地理信息技术应用课程教材讲解

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1、地理信息技术应用课程教材讲解朱良 一、教材编写思路 地理信息技术应用是新课标高中课程七个选修模块之一，为感兴趣的学生提供拓 宽和加深认识地理信息技术的平台。通过本课程的学习，使学生了解地理信息技术对人类 的生存与发展、国家建设与社会进步所产生的重大影响，以及使用现代地理信息技术分析、 解决地理问题的方法，初步学会通过多种手段收集地理信息，尝试运用所学的地理知识和 技能对地理信息进行整理、分析和应用。从而培养学生的思考分析能力及信息素养，提高 学生的综合素质。本册教材同样体现了整套教材的核心特色：双系列的内容结构体系和呈现方式。将探 究式学习的观念和方法贯彻教材始终，使教学过程成为探究过程，注重

2、培养学生能力和探 究意识。全书共分为五章，并包括五个课题，每章均以一项课题导入，让学生明确探索、 学习的目标和方向，引导学生将合作探究式学习贯穿始终。本课程中五章内容的基本关系和在知识与技能上的总体要求是：在初步了解地理信息 技术内涵与发展状况的基础上，分别对地图与遥感、全球定位系统、地理信息系统的基本 原理与相关知识有简单认识，并能对遥感图像进行简单判读、对地理信息系统进行基本操 作实践，对 3S 技术在社会生产、生活中的应用有所了解，形成基本的地理信息素养。GIS 部分是本课程的重点和难点内容，根据课标的要求，学生既要知道 GIS 的概念、 原理与发展的基本知识，了解 GIS 在具体应用领

3、域的作用与功能。还要让学生掌握基本的 GIS 操作技能，如熟悉 GIS 窗口界面、学会使用 GIS 软件窗口中主要的控制操作（如放大、 缩小、漫游、移动等图层显示，图层叠加，标注显示等） 、掌握简单查询分析（点查询、条 件查询、简单缓冲区查询等） 、学会建立数据库（表）的方法等。 因此，有条件的学校应配备相应的计算机设备和 GIS 软件。科学合理的安排理论方法 与实践操作之间的课时比例，最好能保证一半以上的上机操作实践。具体的操作方法可依 据所选 GIS 软件的操作手册。作为新课标全新增加的知识体系，本课程中的内容大多数教师可能以往接触的较少， 需要老师们花费一定的时间精力学习、补充部分新的知

4、识，这在教参里将有所体现。二、分章介绍第一章 地理信息技术的发展本章只是对地理信息技术及其历史发展做了概括地介绍，起到了统领全书的作用，为 学生继续学习本书的其它章节内容打下基础。 地理信息技术的发展推动了地理学本身的发展。利用卫星、通信、计算机等技术手段， 人们对赖以生存的地球有了更及时、全面、细致的了解，使人类更好地与自然环境和谐相 处。广义的地理信息技术经历了漫长的发展过程，在本章中对于这个发展过程做了比较全 面的介绍，在后续的章节中分别介绍了各项现代地理信息技术的主要特点和工作原理以及 对人类生产、生活的深刻影响。所以从知识内容上来看，本章教材既重视传统地理信息技术的总结归纳，也引导学

5、生对现代地理信息技术进行探索和思考；从过程上来看，引导学 生用变化和发展的眼光看待客观事物。本章内容体系和结构 本章主要由以下几个相互联系的部分组成：首先介绍了地理信息技术的基本概念及其 发展历史，明确了地理信息技术在国家建设和现代生活中的意义，体现了学习对生活有用 的地理这一基本理念。 地理信息技术的基本概念及其发展历史是学习本章的基础，在第一节中，学生在了解 地理信息技术的基础上，比较系统地了解到地理信息技术从传统到现代的发展历程，较全 面地了解到由于技术的进步而带给地理学的巨大发展。 第二节在此基础上重点说明了现代地理信息技术的应用对国家建设和人民生活所带来 的重大影响。课题研究要求：

6、本章课题“调查地理信息技术应用状况”与生活联系紧密，通过本课题的研究，可以 使学生对目前地理信息技术的应用状况有更加实际、深刻的体会。 在第一节检查进度时，要在学习第一节教学内容的基础上，明确小组分工，落实调查 对象，尽量做到不重不漏。可根据本地的具体情况，在教师的引导下按行业划分调查领域， 如分为工业、农业、交通、电信、商业、金融、文教、公安等。每个小组要有调查方案和 行动计划，教师要给予学生足够的时间保障。 在第二节检查进度时，即课题完成时，每个小组要在学习完成第二节教学内容的同时 完成各自的调查报告。学生在实施课题研究的过程中会收集到各种形式的素材，教师要及 时帮助学生整理素材，指导学生

