2018-2019版高中地理 第三章 地理信息技術(shù)應用 第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)及其應用學案 中圖版必修3.doc

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第一節(jié)　地理信息系統(tǒng)及其應用 [學習目標]　1.了解地理信息系統(tǒng)的概念及其發(fā)展。2.掌握地理信息系統(tǒng)的基本組成，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) 概念 它是一種以采集、存儲、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)，簡稱GIS 功能 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，并具有強大的空間查詢、分析、模擬、統(tǒng)計和預測等功能 發(fā)展階段 開拓期→鞏固發(fā)展期→大發(fā)展期→用戶時代 組成 GIS人員、GIS軟件、硬件設備、地理數(shù)據(jù)、應用模型 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) 地圖數(shù)字 化過程 紙質(zhì)地圖→掃描→圖像處理→圖像拼接→圖像剪裁→圖像配準→矢量化→編輯與修改。GIS可輸出地形圖、專題圖和剖面圖，也可以輸出三維地圖 思考　地理信息系統(tǒng)與電子地圖的區(qū)別是什么？ 答案　地理信息系統(tǒng)是借助于計算機系統(tǒng)，不僅能輸入、管理、輸出地理信息，還能進行空間分析和動態(tài)預測。電子地圖是GIS的一種應用產(chǎn)品，GIS是可以隨時修改和更新的計算機軟件系統(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。 二、地理信息系統(tǒng)與城市管理 1．應用領(lǐng)域：資源調(diào)查、環(huán)境評估、災害預測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通信、交通運輸、公安、水利、公共設施、商業(yè)金融等。 2．在城市建設和管理中的典型應用：城市規(guī)劃和管理、基礎(chǔ)設施管理、土地利用與管理、生態(tài)環(huán)境管理。 判斷 1．地理信息系統(tǒng)可以用來處理任何數(shù)據(jù)。(　　) 2．凡是用到地圖或需要處理地理空間數(shù)據(jù)的領(lǐng)域都可以借助GIS。(　√　) 3．通過一定的方式將所要表示的內(nèi)容轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)，是地理信息系統(tǒng)與紙質(zhì)地圖最基本的差異。(　√　) 4．地理信息系統(tǒng)可以有效地完成對土地利用狀況的監(jiān)控和管理。(　√　) 探究點　地理信息系統(tǒng)及其應用 讀下面圖文材料，回答問題。 材料一　甲圖為一幅具有林木、河流和住房的景觀圖，乙圖是根據(jù)該圖而建立的空間數(shù)據(jù)模型。 材料二　某城市部分地區(qū)經(jīng)過數(shù)字化處理的交通線、功能分區(qū)、地價圖。 1．材料一中兩圖形對地物的表示有什么差異？與地圖相比，地理信息系統(tǒng)有哪些優(yōu)點？ 答案　差異：①儲存信息的形式不同。地理信息系統(tǒng)通過建立數(shù)據(jù)模型，以數(shù)據(jù)庫的形式儲存地理空間數(shù)據(jù)，而地圖以圖紙的形式保存地理信息。 ②查詢的方式不同。地理信息系統(tǒng)通過計算機進行查詢和數(shù)據(jù)更新，而地圖則通過肉眼進行判讀，獲得地理信息。GIS獲取的信息更有針對性，速度也更快。 ③地理信息系統(tǒng)可以將不同來源、不同比例尺、不同投影的地圖數(shù)據(jù)進行綜合，并進行空間分析，而地圖有許多方面做不到。 優(yōu)點：①信息量大，使用方便；②功能強大、完備；③能夠進行動態(tài)監(jiān)測和評估預測。 2．材料二中，若布局合理，則該城市盛行風向最不可能為________；若在該區(qū)域新建物流中心，最宜選擇在________。