2020-2021学年地理湘教版必修3：第3章+第1节地理信息系统及其应用.pdf

-1-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、发展，掌握地理信息系统的组成及工作过程。(难点)2.了解地理信息系统在城市建设和管理中的应用。(重点)3.培养学生热爱科学的情感，感受科技发展对生产、生活带来的巨大影响。1地理信息系统(GIS)(1)概念以采集、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。(2)功能除了一般信息系统的存储、管理数据外，还能显示数据的空间分布，并且有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能。(3)系统组成包括地理数据、GIS 软件、硬件、GIS 人员、应用模型五部分。(4)工作过程2地理信息系统与城市管理(1)GIS 的应用领域包括资源调查、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、商业金融等人们生产生活的各个领域。(2)GIS 在城市建设和管理中的典型应用应用领域应用-2-城市规划和管理城市规划的设计、工程选址、城市管理和辅助决策基础设施管理工程设计、应急抢修、日常维护管理等工作土地利用与管理土地利用状况的监控和管理生态环境管理城市生态规划、环境评价、环境与区域可持续发展的决策分析、环保设施的管理等(1)地理信息系统主要是记录地理事物的计算机系统。()(2)地理信息系统区别于其他信息系统的最本质特征在于它是空间数据。()(3)GIS 技术是地图的延伸。()(4)如果将 GIS 技术用来监测森林火灾，可以预测、判断引起火灾的原因。()(5)GIS 能够查询道路的通行状况，迅速定位事故地点，提供交通疏散的方案。这种应用领域属于()A城市规划和管理B基础设施管理C土地利用与管理D生态环境管理提示：(1)地理信息系统借助计算机系统，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，完成人类难以完成的任务，与简单的绘图系统有本质的区别。(2)地理信息系统是由庞大而复杂的空间资料组成的，与其他信息系统相比，具有空间性。(3)GIS 技术是地图的延伸，可处理图像和数据。(4)GIS 技术在自然灾害监测中可以通过现有的火势情况，结合风向、森林面积等观测分析火势的蔓延方向，并制定出详细的灭火方案。但做不到预测、判断引起火灾的原因。(5)B提供交通疏散的方案属于道路规划，因此为基础设施管理。-3-地理信息系统材料万安县地处赣中偏南，是著名的优势早稻和脐橙产区。该县根据气候、地形和土地利用等因素，采用地理信息系统和气候区划方法，对早稻和脐橙种植区进行综合气候区划，使农业走上了可持续发展道路。问题 1(地理实践力)万安县脐橙种植区划运用了地理信息系统的哪些功能？提示：分析、模拟与统计功能。问题 2(综合思维)除气候图层外，你认为该农业区划数据库的建立还需要哪些地理图层？提示：地形图层、水文图层、土地利用图层和土壤图层。归纳总结1地理信息系统的组成及作用组成用途硬件计算机和网络设备，存储设备，数据输入、显示和输出的外围设备GIS 基本设备软件主要包括以下几类：操作系统软件、数据库管理软件、系统开发软件、GIS 软件等GIS 软件提供存储、分析、显示地理数据的功能数据基础数据地质、地貌、地形数据等GIS 建立在地理数据的基础上，数据组织和处理是GIS 应用系统建设中的关键环节专题数据规划、房地产、交通、环保、公用事业数据等应用模型解决不同的问题，要使用不同的模型，如人口扩散模型、商业选址模型、路径分析模型等解决各种实际问题的数学模型人员从事 GIS 系统开发的专业人员组织、协调、管理、应用使用 GIS 完成工作的用户2地理信息系统的工作流程-4-拓展延伸 正确区分 GIS 与电子地图电子地图是 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。1地理信息系统能够建立数据模型，即通过一定的方式将所要表示的内容转变为数据，这是 GIS 与地图最基本的差异。据此回答(1)(2)题。