高中地理（湘教版）必修3名師導(dǎo)學(xué)案第三章第四節(jié)數(shù)字地球

第四節(jié)數(shù)字地球答案:〔1〕虛擬對比體〔2〕地理坐標(biāo)〔3〕信息〔4〕信息就在指尖上〔5〕自然〔6〕社會〔7〕地球〔8〕高速網(wǎng)絡(luò)〔9〕高辨別率〔10〕空間信息技術(shù)〔11〕大容量數(shù)據(jù)存儲〔12〕可視化和虛擬現(xiàn)實〔13〕高性能計算〔14〕生物多樣性〔15〕作物產(chǎn)量1．?dāng)?shù)字地球〔1〕概念數(shù)字地球是信息化的地球——地球的虛擬對比體。數(shù)字地球?qū)⒂嘘P(guān)地球上每一點的信息，按地球的地理坐標(biāo)加以整理，然后構(gòu)成一個全球的信息模型。人們可以快速、形象地了解地球上的任何一點、任何方面的信息，從而實現(xiàn)“信息就在指尖上〞的幻想。其核心就是用數(shù)字化的手段來處理整個地球的自然和社會等方面的問題，最大限度地利用資源，并使人們能夠通過肯定方式，便利地獲得有關(guān)地球的信息。通俗地講，數(shù)字地球就是用數(shù)字的手法將地球、地球上的活動及整個地球環(huán)境的時空變扮裝入電腦中，實現(xiàn)網(wǎng)上流通，并使之最大限度地為人類的生存、可持續(xù)開展和日常的工作、學(xué)習(xí)、生活、消遣效勞。嚴(yán)格地講，數(shù)字地球是以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為根底，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運用海量地球信息對地球進(jìn)行多辨別率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改善人類的活動和生活質(zhì)量?！?〕數(shù)字地球的提出數(shù)字地球概念的提出是在“3S〞技術(shù)開展到肯定程度的結(jié)果，詳細(xì)狀況如下表所示：數(shù)字地球的提出特點技術(shù)根底應(yīng)用時間人物著作是一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多辨別率的和三維的地球的表示，可以在其上添加很多與我們所處星球有關(guān)的數(shù)據(jù)遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)可持續(xù)開展農(nóng)業(yè)、災(zāi)難、資源、教育等方面1998年1月31日時任副總統(tǒng)的阿爾·戈爾?數(shù)字地球：展望21世紀(jì)我們這顆行星?〔3〕數(shù)字地球的關(guān)鍵技術(shù)要在電子計算機上實現(xiàn)數(shù)字地球不是一件簡潔的事，它需要諸多學(xué)科，特殊是信息科學(xué)技術(shù)的支撐。這其中主要包括：信息高速大路與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高辨別率衛(wèi)星遙感技術(shù)、空間信息技術(shù)與空間數(shù)據(jù)根底設(shè)施、大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)、高性能計算力量等。①信息高速大路與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)字地球所需要的數(shù)據(jù)已不能通過單一的數(shù)據(jù)庫來存儲，而是分散在數(shù)以萬計機構(gòu)的數(shù)據(jù)庫中。利用這些數(shù)據(jù)時，要能把所需數(shù)據(jù)快速從四周八方調(diào)來，這只有通過高速網(wǎng)絡(luò)才能實現(xiàn)。在Internet流量爆發(fā)性增長的驅(qū)動下，遠(yuǎn)程通信載體已經(jīng)嘗試使用10G/S的網(wǎng)絡(luò)，而每秒1015比特的因特網(wǎng)正在爭論中。信任在不久的將來會有更加優(yōu)秀的寬帶高速網(wǎng)供人們使用。②高辨別率衛(wèi)星遙感技術(shù)遙感衛(wèi)星可以對整個地球進(jìn)行完整的掃描，每隔三五天即可更新一次，為人類供應(yīng)反映地表地理要素動態(tài)變化的翔實數(shù)據(jù)，滿意測圖、農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境、交通等多方面的應(yīng)用，形成數(shù)字地球最根本的空間數(shù)據(jù)。20世紀(jì)的遙感衛(wèi)星影像，在衛(wèi)星遙感問世的20多年間辨別率已經(jīng)有了飛速的提高。在21世紀(jì)高辨別率衛(wèi)星遙感圖像將可以優(yōu)于1米的空間辨別率，每隔3～5天為人類供應(yīng)反映地表動態(tài)變化的翔實數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)“秀才不出門，能觀天下事〞的抱負(fù)。③空間信息技術(shù)與空間數(shù)據(jù)根底設(shè)施GIS的優(yōu)勢是將空間信息應(yīng)用在地球爭論中。為了滿意數(shù)字地球?qū)C合數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用，GIS、GPS與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，構(gòu)成數(shù)字地球的空間核心技術(shù)?？