第三章第一节地理信息系统及其应用.docx

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第三章第一节地理信息系统及其应用

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及其发展。

2.掌握地理信息系统的基本组成，理解地理信息系统在城市管理中的作用。

一、地理信息系统

概念

它是一种以采集、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，简称GIS

功能

除了一般信息系统的功能外，还能显示数据的空间分布，并具有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能

发展阶段

开拓期→巩固发展期→大发展期→用户时代

组成

GIS人员、GIS软件、硬件设备、地理数据、应用模型

工作过程

主要包括地理数据的输入、存储，地理数据的操作和分析，以及地理信息输出等环节

地图数字

化过程

纸质地图→扫描→图像处理→图像拼接→图像剪裁→图像配准→矢量化→编辑与修改。

GIS可输出地形图、专题图和剖面图，也可以输出三维地图

思考　地理信息系统与电子地图的区别是什么？

答案　地理信息系统是借助于计算机系统，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。

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。

二、地理信息系统与城市管理

1．应用领域：

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。

2．在城市建设和管理中的典型应用：

城市规划和管理、基础设施管理、土地利用与管理、生态环境管理。

判断

1．地理信息系统可以用来处理任何数据。

（　×　）

2．凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域都可以借助GIS。

（　√　）

3．通过一定的方式将所要表示的内容转变成数据，是地理信息系统与纸质地图最基本的差异。

（　√　）

4．地理信息系统可以有效地完成对土地利用状况的监控和管理。

（　√　）

探究点　地理信息系统及其应用

读下面图文材料，回答问题。

材料一　甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。

材料二　某城市部分地区经过数字化处理的交通线、功能分区、地价图。

1．材料一中两图形对地物的表示有什么差异？

与地图相比，地理信息系统有哪些优点？

答案　差异：

①储存信息的形式不同。

地理信息系统通过建立数据模型，以数据库的形式储存地理空间数据，而地图以图纸的形式保存地理信息。

②查询的方式不同。

地理信息系统通过计算机进行查询和数据更新，而地图则通过肉眼进行判读，获得地理信息。

GIS获取的信息更有针对性，速度也更快。

③地理信息系统可以将不同来源、不同比例尺、不同投影的地图数据进行综合，并进行空间分析，而地图有许多方面做不到。

优点：

①信息量大，使用方便；②功能强大、完备；③能够进行动态监测和评估预测。

2．材料二中，若布局合理，则该城市盛行风向最不可能为________；若在该区域新建物流中心，最宜选择在________。

地理信息系统在城市管理中有哪些作用？

答案　西南风　丁地　作用：

地理信息系统在城市交通、土地利用、城市规划等方面都具有强大的管理功能。

1．地理信息系统与一般信息系统的区别

一般信息系统

地理信息系统

只能存储、管理数据，不能将数据在空间上的分布表现出来

除了一般信息系统的功能外，还能显示数据的空间分布，并具有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能

2．地理信息系统在城市管理中的功能

[拓展提升]

1．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。

2．地理信息系统在医疗救护方面的应用

城市规划是地理信息系统的重要工作。

GIS数据存储采用“分层”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“层”中。

将不同的“层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。

GIS中，不同类型的地理空间信息储存在不同的图层上，叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。