(1)GIS 与普通地图共同的特点是()A信息量一样大B都便于查询各种信息C都能够进行空间分析D都利于数据化处理各种信息(2)与传统地图相比，GIS 有优越性，不表现在()A纸绘地图更精确BGIS 更有利于信息更新CGIS 较地图直观性强DGIS 可以快速进行各种空间分析(1)C(2)A第(1)题，信息量大、便于查询信息和有利于数据化处理是GIS的特点。进行空间分析则是GIS 与普通地图共有的特点。第(2)题，GIS 是以数据形式存储信息，比纸绘地图更精确。A 项说法错误。地理信息系统与城市管理材料城市 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。-5-问题 1(地理实践力)110 指挥中心要掌握城市交通道路状况，可以利用哪一种地理信息技术？提示：地理信息系统。问题 2(地理实践力)如果你是 110 系统中心的工作人员，当接到报警电话后，你会如何调度警力进行应急处置？提示：接到报警后，立即从GIS 电子地图上确定突发事件的发生地，同时搜索最近的巡逻警车，通知附近路口交警保证道路畅通；启动最佳路径功能，给警车指引道路，确保以最快的速度到达事件发生地，组织警力处理并将处理结果反馈至指挥中心。归纳总结1地理信息系统在城市管理中的功能2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。3地理信息系统在医疗救护方面的应用-6-GIS 图层叠加示意图的判读技巧(1)首先要明确 GIS 图层叠加示意图是由哪些专题图层组成的，这些专题图层是由许多的具有空间属性的数据在计算机中生成的，所以它们分别反映了某种专题地理事物的空间分布特征。(2)其次要明确不同的专题图层反映的地理事物之间的空间联系。例如，从水系图层中可以找到河流的上游地带，而河流的上游从地形上看往往是山地，其在地形图层中则反映为等高线较为密集，有一定的坡度等特征；在水系图层中也可以找到河流的下游，而河流的下游在地形图层上常表现为等高线稀疏且数值较小；该地区在土壤分布图层上则常表现为土层深厚、肥沃，在区域城市分布图层上则常表现为聚落或城市密集。(3)最后要明确图层叠加之后会形成一个可以反映多个地理要素分布特征的新图层，在新图层中的某个位置上，我们就可以综合考虑各个要素，进行人类生产、生活活动场所的选择或评价。2GIS 是用于空间分析的计算机系统，某中学地理小组将它作为课题研究。据此完成(1)(2)题。(1)下列四图，是同学们为家乡所作的自然、社会经济方面的资料分析图，其中只适宜用 GIS 数据库软件制作的是()-7-(2)同学们拟分析家乡人口分布与自然条件的关系，在GIS 数据库中，须调用的专题图层有()地形图层土壤图层气候图层人口图层商业网点图层农业图层工业图层城市图层交通图层ABCD(1)C(2)A第(1)题，空间分析能力是GIS 的主要功能，也是 GIS 与计算机制图软件相区别的主要特征。空间分析要求地理事物有明确的地理位置。贫困人口分布的分析是空间性的数据分析，可以用GIS 软件处理和分析，故C 项正确；A、B、D 三项只具有时间性，没有空间性，不能用GIS 软件处理分析。第(2)题，要调用的专题图层有人口图层和自然要素图层。(教师独具)题组 1地理信息系统地理信息系统(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。据此完成 12 题。1互联网上的电子地图与纸质地图相比，其优点是()成本低、效益高信息容量大信息更新快-8-描述地物详细、准确ABCD2下列课题中，不能应用GIS 进行研究的有()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的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1B2.A第 1 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。传统纸质地图制作需要耗费大量的人力和物力，数据更新周期长。第2 题，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。题组 2地理信息系统与城市管理GIS 具有地图处理、数据库和空间分析这三项功能，可以像传统地图一样，解决与“地点”“状况”有关的查询。