新步步高学年高二地理人教版必修三学案与检测第一章 第二节 课时2 地理信息系统 地理信息.docx

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新步步高学年高二地理人教版必修三学案与检测第一章第二节课时2地理信息系统地理信息

课时2　地理信息系统　地理信息技术与数字地球

[学习目标]　1.了解地理信息系统的概念和简要程序。

2.运用有关资料，掌握地理信息系统在城市管理等领域的应用。

3.理解“数字地球”的概念，并弄清“3S”之间的关系及其与“数字地球”的关系。

一、地理信息系统（GIS）

自主预习

1．概念：

专门处理①地理空间数据的计算机系统。

2．简要程序：

信息源→②数据处理→数据库→③空间分析→表达。

3．应用

（1）区域地理环境研究

（2）城市管理

思考　1.教材P7“图1.5　1998年7月27～31日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像”和“图1.6　1998年8月28日洞庭湖及荆江地区卫星遥感图像”显示的对洪水灾害的监测和统计除运用了遥感技术外，还运用了哪种地理信息技术？

这两种地理信息技术在这次洪灾监测和统计中具有怎样的相互关系？

答案　图1.5和图1.6显示的对洪水灾害的监测和统计除运用了遥感技术外，还运用了地理信息系统，对获得的遥感信息数据进行了分析和处理。

在这次洪水中，运用遥感技术迅速、准确地获取了全面的资料，又运用地理信息系统对数据进行管理，根据各种要求对受灾地区进行快捷且较为准确的统计。

由此看出，遥感信息是地理信息系统的重要信息源，地理信息系统则对遥感信息进行了空间分析，最终形成成果（专业图件、统计数字）。

2．教材P11“图1.11　某城区公共卫生地理信息系统部分显示”所示的地理信息系统中可能用到了哪些方面的数据？

地理信息系统在城市管理中具有哪些优势？

答案　城市综合地图、医疗资源分布、传染病分布、城市道路交通等方面的数据。

地理信息系统可对城市多方面的信息进行查询、修改、补充等，可进行距离测算、反应速度，为城市管理提供决策支持。

合作交流

读下面图形材料，回答

（1）～

（2）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何差异？

与地图相比，地理信息系统有哪些优点？

（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　

（1）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）西南风　丁地　地理信息系统在城市管理中的作用：

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。

解析　

（1）该题的命题目的主要是要学生知道地理信息系统是如何建立的，如何将地面地理信息转变为地理信息系统中的数据。

从题中我们可以看出地理信息系统简要的工作程序，是将区域内地物的有关信息（林木、河流和住房）转变为计算机可以识别的数据结构，建立起区域地物信息数据模型和空间模型。

首先建立区域的栅格结构图，根据区域大小，将乙图空间按规则分成若干小块，地物所在位置用它们所占据的栅格的行、列号来定义，地物属性通过赋予栅格属性值来表示，如林木用s表示，河流用r表示，住房用h表示。

这样，地图就转变成了空间数据，将其储入计算机，就可建立这个区域的地理信息系统数据库。

从中可以看出地理信息系统与地图在许多方面有相同，也有不同的地方。

（2）根据功能分区图层可知，工业区布局在西南部，若其布局合理，应位于主导风向的下风向或垂直于盛行风向的城市郊区，所以该城市不可能吹西南风。

物流中心占地面积广，应选择在地价较低的地方；另外，还应布局在交通便利的地方。

把交通线、地价两图层叠加可找到地价低并且交通便利的地方。

反思归纳

　地理信息系统在城市管理中的应用

应用

主要功能

城市信息管理与服务

主要向城市居民提供日常工作和生活所需的各种信息

城市规划

进行城市与区域多目标的开发和规划

城市道路交通管理

显示有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息

城市抗灾减灾

实时跟踪灾害发生、发展过程，对灾害进行快速分析、评价和模拟，辅助开展灾后的应急和恢复工作

城市环境管理

环境规划与决策、监测、评价、预测与模拟

城区公共卫生

提供预警和决策支持

练习巩固

读“某专题研究建立的地理信息系统（GIS）图层图”，完成

（1）～

（2）题。

（1）该专题研究可能是（　　）

A．耕地分类和评价

B．工业分布与交通的关系

C．商业分布与交通的关系

D．学校布局

（2）若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场选址，在下列图层中应增加（　　）

①大气污染　②区域规划　③造纸厂、印刷厂分布

④水文地质

A．①②B．①③

C．②③D．②④

答案　

（1）A　

（2）D

解析　第

（1）题，根据题中提供的图层，有水系、土地利用、居民点、地形和土壤，特别是有土壤图层，说明该专题研究的可能是耕地分类和评价。

第

（2）题，如果对深埋垃圾场选址，首先应考虑该地的水文地质条件，因为是深埋，处理不好很容易造成地下水污染；另外，深埋垃圾场附近地表比较疏松，并且有可能产生沼气等气体，故选址时一定要参考当地的区域规划，决不能建在居民区、商业区附近。

