繪製地圖

針對年級：五年級。
課程時長：2課時。

【教學目標】
通過圖片展示和故事講述的方式，讓學生了解人類繪製地圖的發展史，以及此過程中出現的一些重要的技術方法，如衛星探測、羅盤儀等。
【教學準備】
教師準備：指南針，星盤（待找），各式地圖，打印的互動材料，筆記本電腦，教學相關圖片資料。
學生準備：筆，白紙。
【教學過程】
一、導入。（計劃用時：5分鐘）
無論我們走到哪裡，我們都需要用到各種各樣的地圖。公路地圖，鐵路地圖和地鐵路線圖，就連去朋友家也要用到地圖。現在的地圖設計涵蓋了許多內容：從天氣狀況到全球溫度，從高山海拔到水密河深，有些地圖或許是過去你從未見過的。
包含了上述信息的地圖不久之前才出現，而以前的一些地圖，要麼只是簡單的標出了當地的位置，要麼其信息來源既不可靠也不精確。科學發展到今天，已經有了更為精確的測量距離的方法和更加可靠的繪製工具。從而也就能繪製出更為精確可靠的地圖，為研究地球表面和內部乃至太空打下了良好的基礎。這節課將把學生們帶入一個神奇的地圖世界，他們有些出自遠古時期的天文學家，有些是由現在正在太空作業的宇航員繪製而成。
二、現在最先進的地圖繪製方式-----引入奮進號。（計劃用時：5--10分鐘）
1、首先介紹從古至今人們摸索得到的繪製地圖的方式，以及這其中的演變。由其缺陷（不精確，不完整）引入奮進號穿梭機。
2、展示奮進號穿梭機的資料圖片，包括雷達發射器收集到的地面圖像、雷達發射器工作原理說明、利用雷達發射器得到的3D彩色成像圖等。
3、介紹奮進號穿梭機地面勘測的成果（數字），意義等。（參見背景資料一）
三、不同時代的人們對地圖的不同認識。（計劃用時：10分鐘）
1、展示不同時代的地圖（小木棒地圖、馬塞克瓷磚、岩石圈地圖）。
2、不同的地圖源於不同時期人們對世界的認識不同。提問：你眼中的世界是什麼樣的？如果讓你來畫地圖，你會畫一幅什麼樣的地圖？引導學生了解球體地圖的概念。
請學生舉手
四、平面地圖的缺陷。（計劃用時：10分鐘）
1、我們知道地球是球形的，而地圖大多是平面的，問題在於平面地圖無法準確的顯示球形的表面特徵。因此，一直以來，科學家、天文學家、地圖製作者都在竭力用不同的投影或者平面地圖在二維空間里描繪地圖。各種投影都試圖將地圖的平面圖描繪的更準確一些。但是沒有一種地圖的投影是完全精確的。儘管有其局限性，但是他們還是有一定的用戶，讓我們對地球一覽無餘。介紹地球儀平面構造（一系列相互連接的瓣狀圖塊）。
2、分別介紹羅賓遜投影、正弦投影、格靈登投影、墨卡托投影等（參見背景資料二）
五、職業工具。（計劃用時：10分鐘）
1、你或許聽說過：沒有羅盤的水手，出海必然會迷路。不知道你是否想像過當你一個人在陌生的地方，將如何辨認方向？提問---請學生舉手。
2、從最早期一直到中世紀，航海家和探險家都面臨著這個問題，下面你將了解他們如何應對這個問題，以及隨着科技的進步，一些必要的工具是如何產生的。
3、展示從公元前二百年一直到二十一世紀的羅盤、星盤、六分儀、GPS等（最好能用實物）
六、回顧總結。（計劃用時：5分鐘）
回顧本課所介紹的奮進號航天飛船收集地面信息的方式、幾種平面地圖的投影以及繪製地圖所用工具的演變。
【背景資料】
一、奮進號穿梭機