地理信息系統(tǒng)在城市管理中有哪些作用？ 答案　西南風　丁地　作用：地理信息系統(tǒng)在城市交通、土地利用、城市規(guī)劃等方面都具有強大的管理功能。 1．地理信息系統(tǒng)與一般信息系統(tǒng)的區(qū)別 一般信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng) 只能存儲、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 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，并具有強大的空間查詢、分析、模擬、統(tǒng)計和預測等功能 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2．地理信息系統(tǒng)在城市管理中的功能 [拓展提升] 1．地理信息系統(tǒng)在災害監(jiān)測中的應用 應用地理信息系統(tǒng)，并借助于遙感技術(shù)，可有效地監(jiān)測和預報洪澇災害、森林火災等。 2．地理信息系統(tǒng)在醫(yī)療救護方面的應用 城市規(guī)劃是地理信息系統(tǒng)的重要工作。GIS數(shù)據(jù)存儲采用“分層”技術(shù)，即將地圖中的不同要素，存儲在不同的“層”中。將不同的“層”要素進行重疊，就形成不同主題的地圖。GIS中，不同類型的地理空間信息儲存在不同的圖層上，疊加不同的圖層可以分析不同要素間的相互關(guān)系。據(jù)此完成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(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值 2．對1985年與2015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(jié)構(gòu)的變化 D．預測城市降水變化的趨勢 答案　1.A　2.C 解析　第1題，GIS是地理信息系統(tǒng)的縮寫。它能對地理空間數(shù)據(jù)進行輸入、管理、分析和表達。商業(yè)活動與交通區(qū)位和人口分布關(guān)系十分密切，故交通圖層與人口圖層疊加可以為商業(yè)網(wǎng)點選址提供依據(jù)。第2題，城市土地利用類型的變化能夠反映城市地域結(jié)構(gòu)的變化，土地利用變化不能反映出交通流量的狀況，洪澇是天氣與地形共同作用的結(jié)果，降水變化與天氣狀況有關(guān)。 2016年第22號臺風“海馬”于10月21日在珠三角附近沿海登陸，正面襲擊并嚴重影響深圳。最大風力達14級，出現(xiàn)大暴雨，局部地區(qū)有特大暴雨，在一些山區(qū)可能會誘發(fā)滑坡、泥石流災害，當?shù)卣竺癖姵冯x到安全地區(qū)。據(jù)此完成1～2題。 1．如果讓你利用GIS制定撤離預案，你需要輸入的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括(　　) ①地質(zhì)?、诘孛病、鄣匦巍、芙煌? A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④ 2．制定撤離預案屬于GIS的________功能(　　) A．存儲 B．管理 C．分析 D．模擬 答案　1.A　2.D 解析　第1題，根據(jù)內(nèi)容的不同，GIS數(shù)據(jù)可分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)。地質(zhì)、地貌、地形屬于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，交通數(shù)據(jù)屬于GIS中的專題數(shù)據(jù)。第2題，制定撤離預案利用的是GIS根據(jù)輸入信息模擬結(jié)果的功能。 下圖示意“某地理專題研究建立的地理信息系統(tǒng)圖層”。讀圖，完成3～4題。 3．疊加丙與丁圖層可以研究(　　) A．河流分布 B．地形特征 C．商店布局 D．客貨流量 4．為了較合理地得出丙圖，需要疊加的圖層有(　　) A．甲與乙 B．甲與丁 C．乙與丁 D．