臻g數(shù)據(jù)根底設(shè)施主要包括空間數(shù)據(jù)管理體系、空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)、空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)等。已于2000年初步建成空間信息根底設(shè)施，我國也在抓緊建立基于1∶50000和1∶10000比例尺的空間數(shù)據(jù)。④大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)NASA“行星地球方案〞的衛(wèi)星系統(tǒng)每天可產(chǎn)生1000GB的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于某一時刻的廣東省1米辨別率的影像數(shù)據(jù)量。假如將數(shù)字地球上全部信息都存儲起來，需要存儲器容量到達(dá)1000萬億字節(jié)級。納米技術(shù)可使硬盤容量到達(dá)1萬億字節(jié)級。激光全息存儲、蛋白質(zhì)存儲等方面的爭論也已獲得巨大進(jìn)展。加之可把大量的數(shù)據(jù)分散在成千上萬個數(shù)據(jù)庫里，所以，構(gòu)筑數(shù)字地球的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)已根本成熟。信任在21世紀(jì)還會有新的突破。大容量存儲器⑤可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)頭盔式虛擬現(xiàn)實成像設(shè)備可視化是實現(xiàn)數(shù)字地球與人交互的窗口和工具，沒有可視化技術(shù)，計算機中的一堆數(shù)字是無任何意義的。數(shù)字地球的一個顯著的技術(shù)特點是虛擬現(xiàn)實技術(shù)。建立了數(shù)字地球以后，用戶戴上顯示頭盔，就可以觀察地球從太空中消失。人造虛擬現(xiàn)實技術(shù)在攝影測量中早已是成熟的技術(shù)，近幾年的數(shù)字?jǐn)z影測量的開展，已經(jīng)能夠在計算機上建立可供量測的數(shù)字虛擬技術(shù)。當(dāng)然，當(dāng)前的技術(shù)是對同一實體拍攝照片，產(chǎn)生視差，構(gòu)造立體模型。進(jìn)一步的開展是對整個地球進(jìn)行無縫拼接，任意漫游和放大，由三維數(shù)據(jù)通過人造視差的方法構(gòu)造虛擬立體。⑥高性能計算力量地球是一個簡單的巨系統(tǒng)，地球上發(fā)生的很多大事、變化和過程又非常簡單而呈非線性特征，時間和空間的跨度變化大小不等，差異很大，只有利用高速計算機，我們今日和跨世紀(jì)的將來，才有力量來模擬一些不能觀測到的現(xiàn)象。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，我們將能夠更好地熟悉和分析所觀測到的海量數(shù)據(jù)，從中找出規(guī)律和學(xué)問。高性能計算機點技巧程序法記憶數(shù)字地球的關(guān)鍵技術(shù)【例1】“數(shù)字地球〞是1998年前副總統(tǒng)戈爾提出的，嚴(yán)格講是以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模儲存技術(shù)為根底，對地球多辨別率、多尺度、多時間和多種類的三維描述。據(jù)此完成以下問題。〔1〕“數(shù)字地球〞即為〔〕。A．用數(shù)字度量半徑、體積、質(zhì)量等的地球B．?dāng)?shù)字化、信息化的虛擬地球C．用經(jīng)緯度和海拔表述地理事物D．“數(shù)字城市〞和“數(shù)字校內(nèi)〞的統(tǒng)稱〔2〕支撐“數(shù)字地球〞的技術(shù)包括〔〕。①遙感技術(shù)②全球定位系統(tǒng)③地理信息系統(tǒng)④空間信息技術(shù)⑤社區(qū)效勞系統(tǒng)⑥網(wǎng)絡(luò)技術(shù)A．①②③⑤⑥B．①②④⑤⑥C．①②③④⑤D．①②③④⑥解析：數(shù)字地球指數(shù)字化的三維模擬地球，其核心就是利用數(shù)字化手段來處理自然和社會等方面的問題。其技術(shù)既包括地理信息技術(shù)，也包括與計算機有關(guān)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間信息技術(shù)等。答案：〔1〕B〔2〕D釋疑點數(shù)字地球的應(yīng)用數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的開展，促進(jìn)了地球上的信息表達(dá)方式日益數(shù)字化。通俗地講，數(shù)字地球就是用數(shù)字的方式將地球上每一點的信息裝入電腦中，實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的流通，并使之最大限度地為人類的生產(chǎn)、生活效勞。2．?dāng)?shù)字地球與我們的生活數(shù)字地球的實現(xiàn)標(biāo)志著信息文明的到來。數(shù)字地球與我們有著密不行分的關(guān)系。〔1〕數(shù)字地球直接影響到我們的生活。平常我們常說的網(wǎng)上購物、電子貨幣、電子銀行、電子商務(wù)等到時候已相當(dāng)成熟和完善。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，我們在家就可以試穿網(wǎng)上時裝店里中意的各式時裝，試穿效果可以立即呈現(xiàn)在您眼前；假如想買下它，只需輕擊一下鼠標(biāo)或鍵盤，就有人快速把您訂購的衣服送到家中。