高二地理湘教版必修三學案 3.1 地理信息系統(tǒng)及其應用

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111 3.1 地理信息系統(tǒng)及其應用 學案（湘教版必修3） [學習目標]　1.了解地理信息系統(tǒng)的基本構成。2.了解地理信息系統(tǒng)的基本功能，理解地理信息系統(tǒng)在城市管理中的作用。 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、①________和②________地球表面與③____________有關④________的空間信息系統(tǒng)。 2．功能：除了一般的⑤________、⑥________數(shù)據(jù)外，還能顯示數(shù)據(jù)的⑦______________，并具有強大的⑧____________、分析、模擬、統(tǒng)計和預測等功能。 3．發(fā)展：開拓期→⑨______________期→大發(fā)展期→⑩____________。 4．組成：硬件設備、地理數(shù)據(jù)、?__________、GIS人員、?__________。 5．工作過程 主要包括地理數(shù)據(jù)的?________、存儲，地理數(shù)據(jù)的?______________，以及地理信息?______等環(huán)節(jié)。 環(huán)節(jié) 過程 地理數(shù) 據(jù)的輸入 將收集好的各種數(shù)據(jù)資料，經過分類和格式轉換后，就可輸入到計算機中。其中對圖形數(shù)據(jù)的輸入，常用的方法是?______紙質地圖后進行?________處理 GIS的數(shù) 據(jù)存儲 采用“?______”技術，即將地圖中的不同要素，存儲在不同的“圖層”中。將不同的“圖層”要素進行重疊，就形成不同?______的地圖 對GIS數(shù) 據(jù)的操作 與分析　 對GIS數(shù)據(jù)的操作，可以使各類數(shù)據(jù)之間的關系以直觀的形式表現(xiàn)出來，這種形式可以是?______、地圖或______。用戶和決策者對操作結果進行判斷分析后，就可獲得有用信息 GIS的 輸出 將編輯好的GIS信息在計算機顯示器的屏幕上顯示，或通過________、打印機等輸出 二、地理信息系統(tǒng)與城市管理 1．應用領域：資源調查、__________、__________、國土管理、__________、郵電通信、__________、公安、水利、公共設施、商業(yè)金融等。 2．GIS與城市管理 (1)城市規(guī)劃和管理：城市規(guī)劃的設計、____________、____________、輔助決策。 (2)基礎設施管理：____________、應急搶修、日常維護管理等。 (3)土地利用與管理：土地利用狀況的________和管理。 (4)生態(tài)環(huán)境管理：城市生態(tài)規(guī)劃、____________、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的______、環(huán)保設施的管理等。 探究點一　地理信息系統(tǒng)的組成及功能 【探究材料】 一個好的、完整的GIS系統(tǒng)，存儲了該地區(qū)或該目標的眾多空間信息，這些信息能隨時方便地從數(shù)據(jù)庫中調用，能快速地以圖形、圖像、表格或文本形式在屏幕上顯示，或者打印、繪制出來，并且可以對這些信息進行綜合分析，提取有用信息，通過計算來模擬真實世界，進而提出相應的決策意見。它是規(guī)劃、管理和決策的有效工具。下圖表明了GIS的這一性能。 1．從圖中可以看出，GIS系統(tǒng)應有幾個主要的組成部分？各部分的主要功能是什么？ 　 　 　 　 2．GIS在計算機顯示器的屏幕上常常顯示一幅地圖，這就是電子地圖，這種電子地圖與我們使用的紙質地圖有什么不同？ 　 　 　 【規(guī)律總結】 地理信息系統(tǒng)(GIS)的組成和工作過程 地理信息系統(tǒng)由硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)、人員、應用模型等組成，其工作過程主要包括地理數(shù)據(jù)的輸入、存儲，地理數(shù)據(jù)的操作和分析，以及地理信息輸出等環(huán)節(jié)。 