高二地理必修三学案与检测第三章第三节《地理信息系统的应用》中图版.docx

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高二地理必修三学案与检测第三章第三节《地理信息系统的应用》中图版

第三节　地理信息系统的应用

[学习目标]　1.了解GIS的系统组成、系统分工和基本工作原理。

2.结合实例，学会分析地理信息系统可以解决的四类基本问题。

3.会使用常见的GIS产品，能分别说明地理信息系统在城市管理中的应用。

一、地理信息系统及其可以解决的四类基本问题

自主预习

（一）地理信息系统

1．概念：

依靠计算机实现地理信息的收集、处理、存储、分析和应用的系统，简称GIS。

2．功能

3．工作流程

→

4．构成：

硬件、④软件、数据、⑤人员。

（二）地理信息系统可以解决的四类基本问题

1．与分布、位置有关的基本问题

（1）查询“地点”和“状况”。

（2）查询符合一定条件的地物的分布、位置。

2．趋势分析

3．模式问题

→

4．模拟问题

思考　1.GIS就是电子地图吗？

答案　不是。

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。

2．地理信息系统与一般的信息系统有何区别？

是否涉及人类生产、生活的课题都可以用GIS进行研究？

答案　一般的信息系统只能存储、管理数据，不能将数据在空间上的分布表现出来；地理信息系统除了具备以上功能外，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。

地理信息系统与一般信息系统的区别是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和动态变化规律的，因此，不反映地理空间分布特征的有关课题，一般不用GIS进行研究。

合作交流

读以下图文材料，完成下列问题。

材料　地理信息系统（GIS）与一般信息系统的主要差别是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。

如针对“问题”奶粉事件，我国应用GIS对各地肾结石患儿汇总，在地图上进行“地点”“状况”的位置标定，制定相应的防治策略，并追回“问题”奶粉。

（1）据中国卫生部通报，截止到2008年9月21日8时，我国部分地区因食用“问题”奶粉接受门诊治疗咨询并基本康复的婴幼儿有39965人，分布统计如下表。

在我国部分省区图内，设计区分各病例数值段的图例符号，并在图中的山西、湖南两省范围内画出相应的图例符号。

省区

累计病例（例）

北京

1008

天津

158

河北

1499

山西

363

河南

633

重庆

116

湖南

（2）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．①②③④

C．②③④D．①③④

（3）下列课题中，主要是应用GIS进行研究的有（多选）（　　）

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内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

（4）应用GIS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

（5）试设计一项应用GIS的课题研究项目。

答案　

（1）先设计图例（如右图）再绘图，图略。

（2）B　（3）BCD　（4）D

（5）江汉平原某年水稻长势的监测分析；中等城市垃圾填埋场选址模式及与交通、环境关系的分析；油轮在海域发生大量漏油事故时，预测其污染范围及对海洋生物的影响等。

解析　此题考查地理信息系统在现实生活中的应用。

①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。

②明确地理信息系统（GIS），即专门处理地理空间数据的计算机系统。

第

（1）题，先确定图例，然后依据图例，在地图上相应省份绘图即可，湖南在0～100之间；山西在300～400之间。

第

（2）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，不像传统纸质地图那样制作需要耗费大量的人力和物力，数据更新周期很长。

第（3）题，注意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。

第（4）题，GIS技术能对信息进行存储处理，便于信息查询，但最终目的是为决策提供依据。

第（5）题，为一应用题目，所设计项目只要有空间分布特征即可。

反思归纳

　地理信息系统可以解决的四类基本问题

基本问题

具体问题

实例说明

与分布、位置有

解决与“地点”和“状况”有关的查询

①距离最近的一家快餐店在哪里；②北京市目前有几家图书馆

关的基本问题

解决符合一定条件的地物的位置

在指定区域内面积大于1000m2，且不被植被覆盖，地下水、地质、交通条件适合构建大型建筑物的区域

趋势分析

了解地物随时间变化的过程

①分析过去20年来北京市的人口增长趋势与分布情况；②求两点之间的最短、最快或景点最多的路径

模式问题

通过模式分析，揭示各种地物之间的空间关系

分析一个地区的地形、土壤与特定作物种植之间的关系

模拟问题

利用已掌握的规律建立起一定的模型，模拟某个地方具备某种条件时将出现的结果

①温室效应造成两极冰川融化，若导致海平面上涨10cm将淹没全球哪些地区；②模拟洪水的发生，为抗洪抢险提供依据

思维拓展

　GIS与传统地图的区别

GIS是地图的延伸，除具有一般地图的功能外，GIS还具有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能。

