2024高中地理第3章地理信息技術(shù)應(yīng)用第1節(jié)地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用學(xué)案湘教版必修3

PAGE9-第一節(jié)地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用[生活鏈接]隨著智能手機(jī)的快速發(fā)展，將自行車系統(tǒng)加入到智能手機(jī)中就可以加快自行車的發(fā)展，提高自行車的利用率。在此基礎(chǔ)上，利用地理信息系統(tǒng)能夠開發(fā)出功能特別強(qiáng)大的軟件，更加便利人們的生活。課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)運(yùn)用有關(guān)資料，了解地理信息系統(tǒng)(GIS)在城市管理中的功能。了解：地理信息系統(tǒng)發(fā)展。知道：地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成及基本功能。理解：地理信息系統(tǒng)的工作原理及其在城市管理中詳細(xì)應(yīng)用。應(yīng)用：學(xué)會運(yùn)用常見的地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品，并能充分利用其主要功能解決相關(guān)問題。綜合思維：歸納、總結(jié)地理信息系統(tǒng)的工作原理和用途。地理實踐力：結(jié)合實例，理解地理信息系統(tǒng)在城市建設(shè)和管理中的應(yīng)用。自主預(yù)習(xí)固根基主干引導(dǎo)夯基固本一、地理信息系統(tǒng)1．概念：地理信息系統(tǒng)是一種以采集、存儲、管理、eq\x(\s\up1(01))分析和描述地球表面與eq\x(\s\up1(02))地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。2．功能：除了一般的存儲、eq\x(\s\up1(03))管理數(shù)據(jù)外，還能顯示數(shù)據(jù)的eq\x(\s\up1(04))空間分布，并具有強(qiáng)大的空間查詢、分析、模擬、統(tǒng)計和eq\x(\s\up1(05))預(yù)料等功能。3．發(fā)展4．組成eq\x(\s\up1(08))硬件設(shè)備計算機(jī)主機(jī)、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、存儲設(shè)備地理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和eq\x(\s\up1(09))專題數(shù)據(jù)eq\x(\s\up1(10))GIS軟件供應(yīng)存儲、顯示、eq\x(\s\up1(11))分析地理數(shù)據(jù)的功能GIS人員GIS系統(tǒng)開發(fā)人員和用戶應(yīng)用模型解決實際問題的eq\x(\s\up1(12))數(shù)學(xué)模型5．工作過程：主要包括地理數(shù)據(jù)的eq\x(\s\up1(13))輸入、存儲，地理數(shù)據(jù)的eq\x(\s\up1(14))操作和分析，以及地理信息輸出等環(huán)節(jié)。(1)地理數(shù)據(jù)的輸入：將收集好的各種數(shù)據(jù)資料，經(jīng)過eq\x(\s\up1(15))分類和格式轉(zhuǎn)換后，就可輸入到計算機(jī)中。其中對圖形數(shù)據(jù)的輸入，常用的方法是掃描紙質(zhì)地圖后進(jìn)行eq\x(\s\up1(16))數(shù)字化處理。(2)GIS數(shù)據(jù)存儲：采納“eq\x(\s\up1(17))分層”技術(shù)，即將地圖中的不同地理要素，存儲在不同的“圖層”中。將不同的eq\x(\s\up1(18))“圖層”要素進(jìn)行重疊，就形成不同主題的地圖。[自我探究]涉及人類生產(chǎn)、生活的課題都可以用GIS進(jìn)行探討嗎？[答案]地理信息系統(tǒng)是按地理空間分布特征來反映地理實體結(jié)構(gòu)和動態(tài)改變規(guī)律的，因此，不反映地理空間分布特征的有關(guān)課題，一般不用GIS進(jìn)行探討。二、地理信息系統(tǒng)與城市管理1．GIS的應(yīng)用領(lǐng)域：資源調(diào)查、環(huán)境評估、eq\x(\s\up1(01))災(zāi)難預(yù)料、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通信、交通運(yùn)輸、公安、水利、公共設(shè)施、商業(yè)金融等。2．GIS在城市建設(shè)和管理中的應(yīng)用(1)城市規(guī)劃和管理：城市規(guī)劃的設(shè)計、eq\x(\s\up1(02))工程選址、城市管理、協(xié)助決策。