2019-2020学年高中地理 第3章 地理信息技术应用 第1节 地理信息系统及其应用学案 湘教版必

第一节地理信息系统及其应用学习目标：1.了解地理信息系统的概念、发展，掌握地理信息系统的组成及工作过程。(难点)2.了解地理信息系统在城市建设和管理中的应用。(重点)3.培养学生热爱科学的情感，感受科技发展对生产、生活带来的巨大影响。1．地理信息系统(GIS)(1)概念以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。(2)功能除了一般信息系统的存储、管理数据外，还能显示数据的空间分布，并且有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能。(3)系统组成包括地理数据、GIS软件、硬件、GIS人员、应用模型五部分。(4)工作过程地理数据的输入→地理数据的存储↓地理信息输出←地理数据的操作和分析2．地理信息系统与城市管理(1)GIS的应用领域包括资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产生活的各个领域。(2)GIS在城市建设和管理中的典型应用应用领域应用城市规划和管理城市规划的设计、工程选址、城市管理和辅助决策基础设施管理工程设计、应急抢修、日常维护管理等工作土地利用与管理土地利用状况的监控和管理生态环境管理城市生态规划、环境评价、环境与区域可持续发展的决策分析、环保设施的管理等(1)地理信息系统主要是记录地理事物的计算机系统。()(2)地理信息系统区别于其他信息系统的最本质特征在于它是空间数据。()(3)GIS技术是地图的延伸。()(4)如果将GIS技术用来监测森林火灾，可以预测、判断引起火灾的原因。()(5)GIS能够查询道路的通行状况，迅速定位事故地点，提供交通疏散的方案。这种应用领域属于()A．城市规划和管理B．基础设施管理C．土地利用与管理D．生态环境管理提示：(1)×地理信息系统借助计算机系统，不仅能输入、管理、输出地理信息，还能进行空间分析和动态预测，完成人类难以完成的任务，与简单的绘图系统有本质的区别。(2)√地理信息系统是由庞大而复杂的空间资料组成的，与其他信息系统相比，具有空间性。(3)√GIS技术是地图的延伸，可处理图像和数据。(4)×GIS技术在自然灾害监测中可以通过现有的火势情况，结合风向、森林面积等观测分析火势的蔓延方向，并制定出详细的灭火方案。但做不到预测、判断引起火灾的原因。(5)B[提供交通疏散的方案属于道路规划，因此为基础设施管理。]地理信息系统材料万安县地处赣中偏南，是著名的优势早稻和脐橙产区。该县根据气候、地形和土地利用等因素，采用地理信息系统和气候区划方法，对早稻和脐橙种植区进行综合气候区划，使农业走上了可持续发展道路。问题1(地理实践力)万安县脐橙种植区划运用了地理信息系统的哪些功能？提示：分析、模拟与统计功能。问题2(综合思维)除气候图层外，你认为该农业区划数据库的建立还需要哪些地理图层？提示：地形图层、水文图层、土地利用图层和土壤图层。[归纳总结]1．地理信息系统的组成及作用组成用途硬件计算机和网络设备，存储设备，数据输入、显示和输出的外围设备GIS基本设备软件主要包括以下几类：操作系统软件、数据库管理软件、系统开发软件、GIS软件等GIS软件提供存储、分析、显示地理数据的功能数据基础数据地质、地貌、地形数据等GIS建立在地理数据的基础上，数据组织和处理是GIS应用系统建设中的关键环节专题数据规划、房地产、交通、环保、公用事业数据等应用模型解决不同的问题，要使用不同的模型，如人口扩散模型、商业选址模型、路径分析模型等解决各种实际问题的数学模型人员从事GIS系统开发的专业人员组织、协调、管理、应用使用GIS完成工作的用户2．地理信息系统的工作流程[拓展延伸]正确区分GIS与电子地图电子地图是GIS的一种应用产品；GIS是可以随时修改和更新的计算机软件系统，而电子地图只是把GIS的阶段性成果做成供人们查询的产品。1．地理信息系统能够建立数据模型，即通过一定的方式将所要表示的内容转变为数据，这是GIS与地图最基本的差异。