2月11日美國東部時間12：43，美國奮進號穿梭機從卡納維拉爾角的肯尼迪航天發射中心升空，開始執行耽擱已久的繪製地球表面三維立體地圖（SRTM）的飛行任務。奮進號穿梭機上共有6位航天員，其中有日本和歐空局（ESA）各1名航天員以及美國4名航天員。此行的使命是要接收從地球表面各城市、田野、山脈、森林以及其他地形反射傳回的雷達信號，這些信號由奮進號穿梭機的天線以及從穿梭機貨艙伸出去的另一副雷達天線接收。兩個雷達收到信號合成的圖像如同三維立體電影或照片一樣清晰，從而為人類繪製成第1張最為逼真的地形圖。1994年奮進號曾經用較小、較簡單的雷達系統飛過兩次。+
這次任務的最初目標是重複測繪1.3億km2的面積，在9天外加6小時的地形繪製工作中，航天員對1.12億km2的地球表面進行了至少兩次的探測工作。雙重測繪為製作一份三維地表地形圖提供了更高的可靠性，這張地形圖北至美國阿拉斯加州，南抵南美洲的最南端。它所收集的地形信息，需要2萬張光盤才能裝載完。
科學家們需要1～2年時間才能完成這些數據的分析。美國NASA、國家圖像和地圖繪製總局（NIMA）預計這幅地圖將是迄今為止最完整、最精確的世界地圖。經過處理得到的地球表面三維地圖，其精度水平為30m，高度為15m。本次測繪不包括南極地區、格陵蘭島和北極圈內的地形，測繪範圍從60°N到56°S，覆蓋了全球表面積的75%以及95%的人口。其中包括了中國的全部領土。
二、平面地圖投影
我們全都知道地球並非扁平的，但為了攜帶方便，我們把地圖描在一張長方形的紙上。由於地球類似於球體，因而畫在球面上的地圖是最精密的地圖。一幅球面的地圖顯示出：
——所有經線長度都相等而且相交於極點；
——所有的緯線都平行；
——緯線環繞着球體，越近極點變得越小；
——兩經線夾在任意兩條緯線問的距離相等；
——緯線與經線相交成直角。
然而，在一張扁平的紙上是不可能畫出一張精確的地圖的。結果球形地圖的投影也就應運而生。不同類型的投影會使地圖上某個特殊的區域較為精確。投影幾何的概念對於創作不同的地圖是非常有用的。但如果我們用了某種投影，那麼地圖上必然會有一些部分產生歪曲。這就解釋了為什麼領航員對不同的區域及不同的領航種類(空中或海洋)需要用不同的地圖或地圖的結合。沒有投影幾何、比例、繪圖學以及球面幾何等知識，地圖的繪製只能停留在原始的階段。
幾種常用的平面地圖投影：
1、羅賓遜投影。當某個繪圖公司請繪圖員亞瑟。羅賓遜湖之一幅新的地圖時，他提供了這一份投影。羅賓遜投影被普遍用於地圖集或是挂圖上。1990年，國際地理學會將羅賓遜投影用於他們的世界地圖集中，該地圖顯示了整個世界，但由於投影變形，使得南極洲變成了一個狹長的大陸。
2、墨卡托(Mercator)投影，又名「等角正軸圓柱投影」，荷蘭地圖學家墨卡托（Mercator）在1569年擬定，假設地球被圍在一個中空的圓柱里，其赤道與圓柱相接觸，然後再假想地球中心有一盞燈，把球面上的圖形投影到圓柱體上，再把圓柱體展開，這就是一幅標準緯線為零度（即赤道）的「墨卡托投影」繪製出的世界地圖。從球到平面，有個轉換公式，這裡就不再羅列。
3、正弦投影能夠顯示中線偏離中心軸的程度。經線與赤道交叉成一定的角度。偏離中心軸越遠，經線越彎曲，陸地形狀的變形就越大。看看北美洲，變得幾乎都認不出來了。正弦投影的所有經線都要交會於南極和北極。

【教學目標】
一、引導學生觀察、描述常見地形的特點。
二、使學生學會看簡單的地形圖，能在地形圖上指認如高原、平原、谷地、山脈、河流、海洋等的地形。
【教學準備】
教師準備：一些風景照片，一份世界地形圖、一份中國地形圖、一些典型的地形地貌的圖片或課件，打印的互動材料，筆記本電腦，教學相關圖片資料。
學生準備：筆，白紙。
【教學過程】