(2)基礎(chǔ)設(shè)施管理：eq\x(\s\up1(03))工程設(shè)計、應(yīng)急搶修、日常維護(hù)管理等。(3)土地利用與管理：對土地利用狀況的eq\x(\s\up1(04))監(jiān)控和管理。(4)生態(tài)環(huán)境管理：城市生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境評價、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策分析、環(huán)保設(shè)施的管理等。3．GIS的新進(jìn)展主要包括網(wǎng)絡(luò)GIS、三維GIS與虛擬GIS、多媒體GIS等。[自我探究]GIS在病人急救過程中可供應(yīng)哪些服務(wù)？[答案]GIS在病人急救過程中，可供應(yīng)如下服務(wù)：①快速鎖定病人的位置；②搜尋距離病人最近的醫(yī)院和救援車；③供應(yīng)救援車最佳行車路途，以贏得搶救時間等。1．地理信息系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)是()A．應(yīng)用模型 B．地理數(shù)據(jù)C．GIS硬件 D．GIS軟件答案B解析地理信息系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)是地理數(shù)據(jù)。2．地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括()A．硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員、應(yīng)用模型B．電腦、軟件、數(shù)據(jù)、人員、應(yīng)用模型C．計算機(jī)、數(shù)字化儀、掃描儀、繪圖儀D．硬件、軟件、數(shù)據(jù)、文字、應(yīng)用模型答案A解析地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員、應(yīng)用模型。[教材P77活動]1．略。2．目前，對地理信息系統(tǒng)的定義還存在分歧，可歸結(jié)為以下四類：(1)面對數(shù)據(jù)處理過程的定義：認(rèn)為地理信息系統(tǒng)由地理數(shù)據(jù)的輸入、存儲、查詢、分析、輸出等子系統(tǒng)組成。(2)面對專題應(yīng)用的定義：在面對過程定義的基礎(chǔ)上，按其分析的信息類型來定義地理信息系統(tǒng)，如土地利用信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源管理信息系統(tǒng)等。(3)工具箱定義：這種定義基于軟件系統(tǒng)分析的觀點，認(rèn)為地理信息系統(tǒng)包括各種困難的處理空間數(shù)據(jù)的計算機(jī)程序和各種算法。(4)數(shù)據(jù)庫定義：在工具箱定義的基礎(chǔ)上，更加強(qiáng)調(diào)分析工具和數(shù)據(jù)庫間的連接。3．略。[教材P81～82活動]國外GIS軟件，如哈佛高校開發(fā)的SYMAP系列軟件等。目前，國內(nèi)下列GIS軟件在解決實際工程實力和技術(shù)創(chuàng)新等方面表現(xiàn)突出，如MapGIS6.6、SuperMapGIS2003、地網(wǎng)V5.0、CiloMap等。[教材P85活動]國外地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷程：國際上地理信息系統(tǒng)的發(fā)展始于20世紀(jì)60年頭，地理信息系統(tǒng)起源于北美，世界上第一個運(yùn)行性的地理信息系統(tǒng)是在1963年加拿大土地調(diào)查局為了處理大量的土地調(diào)查資料，由測量學(xué)家R.F.Tomlinson提出并建立的。同一時期美國哈佛高校的計算機(jī)圖形與空間分析試驗室，建立了SYMAP系統(tǒng)軟件，竭力發(fā)展空間分析模型和制圖軟件。20世紀(jì)70年頭以后，GIS朝好用方向快速發(fā)展。美國、加拿大、英國、瑞典、日本等發(fā)達(dá)國家先后建立了很多不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。20世紀(jì)80年頭是GIS普及和推廣應(yīng)用的大發(fā)展階段，由于新一代高性能計算機(jī)的普及和快速發(fā)展，GIS也逐步走向成熟。20世紀(jì)90年頭，GIS已成為確定性產(chǎn)業(yè)，投入運(yùn)用的GIS系統(tǒng)，每2～3年就翻一番。GIS已滲透到各行各業(yè)，愈來愈多的國際性會議、學(xué)術(shù)刊物以GIS為主題，它已成為人們規(guī)劃管理中不行缺少的應(yīng)用工具。