据此回答(1)～(2)题。(1)GIS与普通地图共同的特点是()A．信息量一样大B．都便于查询各种信息C．都能够进行空间分析D．都利于数据化处理各种信息(2)与传统地图相比，GIS有优越性，不表现在()A．纸绘地图更精确B．GIS更有利于信息更新C．GIS较地图直观性强D．GIS可以快速进行各种空间分析(1)C(2)A[第(1)题，信息量大、便于查询信息和有利于数据化处理是GIS的特点。进行空间分析则是GIS与普通地图共有的特点。第(2)题，GIS是以数据形式存储信息，比纸绘地图更精确。A项说法错误。]地理信息系统与城市管理材料城市110指挥中心在接到报警电话后，能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。为提高出警效率，许多城市配备了巡警车。问题1(地理实践力)110指挥中心要掌握城市交通道路状况，可以利用哪一种地理信息技术？提示：地理信息系统。问题2(地理实践力)如果你是110系统中心的工作人员，当接到报警电话后，你会如何调度警力进行应急处置？提示：接到报警后，立即从GIS电子地图上确定突发事件的发生地，同时搜索最近的巡逻警车，通知附近路口交警保证道路畅通；启动最佳路径功能，给警车指引道路，确保以最快的速度到达事件发生地，组织警力处理并将处理结果反馈至指挥中心。[归纳总结]1．地理信息系统在城市管理中的功能2．地理信息系统在灾害监测中的应用应用地理信息系统，并借助于遥感技术，可有效地监测和预报洪涝灾害、森林火灾等。3．地理信息系统在医疗救护方面的应用GIS图层叠加示意图的判读技巧(1)首先要明确GIS图层叠加示意图是由哪些专题图层组成的，这些专题图层是由许多的具有空间属性的数据在计算机中生成的，所以它们分别反映了某种专题地理事物的空间分布特征。(2)其次要明确不同的专题图层反映的地理事物之间的空间联系。例如，从水系图层中可以找到河流的上游地带，而河流的上游从地形上看往往是山地，其在地形图层中则反映为等高线较为密集，有一定的坡度等特征；在水系图层中也可以找到河流的下游，而河流的下游在地形图层上常表现为等高线稀疏且数值较小；该地区在土壤分布图层上则常表现为土层深厚、肥沃，在区域城市分布图层上则常表现为聚落或城市密集。(3)最后要明确图层叠加之后会形成一个可以反映多个地理要素分布特征的新图层，在新图层中的某个位置上，我们就可以综合考虑各个要素，进行人类生产、生活活动场所的选择或评价。2．GIS是用于空间分析的计算机系统，某中学地理小组将它作为课题研究。据此完成(1)～(2)题。(1)下列四图，是同学们为家乡所作的自然、社会经济方面的资料分析图，其中只适宜用GIS数据库软件制作的是()(2)同学们拟分析家乡人口分布与自然条件的关系，在GIS数据库中，须调用的专题图层有()①地形图层②土壤图层③气候图层④人口图层⑤商业网点图层⑥农业图层⑦工业图层⑧城市图层⑨交通图层A．①②③④B．③④⑤⑥C．⑤⑥⑦⑧D．⑥⑦⑧⑨(1)C(2)A[第(1)题，空间分析能力是GIS的主要功能，也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。空间分析要求地理事物有明确的地理位置。贫困人口分布的分析是空间性的数据分析，可以用GIS软件处理和分析，故C项正确；A、B、D三项只具有时间性，没有空间性，不能用GIS软件处理分析。第(2)题，要调用的专题图层有人口图层和自然要素图层。](教师独具)题组1地理信息系统地理信息系统(GIS)所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的。据此完成1～2题。1．互联网上的电子地图与纸质地图相比，其优点是()①成本低、效益高②信息容量大③信息更新快④描述地物详细、准确A．①②④B．①②③④C．②③④D．①③④2．下列课题中，不能应用GIS进行研究的有()A．近50年来，世界粮食总量与人均产量变化趋势分析B．近10年来，上海市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析C．浙江省西部地区土地利用状况与农业结构变化特征分析D．