高中地理人教版 (2019)必修 第一册第四节 地理信息技术在防灾减灾中的应用练习

第四节　地理信息技术在防灾减灾中的应用

一、遥感技术

1．概念：遥感技术是利用装在航空器(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。

2．优点：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，能够实现地物信息的实时、动态监测。

3．应用：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；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。

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。

2.组成

(1)卫星星座(空间部分)。

(2)地面监控系统(地面控制部分)。

(3)信号接收系统(用户部分)。

3．主要功能：提供精密的三维坐标、速度和时间。

4．主要特点：全球性、全天候、连续性和实时性。

5．主要卫星导航系统：美国的全球定位系统、俄罗斯的全球卫星导航系统、欧洲的伽利略卫星导航系统和我国的北斗卫星导航系统。

6．应用：进行精确定位，发出求救信号，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。

2．应用

(1)自然灾害的监测：动态监测、预报预警，快速确定受灾范围和受灾情况。

(2)制定救灾方案：为制定减灾预案、评估灾害损失、指导灾后恢复重建等提供依据。

1．判断正误。

(1)获取信息时，遥感技术不受自然条件的制约。(×)

(2)利用全球卫星定位导航系统，可进行定位、测时、测速。(√)

(3)利用地理信息系统不能监测自然灾害。(×)

2．获取卫星云图利用的地理信息技术是(　　)

A．遥感技术    B．全球卫星导航系统

C．地理信息系统    D．数字地球技术

答案　A

解析　卫星云图是遥感图像，因此获取卫星云图利用的地理信息技术是遥感技术。

3．据卫星云图分析台风的移动方向及可能的登陆地点，利用的地理信息技术是(　　)

A.遥感技术   B．全球卫星导航系统

C．地理信息系统   D．数字地球技术

答案　C

解析　分析地理空间数据利用的地理信息技术是地理信息系统。

4．在日常生活、生产中，全球卫星导航系统经常应用于(　　)

A．汽车导航  B．资源普查

C．电子购物  D．信息查询

答案　A

解析　在日常生活、生产中，全球定位系统经常应用于汽车导航；资源普查是遥感技术的主要功能，电子购物是网络技术发展的结果，信息查询是地理信息系统的主要功能。

5．如果要根据受灾情况，对临时灾民安置点和医院进行选址，并选择安全疏散道路，可以采用哪种地理信息技术？试设计一项应用该技术的课题研究项目。

提示　GIS。“江汉平原某年水稻长势的监测分析”“中等城市垃圾填埋场选址模式及与环境关系的分析”“油轮在某海域发生大量漏油事故时，预测其污染范围及对海洋生物的影响”等。

任务探究　地理信息技术的选择

当今，3S(RS、GPS、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。

据此探究下列问题：

(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________。

(3)图中各个圆的重叠部分分别代表RS、GPS、GIS不同组合综合应用，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____________________________________________________________________________________________。

[成果展示]　(1)RS　GPS　四

(2)①　④　②

(3)GIS与RS　GIS与GPS

甲：RS获取矿床露头信息，GIS分析矿产种类，GPS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GPS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获取森林火场遥感信息，GPS获取火场精确位置，引导消防队员及时、准确到达灭火地点。

地理信息技术的选择

1．“点”与“面”判断GPS

GPS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“GPS”，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

RS：“获取”空间信息。

GPS：“定位”“导航”“精确”“精密”“精准”等。

GIS：“分析”“处理”“查询”“输入”等。

地理信息技术逐渐被大量运用到社会经济中的各个部门。读图回答(1)～(2)题。

(1)环保部门利用地理信息技术监测各地区秸秆着火点，若图中甲为环保部门，乙为秸秆着火点监测区，则该地理信息技术为(　　)

A．遥感(RS)   B．全球卫星导航系统(GPS)

C．地理信息系统(GIS)   D．北斗导航系统(BDS)

(2)我国某共享单车企业利用国产地理信息技术手段实现了米级定位，即使在树荫下单车也不会出现“漂移”。若图中甲为国内某共享单车企业，乙为共享单车，则该地理信息技术为(　　)

A．遥感(RS)   B．全球卫星导航系统(GPS)

C．地理信息系统(GIS)  D．北斗导航系统(BDS)

科学思维

地理信息技术选择的方法

第(1)题，环保部门要检测着火点，必须获取信息数据，该数据是在着火点外靠设备感知获取的数据，属于遥感功能。第(2)题，米级定位属于定位导航功能，材料中说明该项技术为国产地理信息技术，因此为我国的北斗导航系统。

