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第十单元 地理信息技术的应用
一、遥感技术
【课程标准】结合实例，了解遥感（RS）在资源普查、环境和灾害监测中的应用。
【教材分析】各版本教材都有地理信息技术的相关内容，但编排顺序和内容呈现差异较大。总体来看，人教版教材安排在高中地理“必修Ⅲ”第一章第二节中，内容较为简洁突出。湘教版和中图版内容顺序较为相似，分别编排在高中地理“必修3”和“必修第3册”最后一个单元，分四节独立呈现，内容较为详细。鲁教版教材编排较为分散，以单元活动形式分四部分穿插在高中地理“必修第一册”“必修第二册”和“必修第三册”中，给组织教学带来一定难度。
人教版 简要介绍遥感的概念、主要工作过程、应用领域（资源普查、环境监测、自然灾害防御监测）等内容。有关灾害监测方面选用的案例是“洞庭湖及荆江地区洪灾监测的飞机遥感影像图和卫星遥感影像图”，有关资源普查方面选用的案例是“遥感在土地资源调查、土地利用现状、农作物估产等方面的应用”。
鲁教版 在高中地理“必修第一册”的最后一个单元活动中，主要有三部分内容：一是遥感技术的工作过程、主要优点。二是遥感技术的应用（资源普查、灾害监测、环境监测、工程规划等方面），这部分知识以列表形式整理，内容清晰、简明扼要，如在教学中补充部分遥感应用的具体案例加以说明，效果会更好。三是学看遥感影像，简要说明影像图上的不同解译标志，内容术语专业性较强，在教学中可不作要求。
湘教版 从三方面展开，一是遥感概念与发展；二是遥感技术装置与遥感类型（航天遥感、航空遥感、近地遥感等）；三是遥感应用（资源普查、环境监测等），清晰的遥感影像图对比分析，有助于学习理解。选用案例“勘探矿产资源”“监测农作物病虫害”“洞庭湖区洪灾监测”“黄河三角洲地区”“土地利用和环境变迁监测”等。在活动栏目中介绍了几种地物的反射波谱曲线，了解利用遥感图像进行地物判读的基本原理，这部分内容也有助于理解专业性强的遥感技术工作过程，图文信息值得借鉴。
中图版 从三方面展开，一是遥感概念、工作过程和遥感影像图；二是遥感在资源普查中的应用，选取案例“厦门市植被资源遥感影像图”“中国土地利用状况”等；三是遥感在环境和灾害监测中的应用，选取案例“珠江广州河段水污染监测”“沙尘暴监测”“准确预测易贡错决堤”等。
【教学建议】
顺序、内容建议 依据课标要求，本部分教学重点应放在遥感技术的应用领域。由于学生对遥感技术接触较少，加上地理信息技术是一门新兴技术，因此成为教学中的难点，为了能更好地理解这一重难点知识，有必要了解遥感技术的概念、主要工作过程和主要优点等内容，而类似湘教版上有关遥感发展、类型等内容可淡化处理。
1.关于遥感技术的概念、工作过程等理论知识，可采用以下几种教学形式。
图1
（1）形象图示法 通过图示（见图1）可形象地看出，人们在航空器（如飞机、高空气球）或航天器（如人造卫星、飞船）上利用光学仪器和电子仪器，对地表物体进行远距离感知，这就是遥感技术。
其关键装置是传感器，主要优点是探测范围大、获取资料快、受地面限制条件少、获取信息量大等（借鉴鲁教版教材）。
（2）表格程序法（也可借用鲁教版教材图示法）
（3）原理剖析法（借鉴湘教版教材）
从图2中可看出，不同地物或不同植物的反射波谱是不一样的，其以不同色调、色彩、纹理及图形等反映在遥感图像上，这就是利用遥感图像进行地物判读的原理。
2.关于遥感技术的应用，可采用以下几种教学形式。
（1）图像案例分析法 选取典型遥感影像图作为案例，突出理解遥感技术在大范围探测、监测等领域的应用。如人教版中“洞庭湖及荆江地区洪灾监测”、湘教版中“黄河三角洲地区土地利用和环境变迁监测”、中图版中“珠江广州河段水污染监测、沙尘暴监测”等图像。
（2）表格归纳整理法
图2
案例选择建议 人教版：“洞庭湖及荆江地区洪灾监测”；湘教版：“黄河三角洲地区土地利用和环境变迁监测”；中图版：“珠江广州河段水污染监测、沙尘暴监测”等。
二、全球定位系统
【课程标准】举例说出全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用。
【教材解读】各版本教材内容呈现与遥感技术部分相似，人教版较为简洁，鲁教版重技术与实际的联系，湘教版和中图版较为详细，应用案例呈现较多。