上海市浦东新区内环线的主要道路交叉点交通流量状况通报及优化公交线网、站点分布的方案设计1．B2.A[第1题，电子地图是GIS的一种集成表现，其特点是制作成本低，信息容量大且更新快，描述地物详细、准确。传统纸质地图制作需要耗费大量的人力和物力，数据更新周期长。第2题，GIS所采集的信息是按地理空间分布特征，来反映地理实体结构及动态变化规律的。A项中世界粮食总量与人均产量变化不是地理空间分布特征，因此不能用GIS进行研究。]题组2地理信息系统与城市管理GIS具有地图处理、数据库和空间分析这三项功能，可以像传统地图一样，解决与“地点”“状况”有关的查询。但GIS还能进行趋势分析，复杂的“模式分析”和用“虚拟模拟”进行预测性分析等。据此完成3～4题。3．如果将GIS用来监测森林火灾，可以()A．用来分析、判断引起火灾的原因B．预测森林火灾发生的地点C．预测森林火灾后所造成的后果D．及时知道火灾地点、范围，分析火势蔓延方向4．有的渔民已经利用GIS技术来寻找鱼群。如果普遍应用这一技术()A．可以使渔获量持续增长B．可能导致过度捕捞，使渔业资源枯竭C．绝对会增加渔业的生产成本D．会促进渔业生产，加大对渔业资源的开发利用，提高渔民的生活水平3．D4.B[第3题，利用GIS监测森林火灾，主要是监测森林火灾的现状，将先后不同时间的火灾图层叠加在一起可以分析其蔓延方向，以利于制定科学合理的灭火方案。第4题，GIS可以寻找鱼群，暂时增加捕捞量，随着产量增加，生产成本会逐渐降低，但过度捕捞会导致渔业资源枯竭，渔民的收益大减。]5．GIS的数据存储采用分层技术，叠加不同图层后可以分析地理事物的相互关系。现已有某城市交通线路分布图层、地形图层等，若在该城市进行污水处理厂选址，还应增加()①大气污染图层②土地利用图层③水系分布图层④土壤类型图层A．①②B．①③C．②③D．②④C[要进行污水处理厂的选址，要考虑到本地区河流水系的分布，而且还要了解本区域土地的规划利用方向，因此在已有的交通线路分布图层和地形图层的基础上，需要增加土地利用图层，以及水系分布图层。](教师独具)教材P77活动1．略2．目前，对地理信息系统的定义还存在分歧，可归结为以下四类：(1)面向数据处理过程的定义：认为地理信息系统由地理数据的输入、存储、查询、分析、输出等子系统组成。(2)面向专题应用的定义：在面向过程定义的基础上，按其分析的信息类型来定义地理信息系统，如土地利用信息系统、矿产资源管理信息系统等。(3)工具箱定义：这种定义基于软件系统分析的观点，认为地理信息系统包括各种复杂的处理空间数据的计算机程序和各种算法。(4)数据库定义：在工具箱定义的基础上，更加强调分析工具和数据库间的连接。3．略教材P81～82活动国外GIS软件，如哈佛大学开发的SYMAP系列软件等。目前，国内下列GIS软件在解决实际工程能力和技术创新等方面表现突出，如MapGIS6.6、SuperMapGIS2003、地网V5.0、CiloMap等。教材P85活动课题①GIS的发展历程国外地理信息系统的发展历程：国际上地理信息系统的发展始于20世纪60年代，地理信息系统起源北美，世界上第一个运行性的地理信息系统是在1963年加拿大土地调查局为了处理大量的土地调查资料，由测量学家R.F.Tomlinson提出并建立的。同一时期美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室，建立了SYMAP系统软件，竭力发展空间分析模型和制图软件。20世纪70年代以后，GIS朝实用方向迅速发展。美国、加拿大、英国、西德、瑞典、日本等发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。20世纪80年代是GIS普及和推广应用的大发展阶段，由于新一代高性能计算机的普及和迅速发展，GIS也逐步走向成熟。20世纪90年代，GIS已成为确定性产业，投入使用的GIS系统，每2～3年就翻一番。GIS已渗透到各行各业，愈来愈多的国际性会议、学术刊物以GIS为主题，它已成为人们规划管理中不可缺少的应用工具。中国地理信息系统的发展历程：中国的地理信息系统