第6章 附6　GPS与GIS地理信息技术的应用

1、.附6GPS与GIS地理信息技术的应用学习目的：1.理解地理信息系统的概念、开展，掌握地理信息系统的组成及工作过程。难点 2.理解地理信息系统在城市建立和管理中的应用。重点 3.培养学生热爱科学的情感，感受科技开展对消费、生活带来的宏大影响。 4.理解全球定位系统的概念、组成、开展历程、根本原理。 5.理解全球定位系统在定位导航中的广泛应用。重点、难点 6.培养学生的科学素养，激发学生探究科学的欲望。自 主 预 习探 新 知一、地理信息系统1地理信息系统1概念以采集、存储、管理、分析和描绘地球外表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

2、，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工作过程轻巧识记口诀法记忆地理信息系统的功能地理信息系统功能多，存储、管理数据不用说；显示数据空间分布快，提供空间查询很灵敏；分析和模拟神通广，统计和预测美名播。2地理信息系统与城市管理1GIS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、商业金融等人们消费生活的各个领域。2GIS在城市建立和管理中的典型应用应用领域应用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根底设施管理工程设计、应急抢修、日

3、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、环境与区域可持续开展的决策分析、环保设施的管理等二、全球定位系统1全球定位系统1概念具有在海、陆、空进展全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。2组成系统构造组成和分布功能空间星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成为全天候定位提供可能地面控制系统1个主控站搜集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算GPS卫星的轨道和卫星时钟数据3个注入站在每颗卫星运行至上空时，将导航数据及主控站的指令注入卫星5个监控站监测与调控卫星上的各种设备的工作、运行情况用户系统包括接收机硬件、GP

4、S数据处理软件等用户设备，硬件由天线单元和接收单元组成捕获GPS卫星信号，实时地计算出三维坐标、速度以及时间3GPS接收机的常见类型2全球定位系统与定位导航1定位精度静态导航定位：厘米级甚至毫米级精度。动态定位：到达1米以内精度。速度测量：到达厘米级精度。时间测量：毫微秒级精度。2应用交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业。监测地壳的微小挪动，帮助预报地震。与GIS、RS结合，为资源调查、工程管理、精细农业效劳。自主诊断1GIS技术是地图的延伸。2假如将GIS技术用来监测森林火灾，可以预测、判断引起火灾的原因。3要想动态显示北极冰川面积近30年的变化状况，并预测其

5、变化趋势，需要应用的技术手段为地理信息系统。4物流公司建立物流GPS网络平台，当货主交付货物后，物流公司将GPS设备与货物捆绑运输，并提供给货主提货单和GPS网络查询密码。货主和物流公司可以随时随地通过GPS网络查询货物当前的运输位置。5驾驶员利用车载GPS设备制定运输道路。【提示】1RS技术是人的视力的延伸，GIS技术是地图的延伸，可分别处理RS和GPS技术提供的图像和数据，GPS技术可以准确测定经纬度和高程，建立三维坐标。2GIS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。做不到预测、判断引起火灾的原因。3要显示北极冰川面

6、积的动态变化状况，并预测其变化趋势，要利用地理信息系统。4货主和物流公司可以随时随地通过GPS网络按货单号和密码查询货物当前的运输位置。5驾驶员利用车载GPS设备，利用其定位和导航功能，制定运输道路。合 作 探 究攻 重 难地理信息系统老师用书独具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展综合气候区划，使农业走上了可持续开展道路。【考虑交流】1万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。2除气候要素外，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

7、、水文图层、土地利用图层和土壤图层。1地理信息系统的组成及作用组成用处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根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根底数据地质、地貌、地形数据等GIS建立在地理数据的根底上，数据组织和处理是GIS应用系统建立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、途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GI

