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1、高中地理第三章地理信息技术应用第一节地理信息系统（GIS）及其应用素材湘教版必修33.1地理信息系统及其应用自主研习 一、地理信息系统1.概念：依靠计算机实现地理信息的收集、 、存储、 的系统，简称GIS。 2.功能 制作 进行 模拟区域内的空间规律和 3.工作流程：信息输入 数据库管理 可视化表达。4.构成：硬件、 、数据、 。问题磁场(1)有人说：地理信息系统是地图的延伸。你怎样理解？二、地理信息系统可以解决的四类基本问题5.与分布、位置有关的基本问题（1）查询 和 。（2）查询符合一定条件的地物的分布、位置。6.趋势分析某地物随时间变化的过程 该地物的7.模式问题（1）模式：一个地方的地
2、物分布及其 ；（2）功能：揭示各种地物之间的 。8.模拟问题利用已掌握的规律建立起一定的模型具备某种条件时将出现的 三、地理信息系统在城市管理中的应用9.城市信息管理与服务：向城市居民提供 所需的各种信息。10.城市规划： 、有效管理。显种类型的 示道路的路况、 、沿线环境等11.城市道路交通管理空间和属性信息提供多及时发布交通信息 12.城市救灾防灾 灾害发生、发展过程对灾害进行 、评价和 辅助开展灾后的 工作13.城市环境管理：主要包括环境规划与决策、 、评价、 等。问题磁场（2）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？ 自主核对： 1
3、.处理 分析和应用2.电子地图 空间分析 发展趋势3.数据处理 空间分析4.软件 人员问题磁场（1）地理信息系统是地图的延伸，凡是用到地图或是需要处理地理空间数据的领域，都可以借助GIS技术。但二者有很大不同，最根本的区别是GIS借助计算机系统的支持，能得以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行定位和动态分析。5.（1）“地点” “状况”6.发展趋势7.（1）组合规律 （2）空间关系8.结果 9.日常工作与生活10.分析现状11.交通流量 查询12.跟踪 快速分析 模拟 应急和恢复13.监测 预测与模拟问题磁场（2）利用网络GIS调出复旦大学所在位置附近地区的地图，查出车站到复旦大学最合理的公
4、交路线。疑难探究探究一 地理信息系统1.地理信息系统的功能（1）数据输入、存储。数据的输入是将系统外部的原始数据传达输给系统内部格式的过程。其中信息源有地图、遥感图像及野外考察、室内实验等获得的数据。 GIS的数据存储采用“分层”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“层”中。（见下图）将不同的“层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。一个GIS系统中，可能包含多个图层，如有存储河流水系信息的图层，有存储土地利用信息的图层，有存储居民区信息的图层等。在GIS系统的具体操作中，往往涉及部分图层或个别图层，而不是所有的图层。 （2）决策应用。储存了庞大的空间数据，能随时制作电子地图，还有详细的属
5、性资料可供查询。对GIS数据的操作与分析，是GIS应用的基础。通过对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，这种形式可以是图形、地图或表格。用户和决策者对操作结果进行判断分析后，就可应用。 （3）数据空间分析。进行多种空间分析，以模拟区域内的空间规律和发展趋势，这是区别于其他信息系统的一个重要标志。 按一定规则对所研究的局部进行空间分析，也可以对局部及其相邻的部分，以至整个区域进行综合分析。数据库中各图层上有关的数据，都可供分析所用。地理信息系统的构成及工作流程 从上图可以看出：地理信息系统有四部分构成：（）硬件（）软件：提供存储、分析、显示地理数据的功能。（）数据：GI
6、S所包含的数据均与地理空间位置相联系，以坐标的形式进行定位。（）人员：包括从事GIS系统开发的专业人员，也包括采用GIS完成工作的用户。概念点拨1.可视化表达可视化表达指将系统处理、分析的结果，形成可供研究、规划和决策人员使用的产品，主要形式有地图、图像、统计图表、数字、多媒体等。 2.属性资料属性资料是指地理事物和现象的定性和定量指标，例如居民点的人口数、河流的长度、湖泊的面积等。探究二 地理信息系统可以解决的四类基本问题地理信息系统的功能遍及数据采集、数据分析、决策应用的全部过程，一般可以解决以下四类问题：1.与分布、位置有关的基本问题（1）解决与“地点”有关的查询，也就是定位某一点的地理