人教版 先简要介绍全球定位系统的概念、GPS卫星星座的组成、全球定位系统的优点等内容，再选用GPS汽车导航系统，说明全球定位系统的应用。
鲁教版本部分内容编排在“必修第二册”的单元活动中，主要有三方面内容：一是全球定位系统的构成、主要优点，这部分与人教版内容相似。二是GPS的应用，包括军事、交通、旅游探险等方面，选用案例是出租车上的GPS定位系统。三是学用GPS手持机，这部分内容较为实用，有条件的学校可组织学生结合实践活动学会操作使用。
湘教版 主要从三方面展开，一是全球定位系统概念、GPS组成部分；二是全球定位系统在定位导航中的应用，选用案例是“车载GPS与城市公共汽车调度管理”“公安海关等部门对车辆调度监控”“航海航空GPS的导航”“物流公司使用GPS”等。在活动栏目中结合“开展GPS主题活动”，要求学生分组搜集GPS图片、相关资料等信息，畅想GPS在未来生活中的应用，引导学生自主参与探究，形式新颖，值得借鉴。
中图版 主要从两方面展开，一是全球定位系统的组成；二是全球定位系统的应用，军事（配备GPS导航系统的导弹）、测量（珠峰高度测量）、交通（汽车导航）、救援、农业（精准农业定位、GPS确定鱼群位置）等。
【教学建议】
顺序、内容建议 本部分教学重点也是在全球定位系统的应用方面。因此，教学顺序也可与遥感技术相似，重理论的形象化，重应用领域的案例分析法。
（1）工作过程的图示法（见图3）
图3
空间卫星部分——GPS卫星系统；由24颗卫星组成，平均分布在6个轨道上。地面监控部分——地面监控系统；由主控站、监控站和信息注入站组成。用户设备部分——GPS卫星接收机。
（2）应用领域的案例分析法 侧重定位和导航的领域，如军事、交通（航海、航空、汽车等）、旅游探险、紧急救援和农业监控等。具体可选择一个案例进行详细分析，如湘教版上的“车载GPS与城市公共汽车调度管理”“公安海关等部门对车辆调度监控”“航海航空GPS的导航”“物流公司使用GPS”等案例。
由于目前GPS系统的应用已较为广泛，与学生生活联系也越来越紧密，因此，如借鉴湘教版上“开展GPS主题活动”，学生兴趣极高，且更能引导学生学习生活中有用的地理。
案例选择建议 人教版：“GPS汽车导航系统”；鲁教版：“出租车上的GPS定位系统”；湘教版：“车载GPS与城市公共汽车调度管理、公安海关等部门对车辆调度监控、航海航空GPS的导航、物流公司使用GPS”；中图版：“配备GPS导航系统的军事导弹、珠峰高度测量、精准农业定位、GPS确定鱼群位置”等。
三、地理信息系统
【课程标准】运用有关资料，了解地理信息系统（GIS）在城市管理中的功能。
【教材解读】各版本教材内容呈现与以上遥感技术、全球定位系统部分相似。
人教版 先简要介绍地理信息系统的概念、主要工作程序等内容，再选用“香港地理信息系统”为案例，说明GIS在城市管理中的应用。
鲁教版 本部分内容编排在“必修第二册”单元活动中，主要有三方面内容：一是地理信息系统的概念、基本构成和主要功能等。二是地理信息系统的应用（灾害监测中的灾情统计与评估，经济活动中的交通、市场等信息的管理与分析）。三是地理信息系统在城市管理中的应用，选用案例是“城市医疗救护中的查询患者位置、搜索最近的急救车辆、给救护车启动最佳路径功能等”。
湘教版 主要从两方面展示，一是地理信息系统的概念、发展、组成和工作过程；二是地理信息系统在城市管理中的应用，主要介绍了城市规划和管理、基础设施管理、土地利用与管理、生态环境管理等方面。选用案例是“GIS在道路交通中的应用”。在活动栏目中以“制作GIS专题简报”为内容，引导学生分组开展研究性学习活动。
中图版 主要分两方面，一是地理信息系统的概念、工作流程、主要功能（可以解决四类问题，即与分布或位置有关的问题、趋势分析、模式问题及模拟问题等）；二是地理信息系统在城市管理中的应用，即城市信息管理与服务（香港城市旅游信息系统）、城市规划、城市道路交通管理、城市救灾防灾与城市环境管理等。在案例研究栏目中介绍GIS在抗击非典型肺炎中的应用（制作北京市SARS病例分布态势、查询指定线路两侧病人或密切接触者清单、制作疫情发布地理信息系统及SARS疫情发展趋势分析等）。
【教学建议】
