2024高中地理第3章地理信息技術應用第4節(jié)數字地球學案湘教版必修3

PAGE8-第四節(jié)數字地球[生活鏈接]2024年是國際數字地球會議召開的其次十年。20年來，特殊是近年來隨著大數據和人工智能等技術的進步，數字地球科學技術在促進可持續(xù)發(fā)展、應對全球環(huán)境改變和災難應急管理方面發(fā)揮著越來越重要的作用。課程標準學習目標核心素養(yǎng)了解數字地球的含義。了解：谷歌地球、街景地圖等數字地圖。知道：數字地球的基本含義。理解：數字地球各項技術的作用及各項技術的關系。應用：學會利用生活實例分析感受數字地球的發(fā)展對生活及社會發(fā)展的影響。綜合思維：了解數字地球的應用前景。地理實踐力：運用電子地圖，查詢學校、旁邊城鎮(zhèn)、交通、旅游等信息。自主預習固根基主干引導夯基固本一、數字地球的含義1．含義：數字地球是eq\x(\s\up1(01))信息化的地球——地球的eq\x(\s\up1(02))虛擬比照體。2．制作：將地球上每一點的信息，按地球的eq\x(\s\up1(03))地理坐標加以整理，然后構成一個全球的信息模型。3．優(yōu)點：可以快速、形象地了解地球上的任何一點、任何方面的信息。4．核心：用eq\x(\s\up1(04))數字化的手段來處理整個地球的eq\x(\s\up1(05))自然和社會等方面的問題，最大限度地利用eq\x(\s\up1(06))資源，并使人們能夠通過肯定方式，便利地獲得有關地球的信息。5．關鍵技術eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(信息高速馬路與高速網絡技術,高辨別率衛(wèi)星遙感技術,\x(\s\up1(07))空間信息技術與空間數據基礎設施,大容量數據存儲技術,可視化和\x(\s\up1(08))虛擬現實技術,高性能計算實力))[自我探究]“3S”與數字地球有何關系？[答案]“3S”是數字地球的技術基礎和核心，一方面數字地球的探討和建設為“3S”技術的發(fā)展創(chuàng)建了條件，另一方面“3S”技術的發(fā)展為數字地球的建設供應了技術支持。二、數字地球與我們的生活[自我探究]“地球村”與“數字地球”有什么相關性？[答案]“數字地球”的出現，實現了信息高速馬路和國際互聯(lián)網的廣泛運用，“縮小”了我們的生活空間，“縮短”了我們聯(lián)系交往的時間，使我們生活的世界成為一個全球性、同時性的“地球村”。1．數字地球即()A．數字化、信息化的虛擬地球B．用數字度量半徑、體積、質量等的地球C．用經緯網絡描述的地球D．“信息高速馬路”答案A解析數字地球是將地球上每一點的信息經過數字化后呈現出的虛擬地球。2．數字地球數據傳輸的基礎是()A．高速網絡技術 B．可視化技術C．高辨別率衛(wèi)星遙感技術 D．大容量數據存儲技術答案A解析數字地球數據傳輸的基礎是高速網絡技術；高辨別率遙感技術可以為數字地球供應基本空間數據。[教材P104活動]1．略。2．數字地球是我們星球的模擬體現，它匯合了人的閱歷，并運用了大量自然、文化和歷史數據。依據用戶的愛好供應數據接口和標準，使獲得的地理參照數據在遙感、制圖、統(tǒng)計、醫(yī)學材料和其他來源的基礎上為用戶所利用。[教材P107活動](1)數字地球(DigitalEarth)是當代最新一種概念。通俗地講，就是把地球和人類的各種信息用地圖(地理信息)串起來，裝在電腦網絡中，形成一個全球信息系統(tǒng)，這就叫“數字地球”。(2)世界上幾乎全部信息都具有地理屬性，比如資源、環(huán)境、災難、人口、氣象、生物、生態(tài)、水文等信息都可以放入“數字地球”。(3)“數字地球”的應用潛力是巨大的，它幾乎涉及人類生活的各個方面，因此，隨著可訪問和可運用的全球地理信息的日益增長以及遙感、全球定位系統(tǒng)等技術對信息的實時支持，“數字地球”將在虛擬外交、打擊犯罪活動、支持農業(yè)生產等領域取得廣泛應用。此外，“數字地球”還將在預料氣候改變、愛護生物多樣性、防災減災以及虛擬教化等領域具有廣袤的應用前景。主題探究提素能創(chuàng)設情境激活思維探究點數字地球的含義2017年1月14日，英國《每日郵報》報道了薩羅跨國尋親的故事。報道稱，薩羅還將自己的這段真實經驗寫成書，書名為《漫漫尋親路》，成為亞馬遜的暢銷書之一。2024年11月，依據這本書改編的電影《雄獅》在北美上映，并榮獲4項金球獎提名。今年35歲的印度裔澳大利亞人薩羅·布萊爾利，25年后，他憑借隱隱的記憶，用谷歌地球搜到了過去的家，還在養(yǎng)父母的支持下，回印度找到了自己失散多年的家人。事實上，利用GoogleEarth可帶你飛往地球上的任何地方，可以在GoogleEarth上看到衛(wèi)星圖像、地圖、地形和3D建筑以及大洋、峽谷，包括外太空的銀河系?？