两者区别主要表现在以下三个方面：

（1）在储存信息的形式上，GIS是通过建立数据模型，以数据库的形式存储于计算机中，而传统地图是以图像方式存储；

（2）在查询方式上，GIS是用计算机查询、更新的，针对性强，而传统地图是靠肉眼来查询；（3）在信息来源上，GIS可以对不同比例尺、不同投影的地图、遥感图像、统计报表进行综合分析，这是传统地图无法做到的。

练习巩固

地理信息系统可以解决四类基本问题，以下属于解决模拟问题的是（　　）

A．查询一所学校的位置

B．分析10年内某市人口增长趋势和分布情况

C．通过对一个地方的地物分布及组合的分析，从而找出各种地物间的空间关系

D．温室效应导致海平面上升，如果极地冰川全部融化将会使海平面增长多少，对这一问题的分析

答案　D

解析　A项是与分布、位置有关的问题，B项是趋势分析问题，C项是模式问题，D项是模拟问题。

二、地理信息系统在城市管理中的应用

自主预习

1．城市信息管理与服务：

向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息。

2．城市规划：

是城市⑨规划管理的重要工具，主要用于分析现状、有效管理。

3．城市道路交通管理

4．城市救灾防灾

5．城市环境管理：

主要包括环境规划与决策、监测、评价、⑭预测与模拟等。

思考　GIS在进行病人急救过程中可提供哪些服务？

答案　GIS在病人急救过程中，可提供如下服务：

（1）快速锁定病人的位置；

（2）搜寻距离病人最近的医院和救护车；（3）提供救护车最佳行车路线，以赢得抢救时间等。

合作交流

阅读材料，完成下列问题。

材料　地理信息系统作为地理信息的自动处理与分析系统，其应用领域已非常广泛，涉及生产生活的各个领域。

地理信息系统是城市规划的重要工具。

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。

（1）上图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__________________________________________。

（2）未来五年上海将计划形成“海、陆、空、铁、水五路并举的格局”，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系统中，你可直接进行对比分析的图层是______________________；若将上海的城市人口分布图层与城市交通图层叠加，即可为城市的__________________选址提供参考。

（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？

（4）地理信息系统能否对城市环境问题进行治理？

答案　

（1）快速查询道路通行状况，迅速定位事故（拥堵）地点，提出交通疏散方案；为道路规划提供最佳路径分析；查询路况信息，为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　商业网点

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

（4）不能。

地理信息系统可以为我们进行生态环境监测的决策提供依据，但是环境问题的治理还需要人们的实际行动。

反思归纳

　地理信息系统在城市管理中的作用

GIS在城市管理中的主要作用

可解决的基本问题

举例说明

城市信息管理与服务

向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息

如提供旅游景点分布及详情；提供商业网点的布局及各自特色

城市规划

是城市规划管理的重要工具，进行城市规划设计、工程选址等

如规划部门可以把用地资料记录到数据库里随时查询和统计，并用三维影像显示市貌，以分析城市现状

城市道路交通管理

GIS可将有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息显示出来，使管理者对道路信息一目了然；提供多种类型的查询等

如查询空间信息：

某个加油站的坐标位置；查询时间信息：

某辆车某一时刻处于什么位置及某时间某路段的车流量等

城市救灾防灾

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

如为提高火灾防救工作的针对性，可建立各防火区的火灾信息系统，并建立相应的救护路线模型和灾后损失评估模型等

城市环境管理

广泛应用于城市环境管理工作的各个方面

如对城市大气、水、土地、植被、噪声等方面的信息进行综合管理和处理，可以实现环境信息的共享等

练习巩固

据所学知识，完成

（1）～

（2）题。

（1）对东北地区玉米气候生产潜力空间变化分析的手段属于（　　）

A．计算机网络B．地理信息系统

C．全球定位系统D．遥感

（2）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．GPSC．RSD．手工绘图

答案　

（1）B　

（2）A

解析　第

（1）题，根据题目中的“分析”两字，可以判断为地理信息系统，地理信息系统的主要功能是数据分析和城市规划。

遥感的主要功能是获取信息和监测事物的变化，全球定位系统的主要功能是定位和导航。

第

（2）题，由题中“在获取了不同鸟类的觅食半径等资料后”，可知已经无需应用GPS、RS来调查不同鸟类活动范围，只需利用GIS技术，将不同鸟类资料图层叠加，即可得出鸟类活动最集中分布区域，从而准确高效划定保护区范围。