据此完成1～2题。

1．城市交通图层与城市人口分布图层的叠加可以（　　）

A．为商业网点选址提供依据

B．分析建筑设计的合理性

C．计算城市水域面积

D．估算工农业生产总值

2．对1985年与2019年城市土地利用图层进行分析，能够（　　）

A．计算交通流量的变化

B．预测洪涝灾害的发生

C．了解城市地域结构的变化

D．预测城市降水变化的趋势

答案　1.A　2.C

解析　第1题，GIS是地理信息系统的缩写。

它能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达。

商业活动与交通区位和人口分布关系十分密切，故交通图层与人口图层叠加可以为商业网点选址提供依据。

第2题，城市土地利用类型的变化能够反映城市地域结构的变化，土地利用变化不能反映出交通流量的状况，洪涝是天气与地形共同作用的结果，降水变化与天气状况有关。

2019年第22号台风“海马”于10月21日在珠三角附近沿海登陆，正面袭击并严重影响深圳。

最大风力达14级，出现大暴雨，局部地区有特大暴雨，在一些山区可能会诱发滑坡、泥石流灾害，当地政府要求民众撤离到安全地区。

据此完成1～2题。

1．如果让你利用GIS制定撤离预案，你需要输入的基础数据包括（　　）

①地质　②地貌　③地形　④交通

A．①②③B．②③④

C．①②④D．①③④

2．制定撤离预案属于GIS的________功能（　　）

A．存储B．管理

C．分析D．模拟

答案　1.A　2.D

解析　第1题，根据内容的不同，GIS数据可分为基础数据和专题数据。

地质、地貌、地形属于基础数据，交通数据属于GIS中的专题数据。

第2题，制定撤离预案利用的是GIS根据输入信息模拟结果的功能。

下图示意“某地理专题研究建立的地理信息系统图层”。

读图，完成3～4题。

3．叠加丙与丁图层可以研究（　　）

A．河流分布B．地形特征

C．商店布局D．客货流量

4．为了较合理地得出丙图，需要叠加的图层有（　　）

A．甲与乙B．甲与丁

C．乙与丁D．甲、乙、丁

答案　3.C　4.D

解析　第3题，丙图层是交通分布，丁图层是人口分布，与人口和交通相关的是商业布局。

第4题，交通建设首先要考虑尽可能多的连接居民点，以获得较好的社会经济效益，在具体选线上，还要考虑到地形和河流等自然条件，以降低建设成本。

5．阅读材料，回答下列问题。

济南的张先生打算开一家连锁店，可济南市里已经有十几家这样的分店了，在什么地段开店才能实现利润最大化呢？

他从网上调出城市电子地图，对主要商业区、居住区、城市繁华地段进行快速查询统计，各种数据、指标一目了然。

他输入自己的期望值，系统很快筛选出5个最具价值的热点区域，并根据人流量、交通状况、周边地段、未来发展预测等情况仿真计算出店面经营状况。

张先生很快就从中选定了自己最满意的店址。

（1）材料中，张先生在进行店面选址时运用了地理信息系统的______________、______________、______________功能。

（2）试说明张先生从网上进行店面选址与人工选址相比有什么优势？

（3）你所在的城市在城市管理中是否出现过运用GIS帮助改善管理状况的情况？

你能否借鉴材料中的经验谈一下改进意见？

答案　

（1）查询　分析　模拟

（2）省时省力、方便迅速，能对各备选店址进行模拟，选址更科学有效。

（3）略。

（该题的设计主要要求学生要关心社会，要善于把所学知识与实际生产、生活相联系。

关于改进意见，只要符合当地实际情况，有道理即可）。

解析　通过认真阅读材料中张先生操作过程中的关键词语，如“快速查询统计”“系统很快筛选”“预测”等，就可确定其应用GIS的功能类型。

与传统调查分析方法相比，GIS分析需要时间少，节省经费，且科学合理。

GIS即地理信息系统，具有地图处理、数据库和空间分析等功能。

GIS可以像传统纸质地图一样，解决“地点”“状况”等有关查询，且GIS还能进行趋势分析，复杂的“模式”分析，还可以用“虚拟模拟”进行预测性分析。

据此完成1～2题。

1．通过地图、遥感图像、野外考察等获得数据的GIS技术程序是（　　）

A．数据处理B．数据采集

C．数据分析D．信息输出

2．GIS与传统地图的最基本差异是（　　）

A．GIS用点、线、面来表示地物的空间特征和属性

B．GIS用符号表示地物的属性

C．GIS用色彩来表示地物的差异

D．GIS用数字表示地物的空间数据

答案　1.B　2.D

解析　第1题，获得数据的过程是数据采集。

第2题，传统地图通过不同的符号、色彩组成的点、线、面来表现地理事物的空间分布，而GIS在建立数据库时，首先要对纸质地图、文字及非数字形式的资料进行数字化处理。

3．地理信息系统（　　）

A．主要是记录地理事物的计算机系统

B．具有空间分析的能力，没有动态预测能力

C．是地图绘制系统

D．是专门处理地理空间数据的计算机系统

答案　D

解析　地理信息系统是专门处理地理空间数据的计算机系统。

它能对空间数据进行输入、管理、分析和表达，它是地图的延伸，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域，均可以借助地理信息系统。