甲、乙、丁 答案　3.C　4.D 解析　第3題，丙圖層是交通分布，丁圖層是人口分布，與人口和交通相關(guān)的是商業(yè)布局。第4題，交通建設首先要考慮盡可能多的連接居民點，以獲得較好的社會經(jīng)濟效益，在具體選線上，還要考慮到地形和河流等自然條件，以降低建設成本。 5．閱讀材料，回答下列問題。 濟南的張先生打算開一家連鎖店，可濟南市里已經(jīng)有十幾家這樣的分店了，在什么地段開店才能實現(xiàn)利潤最大化呢？他從網(wǎng)上調(diào)出城市電子地圖，對主要商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、城市繁華地段進行快速查詢統(tǒng)計，各種數(shù)據(jù)、指標一目了然。他輸入自己的期望值，系統(tǒng)很快篩選出5個最具價值的熱點區(qū)域，并根據(jù)人流量、交通狀況、周邊地段、未來發(fā)展預測等情況仿真計算出店面經(jīng)營狀況。張先生很快就從中選定了自己最滿意的店址。 (1)材料中，張先生在進行店面選址時運用了地理信息系統(tǒng)的______________、______________、______________功能。 (2)試說明張先生從網(wǎng)上進行店面選址與人工選址相比有什么優(yōu)勢？ (3)你所在的城市在城市管理中是否出現(xiàn)過運用GIS幫助改善管理狀況的情況？你能否借鑒材料中的經(jīng)驗談一下改進意見？ 答案　(1)查詢　分析　模擬 (2)省時省力、方便迅速，能對各備選店址進行模擬，選址更科學有效。 (3)略。(該題的設計主要要求學生要關(guān)心社會，要善于把所學知識與實際生產(chǎn)、生活相聯(lián)系。關(guān)于改進意見，只要符合當?shù)貙嶋H情況，有道理即可)。 解析　通過認真閱讀材料中張先生操作過程中的關(guān)鍵詞語，如“快速查詢統(tǒng)計”“系統(tǒng)很快篩選”“預測”等，就可確定其應用GIS的功能類型。與傳統(tǒng)調(diào)查分析方法相比，GIS分析需要時間少，節(jié)省經(jīng)費，且科學合理。 GIS即地理信息系統(tǒng)，具有地圖處理、數(shù)據(jù)庫和空間分析等功能。GIS可以像傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖一樣，解決“地點”“狀況”等有關(guān)查詢，且GIS還能進行趨勢分析，復雜的“模式”分析，還可以用“虛擬模擬”進行預測性分析。據(jù)此完成1～2題。 1．通過地圖、遙感圖像、野外考察等獲得數(shù)據(jù)的GIS技術(shù)程序是(　　) A．數(shù)據(jù)處理 B．數(shù)據(jù)采集 C．數(shù)據(jù)分析 D．信息輸出 2．GIS與傳統(tǒng)地圖的最基本差異是(　　) A．GIS用點、線、面來表示地物的空間特征和屬性 B．GIS用符號表示地物的屬性 C．GIS用色彩來表示地物的差異 D．GIS用數(shù)字表示地物的空間數(shù)據(jù) 答案　1.B　2.D 解析　第1題，獲得數(shù)據(jù)的過程是數(shù)據(jù)采集。第2題，傳統(tǒng)地圖通過不同的符號、色彩組成的點、線、面來表現(xiàn)地理事物的空間分布，而GIS在建立數(shù)據(jù)庫時，首先要對紙質(zhì)地圖、文字及非數(shù)字形式的資料進行數(shù)字化處理。 3．地理信息系統(tǒng)(　　) A．主要是記錄地理事物的計算機系統(tǒng) B．具有空間分析的能力，沒有動態(tài)預測能力 C．是地圖繪制系統(tǒng) D．是專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng) 答案　D 解析　地理信息系統(tǒng)是專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。它能對空間數(shù)據(jù)進行輸入、管理、分析和表達，它是地圖的延伸，凡是用到地圖或需要處理地理空間數(shù)據(jù)的領(lǐng)域，均可以借助地理信息系統(tǒng)。 4．地理信息系統(tǒng)的簡要程序是(　　) A．信息源→數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)庫→空間分析→表達 B．