數(shù)字地球給我們供應(yīng)的豐富信息，尤其是地理信息，讓我們可以便利、輕松地實現(xiàn)我們的旅游愿望，只要您想得到的地方，都可以游歷到，對它的自然地理狀況、人文社會現(xiàn)象等了如指掌。便利的信息溝通、遠(yuǎn)程醫(yī)療等與我們生活息息相關(guān)的事也都變得極其簡潔了?！?〕數(shù)字地球直接影響到我們的工作。數(shù)字時代的工作將不受時間、地點和空間的限制！我們不必擠車或開車數(shù)千米趕到辦公室上班，也不必?fù)?dān)憂堵車和刷卡。數(shù)字地球已在某些方面弱化或消退了時間和空間的概念。不管你是在家中養(yǎng)花，在地中海享受陽光，在北極圈放麋鹿，還是在大堡礁欣賞海底生物，您都可以參與到全球化的經(jīng)濟生活中，您可以一邊和商業(yè)合作伙伴簽署商業(yè)合同，一邊參與公司的一個可視會議，爭論公司的開展。時差只存在生物學(xué)的意義！〔3〕數(shù)字地球直接影響到我們的學(xué)習(xí)。學(xué)校面對面的教學(xué)在數(shù)字地球時代將是一件浪費的事情。同學(xué)通過網(wǎng)絡(luò)和老師直接交互學(xué)習(xí)，同學(xué)獲得了更大的共性開展時機，擁有更多的信息資源，學(xué)習(xí)的方式也變得多種多樣。教學(xué)方式有根本性的變化，遠(yuǎn)程教育使得每個同學(xué)都能請到最好的老師。從社會的角度來說，數(shù)字地球時代將更有利于我們進(jìn)行資源的調(diào)查、管理和規(guī)劃，人口調(diào)查和掌握以及生態(tài)環(huán)境監(jiān)控。我們將更簡潔進(jìn)行社區(qū)效勞與管理、城市規(guī)劃、土地管理、犯罪掌握、緊急事務(wù)處理。政府的宏觀管理和掌握變得可行且簡潔。這些都和百姓生活有著千絲萬縷的聯(lián)系。數(shù)字地球是我們將來時代的標(biāo)志，它將深深地融入我們經(jīng)濟、社會和生活的方方面面。點技巧數(shù)字地球與我們生活的案例整理【例2】閱讀以下材料，完成以下問題。2009年9月9～12日，第六屆國際數(shù)字地球會議在北京召開，本屆大會以“行動中的數(shù)字地球〞為主題?！皵?shù)字地球〞是地圖測繪、航空衛(wèi)星遙感、探空和深鉆的深化，是對地測繪系統(tǒng)〔EOS〕、全球定位系統(tǒng)〔GPS〕與地理信息系統(tǒng)〔GIS〕的綜合，實現(xiàn)地球圈層間物質(zhì)流、能量流與信息流數(shù)據(jù)的集成，從而對全球化問題進(jìn)行廣泛爭論。以農(nóng)業(yè)為例，它在農(nóng)業(yè)信息遙感、太空農(nóng)業(yè)等方面有著寬闊的爭論前景。一些國家利用資源衛(wèi)星進(jìn)行農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、作物長勢和產(chǎn)量監(jiān)測等。例如，利用資源衛(wèi)星在估測本國小麥產(chǎn)量的同時，還對其他國家小麥產(chǎn)量進(jìn)行估測，依據(jù)所得數(shù)據(jù)制定生產(chǎn)布局、儲運、加工等方案，確定對外貿(mào)易策略，由此每年可獲利數(shù)億美元?！?〕依據(jù)材料推斷，“數(shù)字地球〞相關(guān)技術(shù)在“我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)開展〞方面可做哪些工作？〔2〕在全球問題的爭論中，除農(nóng)業(yè)外，還有哪些領(lǐng)域可以利用“數(shù)字地球〞的相關(guān)技術(shù)？解析：關(guān)于“數(shù)字地球〞及相關(guān)技術(shù)在“我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)開展〞方面可做的工作，一方面要分析影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因素，包括自然條件、社會經(jīng)濟條件和農(nóng)業(yè)技術(shù)對我國農(nóng)業(yè)的影響。另一方面要分析“數(shù)字地球〞相關(guān)技術(shù)對這些影響因素所能產(chǎn)生的良性影響，再就是要消退現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開展過程中所產(chǎn)生的不良影響，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)開展。它應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的布局、災(zāi)情預(yù)報、污染狀況、解決措施等方面。在全球問題的爭論中，除農(nóng)業(yè)外，其他領(lǐng)域也可以運用“數(shù)字地球〞相關(guān)技術(shù)解決問題。如全球溫室效應(yīng)、海平面上升、臭氧層破壞、地震分布、地形遙感、全球生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、全球氣候預(yù)報、生物分布、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)監(jiān)測、礦產(chǎn)監(jiān)測等。答案：〔1〕土地資源利用狀況的遙感調(diào)查，合理布局農(nóng)業(yè)；監(jiān)測預(yù)報氣候變化、旱澇、作物長勢和產(chǎn)量猜測，提高抗災(zāi)力量；農(nóng)業(yè)污染環(huán)境狀況監(jiān)測與預(yù)報，提出解決措施等?！?