版高中地理第三章地理信息技术的应用第三节地理信息系统的应用学案中图版必修30713514.docx
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版高中地理第三章地理信息技术的应用第三节地理信息系统的应用学案中图版必修30713514
第三节 地理信息系统的应用
课程标准
运用有关资料，了解地理信息系统（GIS）在城市管理中的功能。
学习目标
1.了解GIS的系统组成、系统分工和基本工作原理。
2.结合实例，学会分析地理信息系统可以解决的四类基本问题。
3.会使用常见的GIS产品，能分别说明地理信息系统在城市管理中的应用。
[基础知识梳理]
教材梳理1 地理信息系统
阅读教材P90～P91“地理信息系统”，填写下列知识。
1.概念：
依靠计算机实现地理信息的收集、处理、存储、分析和应用的系统，简称GIS。
2.功能
3.工作流程
→
→
→
→
4.构成：
硬件、软件、数据、人员。
【图表解读】 读教材“图3-3-2地理信息系统的流程”，据图说明地理信息系统的组成和工作流程。
提示 地理信息系统主要由硬件、软件、数据和人员四部分构成。
地理信息系统可视化表达方式有地图、三维视图、多媒体等形式。
地理信息系统的功能是可制作电子地图、查询详细的属性材料。
进行多种空间分析，模拟区域内的空间规律和发展趋势。
教材梳理2 地理信息系统可以解决的四类基本问题
阅读教材P91～P92“地理信息系统可以解决的四类基本问题”，填写下列知识。
1.与分布、位置有关的基本问题
（1）查询“地点”和“状况”。
（2）查询符合一定条件的地物的分布、位置。
2.趋势分析
3.模式问题
4.模拟问题
【图表解读】 读教材“图3-3-6防汛气象信息的服务系统”，据图说出地理信息系统在防灾救灾中的应用。
提示 地理信息系统可以为救灾、减灾服务，可以模拟洪水的发生、降雨量达到一定强度，洪水将淹没的面积，为抗洪抢险提供依据，以减少灾害损失。
该图采用图文结合的方式展示了地理信息系统解决模拟问题的功能。
教材梳理3 地理信息系统在城市管理中的应用
阅读教材P92～P94“地理信息系统在城市管理中的应用”，填写下列知识。
1.城市信息管理与服务：
向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息。
2.城市规划：
城市规划管理的重要工具，主要用于分析城市现状、进行有效管理。
3.
4.城市救灾防灾
5.城市环境管理：
主要包括环境规划与决策、监测、评价、预测与模拟等。
【图表解读】 读教材“图3-3-10广东省广州市城市交通管理系统”，据图分析地理信息系统在城市交通管理中的应用。
提示 利用GIS技术，不仅能查询信息，还可以发布交通信息，及时把交通拥堵情况、车流量、交通事故、交通环境情况发给驾驶员，显示在车内的显示屏上，同时帮助驾驶员找出最佳行车路线；帮助城市110指挥中心的调度，接到报警电话后，能在最短的时间内指挥警车到达出事地点，其工作程序：
接警→确认出事地点→（在显示各巡警车的城市地理信息系统中）了解其周围巡警车的位置→分析确定最近（或能最快到达）的巡警车→通知该巡警车。
[预习效果自测]
1.2019年8月，为助力兴化创建文明城市，响应兴化市城管局931工程计划需求，泰州移动打造数字化城管，推进城市管理智慧化。
在城市管理中，通过地理信息系统可以实现的有（ ）
①提供旅游景点的分布及线路介绍 ②显示城市地貌的三维影像 ③阻止违章车辆逃逸 ④准确预报地震灾害
A.①②B.②③
C.③④D.①④
解析 在城市管理中，地理信息系统不能阻止违章车辆逃逸，也不能准确预报地震。
答案 A
2.（2019·广东七校联合体一模）下图是某软件生成的我国黄土高原某地3D电脑图像。
要快速相对精确地得到图中水库甲的面积，宜应用的方法或技术是（ ）
A.利用图中的比例尺量算B.遥感
C.全球定位系统D.地理信息系统
解析 地理信息系统具有分析、处理数据信息的功能，故宜应用的方法或技术是地理信息系统，故D正确。
图中水库形状不规则，不能用比例尺精确量算，故A错误。
遥感技术不能计算面积，故B错误。
全球定位系统的主要功能是定位、导航，不能计算面积，故C错误。
答案 D
某公司根据LBS大数据（利用手机定位功能获得）进行计算分析，在地图上展现人口流动的轨迹和特征。
下图示意2019年春节前第五天离京人群主要去向省区和城市。
据此完成第3题。
3.上图的制作主要运用的地理信息技术是（ ）
A.RS和GPSB.RS和GIS
C.GPS和GISD.RS、GPS和GIS
解析 LBS大数据是利用旅客手机定位信息获得，属于GPS功能；进行计算分析属于GIS功能。
答案 C
在地理科学中，常采用叠加分析来进行一些地理事物的规划与选址。