信息源→空間分析→數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)庫→表達 C．信息源→空間分析→數(shù)據(jù)庫→數(shù)據(jù)處理→表達 D．信息源→數(shù)據(jù)庫→數(shù)據(jù)處理→空間分析→表達 答案　A 解析　地理信息系統(tǒng)，首先根據(jù)地圖、野外考察等信息源獲取數(shù)據(jù)，再進行數(shù)據(jù)處理，進入數(shù)據(jù)庫，然后進行空間分析和表達。 隨著計算機和網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖越來越不能滿足人們的需要，電子地圖作為一個新興產(chǎn)品，已經(jīng)備受人們的青睞。讀圖，完成5～6題。 5．根據(jù)你對地圖的理解和對這兩種地理圖像的了解，選擇正確的選項(　　) A．甲屬于地圖，乙不屬于地圖 B．甲不屬于地圖，乙屬于地圖 C．甲、乙均屬于地圖 D．甲、乙均不屬于地圖 6．若你是一位對南京陌生的北京游客，準備到南京游覽長江大橋、中山陵和雨花臺，下列對地圖的使用，最恰當?shù)囊豁検?　　) A．在北京市上網(wǎng)查詢南京電子地圖，了解旅游景點的分布，確定旅游線路；到南京購買南京市旅游地圖，使用南京旅游地圖進行旅游活動 B．在北京市上網(wǎng)查詢Google Earth，了解旅游景點的分布，確定旅游線路；到南京購買南京市旅游地圖，使用南京旅游地圖進行旅游活動 C．到南京上網(wǎng)查詢Google Earth，了解旅游景點的分布，確定旅游線路 D．在北京市購買南京地圖，了解旅游景點的分布，確定旅游線路 答案　5.A　6.A 解析　第5題，甲屬于GIS的表達方式之一——電子地圖，可以在計算機屏幕上查看，也可以打印成紙質(zhì)地圖；而乙則是一種遙感圖片，不屬于地圖。第6題，我們可以利用網(wǎng)絡GIS調(diào)出所在或準備到達的一個陌生城市的電子地圖，查詢目標地點狀況以及確定合理的行走路線。 疊加分析就是將同一地區(qū)的兩層或多層地圖要素重疊在一起進行圖層和屬性運算，產(chǎn)生新的圖層和屬性的過程。圖中甲、乙分別為同一地區(qū)兩種要素分布圖。據(jù)此完成7～8題。 7．若將甲、乙兩圖層進行疊加，得到的新圖是(　　) 8．若甲、乙分別為城市交通網(wǎng)和地租等值線圖層，疊加后生成新圖層的圖形信息是(　　) A．城市道路網(wǎng)類型 B．污染工業(yè)布局規(guī)劃 C．城市功能分區(qū)結(jié)構(gòu) D．城市商業(yè)網(wǎng)點分布 答案　7.A　8.D 解析　第7題，本題考查學生對圖層疊加的把握程度，甲、乙疊加后可得到新圖A。第8題，根據(jù)上題的原理，城市交通網(wǎng)和地租等值線圖層疊加后生成新圖層的圖形信息是交通線與地租等值線分布，即城市商業(yè)網(wǎng)點的分布。 2017年10月8日，美國加利福尼亞州發(fā)生特大火災，火勢覆蓋160平方公里，10萬人被迫疏散。消防部門出動了多架消防飛機和直升飛機滅火。根據(jù)材料完成9～10題。 9．滅火飛機在選擇飛行路線時，可以利用一種以采集、存儲、管理、分析和描述________有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)(　　) ①地球表面?、诘乩矸植肌、鄞髿鉅顩r?、苡钪姝h(huán)境 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 10．滅火飛機在飛行過程中，主管人員可以通過地理信息系統(tǒng)(　　) ①查詢設備的位置　②選擇最佳轉(zhuǎn)移線路?、勰M設備狀態(tài)　④了解天氣信息 A．②③④ B．①③④ C．①②④ D．①②③ 答案　9.A　10.D 解析　第9題，地理信息系統(tǒng)采集、存儲、管理、分析和描述的數(shù)據(jù)是關(guān)于地球表面和地理分布的，與大氣狀況和宇宙環(huán)境無關(guān)。第10題，了解天氣信息不是GIS提供的功能。 下圖為“某工程應用地理信息系統(tǒng)(GIS)選址工作流程圖”。讀圖回答11～12題。 11．最有可能采用圖示流程進行選址的工程是(　　) A．汽車加油站 B．地下水天然下滲補給區(qū) C．