顺序、内容建议 依据课标要求，本部分重点应是地理信息系统在城市管理中的应用。由于目前大多数学生对计算机系统已较为熟悉，因此学生了解地理信息系统的理论工作过程已不是太难。（见图4）
图4
（1）理论说明 专门处理地理空间数据的计算机系统，称为“地理信息系统”，简称“GIS”。主要功能是对地理信息进行处理和查询，如数据采集、数据分析、决策应用等；解决问题包括地物空间分布及位置分析、趋势分析、模式分析以及模拟结果等。其主要特点是具有图形化、可视化等优点，并可及时更新信息。
（2）突出两个关键不同点 ①地理信息系统与地图的区别：地理信息系统与地图是两个完全不同的概念。一般地图用比例尺、方向、图例注记等来表示地理事物的有关内容。而地理信息系统则是地图的延伸，它通过采集、处理数据，建立模型来表示地理事物的有关内容。建立数据模型，即通过一定的方式将所要表示的内容转变成数值，这是地理信息系统与地图最基本的差异。②地理信息系统与一般信息系统：GIS所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的，因此，不反映地理空间分布特征的有关课题，一般不用GIS进行研究。
案例选择建议 人教版：“香港地理信息系统”；鲁教版：“城市医疗救护中的查询患者位置、搜索最近的急救车辆、给救护车启动最佳路径功能等”；中图版：“GIS在抗击非典型肺炎中的应用（制作北京市SARS病例分布态势、查询指定线路两侧病人或密切接触者清单、制作疫情发布地理信息系统、SARS疫情发展趋势分析等）”；湘教版：“GIS在道路交通中的应用”。
四、数字地球
【课程标准】了解数字地球的含义。
【教材解读】
人教版 先介绍遥感、全球定位系统和地理信息系统在地理信息技术中的作用和分工，再简要引出数字地球的含义。在“活动”栏目中，以“城市110指挥中心确定巡警车位置”“查询巡警车与出事地点距离”等实际情境问题为案例，使学生更好地区分并理解地理信息技术在生产和生活中的综合应用。
鲁教版 本部分内容编排在“必修第三册”单元活动中，主要有三方面内容：一是数字地球的概念，主要特点（空间性、数字性、开放式的数据平台，提供全球范围信息服务，服务对象覆盖全社会层面等）；二是数字城市；三是数字校园，即数字地球的具体应用。
湘教版 从两方面展开，一是数字地球的含义，主要关键技术（高速网络技术、卫星遥感技术、空间信息技术、数据存储技术及虚拟现实技术等）；二是数字地球与我们的生活，选用案例是“某公司的信息化服务演示”，利用GPS、GIS技术救治一位独居的心脏病老太太的过程。
中图版 从三方面展开，一是数字地球的核心思想（用数字化手段统一处理地球问题，最大限度地利用信息资源）；二是数字地球的基础（全球网络与分布式存储）；三是数字地球的特征与依据（虚拟现实技术）；四是数字地球的重要信息源（卫星影像）。数字地球的应用前景（政府决策、百姓生活等方面）
【教学建议】
顺序、内容建议本课标内容重在了解数字地球的含义。其实质是对上述地理信息技术的总结和归纳，同时其信息范围扩展到全球。借鉴各版本教材内容，可参考图5归纳如下。
图5
（1）含义 指数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化后，由计算机网络来管理的技术系统。有关3S的联系与区别，可借鉴人教版上的内容编排，图文结合，重点突出。（见图6）
图6
（2）应用 数字地球是将不同空间、时间的自然、人文的大量信息，按地理坐标，从区域到全球进行整合，并进行立体的、动态的显示，能为复杂的生产、研究活动提供实验条件和试验基地。数字地球的建立，可使我们了解全球的资源、环境、社会、经济的分布和变化。其应用领域广泛，如预测气候变化、治理环境污染、防灾减灾、保持生物多样性、解决政治或经济危机、增加农业产出等。具体在生活中的应用，可借鉴湘教版案例“某公司的信息化服务演示，利用GPS、GIS技术救治一独居的心脏病老太太的过程”，较为形象生动。
案例选择建议 人教版：“以城市110指挥中心确定巡警车位置、查询巡警车与出事地点距离等”；鲁教版：“数字城市与数字校园”；湘教版：“某公司的信息化服务演示，利用GPS、GIS技术救治一独居的心脏病老太太的过程”等。
（本专题作者：陈和平，江苏省泰兴市第二高级中学）
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