结合下图，完成4～5题。
4.在上述选址过程中进行叠加分析时，需要采用的地理信息技术是（ ）
A.GISB.RS
C.GPSD.BDS（北斗卫星导航系统）
5.通过叠加分析处理，图示选址最适合建设（ ）
A.大型钢铁厂B.自来水厂
C.奶牛场D.煤炭的开采与加工厂
解析 第4题，GIS可以对数据进行分析与处理，故选A；RS主要用于获取信息；GPS主要用于定位；BDS为我国自主研发，和GPS性质类似。
第5题，由图可知，该选址人口稀少，植被保护好，地质条件适宜，特别是水质状况良好，因此最适合建设自来水厂。
答案 4.A 5.B
探究点一 地理信息系统及其可以解决的四类基本问题
【案例探究】 材料 地理信息系统（GIS）与一般信息系统的主要差别是GIS所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的。
如针对“问题”奶粉事件，我国应用GIS对各地肾结石患儿汇总，在地图上进行“地点”“状况”的位置标定，制定相应的防治策略，并追回“问题”奶粉。
结合材料探究：
（1）据中国卫生部通报，截止到2008年9月21日8时，我国部分地区因食用“问题”奶粉接受门诊治疗咨询并基本康复的婴幼儿有39965人，分布统计如下表。
在我国部分省区图内，设计区分各病例数值段的图例符号，并在图中的山西、湖南两省范围内画出相应的图例符号。
省区
累计病例（例）
北京
1008
天津
158
河北
1499
山西
363
河南
633
重庆
116
湖南
35
（2）互联网上的电子地图与纸质地图相比，其优点是（ ）
①成本低、效益高 ②信息容量大 ③信息更新快④描述地物详细、准确
A.①②④B.①②③④
C.②③④D.①③④
（3）下列课题中，主要是应用GIS进行研究的有（多选）（ ）
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设相关的分析
C.浙江省西部地区土地利用状况与农业结构变化特征分析
D.上海市浦东新区内环线内主要道路交叉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
（4）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.为地理决策提供依据
（5）试设计一项应用GIS的课题研究项目。
解析 第
（1）题，考查地理信息系统在现实生活中的应用。
①凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域都可以借助GIS。
②明确地理信息系统（GIS），即专门处理地理空间数据的计算机系统。
先确定图例，然后依据图例，在地图上相应省份绘图即可，湖南在0～100之间；山西在300～400之间。
第
（2）题，电子地图是GIS的一种集成表现，其特点是制作成本低，信息容量大且更新快，描述地物详细、准确，不像传统纸质地图那样制作需要耗费大量的人力和物力，数据更新周期很长。
第（3）题，注意GIS所采集的信息是按地理空间分布特征，来反映地理实体结构及动态变化规律的。
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进行研究。
第（4）题，GIS技术能对信息进行存储处理，便于信息查询，但最终目的是为决策提供依据。
第（5）题，为一应用题目，所设计项目只要有空间分布特征即可。
答案
（1）先设计图例（如下图）再绘图，图略。
（2）B （3）BCD （4）D
（5）江汉平原某年水稻长势的监测分析；中等城市垃圾填埋场选址模式及与交通、环境关系的分析；油轮在海域发生大量漏油事故时，预测其污染范围及对海洋生物的影响等。
【反思归纳】 地理信息系统可以解决的四类基本问题
基本问题
具体问题
实例说明
与分布、
位置有关
的基本问
题
解决与“地点”和“状况”有关的查询
①距离最近的一家快餐店在哪里；②北京市目前有几家图书馆
解决符合一定条件的地物的位置
在指定区域内面积大于1000m2，且不被植被覆盖，地下水、地质、交通条件适合构建大型建筑物的区域
趋势分析
了解地物随时间变化的过程
①分析过去20年来北京市的人口增长趋势与分布情况；②求两点之间的最短、最快或景点最多的路径
模式问题
通过模式分析，揭示各种地物之间的空间关系
分析一个地区的地形、土壤与特定作物种植之间的关系
模拟问题
利用已掌握的规律建立起一定的模型，模拟某个地方具备某种条件时将出现的结果
①温室效应造成两极冰川融化，若导致海平面上涨10cm将淹没全球哪些地区；②模拟洪水的发生，为抗洪抢险提供依据
【即时巩固】 （2019·邯郸模拟）热浪侵袭导致森林火灾频发，下图为2019年澳大利亚东南部一次森林大火事件T0至T3四个时间点的卫星影像加以分析制成的，下图的资料是该地区①②③④⑤⑥六个不同区域，在T0至T3四个时间点的森林燃烧状况。