大型游樂園 D．放射性廢棄物儲存場 12．圖示GIS處理與分析流程中，a環(huán)節(jié)所示功能為(　　) A．趨勢分析 B．疊圖分析 C．預測分析 D．緩沖分析 答案　11.D　12.B 解析　第11題，此圖顯示GIS的工作流程，采用疊加圖層分析的方法，最終選址在低人口密度、適宜地質(zhì)、不接近主要道路的非生態(tài)保護區(qū)，說明該工程可能有很強的污染性。第12題，其中a環(huán)節(jié)表現(xiàn)為不同地理要素如道路、地質(zhì)、人口密度等圖層的疊加分析。 13．GIS即地理信息系統(tǒng)，在國民經(jīng)濟各部門得到了廣泛的應用。GIS數(shù)據(jù)庫由若干圖層組成。據(jù)此回答下列問題。 (1)GIS的工作過程主要有________________________、______________________以及____________________等環(huán)節(jié)。 (2)圖示的“圖層”按自然和人文兩個方面分類，屬自然地理方面的是__________________；屬人文地理方面的是______________________。 (3)下列課題中，主要應用GIS進行研究的有(　　) ①近50年來，某省糧食總產(chǎn)量與人均產(chǎn)量變化趨勢分析 ②近20年來，某市市區(qū)人口分布變化特征與城市建設相關(guān)性分析 ③某市郊區(qū)土地利用狀況與農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)變化特征分析 ④某市市區(qū)主要道路交叉口交通流量狀況分析及公交線路、站點分布的方案設計 A．①② B．①③④ C．②③④ D．①④ (4)若要研究郵電通信點的布局問題，你認為還應該增加哪些圖層？請簡要說明原因。 答案　(1)地理數(shù)據(jù)的輸入、存儲　地理數(shù)據(jù)的操作和分析　地理信息輸出 (2)水系、地形、土壤　土地利用、居民點　(3)C (4)交通線路圖和居民點分布密度圖?！∴]電通信點的布局要具備兩個條件：一是要分布在居民區(qū)內(nèi)或居民分布集中的地區(qū)，二是要布局在交通便利的地方，即位于交通干線附近。 解析　本題以不同信息的GIS圖層為切入點，考查不同要素間的相互關(guān)系，疊加不同的圖層，可以構(gòu)成某一主題的圖層。GIS的應用領(lǐng)域相當廣泛，可以說，凡是用到地圖或需要處理地理空間數(shù)據(jù)的領(lǐng)域，都可以借助GIS。郵電通信點的布局需要考慮到居民點分布集中和交通便捷兩個方面。所以在確定郵電通信點的布局時，要用到交通線分布圖和居民點的分布圖。 14．讀圖，分析回答問題。 (1)上面的圖片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、空交通方式并舉的格局”，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(zhì)、地塊輪廓的變化，在GIS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？ 答案　(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，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)絡調(diào)出復旦大學所在地區(qū)的地圖，查出從車站到復旦大學最合理的公交路線。 解析　第(1)題，應結(jié)合產(chǎn)生城市交通擁堵現(xiàn)象的原因和解決城市交通擁堵問題的措施進行分析回答。第(2)題，根據(jù)GIS的數(shù)據(jù)存儲采用“分層”技術(shù)，將地圖中的不同地理要素存儲在不同的圖層中。在GIS的具體操作中往往涉及部分圖層或個別圖層，而不是所有的圖層。因此，要了解上海市近五年以來土地使用性質(zhì)、地塊輪廓的變化，應對近五年以來上海市每年的土地利用圖層進行對比分析。第(3)題，從GIS具有提供路況信息查詢功能得到答案。 考點題點細目表 考點 題點 題目序號 地理信息技術(shù)應用 地理信息系統(tǒng)及其應用 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14