二、地理信息技术与数字地球

自主预习

1．地理信息技术

（1）遥感获取地理⑪信息数据。

（2）全球定位系统主要用于地理信息的⑫空间定位。

（3）地理信息系统主要用来对数据进行管理、查询、更新、⑬空间分析和应用评价。

2．数字地球

（1）概念：

是指数字化的地球，即把整个地球信息进行⑭数字化后，由⑮计算机网络来管理的技术系统。

（2）作用：

将不同空间、时间的自然、人文的大量信息进行整合，进行⑯立体的、动态的显示，为生产、研究活动提供实验条件和试验基地。

思考　在全球问题的研究中，除农业外，还有哪些领域可以应用“数字地球”的相关技术？

答案　全球温室效应，海平面上升；臭氧层破坏；地震分布带；地形遥感；全球生态环境监测；全球气候预报；生物分布、生产结构监测等。

合作交流

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。

应用地理信息技术可大大提高出警效率（教材P12图1.12　城市最快出警示意）。

（1）110指挥中心要随时掌握每辆巡警车在城市中的位置，可以利用哪一种地理信息技术？

（2）110指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近，可以利用哪一种地理信息技术？

（3）110指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通，还需要利用哪些技术？

如果存在严重交通堵塞，110指挥中心又该怎么办？

（4）假如你是110指挥中心的调度员，描述在接到报警电话到指挥警车前往出事地点的工作程序。

（5）由此例推想，地理信息技术还可以应用于城市管理的哪些部门中？

答案　

（1）全球定位系统。

（2）利用地理信息系统的交通图层，确定哪一辆巡警车离出事地点最近。

　（3）要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通，还需要利用遥感技术。

如果存在严重交通堵塞，可利用全球定位系统和地理信息系统，指挥距交通堵塞处最近的巡警车疏通交通，或者改经另外一条线路到达出事地点。

　（4）如果是110指挥中心的调度员，接到报警电话后，首先打开城市地理信息系统，运用全球定位系统确定距离出事地点最近的警车，然后利用无线电话告诉警车，让它赶往出事地点。

　（5）由此例推想，地理信息技术还可用于交通指挥调度、救护、救火、环境管理等工作。

反思归纳

　“3S”技术与数字地球的关系

“3S”技术仅仅是数字地球的部分支撑技术，数字地球还需要虚拟技术、网络技术等，数字地球不能简单说是“3S”技术的综合。

练习巩固

深圳某中学研究性学习小组搜集有关南极科考与3S技术的材料，开展研究性学习。

材料一　2014年4月15日，中国第30次南极科学考察队取得丰硕成果，乘坐“雪龙”号凯旋。

材料二　在南极中山站前使用探测仪器的科考队员。

（1）南极科考队为安装大型望远镜设备选址并准备场地，应用的地理信息技术是______________；考察队员监测南极冰川和海岸线变化要利用到的地理信息技术是________。

（2）“数字南极”的构建是我国南极科考的重要任务。

对“数字南极”利用，叙述错误的是（　　）

A．方便查阅南极地区的三维地图及地图信息

B．可以对附近地区冰川、海岸线的变化进行观察分析

C．为防止极冰融化提供治理的技术

D．对地物相关信息的分析采用数字化处理

（3）利用地理信息技术在对南极地区进行勘探研究中，除了上述应用外，还有哪些用途？

试举两例。

答案　

（1）GPS和GIS　RS　

（2）C

（3）利用GPS测量观测点的海拔高度，确定科考队员的位置；利用RS探测资源状况；利用GIS绘制资源分布图。

（举任意两例即可）

解析　第

（1）题，选址过程要通过GIS进行空间分析，位置的确定要应用GPS，监测环境的变化需要RS。

第

（2）题，“数字南极”不能提供治理极冰融化的技术，但能为极冰融化的治理提供有用的分析数据。

第（3）题，可从GPS、RS以及GIS等技术的应用，结合南极科考现状进行分析。

课堂小结

知识提纲

强化记忆

1．根据归纳法记忆GIS三大应用

（1）可提供反映区域状况的各种空间信息。

（2）可对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。

（3）可应用于城市管理。

2．运用联系图来理解“3S”技术之间的关系

课堂检测

1．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。

2．下面属于地理信息系统的应用领域的是（　　）

①防灾减灾　②交通管理　③城市规划　④医疗服务　⑤学生管理

A．①②③④⑤B．①②③④

C．②③④⑤D．①②④⑤

答案　B

解析　地理信息系统应用领域有多个方面，它几乎涉及国民经济的方方面面。

20世纪90年代以来，GIS作为空间信息获取、管理和应用的技术体系，在社会经济信息化中发挥了重要作用，现已广泛应用于金融、电信、交通、国土资源调查、电力、水利、农林、环境保护、地矿等领域。