梢蕴骄控S富的地理學問，保存你巡游過的地點，并將其與他人共享。據此探究下列問題。(1)GoogleEarth有哪些詳細功能？(2)有人干脆把GoogleEarth翻譯成數字地球，這種說法科學嗎？(3)數字地球涉及的關鍵技術各有哪些主要功能？[答案](1)結合衛(wèi)星圖片、地圖以及強大的Google搜尋技術，可獲得地球上的任何地理信息。如搜尋學校、公園、餐館、酒店等，獲得駕車指南，供應3D地形和建筑物，其閱讀視角支持傾斜或旋轉，保存和共享搜尋和保藏夾，添加自己的注釋等。(2)不科學。數字地球是地球數據信息的數字化，然后用三維成像的方式展示出來，是純數字虛擬化；GoogleEarth是把衛(wèi)星圖片依據三維數據拼接起來，是原本實體圖片的立體化。因此，GoogleEarth僅僅是數字地球的一個應用方面。(3)信息高速馬路與高速網絡主要用于傳輸信息；高辨別率衛(wèi)星遙感技術用于采集信息；空間信息技術用于處理信息；大容量數據存儲技術用于存儲信息；可視化和虛擬現實技術以及高性能計算實力用于輸出信息。數字地球的關鍵技術及與“3S”的關系(1)數字地球的關鍵技術技術作用地位信息高速馬路與高速網絡技術通過高速網絡把分散在數以萬計機構的數據庫中的數據快速從四面八方調來數據傳輸的基礎高辨別率衛(wèi)星遙感技術為人類供應反映地表地理要素動態(tài)改變的翔實數據是數字地球最基本的空間數據空間信息技術與空間數據基礎設施GIS的優(yōu)勢是將空間信息應用在地球探討中GIS、GPS與網絡結合，構成空間核心技術大容量數據存儲技術須要把地球上高達1000萬億字節(jié)級的信息存儲起來數字地球信息存儲的基礎可視化和虛擬現實技術可視化技術是將計算機中的抽象數據詳細化；虛擬現實技術是運用感官與人體的自然技能感受逼真的虛擬環(huán)境，與虛擬世界進行交互，完成各種虛擬過程是實現數字地球與人交互的窗口和工具高性能計算實力用高速計算機模擬地球上困難的巨系統(tǒng)數字地球的核心(2)數字地球與各種應用技術的關系全球定位系統(tǒng)、遙感技術、地理信息系統(tǒng)、虛擬現實技術、高速網絡技術等是數字地球的基礎。它們之間的關系如下所示：目前，我國已經建成“數字中國”的地理空間框架，“天上看、地上查、網上管”的國土資源管理運行體系初步形成，大大提升了國土監(jiān)管實力。據此回答(1)～(2)題。(1)對土地資源“天上看，網上管”，分別運用的現代地理技術是()A．遙感和地理信息系統(tǒng)B．全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)C．遙感和全球定位系統(tǒng)D．全球定位系統(tǒng)和數字地球(2)從國情動身，我國應用高科技手段開發(fā)國土資源動態(tài)監(jiān)管的主要目的有()①嚴格愛護耕地，保障國家糧食平安②指導城市交通運輸③限制建設用地規(guī)模，節(jié)約用地④建立災難預警系統(tǒng)，削減災毀耕地A．①② B．③④C．①③ D．②④[解題思路]第(1)題，“天上看”要靠遙感技術來獲得土地資源的最新信息，“網上管”則是利用地理信息系統(tǒng)的分析功能。第(2)題，我國應用高科技手段開展國土資源監(jiān)管，監(jiān)測土地資源，愛護耕地。[答案](1)A(2)C[方法指導]依據過程分析數字地球的關鍵技術探究點數字地球與我們的生活第六屆數字地球高峰會議于2016年7月7日至8日在北京召開。本屆峰會以“大數據時代的數字地球”為主題，研討大數據背景下數字地球理論、技術與應用的現狀與發(fā)展。以農業(yè)為例，它在農業(yè)信息遙感、太空農業(yè)等領域有廣袤的探討前景。一些國家利用資源衛(wèi)星進行農業(yè)資源調查、作物長勢和產量監(jiān)測等。例如，美國利用資源衛(wèi)星在估測本國小麥產量的同時，還對其他國家小麥產量進行估測，依據所得數據制定生產布局、儲運、加工等安排，確定對外貿易策略，由此每年可獲利數億美元。據此探究下列問題。(1)依據材料推斷“數字地球”相關技術在我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面可做哪些工作？(2)在全球問題的探討中，除農業(yè)外，還有哪些領域可以應用“數字地球”的相關技術？[答案](1)“數字地球”相關技術在我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面可做如下工作：資源利用狀況調查；合理布局農業(yè)；監(jiān)測并預報氣候改變及旱澇災難；光熱及農作物產量預料；農業(yè)污染監(jiān)測、預報，并提出解決措施等。(2)在全球問題的探討中，除農業(yè)外，還有全球溫室效應；海平面上升；臭氧層分布；全球生態(tài)環(huán)境監(jiān)測；全球氣候預報；全球生物分布；全球生產結構監(jiān)測等。