[答案]　(1)A　(2)D

　　提升运用能力

地理信息技术应用广泛。据此完成1～3题。

1．监测南极极冰融化状况最为快捷有效的地理信息技术是(　　)

A．电子地图   B．地理信息系统

C．遥感   D．实地测量

答案　C

解析　极冰融化是个动态过程，监测利用的地理信息技术是遥感技术(RS)。

2．精确测量珠穆朗玛峰可利用哪种地理信息技术(　　)

A．遥感   B．全球卫星导航系统

C．地理信息系统   D．数字地球

答案　B

解析　全球卫星导航系统可应用于测量、勘测。

3．雅鲁藏布江大峡谷科考测量采用的地理信息技术是(　　)

A．GPS＋GIS   B．GPS＋RS

C．GIS＋RS   D．GPS

答案　A

解析　进行科考首先要确定地理位置，需要用到GPS；测量还要进行数据分析，需要用到GIS。

任务探究　地理信息技术在防灾减灾中的应用

下表为近年来几次重要的自然灾害中地理信息技术的应用。

据此探究下列问题：

(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？

[成果展示]　(1)遥感技术，全球定位系统，地理信息系统。遥感技术。

(2)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。

(3)地理信息系统。定性和定量分析地理信息。

1．遥感在环境、灾害监测中的应用

随着遥感技术的发展，遥感将不仅为人们提供信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且在环境监测、灾害监测等方面发挥着巨大作用，有助于灾害的预防、环境的治理和保护。如下表所示：

2．全球定位系统的应用

全球定位系统广泛应用于军用、民用两领域，在军用领域主要体现在定位和导航两大方面，在民用领域主要体现在以下几个方面：

3．地理信息系统的应用

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。

近几年，新疆建设兵团在中科院的帮助下成功地利用无人遥控直升机对所属农场的农作物病虫害进行防治，大大提高了其准确度和工作效率。据此回答(1)～(2)题。

(1)上述材料应用到的主要地理信息技术是(　　)

①GIS　②GPS　③RS　④数字地球

A．①②  B．③④  C．②③  D．①④

(2)对农作物病虫害的监测采用地理信息技术的原因有(　　)

①卫星遥感分辨率高，可拍摄到清晰的照片　②农作物遭受病虫害时，辐射和反射的波谱会有一定变化　③卫星遥感智能化高，在治虫过程中无须人工参与　④卫星遥感探测的范围广，连续性强

A．①②  B．③④  C．①③  D．②④

科学思维

地理信息技术的应用

第(1)题，无人遥控直升机的位置定位使用GPS，进行遥控作业需使用遥感技术(RS)。第(2)题，农作物遭受病虫害时，辐射和反射的波谱会有一定变化；卫星遥感探测的范围广，连续性强。

[答案]　(1)C　(2)D

　　提升运用能力

中新网广州2016年10月21日电　据广东省防总21日通报，21日12时40分强台风“海马”登陆广东汕尾沿海。台风登陆时，惠州、惠东、汕尾等城市均停工停课，同时，广东多趟航班、高铁等交通线路均已取消或延误。据此回答1～2题。

1．如果让你利用GIS制定撤离预案，你需要输入的基础数据包括(　　)

①地质　②地貌　③地形　④交通

A．①②③  B．②③④  C．①②④  D．①③④

答案　A

解析　利用GIS制定撤离预案时，应参照多项数据，例如：地质、地貌、地形、交通、水文等数据，但由材料可得交通线路均已取消或延误，说明交通数据已失效因而不需要输入。

2．撤离预案属于GIS的哪项功能(　　)

A．存储  B．管理  C．分析  D．模拟

答案　D

解析　“撤离预案”是利用GIS根据输入信息模拟结果的功能。

教材活动巧点拨

[教材第118页活动]

思路点拨　1.对比灾害前后遥感影像，判定受灾区域，重点分析两图不同区域。

2．估计泥石流冲毁的住宅数量，需要使用地理信息系统，调用当地的住宅分布信息图层，与受灾图层叠加分析。

3．估计泥石流冲毁的住宅数量，需要遥感系统获取受灾区域影像，确定房屋冲毁区域的范围，通过全球定位系统准确定位，然后才能与住宅分布图层准确叠加，使用地理信息系统进行相关分析。