据图回答
（1）～
（2）题。
（1）图中的绘制主要利用下列GIS的哪种分析功能（ ）
A.叠图分析B.地势分析
C.路线分析D.区域分析
（2）图中⑥处最可能为（ ）
A.山峰B.山谷
C.农田D.湖泊
解析 第
（1）题，由资料可知：
该地分为6个地区，以6个地区的地图，叠加T0到T3四个时间点的森林燃烧状况图进行GIS分析，得出该地区受灾情况。
选A正确。
第
（2）题，①处在T3时间发生火灾，⑥虽然处于①区域之内，但在四个时间内没有发生火灾，可见⑥区域应是没有燃烧的湖泊。
选D正确。
答案
（1）A
（2）D
探究点二 地理信息系统在城市管理中的应用
【案例探究】
材料 地理信息系统作为地理信息的自动处理与分析系统，其应用领域已非常广泛，涉及生产生活的各个领域。
地理信息系统是城市规划的重要工具。
GIS数据存储采用“分层”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“层”中。
将不同的“层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。
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。
结合材料探究：
（1）上图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_______________________________
_________________________________________________________________。
（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____________________________；若将上海的城市人口分布图层与城市交通图层叠加，即可为城市的________选址提供参考。
（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）地理信息系统能否对城市环境问题进行治理？
答案
（1）快速查询道路通行状况，迅速定位事故（拥堵）地点，提出交通疏散方案；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 商业网点
（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）不能。
地理信息系统可以为我们进行生态环境监测的决策提供依据，但是环境问题的治理还需要人们的实际行动。
【反思归纳】
1.地理信息系统在城市管理中的作用
GIS在城市
管理中的
主要作用
可解决的基本问题
举例说明
城市信息管理与服务
向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息
如提供旅游景点分布及详情；提供商业网点的布局及各自特色
城市规划
是城市规划管理的重要工具，进行城市规划设计、工程选址等
如规划部门可以把用地资料记录到数据库里随时查询和统计，并用三维影像显示市貌，以分析城市现状
城市道路交通管理
GIS可将有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息显示出来，使管理者对道路信息一目了然；提供多种类型的查询等
如查询空间信息：
某个加油站的坐标位置；查询时间信息：
某辆车某一时刻处于什么位置及某时间某路段的车流量等
城市救灾防灾
可以实时跟踪灾害的发生、发展过程，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
如为提高火灾防救工作的针对性，可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等
城市环境管理
广泛应用于城市环境管理工作的各个方面
如对城市大气、水、土地、植被、噪声等方面的信息进行综合管理和处理，可以实现环境信息的共享等
2.地理信息系统在其他领域的应用
（1）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。
（2）在区域地理环境研究中的应用
（3）在经济活动中的应用（以在商业活动中的应用为例）
【即时巩固】 （2019·合肥高二检测）读图完成
（1）～
（2）题。
（1）下列课题中，主要应用GIS进行研究的有（ ）
①近10年来合肥雾霾变化趋势分析
②合肥徽州大道与南一环交叉点交通流量状况分析与预测
③合肥市滨湖新区土地利用状况与农业结构变化特征分析