8、S完成工作的用户2.地理信息系统的工作流程拓展延伸正确区分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。12017年7月8日，美国加州，当地灌木丛和树丛发生火灾，随后火势蔓延，过火面积超过6000英亩约合36421亩。有超过1000名消防员在各个火场救火，当局也派出5架直升机和4架飞机协助灭火。根据材料，完成12题。1灭火飞机在选择飞行道路时，可以利用一种以采集、存储、管理、分析和描绘_有关数据的空间信息系统地球外表地理分布大气状况宇宙环境ABC D2灭火飞机在飞行过程中，主管人员可以通过地理

9、信息系统查询设备的位置选择最正确转移线路模拟设备状态理解天气信息A BC D1A2D第1题，地理信息系统采集、存储、管理、分析和描绘的数据是关于地球外表和地理分布的，与大气状况和宇宙环境无关。第2题，理解天气信息不是GIS提供的功能。2地理信息系统可以建立数据模型，即通过一定的方式将所要表示的内容转变为数据，这是GIS与地图最根本的差异。据此答复12题。1GIS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都可以进展空间分析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，不表如今A纸绘地图更准确BGIS更有利于信息更新CGIS较地图直观性强DGIS可以快速进展各种空间分

10、析1C2A第1题，信息量大、便于查询信息和有利于数据化处理的是GIS的特点。进展空间分析那么是两种地图共有的特点。第2题，GIS是以数据形式存储信息，比纸绘地图要准确。A项说法错误。地理信息系统与城市管理老师用书独具材料广州市为理解决公交车、出租车的违章行为，市交警部门推出了“公交地理信息系统。该系统建立在电子地图的根底上，使公交车重叠率、换乘系数等运行状况一目了然。交通管理部门根据该系统提供的数据，进展综合分析，采用了将有些站点易位、增设公交站点以及在一些主干道上设置公交专用道公交快车走廊等措施，有效地改变了该市公交塞车的场面。在城市管理中广州市可利用GIS提供的完善的网络分析模型，结合天然

11、气网、自来水网中的阀门、开关等设备的状态、气压、水压等各种信息，实现网络压力和流向分析、浸透监测和流量分析、工作流程处理、野外施工检测、故障分析及提供抢修方案等。【考虑交流】1GIS在城市管理中有哪些功能？提示：GIS在城市管理中的功能主要有应用电子地图、空间查询、空间分析、空间模拟、趋势分析、决策应用。2是否涉及人类消费、生活的课题都可以用GIS进展研究？提示：GIS所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体构造和动态变化规律的，因此，不反映地理空间分布特征的有关课题，一般不用GIS进展研究。3目前，GIS在城市建立和管理中的典型应用有哪些方面？提示：主要有城市规划和管理，根底设施管理如

12、道路交通、电力、电信、燃气、自来水、排污等，土地利用与管理，生态环境管理等。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拓展延伸GIS在道路交通中的应用GIS可以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。在道路设计中，GIS可以将多种数据叠加，为道路规划提供直接的分析依据，如最正确途径分析、最小造价分析等；在道路建立中，GIS可以帮助掌握工程进度，控制工程质量。在道路及交通管理中，查询路况信息，为道路养护效劳。1GIS是用于空间分析的计算机系统，某中

13、学地理小组将它作为课题研究。据此完成12题。1以下四图，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以下中的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ABC D1C2A第1题，空间分析才能是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，

14、要调用图中的人口要素和自然要素图层。2GIS中，不同类型的地理空间信息存储在不同的图层上，叠加不同的图层可以分析不同要素的互相关系。据此答复12题。1城市交通图层与城市人口分布图层的叠加，可以A为商业网点选址B分析建筑设计的合理性C计算城市水域面积D估算工农业消费总值2对2019年与2019年城市土地利用图层进展分析，可以A计算交通流量的变化B预测洪涝灾害的发生C理解城市地域构造变化D预测城市降水变化趋势1A2C第1题，城市交通图层和城市人口分布图层的叠加，反映了该地区的交统统达度和消费人口的多少，因此可以为商业网点选址。第2题，构成城市土地利用图层的信息主要有住宅区、商业区、工业区等因素，对