成果展示　1.略。

2．房屋分布信息。

3．遥感系统、地理信息系统、全球定位系统。

地理实践深探索

方向与建议

1．下载专业软件(推荐LocaSpace Viewer)，打开遥感图层和政区图层，查询所在地的遥感地图。

2．对比历史地图，指出所在城市的变化。

3．读出学校的精确地理位置。

4．从地理的角度对城市的发展规划提出自己的看法。

展示与评价

略。

　　时间：45分钟　　　满分：100分

一、选择题(共12小题，每小题4分，共48分，每小题只有一个选项符合题目要求)

读钓鱼岛三维效果图和航空遥感影像图，回答1～3题。

1．获取和制作钓鱼岛三维效果图主要利用的地理信息技术是(　　)

A．RS和GIS   B．GIS和GPS

C．GPS和RS   D．数字地球

答案　A

解析　获取钓鱼岛三维信息主要利用了RS技术，制作钓鱼岛三维效果图主要利用了GIS技术。

2．如果利用航空遥感技术对不同时期的钓鱼岛进行监测，通过分析多幅钓鱼岛图片，可以获得(　　)

①钓鱼岛面积的变化　②钓鱼岛上植被的变化　③钓鱼岛的地理坐标　④钓鱼岛地形的变化

A．①②③  B．②③④

C．①③④  D．①②④

答案　D

解析　钓鱼岛地理坐标的获得应采用GPS技术。

3．卫星遥感的优点有(　　)

①探测范围广　②信息量大　③投资少，成本低　④速度快，周期短

A．②③④  B．①②③

C．①②④  D．①③④

答案　C

解析　卫星遥感投资大，成本高。

北京时间2018年11月19日02时7分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第42、43颗北斗导航卫星。据此完成4～5题。

4．可以利用北斗卫星导航系统监测的是(　　)

A．山体位移  B．台风移动

C．洪涝灾害  D．地震强度

答案　A

解析　利用北斗卫星导航系统可以监测山体高度和精准定位，因而能测量山体的微小移动。

5．北斗卫星导航系统的用途有(　　)

①为用户提供实时的空间位置　②为交通运输的调度指挥提供移动数据　③服务于资源勘查、动态监测和有关部门的规划决策　④为用户提供各种分类信息的查询

A．①②  B．③④  C．①④  D．②④

答案　A

解析　①②可利用北斗卫星导航系统实现，③④需要利用地理信息系统。

叠加分析就是将同一地区的两层或多层地图要素重叠在一起进行图层和属性运算，产生新的图层和属性的过程。下图中甲、乙分别为“同一地区两种要素分布图”。读图，回答6～7题。

6．若将甲、乙两图层进行叠加，得到的新图层是(　　)

答案　A

解析　甲、乙两图层进行叠加也就是两种要素的组合，形成的新图层如A图所示。

7．若甲、乙两图分别为洪水淹没地区图层与人口分布图层，将两个图层叠加，可以(　　)

①推断各地受灾情况　②推断洪水区域变化　③推断人口伤亡数量　④推断重点抢救区域

A．①②  B．③④  C．①④  D．②④

答案　C

解析　叠加洪水淹没地区和人口分布图层，可以推测洪水对人口的影响，推测出各地受灾情况，推断重点抢救区域。

下图为“3S”(RS、GPS、GIS)技术的相互关系示意图。读图，回答8～9题。

8．如果①③表示反馈影像信息处理结果，②⑥表示提供影像数据的功能，④⑤表示提供定位信息功能。关于甲、乙、丙的说法正确的是(　　)

A．甲是GIS   B．乙是GIS

C．丙是RS   D．甲是GPS

答案　A

解析　①③是甲提供的影像信息处理结果，因此甲为GIS；②⑥是乙提供的影像数据，因此乙为RS；④⑤为GPS提供的定位信息。

9．有关地理信息技术运用的叙述，正确的有 (　　)

①RS可以监测地形起伏的变化　②RS可以获取水灾淹没区域的动态信息　③GPS可以确定救护车位置　④GIS可以获取森林火场信息

A．①②  B．②③  C．③④  D．①④

答案　B

解析　监测地形起伏的变化主要运用GPS；RS可以获取水灾淹没区域的动态信息；GPS可以确定救护车位置；获取森林火场信息主要利用RS。

目前遥感技术已被广泛应用于资源普查、灾害和环境监测等领域。据此回答10～12题。

10．不同地物在同一光谱波段上的反射率差异越大，越容易区分。下图反映了甲、乙两类植物在生长期内两个波段上的反射率。在遥感影像上区分这两类植物，应该选择生长期内哪一天的影像最合适(　　)