〕全球溫室效應(yīng)、海平面上升、臭氧層破壞、地震分布帶、地形遙感、全球生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、全球氣候預(yù)報、生物分布、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)監(jiān)測等。3．圖解“3S〞技術(shù)與數(shù)字地球的關(guān)系數(shù)字地球是對真實地球及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)與再熟悉，是遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、虛擬技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各種技術(shù)的綜合利用。“3S〞技術(shù)僅僅是數(shù)字地球的局部支撐技術(shù)。【例3】我國的一些大型學(xué)?！哺叩仍盒！抽_通遠(yuǎn)程教學(xué)效勞，采納最先進(jìn)的傳輸手段是〔〕。A．B．電視C．信息高速大路D．寄信解析：從題干中可知，當(dāng)今的電子教育的優(yōu)點是學(xué)習(xí)時間完全由同學(xué)自由支配和方案，學(xué)習(xí)地點在家里。從老師處得到習(xí)題，完成的作業(yè)用電子郵件發(fā)給老師，兩三天以后必定會從老師處傳回評閱意見。那么電子教育所采納的通信工具即信息高速大路。其他方式如固定、寄信都不是，而電視教育與電子教育不同，電視教育有固定的時間。答案：C4．?dāng)?shù)字地球與國際互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)分〔1〕現(xiàn)在國際互聯(lián)網(wǎng)在很大程度上實現(xiàn)了信息共享，但還不能到達(dá)數(shù)字地球意義上的要求，數(shù)字地球要求信息網(wǎng)絡(luò)像真的道路網(wǎng)絡(luò)一樣，嵌入到每個人的日常生活中?！?〕現(xiàn)在的國際互聯(lián)網(wǎng)由于用戶量的劇增和自身技術(shù)的限制，無法滿意數(shù)字地球的需求，也就是當(dāng)人們需要相關(guān)的數(shù)據(jù)時，還不能快速地從各地的數(shù)據(jù)庫中調(diào)出來，由此可見，高速寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及其傳輸速度，是建立數(shù)字地球的重要根底。數(shù)字地球是一個浩大而簡單的系統(tǒng)，涉及諸多關(guān)鍵技術(shù)：信息高速大路與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高辨別率衛(wèi)星遙感技術(shù)、空間信息技術(shù)與空間數(shù)據(jù)根底設(shè)施、大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)和高性能計算力量。【例4】以下關(guān)于數(shù)字地球的表達(dá)，不正確的選項是〔〕。A．?dāng)?shù)字地球就是信息化的地球B．?dāng)?shù)字地球就是將有關(guān)地球上每一點的信息，按地球的地理坐標(biāo)加以整理，然后構(gòu)成一個全球的信息模型C．?dāng)?shù)字地球就是計算機寬帶網(wǎng)絡(luò)D．?dāng)?shù)字地球是以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為根底，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶解析：數(shù)字地球是信息化、數(shù)字化的地球，是一個信息模型，它以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為根底，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，但不能說數(shù)字地球就是寬帶網(wǎng)絡(luò)，這樣說太片面。答案：C5．如何理解數(shù)字地球的概念數(shù)字地球是信息化的地球——地球的虛擬對比體。數(shù)字地球?qū)⒂嘘P(guān)地球上每一點的信息，按地球的地理坐標(biāo)加以整理，然后構(gòu)成一個全球的信息模型。通俗地講，就是用數(shù)字的方法將地球、地球上的活動及整個地球環(huán)境的時空變扮裝入電腦中，實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的流通，并使之最大限度地為人類的生存、可持續(xù)開展和日常的工作、學(xué)習(xí)、生活、消遣效勞。嚴(yán)格地講，數(shù)字地球是以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為根底，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運用海量地球信息對地球進(jìn)行多辨別率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改善人類的活動和生活質(zhì)量。如以下圖所示：【例5】“數(shù)字地球〞的含義是〔〕。A．?dāng)?shù)字通信技術(shù)的開展，使地球上的信息表達(dá)的方式日益數(shù)字化B．地球的大小有肯定的數(shù)量范圍C．?dāng)?shù)字領(lǐng)域的開展已成為地球上全部學(xué)科開展的根底D．計算機的應(yīng)用