④近20年来，合肥市区人口空间分布变化特征与城市建设相关性分析
A.①②③B.①③④
C.①②④D.①②③④
（2）图中的水系、土地利用、居民点、地形、土壤叠加最有可能用来进行（ ）
A.区域农业规划B.工业区位分析
C.商业网点布局D.学校布局安排
解析 第
（1）题，根据材料，应用GIS技术，可以采集、分析、处理相关信息，所以可以研究近10年来合肥雾霾变化趋势分析，①对。
合肥徽州大道与南一环交叉点交通流量状况分析与预测，②对。
合肥市滨湖新区土地利用状况与农业结构变化特征分析，③对。
近20年来，合肥市区人口空间分布变化特征与城市建设相关性分析，④对。
D对。
第
（2）题，图中用到了地形、土壤、水系图层，最可能是进行区域农业规划，A对。
工业区位、商业网点、学校布局不需要土壤图层，B、C、D错误。
答案
（1）D
（2）A
知识结构
晨背索引
1.说出地理信息系统可以解决的四类基本问题。
2.说出地理信息系统在城市管理中的作用。
3.说出地理信息系统在其他领域的应用。
对点练一 地理信息系统及其可以解决的四类基本问题
（2019·运城高二检测）在美国，GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，共同被列为“三大航天工程”。
据此回答1～2题。
1.在沙漠中搜寻救助迷路的人，应用的救援系统最好是（ ）
A.数字地球系统B.遥感系统
C.地理信息系统D.全球定位系统
2.通过手持信号系统，救援队可以不断地得知遇险人员的位置，并很快到达遇险人员所在地，这主要是利用了GPS技术的哪一特征（ ）
A.全天候B.连续性
C.全能性D.全球性
解析 第1题，地理信息系统有分析处理信息的功能。
在沙漠中搜寻救助迷路的人，要找到人员所在位置，找出适当的救助线路，需要对拍摄的遥感图片或定位的信息进行综合处理，分析，所以最好是用地理信息系统，全球定位系统能定位，但不能选择营救线路。
第2题，确定遇险人员的位置信息，利用的是GPS技术的连续性定位特征。
答案 1.C 2.B
对点练二 地理信息系统在城市管理中的应用
（2019·呼伦贝尔模拟）高铁通常利用电力牵引，中国是世界上高铁集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。
据此完成3～4题。
3.影响高铁建设的主导因素是（ ）
A.资金B.经济
C.资源D.地形
4.高铁线路的选择可利用GIS系统进行经济门槛分析，最需调取的图层是（ ）
①沿线人口密度 ②沿线电力供应 ③沿线经济发展水平 ④沿线资源分布状况 ⑤沿线地形地质状况
A.①②③B.①③④
C.①②⑤D.②④⑤
解析 第3题，我国大力建设高铁是国民经济发展的需要。
第4题，高铁线路的选择主要是方便人们出行，推动经济发展，进行经济门槛分析，可利用GIS系统调取沿线人口密度图层，①对。
沿线电力供应图层，②对。
沿线经济发展水平图层，③对。
目前高铁运输与沿线资源分布状况关系不大，④错。
沿线地形地质状况，不属于经济门槛分析范围，⑤错。
所以A对。
答案 3.B 4.A
课后作业
基础冲A练
2015年5月27日，贵州省雷山县遭遇特大洪灾，据不完全统计，全县受灾人口18700余人，疏散和转移人口3万余人。
据此回答1～2题。
1.如果让你利用GIS制定撤离预案，你需要输入的基础数据包括（ ）
①地质 ②工业 ③地形 ④农业
A.①③B.②③
C.①④D.①③④
2.撤离预案，属于GIS的________功能（ ）
A.存储B.管理
C.分析D.模拟
解析 第1题，利用GIS制定撤离预案时，应参照多项数据。
第2题，“撤离预案”是利用GIS根据输入信息模拟结果的功能。
答案 1.A 2.D
3.2015年8月27日经济网报道：
玉树州在灾后重建项目全部完工的基础上，计划从2019年开始，用3～5年时间完成“智慧城市”项目，促进社会管理由“粗放型管理”向“精细化管理”的转变。
下图示意新一代信息技术支撑下的智慧城市。
地理信息系统为智慧城市建设提供（ ）
A.分析、管理空间信息B.收集、储存网络信息
C.跟踪动态定位信息D.获取实时通讯信息
解析 地理信息系统是指在计算机上完成对信息的分析、处理和管理，A正确；能完成跟踪定位和获取实时通讯信息的是全球定位系统（GPS），C、D错误；收集、储存网络信息，属于信息集成技术，B错。
答案 A
（2019·娄底高二检测）下图示意某地理专题研究建立的地理信息系统图层。
完成4～5题。
4.叠加丙与丁图层可以研究（ ）
A.河流分布B.地形特征
C.商店布局D.客货流量
5.为了较合理地得出丙图，需要叠加的图层有（ ）
A.甲与乙B.甲与丁
C.乙与丁D.甲、乙、丁