15、其进展分析，可以理解城市地域构造的变化。全球定位系统老师用书独具材料GPS是美国从20世纪70年代开场研制，历时20年，于1994年全面建成的利用导航卫星进展测时和测距，具有在海、陆、空进展全方位实时三维导航与定位才能的新一代卫星导航与定位系统，GPS卫星信号传播和接收不受天气等因素的影响。从GPS卫星星座图甲可以看出有6个卫星轨道，每个轨道上有4颗卫星。对于地平面上的观测者来说，最少可见到4颗卫星。图乙为“全球定位系统的组成及其关系图。图甲图乙【考虑交流】1GPS的主要功能是什么？其原理是什么？提示：定位和导航。工作卫星不连续地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算，求

16、出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。2运用数学原理，要计算出地面静止物体的位置，至少根据几颗卫星提供的资料？要进一步进步定位精度，并迅速计算出运动物体的空间位置、运行速度和运行方向，至少有几颗卫星提供资料？提示：3颗；4颗。空间位置的定位需要空间三轴直角坐标系，即三维空间。这样必须由3颗卫星从三轴的方向来测定空间某点的地理坐标，故所使用的卫星不能少于3颗。根据4颗卫星提供资料，可迅速计算出运动物体的空间位置。1全球定位系统的特点2全球定位系统主要工作过程3全球定位系统的构成及各自的功能方法技巧“点与“面判断GPSGPS的主要功能是定位和导航。它的最大特点是工作对象是一个“点或“

17、多个点，明显区别于RS和GIS技术的工作对象“面。在“3S技术中选取适当手段时，要看其工作对象是“点还是“面，假如是“点那么选用“GPS，假如是“面那么选用RS或GIS。1结合所学知识，完成12题。1以下关于全球定位系统组成的表达，正确的选项是A全球定位系统由24颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成B全球定位系统由空间部分、地面监控系统和用户设备部分组成C全球定位系统由平台、传感器、信息传输接收装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成DGPS卫星星座由24颗工作卫星组成2通常确定地球上任何一点的地理位置应该具备的三个数据是A经度、间隔 、海拔B经度、纬度、海拔C纬度、相对高度、间隔 D到两极、赤

18、道的间隔 和等高线1B2B第1题，全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间部分、地面监控系统和用户设备部分，其中，空间部分由分布在距地面20 200 km的6个轨道面上的24颗卫星其中3颗备用组成；地面监控系统主要用于监测和控制卫星上各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿预定轨道运行；用户设备部分为GPS接收机。第2题，每一个地点都是一个三维空间，包括经度、纬度和海拔。2读以下图，完成12题。1上图是一款智能手机的GPS功能显示图，该手机的出现说明了AGPS技术已经成为人们日常生活的必备工具B随着GPS技术的普及，民用GPS技术开展很快C只有名牌的手机厂商才有才能开发GPS手机技术，中国目前

19、还没有掌握此技术D手机GPS导航不需要通过GPS卫星，有手机信号就行2手机GPS功能的出现，说明GPS逐渐走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手，其原因主要是AGPS手机成为时尚BGPS技术可以帮助人们选择最适宜的旅游线路，降低旅游本钱CGPS技术可以扩大人们的出行范围DGPS技术可使旅游者更具平安感1B2B第1题，GPS有定位、导航功能，接收信号时，首先需要卫星进展定位；GPS手机的出现，说明GPS已融入人们的生活，但并不是人们日常生活的必备工具；中国已经掌握了研发GPS手机的技术。第2题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，说明GPS技术具有定位、导航的实用价值，有利于旅