一、導入。（計劃用時：10分鐘）
1、教師用課件展示自己到外地旅遊的照片，問：你知道這是什麼地方嗎？從照片上，你可以感受到那裡的地形嗎？你能說說它的地形特點嗎？學生回答，教師適當糾正並補充介紹地形特點。
2、你去過什麼地方呢？能不能介紹一下呢？你可以說說那裡的地名，有什麼特點，地形是怎樣的。
二、我們看到的地形。（計劃用時：10分鐘）
教師出示相關圖片和課件，介紹各種地形地貌的特點。
平原：寬廣平坦，起伏很小；
丘陵：高低起伏，坡度較緩，由連綿不斷的低矮山丘組成；
高原：面積很大，地形開闊，周圍以明顯的陡坡為界；
山地：地勢較高，蜿蜒起伏，層巒疊嶂；
盆地：四周地勢較高，中間低平；
……
三、了解不同的地形。（計劃用時：10分鐘）
1、我們的家鄉是什麼地形呢？它有什麼特點呢？
請學生介紹自己家鄉的風景、地形。（教師在課前可作一定了解，準備學生家鄉相關的圖片和地形照片）補充介紹，並填錶板書。
地名 地形 特點



小組交流，統計地形。
2、將教師帶來的照片按組分發給學生，由學生在組內交流，說出地形地貌的類型，簡單描述其特點，整理並做好地形統計記錄，完成上面表格。
四、觀察地形圖（計劃用時：15分）
1、剛才我們交流了各自的照片，幾張照片可以反映出我們整個家鄉的以及整個國家的地形嗎？我想光憑我們的照片是很難了解清楚的。在前一節課，老師為大家介紹了人類為地球畫像的歷史，正是這些地球的畫像，使我們清楚的了解到了地球的真正面貌。請看！（教師出示世界地形圖、中國地形圖、家鄉地形圖）希望在它們的幫助下我們可以更好的了解（老師板書課題：地球表面的地形）。
2、初步觀察地形圖。
這三張地形圖雖然範圍不一樣，可是它們卻有一些共同的特點，你發現了嗎？你知道上面不同的顏色所代表的意思嗎？
學生觀察並回答。
3、教師補充介紹地形圖的相關知識。
地形圖，是普通地圖的一種，是按一定比例尺表示地貌、地物平面位置和高程的一種正射投影圖。它用符號和顏色來表示地球表面的地形地貌，一般在圖上都有比例尺和圖例。如深淺不同的棕色和褐色分別表示海拔2000米—5000米以上的高原和山地。白色表示終年積雪的山峰，往往都在6000米以上。深淺不同的藍色表示各種深度的海洋……（背景資料一）
4、小組觀察地形圖
從地形圖上我們可以知道哪些信息呢？請以小組為單位仔細觀察世界地形圖和中國地形圖，交流並選出一名代表，上來告訴大家你們組從地形圖中獲得的信息。
5、彙報、小結。

一、地形圖指的是地表起伏形態和地物位置、形狀在水平面上的投影圖。具體來講，將地面上的地物和地貌按水平投影的方法(沿鉛垂線方向投影到水平面上)，並按一定的比例尺縮繪到圖紙上，這種圖稱為地形圖。如圖上只有地物，不表示地面起伏的圖稱為平面圖。
指比例尺大於1∶100萬的着重表示地形的普通地圖（根據經緯度進行分幅，常用有1：100萬，1：50萬，1比25萬，1：15萬，1：10萬，1：5萬等等）。由於製圖的區域範圍比較小，因此能比較精確而詳細地表示地面地貌水文、地形、土壤、植被等自然地理要素，以及居民點、交通線、境界線、工程建築等社會經濟要素。地形圖是根據地形測量或航攝資料繪製的，誤差和投影變形都極小。地形圖是經濟建設、國防建設和科學研究中不可缺少的工具；也是編製各種小比例尺普遍地圖、專題地圖和地圖集的基礎資料。不同比例尺的地形圖，具體用途也不同。
詳細表示地表上居民地、道路、水系、境界、土質、植被等基本地理要素且用等高線表示地面起伏的一種按統一規範生產的普通地圖。
地形圖是怎樣測繪出來的?