4．地理信息系统的简要程序是（　　）

A．信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达

B．信息源→空间分析→数据处理→数据库→表达

C．信息源→空间分析→数据库→数据处理→表达

D．信息源→数据库→数据处理→空间分析→表达

答案　A

解析　地理信息系统，首先根据地图、野外考察等信息源获取数据，再进行数据处理，进入数据库，然后进行空间分析和表达。

随着计算机和网络技术的不断发展，传统的纸质地图越来越不能满足人们的需要，电子地图作为一个新兴产品，已经备受人们的青睐。

读图，完成5～6题。

5．根据你对地图的理解和对这两种地理图像的了解，选择正确的选项（　　）

A．甲属于地图，乙不属于地图

B．甲不属于地图，乙属于地图

C．甲、乙均属于地图

D．甲、乙均不属于地图

6．若你是一位对南京陌生的北京游客，准备到南京游览长江大桥、中山陵和雨花台，下列对地图的使用，最恰当的一项是（　　）

A．在北京市上网查询南京电子地图，了解旅游景点的分布，确定旅游线路；到南京购买南京市旅游地图，使用南京旅游地图进行旅游活动

B．在北京市上网查询GoogleEarth，了解旅游景点的分布，确定旅游线路；到南京购买南京市旅游地图，使用南京旅游地图进行旅游活动

C．到南京上网查询GoogleEarth，了解旅游景点的分布，确定旅游线路

D．在北京市购买南京地图，了解旅游景点的分布，确定旅游线路

答案　5.A　6.A

解析　第5题，甲属于GIS的表达方式之一——电子地图，可以在计算机屏幕上查看，也可以打印成纸质地图；而乙则是一种遥感图片，不属于地图。

第6题，我们可以利用网络GIS调出所在或准备到达的一个陌生城市的电子地图，查询目标地点状况以及确定合理的行走路线。

叠加分析就是将同一地区的两层或多层地图要素重叠在一起进行图层和属性运算，产生新的图层和属性的过程。

图中甲、乙分别为同一地区两种要素分布图。

据此完成7～8题。

7．若将甲、乙两图层进行叠加，得到的新图是（　　）

8．若甲、乙分别为城市交通网和地租等值线图层，叠加后生成新图层的图形信息是（　　）

A．城市道路网类型

B．污染工业布局规划

C．城市功能分区结构

D．城市商业网点分布

答案　7.A　8.D

解析　第7题，本题考查学生对图层叠加的把握程度，甲、乙叠加后可得到新图A。

第8题，根据上题的原理，城市交通网和地租等值线图层叠加后生成新图层的图形信息是交通线与地租等值线分布，即城市商业网点的分布。

2019年10月8日，美国加利福尼亚州发生特大火灾，火势覆盖160平方公里，10万人被迫疏散。

消防部门出动了多架消防飞机和直升飞机灭火。

根据材料完成9～10题。

9．灭火飞机在选择飞行路线时，可以利用一种以采集、存储、管理、分析和描述________有关数据的空间信息系统（　　）

①地球表面　②地理分布　③大气状况　④宇宙环境

A．①②B．③④

C．①④D．②③

10．灭火飞机在飞行过程中，主管人员可以通过地理信息系统（　　）

①查询设备的位置　②选择最佳转移线路　③模拟设备状态　④了解天气信息

A．②③④B．①③④

C．①②④D．①②③

答案　9.A　10.D

解析　第9题，地理信息系统采集、存储、管理、分析和描述的数据是关于地球表面和地理分布的，与大气状况和宇宙环境无关。

第10题，了解天气信息不是GIS提供的功能。

下图为“某工程应用地理信息系统（GIS）选址工作流程图”。

读图回答11～12题。

11．最有可能采用图示流程进行选址的工程是（　　）

A．汽车加油站B．地下水天然下渗补给区

C．大型游乐园D．放射性废弃物储存场

12．图示GIS处理与分析流程中，a环节所示功能为（　　）

A．趋势分析B．叠图分析

C．预测分析D．缓冲分析

答案　11.D　12.B

