2024高中地理第3章地理信息技术应用第1节地理信息系统及其应用学案湘教版必修3

PAGE9-第一节地理信息系统及其应用[生活链接]随着智能手机的快速发展，将自行车系统加入到智能手机中就可以加快自行车的发展，提高自行车的利用率。在此基础上，利用地理信息系统能够开发出功能特别强大的软件，更加便利人们的生活。课程标准学习目标核心素养运用有关资料，了解地理信息系统(GIS)在城市管理中的功能。了解：地理信息系统发展。知道：地理信息系统的基本构成及基本功能。理解：地理信息系统的工作原理及其在城市管理中详细应用。应用：学会运用常见的地理信息系统产品，并能充分利用其主要功能解决相关问题。综合思维：归纳、总结地理信息系统的工作原理和用途。地理实践力：结合实例，理解地理信息系统在城市建设和管理中的应用。自主预习固根基主干引导夯基固本一、地理信息系统1．概念：地理信息系统是一种以采集、存储、管理、eq\x(\s\up1(01))分析和描述地球表面与eq\x(\s\up1(02))地理分布有关数据的空间信息系统。2．功能：除了一般的存储、eq\x(\s\up1(03))管理数据外，还能显示数据的eq\x(\s\up1(04))空间分布，并具有强大的空间查询、分析、模拟、统计和eq\x(\s\up1(05))预料等功能。3．发展4．组成eq\x(\s\up1(08))硬件设备计算机主机、数据输入设备、数据输出设备、数据传输设备、存储设备地理数据基础数据和eq\x(\s\up1(09))专题数据eq\x(\s\up1(10))GIS软件供应存储、显示、eq\x(\s\up1(11))分析地理数据的功能GIS人员GIS系统开发人员和用户应用模型解决实际问题的eq\x(\s\up1(12))数学模型5．工作过程：主要包括地理数据的eq\x(\s\up1(13))输入、存储，地理数据的eq\x(\s\up1(14))操作和分析，以及地理信息输出等环节。(1)地理数据的输入：将收集好的各种数据资料，经过eq\x(\s\up1(15))分类和格式转换后，就可输入到计算机中。其中对图形数据的输入，常用的方法是扫描纸质地图后进行eq\x(\s\up1(16))数字化处理。(2)GIS数据存储：采纳“eq\x(\s\up1(17))分层”技术，即将地图中的不同地理要素，存储在不同的“图层”中。将不同的eq\x(\s\up1(18))“图层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。[自我探究]涉及人类生产、生活的课题都可以用GIS进行探讨吗？[答案]地理信息系统是按地理空间分布特征来反映地理实体结构和动态改变规律的，因此，不反映地理空间分布特征的有关课题，一般不用GIS进行探讨。二、地理信息系统与城市管理1．GIS的应用领域：资源调查、环境评估、eq\x(\s\up1(01))灾难预料、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。2．GIS在城市建设和管理中的应用(1)城市规划和管理：城市规划的设计、eq\x(\s\up1(02))工程选址、城市管理、协助决策。(2)基础设施管理：eq\x(\s\up1(03))工程设计、应急抢修、日常维护管理等。(3)土地利用与管理：对土地利用状况的eq\x(\s\up1(04))监控和管理。(4)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。3．GIS的新进展主要包括网络GIS、三维GIS与虚拟GIS、多媒体GIS等。[自我探究]GIS在病人急救过程中可供应哪些服务？[答案]GIS在病人急救过程中，可供应如下服务：①快速锁定病人的位置；②搜寻距离病人最近的医院和救援车；③供应救援车最佳行车路途，以赢得抢救时间等。1．地理信息系统建立的基础是()A．应用模型 B．地理数据C．GIS硬件 D．GIS软件答案B解析地理信息系统建立的基础是地理数据。2．地理信息系统的构成主要包括()A．硬件、软件、数据、人员、应用模型B．电脑、软件、数据、人员、应用模型C．计算机、数字化仪、扫描仪、绘图仪D．硬件、软件、数据、文字、应用模型答案A解析地理信息系统的构成主要包括硬件、软件、数据、人员、应用模型。[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)面对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)面对专题应用的定义：在面对过程定义的基础上，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困难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P81～82活动]国外GIS软件，如哈佛高校开发的SYMAP系列软件等。目前，国内下列GIS软件在解决实际工程实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]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年头，地理信息系统起源于北美，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。同一时期美国哈佛高校的计算机图形与空间分析试验室，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年头以后，GIS朝好用方向快速发展。美国、加拿大、英国、瑞典、日本等发达国家先后建立了很多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。20世纪80年头是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快速发展，GIS也逐步走向成熟。20世纪90年头，GIS已成为确定性产业，投入运用的GIS系统，每2～3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行缺少的应用工具。中国地理信息系统的发展历程：中国的地理信息系统探讨与应用始于20世纪70年头末80年头初，虽然历史较短，但发展很快。大体分三个阶段：第一阶段，1978～1980年为打算阶段，主要是舆论打算，队伍组建，起先GIS的启蒙探讨。其次阶段，1981～1985年为起步阶段，主要对GIS进行理论探究和区域性试验探讨，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试验室成立。