课堂小结

知识提纲

强化记忆

1．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．在区域地理环境研究中的应用

3．在经济活动中的应用（以在商业活动中的应用为例）

课堂检测

1．关于地理信息系统的叙述，正确的是（　　）

A．地理信息系统的实现，依赖于计算机系统，因此该系统只由计算机软、硬件构成

B．地理信息系统的功能主要是处理地理空间数据

C．地理信息系统专门化程度高，所以应用的领域十分狭窄

D．地理信息系统的功能与地图是一样的

答案　B

解析　地理信息系统由硬件、软件、数据、人员构成，主要功能是处理地理空间数据，不但能随时制作电子地图，还有详细的属性资料可供查询，并能进行多种空间分析，以此来模拟区域内的空间规律和发展趋势。

2．东北平原地势平坦开阔，土壤深厚肥沃，夏季高温潮湿。

可种植中温带及暖温带作物。

若该结论是通过GIS得到的，那么这属于GIS的哪一项功能（　　）

A．趋势分析

B．模式分析

C．模拟问题

D．解决与“地点”“状况”有关的问题

答案　B

解析　GIS的模式分析功能可以解决多种地物之间的空间关系。

地理信息技术广泛应用于区域地理环境研究。

据此完成3～5题。

3．世界著名的零售业公司——沃尔玛在对福州市区进行大型购物中心布点选择时，可利用该城市的GIS系统作综合分析，需调取的主要参考图层是（　　）

A．服务企业图层和通讯图层

B．地形图层和供应商分布图层

C．工业区图层和居住区图层

D．交通图层和人口图层

4．目前，该公司在中国53个城市开设了100多家商场。

若其总部要查询其商场在中国的分布情况，需要应用的地理信息技术是（　　）

A．RSB．GISC．GPSD．WPS

5．该零售业公司的物流配送中心与其运输车队的合作，应利用的地理信息技术有（　　）

①遥感　②地理信息系统　③全球定位系统

A．①②B．①③C．②③D．①②③

答案　3.D　4.B　5.C

解析　第3题，大型购物中心布点选择时，一般要考虑人口密集、交通便捷的地区，所以主要参考图层是交通和人口图层。

第4题，该公司在中国的100多家商场，分布在不同的地理区域，占据不同的地理空间，对其空间的模拟是由GIS来完成的。

第5题，该零售业公司的物流配送中心首先通过GPS对其运输车队进行定位，再利用GIS进行合理的调配。

6．图1为“我国山东某区域的地理信息空间数据图”，每个小方格表示实际长宽各10米，图中r表示河流，s表示林木，h表示住房，f表示耕地；图2数据表示相应区域内各方格的平均海拔高度（单位：

米）。

读图，完成下列各题。

图1

图2

（1）该河流的流向是____________。

（2）该处的森林覆盖率为____________________。

（3）耕地面积为____________________m2，其海拔高度为______________米。

（4）从地形看，该处住房面临的主要问题是容易遭受______________灾害。

答案　

（1）自东北向西南　

（2）18%　（3）1800　76

（4）洪涝

解析　第

（1）题，将两图叠加进行分析，在图中沿字母r描出河流，河流由高处流向低处，结合图中河流海拔高度即可得出河流的流向。

第

（2）题，图中共100格，s所表示的林木占18格，即比例为18%。

第（3）题，每个小方格长宽各10米，面积是100平方米，耕地占18格，共1800平方米。

由图可知，耕地海拔为76米。

第（4）题，住房处海拔为75米，与周围相比地势较低，易遭受洪涝灾害。

40分钟课时作业

[基础过关]

