高二地理湘教版必修三学案 3.1 地理信息系统及其应用

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3.1 地理信息系统及其应用 学案（湘教版必修3）

[学习目标] 1.了解地理信息系统的基本构成。2.了解地理信息系统的基本功能，理解地理信息系统在城市管理中的作用。

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、①________和②________地球表面与③____________有关④________的空间信息系统。

2．功能：除了一般的⑤________、⑥________数据外，还能显示数据的⑦______________，并具有强大的⑧____________、分析、模拟、统计和预测等功能。

3．发展：开拓期→⑨______________期→大发展期→⑩____________。 4．组成：硬件设备、地理数据、?__________、GIS人员、?__________。 5．工作过程

主要包括地理数据的?________、存储，地理数据的?______________，以及地理信息?______等环节。 环节 过程 将收集好的各种数据资料，经过分类和格式转换后，就可输入到计算机地理数 中。其中对图形数据的输入，常用的方法是?______纸质地图后进行?据的输入 ________处理 GIS的数 采用“?______”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“图据存储 层”中。将不同的“图层”要素进行重叠，就形成不同?______的地图 对GIS数 对GIS数据的操作，可以使各类数据之间的关系以直观的形式表现出来，21______。用户和决策者对操作结果据的操作 这种形式可以是?______、地图或○与分析 进行判断分析后，就可获得有用信息 22________、GIS的 将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过○输出 打印机等输出 二、地理信息系统与城市管理 23__________、○24__________、国土管理、○25__________、邮电通1．应用领域：资源调查、○

26__________、公安、水利、公共设施、商业金融等。 信、○

2．GIS与城市管理

27____________、○28____________、辅助决策。 (1)城市规划和管理：城市规划的设计、○

29____________、应急抢修、日常维护管理等。 (2)基础设施管理：○

30________和管理。 (3)土地利用与管理：土地利用状况的○

31____________、环境与区域可持续发展的○32______、环(4)生态环境管理：城市生态规划、○

保设施的管理等。

探究点一 地理信息系统的组成及功能 【探究材料】

一个好的、完整的GIS系统，存储了该地区或该目标的众多空间信息，这些信息能随时方便地从数据库中调用，能快速地以图形、图像、表格或文本形式在屏幕上显示，或者打印、绘制出来，并且可以对这些信息进行综合分析，提取有用信息，通过计算来模拟真实世界，进而提出相应的决策意见。它是规划、管理和决策的有效工具。下图表明了GIS的这一性能。

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1．从图中可以看出，GIS系统应有几个主要的组成部分？各部分的主要功能是什么？

2．GIS在计算机显示器的屏幕上常常显示一幅地图，这就是电子地图，这种电子地图与我们使用的纸质地图有什么不同？

【规律总结】

地理信息系统(GIS)的组成和工作过程

地理信息系统由硬件、软件、地理数据、人员、应用模型等组成，其工作过程主要包括地理数据的输入、存储，地理数据的操作和分析，以及地理信息输出等环节。 简要工作过程如下图所示：

【考例探究1】 下图示意为某专题研究建立的地理信息系统(GIS)图层。据此完成(1)～(2)题。( )

(1)该专题研究可能是( )

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的选址，在下列图层中应增加( ) ①大气污染 ②区域规划 ③造纸厂、印刷厂分布④水文地质

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A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 探究点二 地理信息系统与城市管理 【探究材料】

1．上面的漫画反映了我国目前大多数城市存在的交通拥堵现象。若应用GIS解决城市交通拥堵问题，其发挥出的积极作用主要有哪些？

2．未来五年上海将计划形成“海、陆、空、铁、水五路并举的格局”，城市土地利用状况将发生一定的变化。五年以后，如果你要了解上海市近五年以来土地使用性质、地块轮廓的变化，在GIS系统中，你可直接进行对比分析的图层是什么？

3．如果你想利用假期去上海复旦大学参观学习，但你对上海市又不熟悉，你将如何利用GIS进行路径查询？

4．如果你是市110系统中心的工作人员，当接到报警电话后，你将如何调度警力，进行应急处理？

【规律总结】

地理信息系统在城市建设和管理中的典型应用 应用 城市信息管理与服务 主要功能 主要向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息 举例说明 提供旅游景点分布与详情、商业网点的布局及各自特色、城市道路与建筑物的空间分布 规划部门可以把有用的资料记录城市规划 和管理 进行城市与区域多目标的设计、选址、开发和规划、辅助决策 到数据库里，随时查询和统计，并用三维影像显示城市市貌，还可以把城市地下管网的分布输入系统中，进行有效管理 111