7、从中得出结论。同时可以结合第二节教材内容，使其与调 查结果相比较。最后，组织学生进行报告交流。教学目标分析 第一节 地理信息技术及其发展 教学目标：教学目标： 1知道地理信息的特点。 （由空间信息、属性信息和时间信息三方面构成） 2明确遥感、GPS、GIS 是现代地理信息技术的核心技术。 3了解地理信息技术经历的发展阶段，每个阶段的发展特点。 本节重点本节重点：现代地理信息技术的核心技术。开篇的“探索”活动，利用九幅图，直观地展示了人类获取与记录地理信息手段的漫 长的发展过程。整个探索活动突出体现了过程性，使学生明确获取、记录地理信息的手段 在不断变化之中，由于技术的发展，使得人们获得地理信息

8、的能力不断提高。教材在介绍地理信息技术之前，先明确地理信息的概念：地理信息是指与地理空间位 置或空间分布有关的信息。强调地理信息是由空间信息、属性信息和时间信息三方面构成。地理信息的形式多种多样，教材中从传统和现代两个方面介绍了地理信息传输的基本 形式，要明确由于计算机技术的支持，地理信息的更多地以数字形式存在，使其处理、传 输更加便捷、有效、直观、真实。在地理信息技术上要明确其核心技术是：地理信息系统技术、遥感技术、全球定位系 统，即所谓的“3S” 。遥感技术和全球定位系统主要用于高效地获取地理信息，地理信息 系统则侧重于管理、分析和应用，三者各有所长，联系密切。在其它技术中网络技术和虚 拟

9、现实技术也发挥着重要的作用。在这里强调了计算机技术在现代信息技术中的作用。 建议在教学中组成小组活动，互相传达地理信息，可以采用不同的手段，方法越多越好。第二节 地理信息技术的意义教学目标：明确地理信息技术在国家建设和日常生活中的作用。 本节重点：地理信息技术在国家建设和日常生活中的作用。 本节教材内容不多，难度不大，主要是介绍性的资料，教学过程中可以引导学生自学 讨论，然后可以拓展资料，从更多的方面去补充资料来完成教学任务。第二章 地图和遥感遥感、GPS、GIS 是地理信息技术的核心技术，教材分三章具体介绍了这三项技术的 基本原理及在生产、生活中的应用。本章教材在第一章教材的基础上介绍地图和

10、遥感的知 识，与第二章和第三章并列为本册教材的核心内容。本章内容体系和结构 本章的重点是遥感技术的基本原理及其应用，在介绍遥感之前，教材介绍了现代地理 信息的基础和经典表达方式地图，主要是因为遥感影像及地理信息系统的空间坐标系 统都是以地图的空间坐标系统为最终依据，而信息的表达也是以地图为主要方式。地图作 为空间信息汇集的公共平台和独特的信息表达方式，在地理信息技术中发挥着无法替代的 重要作用。从第二节开始，教材从遥感的基本工作原理、遥感影像及其判读几个方面组成 相互联系的教学内容。课题研究：要求学生能利用遥感影像编绘简单的地图。目的不是要学生熟悉严格的遥感制 图工序，而是帮助学生体会由遥感影

11、像经过判读、简化、概括直至以地图符号表达的基本 过程，所以，对最终的地图作品不必要求过高。在课题研究的过程中，学生需要不断地了 解本章的知识内容，这些是完成课题研究的基础。在学习的过程中完成课题研究的任务， 体现了过程性，也体现了有用性。教学目标分析第一节 地图和地图投影 教学目标：教学目标： 1了解地图的概念和基本特性。 2知道几种常见的地图投影，明确这些投影的特点和用途。本节重点：本节重点：地图基本特性；地图投影。 本节难点：本节难点：地图投影地图是根据一定的数学法则，将自然和人文等多种地理要素通过科学的取舍和概括， 运用地图符号缩小绘制而成的图形。 理解地图的基本特性：是地图区别于其它图