下图为“近30年来我国沿海地区海平面总体上升幅度示意图”。

读图回答1～2题。

1．我国沿海地区海平面上升信息的获取，主要采用了（　　）

A．RSB．GPS

C．GISD．PPT

2．对我国沿海海平面上升幅度的分析，主要采用了（　　）

A．GPSB．GIS

C．RSD．PPT

答案　1.A　2.B

解析　第1题，海平面上升的信息主要通过RS技术来获取。

第2题，GIS的主要功能是对地理数据进行分析。

3．为监测并分析荒漠化面积的发展变化趋势，可采用的现代化技术是（　　）

①全球定位系统　②遥感技术　③地理信息系统　④雷达系统

A．①②B．②③C．①③D．③④

答案　B

解析　遥感技术侧重于监测、获取信息，GIS对获取的信息进行分析处理。

我国GIS从20世纪80年代初期开始起步，90年代进入快速发展阶段。

目前，GIS已经成为分析重大社会经济问题的强有力的工具。

据此回答4～6题。

4．地理信息系统处理的对象，与一般数据的区别主要在于（　　）

A．强调空间位置B．强调色彩搭配

C．强调时间因素D．强调地区轮廓

5．地理信息系统区别于其他信息的最本质特征在于它是（　　）

A．空间信息B．数据信息

C．图像信息D．综合信息

6．一套完整的地理信息系统，其查询、分析、模拟等操作主要基于（　　）

A．海量的数据B．优越的硬件支持

C．熟练的操作人员D．良好的显示设备

答案　4.A　5.A　6.A

解析　第4题，地理信息系统处理的对象，与一般数据的区别在于它强调空间位置。

第5题，地理信息系统是一种空间信息系统。

第6题，GIS是建立在海量地理数据的基础之上的。

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7～8题。

7．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

8．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．模式分析

答案　7.D　8.B

解析　此图显示GIS的工作流程，采用叠图分析的方式，最终选址在低人口密度、适宜地质的非生态保护区，说明该工程可能有很强的污染性。

9．阅读材料，回答下列问题。

材料　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，其选址需要时间少，节省经费，且科学合理。

[能力提升]

下图是利用地理信息技术制作的“某城市中心城区月交通事故次数示意图”。

读图，回答10～11题。

10．该图的制作与应用借助于（　　）

A．遥感技术获取道路网信息，测定监测点分布

B．全球定位系统确定事故的位置，预测交通流量

C．地理信息系统查询事故频次，分析出警最优路径

D．数字地球技术，实现道路与监测点的互换

11．根据图中交通网络，可以推断该城区（　　）

A．甲地是城市中心商务区所在地

B．乙地适宜建大型地面停车场

C．对外联系主要通道在西北方向

D．商业网点密度东部大于西部

答案　10.C　11.D

解析　第10题，该城市中心区月交通事故次数示意图反映的是交通事故分布状况，属于地理信息系统的应用范畴，利用该图可以查询交通事故频次，分析出警最优路径。

第11题，中心商务区交通道路网密度大，交通通达度最高，从图中交通线的分布状况看，甲地不具备这一特点，A项错误；大型地面停车场占地面积广，乙地位于市中心附近，土地价格高，不宜建设大型地面停车场，B项错误；从图中的指向标可以看出，图中对外联系主要通道大致为南北方向，C项错误；图中东部地区交通道路网密度大于西部，商业网点密度一般大于西部，D项正确。

下面甲图是“林木、河流和房屋的景观图”，乙图是“根据甲图建立的数据模型”。

读图完成12～13题。

12．乙图中的r表示（　　）

A．林木B．河流

C．房屋D．农田

13．图中区域的林木覆盖率为（　　）

A．90%B．20%C．10%D．30%

答案　12.B　13.C

解析　第12题，从数据模型各字母对应的地理事物看，r表示小河，s表示林木，h表示房屋。

第13题，此数据模型将该区域分为100个单元，其中s（林木）占10个单元，即此区域林木覆盖率为10%。

14．阅读材料，完成下列问题。

4年一次的世界杯足球赛在德国开幕后，众多球迷充分领略到了德国先进的交通技术。

开赛前德国12个比赛城市，相继建成了世界上最先进的交通控制系统，这种被称为“鲁尔示范项目”的智能交通控制系统，能同时指挥多特蒙德和盖尔森基兴两个城市的交通。

“鲁尔示范项目”首次将所有高速公路、联邦公路和乡村公路的交通信息联网，并提供多种服务信息，系统的信息采集来自于该地区的4500多个测量点，大部分是预埋在公路上的感应带。

此外还有约200个电子眼，可以利用由太阳能驱动的激光探头测量交通流量和密度。

全部信息采集点每小时能采集10万个信息，这些信息通过光缆被输送到埃森的示范项目调度中心，那里的50台中央计算机对这些数据进行及时处理，提出最佳的交通管理建议。

如果通往多特蒙德赛场的公路交通流量太大，交通管制中心便可用按纽改变交通信号，更改红绿灯控制，让球迷们改道。

（1）材料中所提到的“预埋在公路上的感应带”“电子眼”是此智能交通控制系统中的（　　）

A．数据输入设备B．数据输出设备

C．数据传输设备D．存储设备

（2）写出此智能交通控制系统运行的工作流程。

（3）材料充分显示的GIS的优点是什么？

（4）如果你是一个球迷，正在此区域奔向赛场的路上，你可以借助此系统得到哪些服务信息？

答案　

（1）A

（2）信息采集→信息传输→信息处理→信息输出。

（3）信息量大、更新快、应用范围广、提供服务种类多。

（4）可得到通往赛场的各条道路的交通信息、查询最佳路径、寻找方便的交通站点、查询停车场信息等服务信息

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