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查询空间信息：某个加油站、立交桥的坐标位置；查询时间信息：某辆车某一时间处于什么位置及显示有关道路的路况、交通流量、城市道路交通管理 沿线环境等空间和属性信息。可以提供多类型的查询 其某时间某地的车流量等；查询路面质量、沿路环境、居民分布情况等。发布交通信息：及时地把交通拥堵情况、车流量、交通事故、交通环境情况显示在车内显示屏幕上，帮助驾驶员找出最佳行车路线 土地利用与管理 有效地完成对土地利用状况的监控和管理 实时跟踪灾害发生、发展过程，城市救 灾减灾 对灾害进行快速分析、评价和模拟，并辅助开展灾后的应急和恢复工作 城市环 境管理 环境规划与决策、监测、评价、预测与模拟 土地使用性质变化、地块轮廓变化、土地权属关系变更等 为了提高火灾防救工作的针对性，可以建立各防火区的火灾信息系统，并建立相应的救护路线模型和灾后损失评估模型 对城市多种信息如大气、水、土地、植被、噪声等进行管理和处理 【考例探究2】 GIS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相互关系。据此回答(1)～(2)题。

(1)城市交通图层与城市人口分布图层的叠加，可以( ) A．为商业网点选址提供依据 B．分析建筑设计的合理性 C．计算城市水域面积 D．估算工农业生产总值

(2)对1985年与2000年城市土地利用图层进行分析，能够( )

A．计算交通流量的变化 B．预测洪涝灾害的发生 C．了解城市地域结构变化 D．预测城市降水变化趋势

【巧学速记】

巧绘关联图，理解地理信息系统的工作流程

数据输入、存储→数据操作、分析→地理信息输出→可视化表达?地图、三维视图、多媒体等? 【反思小结】 重要知识点 地理信息系统 地理信息系统 与城市管理 关键点总结 地理信息系统的概念、组成和工作过程是最基本的地理知识，是区分遥感、 全球定位系统的关键，应理解掌握 地理信息系统解决的四类基本问题、应用领域及在城市管理中的应用都是 常考内容 我的反思 111

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参考答案

课前准备区

①分析 ②描述 ③地理分布 ④数据 ⑤存储 ⑥管理 ⑦空间分布 ⑧空间查询 ⑨巩固发展 ⑩用户时代 ?GIS软件 ?应用模型 ?输入 ?操作和分析 ?输出 ?扫描

21表格 ○22绘图仪 ○23环境评估 ○24灾害预测 ○25城?数字化 ?分层 ?主题 ?图形 ○

26交通运输 ○27工程选址 ○28城市管理 ○29工程设计 ○30监控 ○31环境评价 ○32决市规划 ○

策分析 课堂活动区 探究点一

1．应有五个主要的组成部分：硬件、GIS软件、地理数据、应用模型和GIS人员。

硬件设备是地理信息系统的骨架，主要有计算机主机、数据输入设备、数据输出设备、数据传输设备和存储设备；

GIS软件提供存储、显示、分析地理数据的功能，主要包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作及显示和输出等；

地理数据是GIS的基础，根据内容不同，可以分为基础数据和专题数据；

应用模型是解决各种实际问题的数字模型，解决不同的问题，GIS要使用相应的模型，如人口扩散模型、商业选址模型、路径分析模型等；

GIS人员是地理信息系统需求、设计的核心，包括从设计、维护的专家到那些使用系统完成他们每天工作的人员。

2．纸质地图都必须转换为数字形式，才能为计算机存储、识别和处理，常用的方法是扫描纸质地图后进行数字化处理。地图中的不同要素存储在不同的“图层”中，用户和决策者对操作结果进行判断分析后，就能获得有用的信息。

考例探究1 (1)A (2)D [图层叠加即为图层因素的综合，图层叠加分析就是综合分析的方法，图示中的图层信息是解题的关键。第(1)题，土壤、地形、土地利用和水系分布可以说明耕地的分类和评价；而B项工业分布与交通的关系则需要工厂和交通线的图层，与土壤没关系；C项商业分布和规划则需要商业网点的图层，图中没有呈现，且商业与土壤、水系分布无关；学校的分布与土壤、水系无关。第(2)题，通过分析可知，深埋垃圾场对大气污染小，故不能选①；造纸厂、印刷厂是市场指向型的企业，与垃圾处理厂没有直接关联，故③不合题意；而深埋垃圾场需要考虑地质条件稳定的地势低洼地或沟谷、远离城区、对居民区地下水没有或污染小等条件。] 探究点二

1．快速查询道路通行状况，迅速定位事故地点，提供交通疏散方案；为道路规划提供最佳路径分析；查询路况信息，为道路养护和应急抢修服务等。 2．近五年以来上海市每年的土地利用图层。

3．利用网络GIS调出复旦大学所在地区的地图，查出车站到复旦大学最合理的公交路线。 4．接到报警后，立即从GIS电子地图上确定突发事件的发生地，并同时搜索最近的巡逻警车，通知附近各路口交警封锁或疏导道路；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故发生地，组织警力处理并将处理结果反馈指挥中心。

考例探究2 (1)A (2)C [在GIS中，地物空间特征和属性的各项数据的结合，构成某一主题的图层。叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。第(1)题，商业网点选址主要考虑交通通达度和消费人口的多少。城市交通图层与城市人口分布图层叠加，可以对不同地点的交通通达度和消费人口进行比较，从而为商业网点选址提供决策依据。第(2)题，叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。城市地域结构是指各功能区的分布、组合，而住宅区、

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