3．为了规划鸟类自然保护区，在获取了不同鸟类的觅食半径等资料后，准确划定保护区范围可以采用的效率最高的技术手段是（　　）

A．GISB．GPS

C．RSD．手工绘图

答案　A

解析　解答本题的关键是明白以下字眼，如“获取资料后”“准确划定保护区范围”“效率最高”等。

GIS是对信息源进行分析、加工和建模。

从题中描述来看A项符合题意。

GPS主要是定位和导航，为用户提供三维坐标等。

RS主要是在获取信息方面发挥作用。

手工绘图效率低。

4．数字地球的核心是（　　）

A．应用信息技术将地球每个角落紧密联系起来

B．用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会等方面的问题

C．运用电脑将地球的所有重要数据储存起来

D．用数字表示地球的所有地理特征

答案　B

解析　数字地球的核心就是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会等方面的问题，最大限度地利用资源，并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。

5．墨西哥湾出现了严重的石油泄漏污染事件，利用RS和GPS技术可以监测（　　）

①石油污染的海区范围　②海底漏油点的石油日泄漏量

③石油污染物扩散的速度　④污染海区海洋生物种类的变化

A．①②B．②④C．①③D．③④

答案　C

解析　本题结合世界上典型的污染事件，考查地理信息技术的应用。

利用GPS定位污染海区的准确位置，利用RS可以监测污染海区的变化；RS不能精确分辨海洋生物种类的变化；而监测石油日泄漏量还需用到GIS技术。

6．读图文材料，回答下列问题。

材料一　某区域电子地图。

材料二　地理信息系统具有地图处理、数据库和空间分析等功能。

它不仅可以像传统地图一样解决与“地点”和“状况”有关的查询，还能用它进行趋势分析，用“虚拟模拟”进行预测性分析等。

（1）新科技能够带你轻松游山玩水。

旅游中迅速找到目的地并提示最佳路线主要依托______________的应用。

（2）地理信息系统具有哪些功能？

（3）地理信息系统技术的简要程序是（　　）

A．信息源→数据组织→数据库→空间分析→表达

B．信息源→空间分析→数据组织→数据库→表达

C．信息源→空间分析→数据库→数据组织→表达

D．信息源→数据库→数据组织→空间分析→表达

（4）应用地理信息系统技术的最终目的是（　　）

A．处理信息B．记录信息

C．便于信息查询D．为地理决策提供依据

答案　

（1）地理信息系统

（2）GIS除了一般信息系统的存储、管理数据功能外，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。

（3）A　（4）D

分层训练

[基础过关]

下图为2014年10月台风“黄蜂”实况数据。

据此回答1～3题。

1．台风卫星云图的获得用到的关键技术是（　　）

A．RSB．GPS

C．GISD．数字地球

2．台风路径的预测用到的关键技术是（　　）

A．RSB．GPS

C．GISD．数字地球

3．台风过境后农作物受损状况的实时观测用到的关键技术是（　　）

A．RSB．GPS

C．GISD．数字地球

答案　1.A　2.C　3.A

解析　GPS具有定位的功能，GIS具有分析、模拟、预测功能，RS具有实时准确获取信息的功能。

下图为“120急救指挥中心对某次马拉松比赛出救示意图”，读图完成4～5题。

4．组委会接到赛道某地点一个急救电话，需要通过120急救指挥中心在最短的时间内指挥救护车到达事故地点，指挥中心要确定哪一辆救护车离事故地点最近，所利用的技术是（　　）