解析 第4题，丙图为公路，属于交通区位；丁图为居住区，属于消费人群密集区域，二者叠加可以为商业网点选址，故选C。
第5题，交通线路的选址需要考虑当地的地形条件、居民点的分布状况，同时，河流也会对交通线路造成影响，所以，为了较合理地修筑道路，需要叠加甲、乙、丙三个图层。
答案 4.C 5.D
6.（2019·娄底高二检测）GIS“叠图分析”已被公共部门普遍使用。
下列哪一项业务最适合用此法来处理（ ）
A.找出位于水源保护区内的养猪户
B.界定邻近工地50米的噪音影响范围
C.分析最佳视野的游客观景台位置
D.规划交通高峰时间避开塞车的替代道路
解析 选项B直接找出工地位置，划定50米的噪音影响范围即可，不必利用“叠图分析”；选项C可以直接利用旅游地的等高线图找出最佳视野的游客观景台位置；选项D可以根据交通规划图，直接找出规划交通高峰时间避开塞车的替代道路；选项A应该首先找出水源保护区图，然后结合养猪户分布图，二者叠加，可以找出位于水源保护区内的养猪户，故选项A正确。
答案 A
7.（2019·怀化高二检测）投资商在某城市内进行大型购物中心区位选择时，可利用该城市的GIS系统作综合分析，调取的主要参考图层是（ ）
A.地形图层和供应商分布图层B.交通图层和人口图层
C.工业区图层和居住区图层D.服务企业图层和通讯图层
解析 商业活动受人口分布和交通通达度的影响，因此大型购物中心区位选择时需考虑的主要因素是人口分布和交通通达度，因此采用GIS系统分析时需用到交通图层和人口图层。
答案 B
8.读图，回答下列问题。
―→
―→
―→
―→
（1）填出图中字母所表示的GIS的简要工作过程名称。
A________________，B________________，C________________。
（2）建设GIS的首要工作是建立________________。
对于图形数据的输入，常用的方法是________后进行________处理。
（3）GIS的数据存储采用“________”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“图层”中。
如要规划城市商业发展，则应调出水系，土地利用、地形、居民区、土壤、交通六个图层中的________、________图层的资料。
（4）GIS在城市建设和管理中的典型应用有________________、______________、______________、______________。
解析 第
（1）题，GIS的简要工作过程为：
信息输入→数据处理→数据库管理→空间分析→表达。
第
（2）题，从上题GIS的简要工作过程看出，建设GIS的首要工作是建立地理数据库，对于图形数据可以进行扫描纸质地图，再进行数字化处理。
第（3）题，城市商业的发展与附近地区人口的多少和交通便利程度密切相关，故利用地理信息系统规划城市商业发展时需要调出该城市的居民区和交通图层的资料。
第（4）题，GIS在城市建设和管理中的典型应用主要表现在：
城市规划和管理、基础设施管理、土地利用与管理、生态环境管理等方面。
答案
（1）信息输入 数据库管理 空间分析
（2）地理数据库 扫描纸质地图 数字化
（3）分层 居民区 交通
（4）城市规划和管理 基础设施管理 土地利用与管理 生态环境管理
能力达标练
（2019·江苏地理）下图为某地区地理信息系统数据库示意图。
读图回答1～2题。
1.以下图层组合最适合用遥感（RS）技术获取信息的是（ ）
A.①②④B.①③⑤
C.③④⑥D.②③⑥
2.进行农业适宜性评价可以利用的图层组合是（ ）
A.①②④⑤B.②③④⑤
C.②③④⑥D.①③⑤⑥
解析 第1题，遥感主要获取地表地物的影像信息，结合各图层可判断①、②、④正确，故答案为A。
第2题，此题实质是考查影响农业生产的自然因素，即地形、土壤、水源等对比分析可推断正确答案为C。
答案 1.A 2.C
（2019·周口高二检测）气候生产潜力是指一个地区光、热、水等要素的数量及其配合协调程度。
下图示意中国东北地区玉米气候生产潜力的空间分布。
读图完成3～4题。
3.影响甲处等值线向北凸出的主要因素是（ ）
A.纬度位置B.大气环流
C.地形因素D.海陆分布
4.对东北地区玉米气候生产潜力空间变化分析的手段属于（ ）
A.计算机网络B.地理信息系统
C.全球定位系统D.遥感
解析 第3题，图中甲处的生产潜力较其同纬度两侧高，向北凸出，主要是地处东北平原，其两侧是山地。
第4题，分析空间变化的手段是GIS，即地理信息系统。
计算机网络是传输功能；全球定位系统是定位和导航系统；遥感是动态的监测功能。
答案 3.C 4.B
现代物流是流通领域的核心，其发展受到经济实力、交通运输
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