12、形和图像的本质特征：数学法则、符号系 统、地图概括。 地图具有其它图形或影像所没有的基本特性，通过对地图、照片、简单图形、图像、影像 的对比，引导学生讨论地图与其它形式的不同点，概括出地图的基本特征。建议：找到相 同地点的照片、鸟瞰图、航空相片、地图进行对比研究。地图的三个基本特性是区别于地图的三种基本要素的，前者是地图的本质，后者是地 图的表现形式。 其中数学法则：比例尺、地图投影、各种坐标系统构成了地图的数学法则。在义务教 育阶段，学生已经知道了地图的三个基本要素：方向、比例尺、图例。在此基础上讨 论地图投影的问题。地图投影 从地球的曲面到地图平面的转换。可以想像一个透明的地球仪，球心处有

13、一点光源， 将经纬网透射到一平面上。其实质是建立地球椭球面上的地理坐标 （经纬度）和平面 上直角坐标之间的函数关系。地图投影的三种变形：长度、面积、角度1根据投影变形特点分类可以分为以下几种： 等角投影是指投影面上两条方向线所夹角度与球面上对应的两条方向线所夹角度 相等。也就是说球面上小范围内的地物轮廓经投影之后，仍然保持形状不变。等角投 影也称相似投影或正形投影，等角投影保持角度不变，但是面积的变形较大。等角投 影适用于对方向、形状要求较高的地图，如航海图、航空图和气象图等。等面积投影是指地球表面上的地物轮廓经投影后，仍保持面积不变。即投影面上 的地物轮廓图形面积与球面上相对应的地物占地面积

14、相等。因此，在等面积投影图上 是以破坏图形的相似性来保持面积上的相等，所以这种投影的角度变形大，即形状变 化大。等面积投影适用于对面积要求较高的自然地图和社会经济地图。任意投影不等角也不等面积，长度、角度、面积三种变形同时存在。实际上是兼 顾了上述两种投影的利弊，其角度变形小于等面积投影，而面积变形小于等角投影。 任意投影多用于要求面积变形和角度变形都不太大的一般参考图和中小学教学用图。2. 按照地图投影的构成方法分类可以分为以下几种，教材中只介绍了符合几何学原理 的这几种投影，它们源于透视几何学原理，并以几何特征为依据，将地球椭球面上的经纬 网投影到平面或可以展开成平面的圆柱表面和圆锥表面等

15、几何面上，从而构成方位投影、 圆柱投影和圆锥投影。 第二节 遥感的基本工作原理 教学目标：教学目标： 1知道遥感的基本工作原理。2理解遥感的分类方法。 3了解不同种类的遥感影像。 本节重点：本节重点：遥感工作的基本原理，重点是传感器。 本节难点：本节难点：遥感工作的物理学基础。波谱分辨率。在远处利用传感器接收地表（目标物）反射或辐射的电磁波，形成影像或影像数据。传感器是获取地面目标电磁辐射信息的装置，它是遥感技术系统中数据获取的关键设备， 自遥感技术问世以来，特别是航天遥感技术出现之后，传感器的种类和性能有了很大的发 展和改进，能够收集各种用途的观测数据越来越多。遥感分类：平台高度； 传感器工

16、作方式（主动、被动）遥感影像的清晰度受到分辨率的影响，它是衡量遥感数据质量特征的重要指标，包括 空间分辨率、波谱分辨率和时间分辨率。影响不同分辨率的因素不同。分辨率越高，区别 地面物体的差异能力就越大，反之，则不能精确地表达地面物体，随着技术的不断发展， 遥感影像的分辨率不断提高。影像的分辨率是由传感器决定的。 波谱分辨率：传感器所能记录的电磁波的最小波段宽度。 （0.1, 0.001 微米）第三节 遥感影像和地图 教学目标：教学目标： 会利用遥感影像编制地图。 本节重点：本节重点：利用遥感影像可以编制相关的地图。 本节难点：本节难点：遥感影像判读。 本节教材是第一节和第二节的结合。 主要介绍了目视判读，避免过多的图像处理内容。图像处理只在案例中提到。 遥感影像的判读标志，也称判读要素，是遥感影像上能直接反映和判别地物信息的影 像特征。包括形状、大小、阴影、颜色、图案、位置等。 介绍了大比例尺遥感制图。利用日常生活的照片作为引入，引导学生实际操作对遥感影像进行判读。探索对比同一地区的遥感影像和地图，找到相同事物的不同表示方法。说出遥感影像 和地图的