、解决问题的能力提高有限，这对学生理解其RS应用较为不利。

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导学案

一、目标引领

1．了解全球定位系统（GPS）的概念、基本组成和工作过程。

2．说明GPS的在定位导航中的应用。

3.了解地理信息系统（GIS）的概念。

4.了解GIS的五大组成部分及工作过程。

5.了解GIS在城市管理中的应用。

6.运用电子地图查询有关地理信息。

结合案例，了解GIS在区域研究中的运用，感受地理信息技术对现实生活的重大影响。

GIS发展阶段和我国GIS发展概况不作教学要求。

基本要求

发展要求

说明

二、课前预习

一、全球定位系统

1.概念：简称

，是具有在

进行全方位、实时

与

的新一代卫星导航与定位系统。

2.组成：

空间星座（

颗卫星）

[来源:学&科&网]

地面控制系统（

个主控站，

用户系统（

）

个注入站，

个监控

站）

3.根据用途分类，GPS接收机分为

接收机、

接收机和

收机。

二、全球定位系统与定位导航

1.应用领域：GPS的最初设计主要是用于

，目前已在

、

、

、

，以及

、

、

、

、

等部门和行业得到广泛应用，而且也逐步深入到我们的日常生活中。科学家们还用它来监测

，从而帮助预报地震，与GIS和RS结合，为

、

、

服务等。

2.GPS在航海、航空导航中的应用

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(1)最初用于军事目的

定位能达到厘米级甚至是毫微级精度，

定位能达到米级至亚米级精度，

能达到毫微秒级精度。目前GPS 系统的应用已经十分广泛，也逐步深入到我们的日常生活中。

三、课堂探究

探究一：读下图，通过两幅图的对比分析，可以获得的信息有哪些？为什么说可以为灾后重建提供决策依据？

某区域洪水灾害前遥感图像

某区域洪水灾害时遥感图像

答案：可以获得：该区域面积、地势高低起伏状况、受灾区域的面积（农田淹没面积、聚落道路等设置淹没数量等）。获得了上述信息，可以预测该区域受灾情况受灾范围和受灾程度，能为分洪和灾后重建提供决策依据。

探究二：下左图是上世纪我国四大海域赤潮发生次数统计，下右图为不同叶绿素含量的海水波谱曲线。完成以下各题。

反射率（%）

7 6 5 4 3 2 1 0.4 0.5 0.6 0.7 微米

叶绿素含量最低

叶绿素含量低

叶绿素含量高

不同叶绿素含量的海水波谱曲线

（1）我国近海发生赤潮问题的时间变化特点是

，空间分布特点是

。试分析其原因。

*（2）指出遥感技术应用于我国沿海赤潮监测的理论依据。

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答案：（1）赤潮发生次数越来越多

南海和东海发生赤潮次数大于黄海和渤海（由北部海域向南逐渐增多）。原因：经济的快速发展，陆地生产生活向海洋排放有机物增多，海水养殖排放有机废物。南部海域水温高，有利于浮游生物生长和繁殖。

（2）不同的叶绿素含量海水波谱特征不同，在大于0.5微米波段反射率最大的为叶绿素含量最高，说明赤潮发生概率最大。依据该波谱特征，可以快速、准确、实时监测。

四、提炼总结

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