解析　第11题，此图显示GIS的工作流程，采用叠加图层分析的方法，最终选址在低人口密度、适宜地质、不接近主要道路的非生态保护区，说明该工程可能有很强的污染性。

第12题，其中a环节表现为不同地理要素如道路、地质、人口密度等图层的叠加分析。

13．GIS即地理信息系统，在国民经济各部门得到了广泛的应用。

GIS数据库由若干图层组成。

据此回答下列问题。

（1）GIS的工作过程主要有________________________、______________________以及____________________等环节。

（2）图示的“图层”按自然和人文两个方面分类，属自然地理方面的是__________________；属人文地理方面的是______________________。

（3）下列课题中，主要应用GIS进行研究的有（　　）

①近50年来，某省粮食总产量与人均产量变化趋势分析

②近20年来，某市市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析

③某市郊区土地利用状况与农业结构变化特征分析

④某市市区主要道路交叉口交通流量状况分析及公交线路、站点分布的方案设计

A．①②B．①③④

C．②③④D．①④

（4）若要研究邮电通信点的布局问题，你认为还应该增加哪些图层？

请简要说明原因。

答案　

（1）地理数据的输入、存储　地理数据的操作和分析　地理信息输出

（2）水系、地形、土壤　土地利用、居民点　（3）C

（4）交通线路图和居民点分布密度图。

　邮电通信点的布局要具备两个条件：

一是要分布在居民区内或居民分布集中的地区，二是要布局在交通便利的地方，即位于交通干线附近。

解析　本题以不同信息的GIS图层为切入点，考查不同要素间的相互关系，叠加不同的图层，可以构成某一主题的图层。

GIS的应用领域相当广泛，可以说，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域，都可以借助GIS。

邮电通信点的布局需要考虑到居民点分布集中和交通便捷两个方面。

所以在确定邮电通信点的布局时，要用到交通线分布图和居民点的分布图。

14．读图，分析回答问题。

（1）上面的图片反映了我国目前大多数城市存在的交通拥堵现象。

若应用GIS解决城市交通拥堵问题，其发挥出的积极作用主要有哪些？

（2）未来五年上海将计划形成“海、陆、空交通方式并举的格局”，城市土地利用状况将发生一定的变化。

五年以后，如果你要了解上海市近五年以来土地使用性质、地块轮廓的变化，在GIS中，你可直接进行对比分析的图层是什么？

（3）如果你想利用假期去上海复旦大学参观学习，但你对上海市又不熟悉，你将如何利用GIS进行路径查询？

答案　

（1）快速查询道路通行状况，迅速定位事故地点，提供交通疏散方案；为道路规划提供最佳路径分析；查询路况信息，道路养护和应急抢修服务等。

（2）近五年以来上海市每年的土地利用图层。

（3）利用网络调出复旦大学所在地区的地图，查出从车站到复旦大学最合理的公交路线。

解析　第

（1）题，应结合产生城市交通拥堵现象的原因和解决城市交通拥堵问题的措施进行分析回答。

第

（2）题，根据GIS的数据存储采用“分层”技术，将地图中的不同地理要素存储在不同的图层中。

在GIS的具体操作中往往涉及部分图层或个别图层，而不是所有的图层。

因此，要了解上海市近五年以来土地使用性质、地块轮廓的变化，应对近五年以来上海市每年的土地利用图层进行对比分析。

第（3）题，从GIS具有提供路况信息查询功能得到答案。

考点题点细目表

考点

题点

题目序号

地理信息技术应用

地理信息系统及其应用

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14