中國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷程：中國的地理信息系統(tǒng)探討與應(yīng)用始于20世紀(jì)70年頭末80年頭初，雖然歷史較短，但發(fā)展很快。大體分三個階段：第一階段，1978～1980年為打算階段，主要是輿論打算，隊伍組建，起先GIS的啟蒙探討。其次階段，1981～1985年為起步階段，主要對GIS進(jìn)行理論探究和區(qū)域性試驗探討，并制定國家GIS的規(guī)范，進(jìn)行信息采集、數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計。1985年國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)試驗室成立。第三階段，從1986年到現(xiàn)在，為GIS的全面發(fā)展階段，作為一個全國性的探討領(lǐng)域，GIS已逐步和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)相結(jié)合，取得了重大進(jìn)展和實際應(yīng)用效益。主題探究提素能創(chuàng)設(shè)情境激活思維探究點地理信息系統(tǒng)2016年10月25日，北京超圖軟件股份有限公司在京發(fā)布了其新產(chǎn)品“SuperMapGIS8C(2024)”，添加了空間大數(shù)據(jù)引擎，為用戶基于地理信息的大數(shù)據(jù)處理、挖掘與分析供應(yīng)了便利?！俺瑘D供應(yīng)的不是大數(shù)據(jù)本身，而是大數(shù)據(jù)的處理實力與處理平臺，讓更多人擁有處理時空大數(shù)據(jù)實力。”超圖副總裁、探討院院長李紹俊介紹，新版本供應(yīng)大宗數(shù)據(jù)的自動分割功能，增加了空間統(tǒng)計分析模塊，可用于疾病、犯罪等空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。此外，新版本還優(yōu)化了三維地圖顯示性能，支持VR頭盔，并首次添加室內(nèi)導(dǎo)航功能。據(jù)此探究下列問題。(1)“SuperMapGIS8C(2024)”屬于“3S”系統(tǒng)中的哪一類？(2)“SuperMapGIS8C(2024)”的工作過程須要哪些環(huán)節(jié)？[答案](1)GIS。(2)信息輸入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析、信息輸出等。地理信息系統(tǒng)可以解決的四類基本問題及工作程序(1)解決的四類基本問題①與分布、位置有關(guān)的基本問題。GIS可以便利地查詢地物的位置、地物的相關(guān)屬性。也可以用地物屬性來查詢地物位置。顯示了GIS對信息空間表達(dá)的功能，它實際是回答以下兩個問題：a．“地點”：對象(地物)在哪里？b．“狀況”：哪些地方符合特定的條件，對象(地物)的屬性。②趨勢分析。GIS能夠了解地物隨時間改變的過程，分析該地物發(fā)展趨勢，即回答“從何時起發(fā)生了哪些改變？”③模式問題。對象的分布存在何種空間模式，即揭示各種地物之間的空間關(guān)系。通過GIS建立地物分布及其組合的空間模式，進(jìn)而分析模式各要素間的空間關(guān)系。④模擬問題。利用數(shù)據(jù)及已駕馭的規(guī)律建立模型，就可以模擬某個地方假如具備某種條件時將出現(xiàn)的結(jié)果，即回答“假如……將如何”。例如，高程與被沉沒地區(qū)的關(guān)系、溫室效應(yīng)與海平面上升的關(guān)系。(2)工作程序地理信息系統(tǒng)能對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、管理、分析和表達(dá)，其簡要程序和每個程序含義圖示如下：從南海、東海、黃海到渤海，我國18000km的大陸海岸線上，每天都在上演“填海大戲”。讀圖，完成(1)～(2)題。(1)通過圖示GIS空間分析，能得到近年來我國()A．填海區(qū)人口遷入數(shù)量B．填海區(qū)植被類型C．填海區(qū)土地利用類型D．填海區(qū)面積(2)圖示GIS應(yīng)用的領(lǐng)域是()A．環(huán)境評估 B．國土管理C．城市規(guī)劃 D．災(zāi)難預(yù)料[解題思路]第(1)題，探討不同時期的RS影像，分析海岸線位置的改變，可推斷陸地面積改變。第(2)題，由填海造陸進(jìn)程可知，GIS應(yīng)用領(lǐng)域是國土管理。[答案](1)D(2)B[方法指導(dǎo)]GIS圖層疊加示意圖的判讀技巧(1)首先要明確GIS圖層疊加示意圖是由哪些專題圖層組成的，由于這些專題圖層是由很多的具有空間屬性的數(shù)據(jù)在計算機(jī)中生成的，所以它們分別反映了某種專題地理事物的空間分布特征。(2)其次要明確不同的專題圖層反映的地理事物之間的空間聯(lián)系。