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(huì)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(shí)踐力：結(jié)合實(shí)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(chǔ)、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(chǔ)、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(jì)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(jì)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(chǔ)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(chǔ)、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(shí)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(chǔ)，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(jì)算機(jī)中。其中對(duì)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(chǔ)：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(chǔ)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(shí)體結(jié)構(gòu)和動(dòng)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(píng)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(jì)、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(jì)、應(yīng)急搶修、日常維護(hù)管理等。(3)土地利用與管理：對(duì)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(píng)價(jià)、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(shí)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(jì)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(dòng)]1．略。2．目前，對(duì)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(duì)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(chǔ)、查詢、分析、輸出等子系統(tǒng)組成。(2)面對(duì)專題應(yīng)用的定義：在面對(duì)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(diǎn)，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(jì)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(dòng)]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(shí)際工程實(shí)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(dòng)]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(gè)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(shí)期美國哈佛高校的計(jì)算機(jī)圖形與空間分析試驗(yàn)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(jì)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(huì)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(gè)階段：第一階段，1978～1980年為打算階段，主要是輿論打算，隊(duì)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(duì)GIS進(jìn)行理論探究和區(qū)域性試驗(yàn)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(jì)。1985年國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)試驗(yàn)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(gè)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(shí)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(diǎn)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(shí)力與處理平臺(tái)，讓更多人擁有處理時(shí)空大數(shù)據(jù)實(shí)力?！背瑘D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(dòng)分割功能，增加了空間統(tǒng)計(jì)分析模塊，可用于疾病、犯罪等空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)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(duì)信息空間表達(dá)的功能，它實(shí)際是回答以下兩個(gè)問題：a．“地點(diǎn)”：對(duì)象(地物)在哪里？b．“狀況”：哪些地方符合特定的條件，對(duì)象(地物)的屬性。②趨勢(shì)分析。GIS能夠了解地物隨時(shí)間改變的過程，分析該地物發(fā)展趨勢(shì)，即回答“從何時(shí)起發(fā)生了哪些改變？”③模式問題。對(duì)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(gè)地方假如具備某種條件時(shí)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(duì)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(gè)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(píng)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(shí)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(jì)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(diǎn)。(3)最終要明確圖層疊加之后會(huì)形成一個(gè)可以反映多個(gè)地理要素分布特征的新圖層，在新圖層中的某個(gè)位置上，我們就可以綜合考慮各個(gè)要素，進(jìn)行人類生產(chǎn)、生活活動(dòng)場所的選擇或評(píng)價(jià)。探究點(diǎn)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(shì)？(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(diǎn)和傳染病分布等信息。(2)在城市管理中，可以對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行綜合分析。發(fā)生應(yīng)急事務(wù)時(shí)，輸入應(yīng)急路途的起點(diǎn)和終點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)分析出兩點(diǎn)間的最優(yōu)路徑，并計(jì)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(shí)修改和更新的計(jì)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(bào)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(píng)價(jià) 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(diǎn)、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(píng)價(jià)。第(2)題，垃圾深埋易對(duì)地下水造成污染，并且會(huì)對(duì)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(chǔ)、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(jì)和預(yù)料等功能小題速測試身手對(duì)點(diǎn)遷移剛好反饋探究點(diǎn)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(diǎn)。據(jù)此完成1～2題。1．GIS技術(shù)與一般地圖的共同特點(diǎn)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(chǔ)、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(cuò)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(shí)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(duì)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(diǎn)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(chǔ)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