簡要工作過程如下圖所示： 【考例探究1】　下圖示意為某專題研究建立的地理信息系統(tǒng)(GIS)圖層。據(jù)此完成(1)～(2)題。(　　) (1)該專題研究可能是(　　) A．耕地分類和評價 B．工業(yè)分布與交通的關系 C．商業(yè)分布和規(guī)劃 D．學校布局 (2)若利用該地理信息系統(tǒng)進行深埋垃圾場的選址，在下列圖層中應增加(　　) ①大氣污染?、趨^(qū)域規(guī)劃?、墼旒垙S、印刷廠分布④水文地質 　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 探究點二　地理信息系統(tǒng)與城市管理 【探究材料】 1．上面的漫畫反映了我國目前大多數(shù)城市存在的交通擁堵現(xiàn)象。若應用GIS解決城市交通擁堵問題，其發(fā)揮出的積極作用主要有哪些？ 　 　 　 2．未來五年上海將計劃形成“海、陸、空、鐵、水五路并舉的格局”，城市土地利用狀況將發(fā)生一定的變化。五年以后，如果你要了解上海市近五年以來土地使用性質、地塊輪廓的變化，在GIS系統(tǒng)中，你可直接進行對比分析的圖層是什么？ 　 　 3．如果你想利用假期去上海復旦大學參觀學習，但你對上海市又不熟悉，你將如何利用GIS進行路徑查詢？ 　 　 　 　 4．如果你是市110系統(tǒng)中心的工作人員，當接到報警電話后，你將如何調度警力，進行應急處理？ 　 　 　 【規(guī)律總結】 地理信息系統(tǒng)在城市建設和管理中的典型應用 應用 主要功能 舉例說明 城市信息管理與服務 主要向城市居民提供日常工作與生活所需的各種信息 提供旅游景點分布與詳情、商業(yè)網(wǎng)點的布局及各自特色、城市道路與建筑物的空間分布 城市規(guī)劃 和管理 進行城市與區(qū)域多目標的設計、選址、開發(fā)和規(guī)劃、輔助決策 規(guī)劃部門可以把有用的資料記錄到數(shù)據(jù)庫里，隨時查詢和統(tǒng)計，并用三維影像顯示城市市貌，還可以把城市地下管網(wǎng)的分布輸入系統(tǒng)中，進行有效管理 城市道路交通管理 顯示有關道路的路況、交通流量、沿線環(huán)境等空間和屬性信息?？梢蕴峁┒囝愋偷牟樵? 查詢空間信息：某個加油站、立交橋的坐標位置；查詢時間信息：某輛車某一時間處于什么位置及其某時間某地的車流量等；查詢路面質量、沿路環(huán)境、居民分布情況等。發(fā)布交通信息：及時地把交通擁堵情況、車流量、交通事故、交通環(huán)境情況顯示在車內顯示屏幕上，幫助駕駛員找出最佳行車路線 土地利用與管理 有效地完成對土地利用狀況的監(jiān)控和管理 土地使用性質變化、地塊輪廓變化、土地權屬關系變更等 城市救 災減災 實時跟蹤災害發(fā)生、發(fā)展過程，對災害進行快速分析、評價和模擬，并輔助開展災后的應急和恢復工作 為了提高火災防救工作的針對性，可以建立各防火區(qū)的火災信息系統(tǒng)，并建立相應的救護路線模型和災后損失評估模型 城市環(huán) 境管理 環(huán)境規(guī)劃與決策、監(jiān)測、評價、預測與模擬 對城市多種信息如大氣、水、土地、植被、噪聲等進行管理和處理 【考例探究2】　GIS中，不同類型的地理空間信息存儲在不同的圖層上，疊加不同的圖層可以分析不同要素的相互關系。據(jù)此回答(1)～(2)題。 (1)城市交通圖層與城市人口分布圖層的疊加，可以(　　) A．為商業(yè)網(wǎng)點選址提供依據(jù) B．分析建筑設計的合理性 C．計算城市水域面積 D．估算工農業(yè)生產總值 (2)對1985年與2000年城市土地利用圖層進行分析，能夠(　　) A．計算交通流量的變化 B．預測洪澇災害的發(fā)生 C．了解城市地域結構變化 D．預測城市降水變化趨勢 【巧學速記】 巧繪關聯(lián)圖，理解地理信息系統(tǒng)的工作流程 →→→ 【反思小結】 重要知識點 關鍵點總結 我的反思 地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)的概念、組成和工作過程是最基本的地理知識，是區(qū)分遙感、全球定位系統(tǒng)的關鍵，應理解掌握 地理信息系統(tǒng) 與城市管理 地理信息系統(tǒng)解決的四類基本問題、應用領域及在城市管理中的應用都是?？