人們看到一張張反映地球表面形態和面貌的地形圖是相當複雜的。不論是地形起伏變化的山區，還是河流湖塘水網密集的水鄉平原，圖上各種各樣的地貌和地物符號都準確地反映了地面的實際情況。它們是怎樣測繪出來的呢？
這首先要明確確定地形圖上的每個點位需要的三個基本要素：方位、距離和高程。同時這三個基本要素還必須有起始方向、坐標原點和高程零點作依據。
用一張固定在圖板上的白紙測繪地形圖時，一開始先要對圖板定向，這可根據事先測量的大地控制點作為起始方向來定向；在簡易測圖中，也可用指北針來定向。圖板定向後，就要確定測圖點在圖紙上的位置，對於納入國家統一的基本地形圖的測繪，是有統一規範的坐標展點要求的；但對於小面積局部地區測繪，可假設獨立的平面直角坐標系原點，即可着手按測方位和距離兩要素的方式，測定地面上其它任何點的平面坐標位置。至於點的高程，由於國家高程系統已在全國各地布設了很多統一高程基準的水準點可供利用，一般均可用水準測量方法連測到測圖區，因此在測圖時採用視距三角高程測量的方法就可同時測定出任何一點的點位和高程。
我們知道，地面上任何地貌和地物的描繪都可用其變換點所組成的線條反映出來。地貌可用等高線反映出其高低和形態變化；地物如房屋、道路、河流等均可用其變換特徵點所構成的線條表示出來；有不少特殊的地貌和地物還有專門的圖例符號來表示。因此，測繪地形圖的工作實際上就是測定並表示地面上所有地貌和地物的特徵點。當然，不同比例尺的地形圖，也還有個對特徵點的取捨和繁簡綜合問題。
隨着測繪科學技術的發展和進步，現代地形圖的大量艱巨的測繪工作也已由傳統的野外白紙測圖轉向室內的航空攝影測繪和航天遙感測繪，並已逐漸邁向全數字化、自動化測圖。
地質圖分幅法：按經緯線分幅的梯形分幅法一般用於1：5000—1：100萬的中、小比例尺地圖的分幅；按坐標格網分幅的矩形分幅法，一般用於城市和工程建設1：500～1：2000的大比例尺地圖的分幅
1、地形圖的梯形分幅和編號
地圖的梯形分幅又稱國際分幅，由國際統一規定的經緯線為基礎劃分的。由於子午線向南北極收斂，因此，整個圖幅呈梯形。其劃分的方法和編號，隨比例尺不同而不同。
1)1：100萬地形圖的分幅和編號
國際1：100萬地圖的標準吩咐是經差6°和緯差4°，由於隨着緯度怎搞地圖面積迅速縮小，所以規定在緯度60°到76°之間雙幅合并，即每幅圖包括經差12°，緯差4°；在緯度76°到88°之間由四幅合并，即每幅圖包括警察24°，緯差4°；緯度88°以上單獨為一副。
1：100萬地形圖的分幅是從地球赤道(緯度0°)起，分別向南北兩極，每隔緯差4°為一橫行，依次以字母A，B，C，D，…，V表示；由經度180°起，自西向東每隔經差6°為一縱列，依次用數字1，2，3，…，60表示。如圖10-1所示為東半球北緯1：100萬地圖的國際分幅和編號。每幅圖的編號，先寫出橫行的代號，中間繪一橫線相隔，後面寫出縱列的代號。如北京某處的緯度為北緯39°56』，經度為東經116°22』，則該點所在的1：100萬比例尺圖的圖幅號是J—50。
2)1：50萬、1：25萬、1：10萬地形圖的分幅和編號
這3種比例尺地形圖的分幅和編號，都是在1：100萬比例尺地圖分幅和編號的基礎上，按照表10-1中的相應緯差和經差劃分

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