A．RSB．GPS＋RS

C．GPS＋GISD．GIS＋RS

5．救护车司机要想随时确定自己所处的地理坐标，需要拥有（　　）

A．计算机技术B．GPS信号接收机

C．地理信息系统D．遥感

答案　4.C　5.B

解析　第4题，指挥中心要先通过GPS确定出事地点和各救护车的位置，再通过GIS综合分析确定最近的救护车辆。

第5题，通过GPS可以准确定位，客户终端或用户要拥有GPS信号接收机才能随时确定自己所处的地理坐标。

6．下图为某城市主要道路分布图，标注数字表示道路长度。

读图回答下题。

老师要利用学校建成的GIS了解全班同学居住点的空间分布状况，主要用到的GIS功能是（　　）

A．输入B．管理

C．分析D．输出

答案　C

解析　了解全班同学居住点的空间分布状况，需要对已输入的全班同学的个人空间数据进行分析、加工，主要是利用的GIS的分析功能，C项正确。

7．下图示意我国某家电企业组织的空间分布，地理信息系统能够辅助（　　）

A．企业空间布局决策B．总部调控生产

C．总部监控产品质量D．研发中心创意

答案　A

解析　通过地理信息系统对影响企业布局因素分析，可以为企业进行空间布局提供决策依据。

8．水稻是亚洲主要的粮食作物，病虫害防治是保障其高产稳产的重要措施。

实时监测和预报水稻病虫害灾情所运用的地理信息技术是（　　）

A．全球定位系统、数字地球

B．遥感技术、地理信息系统

C．地理信息系统、数字地球

D．遥感技术、全球定位系统

答案　B

解析　获取水稻病虫害灾情需利用遥感技术，对灾情进行分析、统计、并预测对水稻产量的影响则需利用地理信息系统。

9．李甲同学在判读某地区卫星影像后，用透明纸蒙在上面准确地绘出了主要道路、城市、村庄、河流的位置和范围（如下图）。

读图，完成下列问题。

（1）原卫星影像图上李甲同学区分河流和道路的直接解译标志有：

①________________；②___________；③__________。

根据直接解译标志B处为道路还是河流？

________。

（2）在原卫星影像图上村庄为不规则的点状或星状，那么城市为________状，道路、河流为________状。

（3）A处为一道路，C处为一河流，在原卫星影像图上间接解译的标志是___________。

（4）在2015年3月和2015年8月的卫星影像图上D处的色调是否一致？

________。

原因可能有______________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）色调　道路宽度往往不发生变化，河流从上游到下游逐渐变宽　道路比较顺直，河流弯曲　河流　

（2）面　线　（3）A与城市相连，C直接与河流干流相连

（4）不一致　D处为一河流，季节不同，水深不同、河流含沙量不同，色调就不同

解析　在卫星影像图上，直接解译标志有色调、形状、大小等。

道路、河流、城市色调不同，形状也不一样。

道路宽度不变，比较平直；河流弯曲而且宽度有变化。

间接解译标志指能够间接表现目标物信息的各种特征，题中A处和C处是线状，但A与城市相连，C直接与一河流干流相连，故推断A处为一道路，C处为一河流。

影像解译标志因地、因时、因波段不同而异。

[能力提升]

10．GIS即地理信息系统，在国民经济中的运用十分广泛，右图所示GIS数据库最有可能用来进行（　　）

A．城市绿地覆盖面积调查

B．草地病虫害调查

C．土壤侵蚀调查

D．森林火灾调查

答案　C

解析　图中所示GIS数据库包含了植被、坡度、岩性和地形四个图层，与此四种自然条件密切相关的最有可能是土壤侵蚀调查。

精确农业是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。

读“精确农业系统工作示意图”，回答11～13题。

11．精确农业决策支持系统所采用的地理信息技术是（　　）

A．GPSB．GISC．RSD．数字地球

12．为了制作农田的产量电子图，需要获取田间作物生长情况和产量的空间分布信息，所采用的地理信息技术是（　　）

A．GPSB．GIS

C．RSD．数字地球

13．根据肥力电子图对农田进行精确施肥，需要借助的技术是（　　）

A．GPSB．GIS

C．RSD．数字地球

答案　11.B　12.C　13.A

解析　第11题，读图可知，精确农业决策支持系统利用肥力电子图、土壤状况电子图、产量电子图等进行技术评估，由此判断所采用的地理信息技术是GIS。

第12题，RS（遥感）的主要功能就是获取各种地理信息。

第13题，精确施肥就是根据不同地块土壤的肥力、农作物生长情况，进行精确定点的肥料投放，需要借助的技术是GPS。

14．“3S”技术即遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）技术，在现代地理学中应用广泛。

联系地理知识回答有关问题。

（1）为了加快城市建设的步伐，近年来合肥市重点开发建设了滨湖新区。

在红外航空遥感图像上，该地区红色块状区域面积越来越小，而蓝灰色区域面积越来越大。

据此可以判断，该地区__________用地面积在缩小，而________用地面积在扩大。

（2）遥感技术探测的范围大，获得资料的____________、____________、限制少，所以适应性强、应用广。

目前主要用于__________、____________和规划决策等方面。

（3）下列选项中，可以应用“3S”技术的有（多选）（　　）

A．“嫦娥二号”卫星的发射

B．台风移动路径及对我国沿海地区的影响

C．人口出生率、死亡率的统计

D．地震灾区抗震救灾

答案　

（1）农业　建筑（非农业）　

（2）速度快　周期短　资源勘探　动态监测　（3）ABD

解析　该题着重考查“3S”技术在现代地理学中的应用。

第

（1）题，结合航空、航天影像的判读标志可得出结论。

第

（2）题，该小题主要考查遥感技术的特点及应用领域，内容基本，结合教材知识可得出答案。

第（3）题，人口出生率、死亡率的统计属社会统计的范畴，不能用“3S”技术进行统计。