純热? 參考答案 課前準備區(qū) ①分析?、诿枋觥、鄣乩矸植肌、軘?shù)據(jù)?、荽鎯Α、薰芾怼、呖臻g分布?、嗫臻g查詢?、犰柟贪l(fā)展?、庥脩魰r代　?GIS軟件　?應用模型　?輸入　?操作和分析　?輸出　?掃描 ?數(shù)字化　?分層　?主題　?圖形 表格　繪圖儀　環(huán)境評估　災害預測　城市規(guī)劃　交通運輸　工程選址　城市管理　工程設計　監(jiān)控　環(huán)境評價　決策分析 課堂活動區(qū) 探究點一 1．應有五個主要的組成部分：硬件、GIS軟件、地理數(shù)據(jù)、應用模型和GIS人員。 硬件設備是地理信息系統(tǒng)的骨架，主要有計算機主機、數(shù)據(jù)輸入設備、數(shù)據(jù)輸出設備、數(shù)據(jù)傳輸設備和存儲設備； GIS軟件提供存儲、顯示、分析地理數(shù)據(jù)的功能，主要包括數(shù)據(jù)輸入與編輯、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)操作及顯示和輸出等； 地理數(shù)據(jù)是GIS的基礎，根據(jù)內容不同，可以分為基礎數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)； 應用模型是解決各種實際問題的數(shù)字模型，解決不同的問題，GIS要使用相應的模型，如人口擴散模型、商業(yè)選址模型、路徑分析模型等； GIS人員是地理信息系統(tǒng)需求、設計的核心，包括從設計、維護的專家到那些使用系統(tǒng)完成他們每天工作的人員。 2．紙質地圖都必須轉換為數(shù)字形式，才能為計算機存儲、識別和處理，常用的方法是掃描紙質地圖后進行數(shù)字化處理。地圖中的不同要素存儲在不同的“圖層”中，用戶和決策者對操作結果進行判斷分析后，就能獲得有用的信息。 考例探究1　(1)A　(2)D　[圖層疊加即為圖層因素的綜合，圖層疊加分析就是綜合分析的方法，圖示中的圖層信息是解題的關鍵。第(1)題，土壤、地形、土地利用和水系分布可以說明耕地的分類和評價；而B項工業(yè)分布與交通的關系則需要工廠和交通線的圖層，與土壤沒關系；C項商業(yè)分布和規(guī)劃則需要商業(yè)網(wǎng)點的圖層，圖中沒有呈現(xiàn)，且商業(yè)與土壤、水系分布無關；學校的分布與土壤、水系無關。第(2)題，通過分析可知，深埋垃圾場對大氣污染小，故不能選①；造紙廠、印刷廠是市場指向型的企業(yè)，與垃圾處理廠沒有直接關聯(lián)，故③不合題意；而深埋垃圾場需要考慮地質條件穩(wěn)定的地勢低洼地或溝谷、遠離城區(qū)、對居民區(qū)地下水沒有或污染小等條件。] 探究點二 1．快速查詢道路通行狀況，迅速定位事故地點，提供交通疏散方案；為道路規(guī)劃提供最佳路徑分析；查詢路況信息，為道路養(yǎng)護和應急搶修服務等。 2．近五年以來上海市每年的土地利用圖層。 3．利用網(wǎng)絡GIS調出復旦大學所在地區(qū)的地圖，查出車站到復旦大學最合理的公交路線。 4．接到報警后，立即從GIS電子地圖上確定突發(fā)事件的發(fā)生地，并同時搜索最近的巡邏警車，通知附近各路口交警封鎖或疏導道路；啟動最佳路徑功能，給警車指引道路，確保以最快的速度到達事故發(fā)生地，組織警力處理并將處理結果反饋指揮中心。 考例探究2　(1)A　(2)C　[在GIS中，地物空間特征和屬性的各項數(shù)據(jù)的結合，構成某一主題的圖層。疊加不同的圖層可以分析不同要素間的相互關系。第(1)題，商業(yè)網(wǎng)點選址主要考慮交通通達度和消費人口的多少。城市交通圖層與城市人口分布圖層疊加，可以對不同地點的交通通達度和消費人口進行比較，從而為商業(yè)網(wǎng)點選址提供決策依據(jù)。第(2)題，疊加不同的圖層可以分析不同要素間的相互關系。城市地域結構是指各功能區(qū)的分布、組合，而住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)等構成的地域結構的變化，就主要表現(xiàn)為城市土地利用的變化。] 111