數字地球的應用前景應用前景作用詳細表現可持續(xù)發(fā)展數字地球的建立，使人類擁有了一個數字化的空間試驗室，科學家通過這個試驗室可以從全球角度探討可持續(xù)發(fā)展問題科學家可快速、便利地獲得地形、森林、資源、氣候、植被、土壤類型、礦產、土地利用改變等方面的信息，應用空間分析與虛擬現實技術，模擬人類活動對生產和環(huán)境的影響，制定可持續(xù)發(fā)展的對策政府決策數字地球可為國家大型工程決策供應重要的參考數據；為政府對城市的管理供應依據①利用數字地球可以為是否修建水庫供應依據；②可以通過GIS分析犯罪模式和犯罪頻率，合理安排警力資源百姓生活數字地球供應了前所未有的便利①接受遠程教化；②網上購物；③參與交互消遣項目數字城市以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以寬帶網絡為紐帶，運用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙測、仿真—虛擬等技術，對城市進行多辨別率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，即利用信息技術手段把城市的過去、現狀和將來的全部內容在網絡上進行數字化虛擬實現。據此完成(1)～(2)題。(1)有關數字城市的敘述，錯誤的是()A．與數字地球是并列的兩大信息系統(tǒng)B．能以數字的形式獲得、存儲和再現城市的資源、基礎設施、人文、經濟等方面的信息C．有利于提高城市管理效率D．可以為城市可持續(xù)發(fā)展供應決策支持(2)數字城市的作用主要包括()①提高城市管理效率②節(jié)約資源和愛護環(huán)境③實現城市的可持續(xù)發(fā)展④為人類創(chuàng)建高效的、信息化的工作環(huán)境和舒適、便利、平安、現代化的生活環(huán)境A．①②③ B．②③④C．①②④ D．①③④[解題思路]數字城市是數字地球的一部分，它綜合運用了地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)、網絡、多媒體及虛擬仿真等技術，以數字的形式獲得、存儲和再現城市的資源、基礎設施、人文、經濟等各個方面的信息，從而提高城市管理效率，節(jié)約資源和愛護環(huán)境，為城市可持續(xù)發(fā)展供應決策支持。數字城市的作用之一是為城市可持續(xù)發(fā)展供應決策支持，而不是干脆實現城市的可持續(xù)發(fā)展。[答案](1)A(2)C[方法指導]1.3S技術的比較遙感的主要功能是獲得信息，在資源普查、環(huán)境和災難監(jiān)測中的應用(可對農作物進行估產、有助于防災減災)；GPS的主要功能是定位和導航；GIS的主要功能是對數據進行分析處理，在城市管理中應用于城市的信息管理與服務、交通道路管理、環(huán)境管理以及城市規(guī)劃、防災減災。2．數字地球與3S技術的關系數字地球并不是單純的地理信息技術，它是地理信息技術和地球信息、人文信息數據的大集合，是一個全新信息概念，也是一個計算機技術、網絡技術等的綜合概念。小題速測試身手對點遷移剛好反饋探究點1數字地球的含義“大陸漂移說”的創(chuàng)建者魏格納曾預言：“只有將全部地球科學供應的信息結合起來的時候，我們才寄希望于確定‘真理’”。今日，魏格納所期盼的這個“時候”正在靜靜來臨，這就是數字地球。據此完成1～2題。1．數字地球的含義是()A．數據通信技術的發(fā)展，使地球上的信息表達的方式日益數字化B．地球的大小有肯定的數量范圍C．數字領域的發(fā)展已成為地球上全部學科發(fā)展的基礎D．計算機的應用已遍布全球答案A解析數字地球是指信息化的地球，數字地球將有關地球每一點的信息，按地球的地理坐標加以整理，然后構成一個全球的信息模型。2．構成數字地球的空間核心技術是()A．GPS、GIS與網絡的結合B．衛(wèi)星遙感技術與大容量數據存儲技術結合C．可視化和虛擬現實技術的結合D．空間信息技術與高性能計算機結合答案A解析GIS的優(yōu)勢是將空間信息應用到地球探討中。為了滿意數字地球對綜合數據的處理與應用的需求，GIS、GPS與網絡結合，構成數字地球的空間核心技術。探究點2數字地球與我們的生活中國政府和學術界在數字地球的基礎上提出“數字中國”的構想。構想中的“數字中國”將建立一個完整的國家公用信息網。它集成了國家經濟信息網、國土資源信息網、長江流域監(jiān)控網等網絡的信息，并將促進這些系統(tǒng)的綜合利用。據此完成3～4題。3．關于數字地球的正確敘述是()A．數字地球就是指因特網B．數字地球就是指“信息高速馬路”C．數字地球將有關地球上每一點的信息，按地理坐標加以整理，然后構成一個全球的信息模型D．數字地