20、游者选择旅游线路。全球定位系统与定位导航老师用书独具材料某盗窃犯罪嫌疑人在青岛市市南区盗窃了一辆汽车，30分钟后，在他行驶到青岛市城阳区时被警察拦住，自认为没有泄露蛛丝马迹的犯罪嫌疑人在被逮捕的时候还有些莫名其妙。他怎么也想不到，被盗的那辆汽车安装了GPS，从他盗窃该汽车的那一刻起，就成为警察的监控目的。以下图为GPS车辆监控管理与调度示意图。【考虑交流】1警察是怎样根据全球定位系统GPS提供的信息将盗车犯罪嫌疑人逮捕的？请你大体说说警察破案的经过。提示：车载GPS全球定位系统随时监控、报告每一辆安装了GPS的汽车准确的经纬度位置，当车主发现汽车被盗报案后，警察就可以根据全球定位系统GPS提供

21、的信息，准确定位被盗汽车所在的位置，发现、追踪并逮捕盗车犯罪嫌疑人。2在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和效劳中心之间是怎样传递的？GPS在交通方面有哪些作用？提示：汽车中GPS用户设备接收了GPS卫星信息，算出车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送到效劳中心，效劳中心再根据汽车所在的位置，及时通过语音提示为汽车导航。GPS在交通方面可以实时播发路况信息，自动匹配最优行车道路；降低能源消耗，节省运行本钱，并使行车、乘车平安系数大大进步。归纳总结全球定位系统的应用领域拓展延伸“3S技术的互相关系“3S技术既独立开展又互相促进。遥感技术主要用于地理信息数据的获取，全球定位系统主要用于地理事物

22、的空间定位，地理信息系统主要用于地理信息数据的管理、更新、分析等。三者的关系可用以下图表示：图中表示遥感技术提供影像信息功能，表示地理信息系统反响影像信息处理结果，表示全球定位系统提供空间定位信息功能。1读我国地壳运动观测网图以下图，答复12题。1对地壳运动进展准确观测采用的主要技术是A遥感技术B全球定位系统C地理信息系统 D数字地球2根据观测站的分布特点判断，建立地壳运动观测网最主要的目的是A泥石流、滑坡的监测和预报B大地高程测量C地震监测和预报D电离层研究1B2C第1题，对地壳运动进展准确观测，首先要对地壳进展定位，确定某点的三维位置，然后观察挪动，所以主要用的是GPS技术。第2题，图中对

23、地壳运动进展准确观测的基准站、根本站与区域站在我国分布的范围较广，但又相对集中在我国地质不稳定的地区，显然是通过对地壳运动的准确观测，判断各站点之间的间隔 位移，进展地震监测和预报。2全球定位系统是现代战争中至关重要的装备。然而，过分依赖高科技，也可能导致军人的根本功丧失。许多美军官兵不会在传统地图上标注自己所在的位置，所以一旦GPS失灵，他们就会陷入非常危险的境地。据此完成12题。1假设一辆装备了GPS的汽车被恐惧分子劫持，美军不可采取的措施是A启动GPS跟踪系统，锁定车辆详细位置B发出遥控锁车指令，使车辆强行熄火C通过GPS向劫持者发出警告D使用准确制导炸弹袭击2在现代战争中，美军可以利用

24、导航型GPS进展A准确打击B搜寻目的C观测敌方工事 D预报地震1D2A第1题，发动袭击将会造成车内的人员伤亡。第2题，搜寻目的和观测工事均需利用遥感技术；预报地震属于测地型接收机的应用领域。图 表 解 读悟 技 巧图表讨论读用来存储不同信息的GIS图层图，讨论以下问题。讨论1.图示的“图层按自然和人文两个方面分类，属于自然地理方面的有哪些？属于人文地理方面的有哪些？提示：自然地理方面：水系、地形和地块。人文地理方面：土地利用和居民点。讨论2.假设要研究邮电通信点的布局问题，你认为还应增加哪些图层？请简单说明一下原因。提示：交通线路图和居民分布密度图。邮电通信点的布局要具备两个条件：一是分布在居