例如，從水系圖層中可以找到河流的上游地帶，而河流的上游從地形上看往往是山地，其在地形圖層中則反映為等高線較為密集，有肯定的坡度等特征；在水系圖層中也可以找到河流的下游，而河流的下游在地形圖層上常表現(xiàn)為等高線稀疏且數(shù)值較小，該地區(qū)在土壤分布圖層上則常表現(xiàn)為土層深厚、肥沃，在區(qū)域城市分布圖層上則常表現(xiàn)為聚落或城市密集的特點。(3)最終要明確圖層疊加之后會形成一個可以反映多個地理要素分布特征的新圖層，在新圖層中的某個位置上，我們就可以綜合考慮各個要素，進(jìn)行人類生產(chǎn)、生活活動場所的選擇或評價。探究點地理信息系統(tǒng)與城市管理讀某城區(qū)公共衛(wèi)生地理信息系統(tǒng)部分顯示，探究下列問題。(1)在圖中所示的地理信息系統(tǒng)中，可能用到哪些方面的數(shù)據(jù)？(2)地理信息系統(tǒng)在城市管理中具有哪些優(yōu)勢？(3)GIS和地圖、電子地圖有何區(qū)分？[答案](1)在該系統(tǒng)中用到了醫(yī)療資源點和傳染病分布等信息。(2)在城市管理中，可以對相關(guān)信息進(jìn)行綜合分析。發(fā)生應(yīng)急事務(wù)時，輸入應(yīng)急路途的起點和終點，系統(tǒng)會分析出兩點間的最優(yōu)路徑，并計算出路徑的長度以及經(jīng)過的路途名稱，從而為應(yīng)急事務(wù)處置供應(yīng)決策支持。(3)GIS與地圖的基本區(qū)分在于GIS將地物的各種特征數(shù)據(jù)化。GIS與電子地圖的區(qū)分是：GIS是可以隨時修改和更新的計算機(jī)軟件系統(tǒng)，而電子地圖只是把GIS的階段性成果做成供人們查詢的產(chǎn)品。1．地理信息系統(tǒng)在城市管理中的功能2．地理信息系統(tǒng)在災(zāi)難監(jiān)測中的應(yīng)用應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，并借助于遙感技術(shù)，可有效地監(jiān)測和預(yù)報洪澇災(zāi)難、森林火災(zāi)等。3．地理信息系統(tǒng)在醫(yī)療救援方面的應(yīng)用下圖為某專題探討建立的地理信息系統(tǒng)(GIS)圖層。據(jù)此完成(1)～(2)題。(1)該專題探討可能是()A．耕地分類和評價 B．工業(yè)分布與交通的關(guān)系C．商業(yè)分布和規(guī)劃 D．學(xué)校布局(2)若利用該地理信息系統(tǒng)進(jìn)行深埋垃圾場選址，應(yīng)增加下列圖層中的()①大氣污染②區(qū)域規(guī)劃③造紙廠、印刷廠分布④水文、地質(zhì)A．①② B．①③C．②③ D．②④[解題思路]第(1)題，依據(jù)圖示的圖層信息：土壤、地形、居民點、土地利用和水系分布可以說明該專題探討可能是耕地的分類和評價。第(2)題，垃圾深埋易對地下水造成污染，并且會對某些地表功能區(qū)的布局產(chǎn)生影響，故須要區(qū)域規(guī)劃和水文地質(zhì)圖層信息。[答案](1)A(2)D[方法指導(dǎo)]地理信息系統(tǒng)與一般信息系統(tǒng)的區(qū)分類別區(qū)分一般信息系統(tǒng)只能存儲、管理數(shù)據(jù)，不能將數(shù)據(jù)在空間上的分布表現(xiàn)出來地理信息系統(tǒng)除了一般信息系統(tǒng)的功能外，還能顯示數(shù)據(jù)的空間分布，并具有強(qiáng)大的空間查詢、分析、模擬、統(tǒng)計和預(yù)料等功能小題速測試身手對點遷移剛好反饋探究點1地理信息系統(tǒng)香港電子地圖是GIS(地理信息系統(tǒng))的典型反映，與一般地圖相比，具有很多優(yōu)點。據(jù)此完成1～2題。1．GIS技術(shù)與一般地圖的共同特點是()A．信息量一樣大B．都便于查詢各種信息C．都可以進(jìn)行空間分析D．都利于數(shù)據(jù)化處理各種信息答案C解析GIS是地理信息系統(tǒng)的簡稱，它是在地圖的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是一種以采集、存儲、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。它的信息量大，有利于數(shù)據(jù)的管理和查詢，但其與一般地圖一樣都可以進(jìn)行空間分析。2．下列有關(guān)香港電子地圖內(nèi)容的敘述，錯誤的是()A．可以便利地查詢香港的三維地形或地圖信息B．可以分類或局部查詢相關(guān)地理信息C．可以干脆剛好精確監(jiān)控香港所發(fā)生的任何事務(wù)D．可隨時切換、縮放、更新、修改新的圖層答案C解析由于地理信息系統(tǒng)信息來源相對有肯定滯后性，所以不能干脆剛好精確監(jiān)控事務(wù)的發(fā)生、發(fā)展過程。探究點2地理信息系統(tǒng)與城市管理在GIS中，不同類型的地理空間信息儲存在不同的圖層上。疊加不同的圖層可以分析不同要素間的相互關(guān)系。據(jù)此回答