A．第30天   B．第75天

C．第100天   D．第130天

答案　A

解析　由图可知，甲、乙两类植物的反射率在波段1和波段2中差异最大的均是①处(即纵坐标差最大)，因此要在遥感影像上区分这两类植物，应选择生长期第30天的时候，故A项正确。

11．如果用遥感技术来监测火灾，可以(　　)

A．用来预测引起火灾的原因

B．预测森林火灾的发生地点

C．预测森林火灾所造成的后果

D．及时探知火灾地点和范围

答案　D

解析　遥感只能对存在的具体地理事物进行监测，但不能分析、处理问题，预测、分析、处理问题是地理信息系统的功能，故选D。

12．除了上述应用外，利用遥感技术还可以直接(　　)

A．分析旱灾损失  B．判断人口分布

C．监测滑坡灾害  D．确定环境污染类型

答案　C

解析　遥感只能对存在的具体地理事物进行监测，故C项正确。

二、综合题(共2小题，共52分)

13．阅读材料，回答下列问题。(26分)

材料一　中国第33次南极考察船“雪龙”号于北京时间2016年11月2日从上海出发，奔赴南极地区。

材料二　下图为北极冰川变化示意图。

(1)考察船在向南极前进过程中想要随时知道自己前进的方向和所处的地理坐标，需要用到的地理信息技术是什么？利用了该项地理信息技术的哪些特点？(8分)

(2)材料二中图片的获取主要利用的地理信息技术是________；此图反映北极冰层面积在________，主要原因是________________；动态监测并预测北极冰川和海岸线变化要利用到的地理信息技术为________；冰川的融化会导致海平面不断上升，监测海平面上升需要的地理信息技术为________。(10分)

(3)全球气候变化给北极熊的生存带来了影响，请设计一个利用地理信息技术研究北极熊生存状态的具体方案。(8分)

答案　(1)GPS。全球性、全天候、连续性和实时性等特点。

(2)RS　缩小　全球气候变暖　RS和GIS　GPS

(3)给北极熊佩戴装有GPS信号发射装置的项圈，GPS信号发射装置每天都向卫星发送信号；科研人员利用互联网查询、记录项圈的移动轨迹。

解析　第(1)题，这支科学考察团在向南极前进过程中想要随时知道自己前进的方向和所处的地理坐标，需要用到的地理信息技术为GPS，该项地理信息技术具有全球性、全天候、连续性和实时性等特点。第(2)题，利用遥感(RS)获得的资料，通过地理信息系统建立相关的数据模型，能够显示极地冰川的变化并预测其变化趋势。只有通过GPS才能判读出海平面细微的变化。第(3)题，利用GPS技术实时对北极熊的行踪进行监测，了解北极熊的生存状态。

14．阅读图文材料，回答下列问题。(26分)

不同植物类型由于组织结构不同、季节不同、生态条件不同而具有不同的光谱特征、形态特征和环境特征，在遥感影像中可以表现出来。下图是不同植被反射波谱曲线比较图。

(1)利用高分辨率遥感影像对植被分布的调查，主要是利用了不同植被的不同________特征，并由此区分________。(4分)

(2)不同地物在同一光谱波段上的反射率差异越大，越容易区分。绿光波段的可见光以及红外线反射率最高的植被分别是(2分)(　　)

①枞树  ②桦树  ③松树  ④草

A．①③  B．①④  C．②③  D．②④

(3)利用遥感技术进行农业灾害监测，具有哪些突出优点？(5分)

(4)某大型农场发生洪涝灾害，如果你是防灾减灾办公室的决策者，如何利用地理信息技术防灾减灾？(15分)

答案　(1)光谱　植被类型

(2)D

(3)①探测范围大；②实时传输；③快速处理；④迅速获取信息；⑤实施动态监测等。

(4)利用RS快速获取农场灾害信息，并不断更新灾害信息；利用GIS分析农场淹没范围，即将受淹的范围；利用GIS制定救灾方案；利用GIS指挥调度救灾物资、救灾车辆、救灾人员；利用GPS锁定灾害准确位置；用GPS为救灾车辆进行导航；不断利用“3S”技术监控灾情变化，及时调整救灾方案和救灾路线。

解析　第(1)题，不同植被具有不同的光谱特征，这是遥感影像判读的依据。第(2)题，读图可知，依据材料，绿光波段桦树的反射率最高，约20%；红外线波段草的反射率最高，接近90%。第(3)题，遥感技术的优点是探测范围大，实时传输，迅速获取信息，实施动态监测等。第(4)题，不断利用RS获取灾害信息；利用GIS分析、处理灾害信息，制定救灾方案；利用GPS进行定位与导航。