25、民点内或居民分布集中的地区；二是要布局在交通便利的地方，即位于交通干线上。读图方法阅读时需要关注以下几点：1此图反映GIS的信息存储方式，分图层存储不同的信息。2通过图层的叠加，可以形成地理信息的综合反映。3该图可以查询哪些地理信息及需要查询的图层。读图训练叠加分析就是将同一地区的两层或多层地图要素重叠在一起进展图层和属性运算，产生新的图层和属性的过程。图中甲、乙分别为同一地区两种要素分布图。据此完成12题。1假设将甲、乙两图层进展叠加，得到的新图是2假设甲、乙分别为城市交通网和地租等值线图层，叠加后生成新图层的图形信息是A城市道路网类型B污染工业布局规划C城市功能分区构造D城市商业网点分布1

26、A2D第1题，此题考察学生对图层叠加的把握程度，甲、乙叠加后可得到新图A。第2题，城市交通网和地租等值线图层叠加后生成新图层的图形信息是交通线与地租等值线分布，即城市商业网点的分布。 课堂小结当 堂 达 标固 双 基题组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构造及其动态变化规律的。据此完成13题。1互联网上的电子地图与纸质地图相比，其优点是本钱低、效益高信息容量大信息更新快描绘地物详细、准确ABC D2以下课题中，不能应用GIS进展研究的有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立相关性分析C浙江省西

27、部地区土地利用状况与农业构造变化特征分析D上海市浦东新区内环线的主要道路穿插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3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为地理决策提供根据1B2.A3.D第1题，电子地图是GIS的一种集成表现，其特点是制作本钱低，信息容量大且更新快，描绘地物详细、准确，不像传统纸质地图那样制作需要消耗大量的人力和物力，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，来反映地理实体构造及动态变化规律的。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进展研究。第3题，GIS技术能对信息进展存储处理，

28、便于信息查询，但最终目的是为决策提供根据。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还能进展趋势分析，复杂的“形式分析和用“虚拟模拟进展预测性分析等。据此完成45题。4假如将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5有的渔民已经利用GIS技术来寻找鱼群。假如普遍应用这一技术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绝对会增加渔业的消费本钱D会促进渔业消费，加大对渔业资源的开发利

29、用，进步渔民的生活程度4D5.B第4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，以利于制定科学合理的灭火方案。第5题，GIS可以寻找鱼群，暂时增加捕捞量，随着产量增加，消费本钱会逐渐降低，但由于过度捕捞会导致渔业资源枯竭，渔民的收益大减。6GIS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互相关系。现已有某城市交通线路分布图层、地形图层等，假设在该城市进展污水处理厂选址，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A BC DC要进展污水处理厂的选址，要考虑到本地区河流水系的分布，而且还要理解本区域土地的规

30、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根底上，需要增加土地利用图层，以及水系分布图层。以下图为某工程应用地理信息系统GIS选址工作流程图。读图，完成78题。7最有可能采用图示流程进展选址的工程是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缓冲分析7D8.B第7题，此图显示GIS的工作流程，采用叠加图层分析的方法，最终选址在低人口密度、适宜地质、不接近主要道路的非生态保护区，说明该工程可能有很强的污染性。第8题，其中a环节表现为不同地理要素如道路、地质、人口密度等图层的叠加分

31、析。题组3全球定位系统2017年11月5日19时45分，在西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭以“一箭双星方式成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星。这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星，是北斗三号第一、二颗组网卫星。成功进入轨道，标志着北斗卫星导航系统全球组网的开场。据此完成910题。9北斗卫星导航系统除可以提供准确的定位、测速外，还可以提供的效劳包括授时通信效劳农作物长势监测气温异常监测ABC D10在应用地理信息系统进展城市道路规划时，最合适作为基准图件的是A行政区划图 B人口密度图C遥感影像 D商业分布图9A10.C第9题，农作物长势监测和气温异常监测通过遥感技术可实现。第10题，遥感影像能及时真实地反映城市道路现状，以此为基准图件作出的规划