7、经纬度。（2）解决与“状况”有关的查询。“状况”问题，传统地图只能记录表达地图绘制当时的“状况”（如草地分布，街区分布），GIS则可根据实际情况随时添删。“与分布、位置有关的基本问题”显示了GIS对信息空间表达的功能，也就是回答“对象在何处？哪些地方符合特定的条件？”的问题。GIS类似于地图，但比地图更方便查询使用，尤其是附加更多条件时，如教材提到的在指定城区寻找面积大于1000平方米，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，运用地理信息系统就非常容易解决，只要输入要求达到的条件，就可以马上得到结论。 2.趋势分析比传统地图高明的是，地理信息系统能通过了解某地物随时间变化
8、的过程，分析该地物的发展趋势与分布情况。 趋势分析问题，简单讲就是回答“从何时起发生了哪些变化”的问题，是在综合现有数据的基础上，识别地理现象的发展变化，如应用地理信息系统寻找北京内两点之间最近的乘车路线，只要输入起点和终点站，系统会告诉我们多条路线，从中很容易选出最短的路线，这样既节省了路费，也可以节省很多时间。如果在普通地图中，是较难做到的。3.模式问题通过模式分析，可以揭示各种地物之间的空间关系。该类问题是分析与已经发生或正在发生事件有关的因素。地理信息系统将现有数据组合在一起，能更好地说明正在发生什么，找出发生事件与哪些数据有关。如人口分布与地形、气候和水源等有密切关系，农作物分布与土
9、壤性质和积温等有密切关系，通过模式分析，可以大致确定符合某种自然特征（如积温、土壤酸碱度）地区的人口分布或农作物分布的范围和密度。4.模拟问题模拟问题就是回答“如果将如何”的问题，根据现在资料和事件相关因素，发展规律的认识，建立起一定的模型，利用模型模拟不同条件下可能出现的结果。如气温每升高1，高山的雪线会上升到哪里；每排放1吨的温室气体，全球气温升高多少度；长江流域24小时降水达到200mm，可淹没哪些范围，需疏散多少人。当我们根据掌握的规律建立起一定模型，GIS都可模拟出其结果。感悟归纳表解GIS可以解决的四类基本问题可解决四类基本问题，这些“问题”是对的功能加以具体化，为便于掌握，可列表
10、如下：地理信息系统可以解决的四类基本问题与分布、位置有关的问题对象在何处哪些地方符合特定的条件趋势分析从何时起发生了哪些变化模式问题对象的分布存在何种空间模式模拟问题如果将如何探究三 地理信息系统在城市管理中的应用地理信息系统在城市管理中的应用主要表现在5个方面，具体如下表所示：应用主要功能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等城市规划是城市规划管理的重要工具，主要是利用GIS技术进行城市规划设计、工程选址等，也可以进行城市管理和辅助决策规划部门可以把用地资料记录到数据库里，随时查询和统
11、计，并用三维影像显示市貌；城市地下管网的分布管理城市道路交通管理利用地理信息系统，将有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间属性信息显示出来查询空间、时间信息，查询路面质量、沿路环境、居民分布情况等城市救灾防灾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建立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包括环境规划与决策（包括重点污染源管理）、评价、预测与模拟等对城市多源环境信息包括大气、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。对三峡地区的研究，提供了建库前后环境变化的数量、速度
12、和演变趋势等可靠的数据感悟归纳图示法记忆地理信息系统在城市管理中的应用 知识拓展：GIS在道路交通中的应用GIS能够查询道路的通行状况，迅速定位事故点，提供交通疏散的方案。在道路设计中，GIS能够将多种数据叠加，为道路规划提供直接的分析依据，如最佳路径分析、最小造价分析等。在道路建设中，GIS能够帮助掌握工程进度，控制工程质量。另外，GIS可以帮助道路管理部门统计不同等级或不同类别的道路长度，输出报表，制作专题图，查询路况信息，为道路养护服务。 误区警示 一、地理信息系统是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，其四个组成部分中最重要的是计算机而非人员 这种认识是错误的。人员是GIS的能动部分，GIS四个组成部分中最重要的是人员，而非计算机。人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素。系统人员按不同分工有项目经理、项目开发人员、项目数据人员、系统文档撰写和系统测试人员等。8