第三阶段，从1986年到现在，为GIS的全面发展阶段，作为一个全国性的探讨领域，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。主题探究提素能创设情境激活思维探究点地理信息系统2016年10月25日，北京超图软件股份有限公司在京发布了其新产品“SuperMapGIS8C(2024)”，添加了空间大数据引擎，为用户基于地理信息的大数据处理、挖掘与分析供应了便利。“超图供应的不是大数据本身，而是大数据的处理实力与处理平台，让更多人拥有处理时空大数据实力。”超图副总裁、探讨院院长李绍俊介绍，新版本供应大宗数据的自动分割功能，增加了空间统计分析模块，可用于疾病、犯罪等空间数据的统计分析。此外，新版本还优化了三维地图显示性能，支持VR头盔，并首次添加室内导航功能。据此探究下列问题。(1)“SuperMapGIS8C(2024)”属于“3S”系统中的哪一类？(2)“SuperMapGIS8C(2024)”的工作过程须要哪些环节？[答案](1)GIS。(2)信息输入、数据处理、数据库管理、空间分析、信息输出等。地理信息系统可以解决的四类基本问题及工作程序(1)解决的四类基本问题①与分布、位置有关的基本问题。GIS可以便利地查询地物的位置、地物的相关属性。也可以用地物属性来查询地物位置。显示了GIS对信息空间表达的功能，它实际是回答以下两个问题：a．“地点”：对象(地物)在哪里？b．“状况”：哪些地方符合特定的条件，对象(地物)的属性。②趋势分析。GIS能够了解地物随时间改变的过程，分析该地物发展趋势，即回答“从何时起发生了哪些改变？”③模式问题。对象的分布存在何种空间模式，即揭示各种地物之间的空间关系。通过GIS建立地物分布及其组合的空间模式，进而分析模式各要素间的空间关系。④模拟问题。利用数据及已驾驭的规律建立模型，就可以模拟某个地方假如具备某种条件时将出现的结果，即回答“假如……将如何”。例如，高程与被沉没地区的关系、温室效应与海平面上升的关系。(2)工作程序地理信息系统能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达，其简要程序和每个程序含义图示如下：从南海、东海、黄海到渤海，我国18000km的大陆海岸线上，每天都在上演“填海大戏”。读图，完成(1)～(2)题。(1)通过图示GIS空间分析，能得到近年来我国()A．填海区人口迁入数量B．填海区植被类型C．填海区土地利用类型D．填海区面积(2)图示GIS应用的领域是()A．环境评估 B．国土管理C．城市规划 D．灾难预料[解题思路]第(1)题，探讨不同时期的RS影像，分析海岸线位置的改变，可推断陆地面积改变。第(2)题，由填海造陆进程可知，GIS应用领域是国土管理。[答案](1)D(2)B[方法指导]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，由于这些专题图层是由很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，有肯定的坡度等特征；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的特点。(3)最终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。探究点地理信息系统与城市管理读某城区公共卫生地理信息系统部分显示，探究下列问题。(1)在图中所示的地理信息系统中，可能用到哪些方面的数据？(2)地理信息系统在城市管理中具有哪些优势？(3)GIS和地图、电子地图有何区分？[答案](1)在该系统中用到了医疗资源点和传染病分布等信息。(2)在城市管理中，可以对相关信息进行综合分析。发生应急事务时，输入应急路途的起点和终点，系统会分析出两点间的最优路径，并计算出路径的长度以及经过的路途名称，从而为应急事务处置供应决策支持。(3)GIS与地图的基本区分在于GIS将地物的各种特征数据化。GIS与电子地图的区分是：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．地理信息系统在城市管理中的功能2．地理信息系统在灾难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难、森林火灾等。3．地理信息系统在医疗救援方面的应用下图为某专题探讨建立的地理信息系统(GIS)图层。据此完成(1)～(2)题。(1)该专题探讨可能是()A．耕地分类和评价 B．工业分布与交通的关系C．商业分布和规划 D．学校布局(2)若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场选址，应增加下列图层中的()①大气污染②区域规划③造纸厂、印刷厂分布④水文、地质A．①② B．①③C．②③ D．②④[解题思路]第(1)题，依据图示的图层信息：土壤、地形、居民点、土地利用和水系分布可以说明该专题探讨可能是耕地的分类和评价。第(2)题，垃圾深埋易对地下水造成污染，并且会对某些地表功能区的布局产生影响，故须要区域规划和水文地质图层信息。[答案](1)A(2)D[方法指导]地理信息系统与一般信息系统的区分类别区分一般信息系统只能存储、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一般信息系统的功能外，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、统计和预料等功能小题速测试身手对点迁移刚好反馈探究点1地理信息系统香港电子地图是GIS(地理信息系统)的典型反映，与一般地图相比，具有很多优点。据此完成1～2题。1．GIS技术与一般地图的共同特点是()A．信息量一样大B．都便于查询各种信息C．都可以进行空间分析D．都利于数据化处理各种信息答案C解析GIS是地理信息系统的简称，它是在地图的基础上发展起来的，是一种以采集、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。它的信息量大，有利于数据的管理和查询，但其与一般地图一样都可以进行空间分析。2．下列有关香港电子地图内容的叙述，错误的是()A．可以便利地查询香港的三维地形或地图信息B．可以分类或局部查询相关地理信息C．可以干脆刚好精确监控香港所发生的任何事务D．可随时切换、缩放、更新、修改新的图层答案C解析由于地理信息系统信息来源相对有肯定滞后性，所以不能干脆刚好精确监控事务的发生、发展过程。探究点2地理信息系统与城市管理在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。据此回答