但GIS 还能进行趋势分析，复杂的“模式分析”和用“虚拟模拟”进行预测性分析等。据此完成 34 题。3如果将 GIS 用来监测森林火灾，可以()A用来分析、判断引起火灾的原因B预测森林火灾发生的地点C预测森林火灾后所造成的后果D及时知道火灾地点、范围，分析火势蔓延方向4有的渔民已经利用GIS 技术来寻找鱼群。如果普遍应用这一技术()A可以使渔获量持续增长B可能导致过度捕捞，使渔业资源枯竭C绝对会增加渔业的生产成本D会促进渔业生产，加大对渔业资源的开发利用，提高渔民的生活水平3D4.B第 3 题，利用 GIS 监测森林火灾，主要是监测森林火灾的现状，将先后不同时间的火灾图层叠加在一起可以分析其蔓延方向，以利于制定科学合-9-理的灭火方案。第4 题，GIS 可以寻找鱼群，暂时增加捕捞量，随着产量增加，生产成本会逐渐降低，但过度捕捞会导致渔业资源枯竭，渔民的收益大减。5GIS 的数据存储采用分层技术，叠加不同图层后可以分析地理事物的相互关系。现已有某城市交通线路分布图层、地形图层等，若在该城市进行污水处理厂选址，还应增加()大气污染图层土地利用图层水系分布图层土壤类型图层ABCDC要进行污水处理厂的选址，要考虑到本地区河流水系的分布，而且还要了解本区域土地的规划利用方向，因此在已有的交通线路分布图层和地形图层的基础上，需要增加土地利用图层，以及水系分布图层。(教师独具)教材 P77活动1略2目前，对地理信息系统的定义还存在分歧，可归结为以下四类：(1)面向数据处理过程的定义：认为地理信息系统由地理数据的输入、存储、查询、分析、输出等子系统组成。(2)面向专题应用的定义：在面向过程定义的基础上，按其分析的信息类型来定义地理信息系统，如土地利用信息系统、矿产资源管理信息系统等。(3)工具箱定义：这种定义基于软件系统分析的观点，认为地理信息系统包括各种复杂的处理空间数据的计算机程序和各种算法。(4)数据库定义：在工具箱定义的基础上，更加强调分析工具和数据库间的连接。3略教材 P8182活动国外 GIS 软件，如哈佛大学开发的SYMAP 系列软件等。目前，国内下列GIS 软件在解决实际工程能力和技术创新等方面表现突出，如 MapGIS6.6、SuperMapGIS2003、地网 V5.0、CiloMap 等。教材 P85活动课题 GIS 的发展历程-10-国外地理信息系统的发展历程：国际上地理信息系统的发展始于20 世纪 60年代，地理信息系统起源北美，世界上第一个运行性的地理信息系统是在1963年加拿大土地调查局为了处理大量的土地调查资料，由测量学家 R.F.Tomlinson 提出并建立的。同一时期美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室，建立了SYMAP 系统软件，竭力发展空间分析模型和制图软件。20 世纪 70 年代以后，GIS 朝实用方向迅速发展。美国、加拿大、英国、西德、瑞典、日本等发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。20世纪 80年代是 GIS 普及和推广应用的大发展阶段，由于新一代高性能计算机的普及和迅速发展，GIS 也逐步走向成熟。20 世纪 90 年代，GIS 已成为确定性产业，投入使用的 GIS 系统，每 23 年就翻一番。GIS 已渗透到各行各业，愈来愈多的国际性会议、学术刊物以GIS 为主题，它已成为人们规划管理中不可缺少的应用工具。中国地理信息系统的发展历程：中国的地理信息系统研究与应用始于20 世纪70 年代末 80 年代初，虽然历史较短，但发展很快。大体分三个阶段：第一阶段，19781980 年为准备阶段，主要是舆论准备，队伍组建，开始GIS 的启蒙研究。第二阶段，19811985年为起步阶段，主要对GIS 进行理论探索和区域性实验研究，并制定国家 GIS 的规范，进行信息采集、数据库模型设计。1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。第三阶段，从 1986 年到现在，为 GIS 的全面发展阶段，作为一个全国性的研究领域，GIS 已逐步和国民经济建设相结合，取得了重大进展和实际应用效益。