高中地理第一节 地理信息系统湘教版必修三

第二章的内容第二章的内容主要是将第一章的主要是将第一章的地理理论联系到中地理理论联系到中国和世界的热点问国和世界的热点问题实际中。题实际中。知识回顾知识回顾“以我国西北地区为例以我国西北地区为例来说明来说明荒荒漠化的危害与治理漠化的危害与治理”、“以洞庭以洞庭湖湖为例来说明为例来说明湿地资源的开发与湿地资源的开发与保护保护”、“以田纳西河流域以田纳西河流域为例为例来阐述来阐述流域的综合治理与开发流域的综合治理与开发”、“以以美国农业美国农业为例来说明为例来说明区域农区域农业可持续发展业可持续发展”、“以珠江三角以珠江三角洲洲为例来说明为例来说明区域工业化与城市区域工业化与城市化进程化进程”的问题等专题地理的内的问题等专题地理的内容。容。第三章第三章第第一一节节地理信息系统及其应用地理信息系统及其应用 一、一、地理信息系统地理信息系统学习目标学习目标 1地理信息系统的概念是什么地理信息系统的概念是什么?地理信息系统的发展历程地理信息系统的发展历程是怎样的是怎样的?其组成包括哪几部分其组成包括哪几部分?地理信息系统的工作过程怎地理信息系统的工作过程怎样样? 了解地理信息系统的概念和发展，掌握地理信息系统的组了解地理信息系统的概念和发展，掌握地理信息系统的组成和工作过程。成和工作过程。 2地理信息系统的应用包括哪些领域地理信息系统的应用包括哪些领域?在城市管理和建在城市管理和建设中有什么作用设中有什么作用? 了解地理信息系统的应用领域。理解在城市管理和建设中了解地理信息系统的应用领域。理解在城市管理和建设中的作用。的作用。（一）地理信息系统的概念（一）地理信息系统的概念地理信息系统地理信息系统(Geographical information system，简称，简称GIS)是一种以是一种以采集采集、存储存储、管理管理、分析分析和和描描述述地球表面与地理分布有关数地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。据的空间信息系统。 目前目前GIS的发展有两大趋势：的发展有两大趋势：(1)与计算与计算机及遥感技术结合。提供数据的采集、机及遥感技术结合。提供数据的采集、储存、检查、操作与分析。组合式储存、检查、操作与分析。组合式GIS技术的发展还使之与其他计算机信息系技术的发展还使之与其他计算机信息系统集成，跨语言使用，提供无限扩展的统集成，跨语言使用，提供无限扩展的数据系统；数据系统；(2)最新的最新的GIS技术已经发展技术已经发展到对地理空间信息进行可视化的动态分到对地理空间信息进行可视化的动态分析，在三维图形中对信息进行交互操作，析，在三维图形中对信息进行交互操作，并结合网络、多媒体和立体视觉给人创并结合网络、多媒体和立体视觉给人创造一个虚拟的数字地球和数字城市。造一个虚拟的数字地球和数字城市。来自地理环境的信息大部分与来自地理环境的信息大部分与位置和空间分布有关所以位置和空间分布有关所以GIS应用非常广泛。应用非常广泛。GIS的广的广泛应用创造了巨大的经济效益泛应用创造了巨大的经济效益和社会效益。现代地理信息技和社会效益。现代地理信息技术正深刻地改变着人们的生活术正深刻地改变着人们的生活和工作，同时也冲击着传统的和工作，同时也冲击着传统的思维方式和教育观念。思维方式和教育观念。背景知识背景知识1 地理信息系统的内涵是什么地理信息系统的内涵是什么? 地理信息系统从外部看表地理信息系统从外部看表现为计算机软硬件系统，但其现为计算机软硬件系统，但其内涵却是由计算机程序和地理内涵却是由计算机程序和地理数据组成的地理信息模型。是数据组成的地理信息模型。是一个逻辑缩小的、高度信息化一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。的地理系统。 背景知识背景知识2 地理信息系统的特征是什么地理信息系统的特征是什么? 具有具有采集、管理、分析采集、管理、分析和和输出输出多种多种地理空间信息的能力，具有地理空间信息的能力，具有空间性空间性和和动动态性。态性。 以地理研究和决策为目的，以地理模型方法为手段，以地理研究和决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测能力产生高层具有空间分析、多要素综合分析和动态预测能力产生高层次的地理信息。次的地理信息。 由计算机支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序由计算机支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法作用于空间数据，产生模拟常规的或专门的地理分析方法作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务有用信息，完成人类难以完成的任务 背景知识背景知识3 地理信息系统的基本功能是什么地理信息系统的基本功能是什么? 地理信息系统应具备地理信息系统应具备五项基本功能五项基本功能 数据输入数据输入、数据编辑数据编辑、数据存储与管理数据存储与管理、空间查空间查询与空间分析询与空间分析、可视化表可视化表达与输出达与输出 阅读指导阅读指导 地理信息系统能为我们做些什么？地理信息系统能为我们做些什么？1、 位置位置即在某个地方有什么。即在某个地方有什么。位置可以是地名、邮政编码或地理位置可以是地名、邮政编码或地理坐标等：如在一个陌生城市。我们坐标等：如在一个陌生城市。我们可以利用它调出所在位置附近的地可以利用它调出所在位置附近的地图，查询目标地点。图，查询目标地点。 2、条件、条件即符合某些条件的实体即符合某些条件的实体在哪里：如在某个地区寻找面积不在哪里：如在某个地区寻找面积不小于小于l 000 M：的不被植被覆盖的。：的不被植被覆盖的。且地质条件适合建大型建筑的区域。且地质条件适合建大型建筑的区域。 3、趋势、趋势即在某个地方发生的即在某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程。某个事件及其随时间的变化过程。4、模式、模式即在某个地方的空间即在某个地方的空间实体的分布模式。模式分析揭示实体的分布模式。模式分析揭示了地理实体之间的空间关系。了地理实体之间的空间关系。5、模拟、模拟，即某个地方如果具备，即某个地方如果具备某种条件会发生什么。通过模拟某种条件会发生什么。通过模拟的，分析现实的。的，分析现实的。 例例1 读以下资料，回答下列问题。读以下资料，回答下列问题。地理信息系统地理信息系统(GIS)与一般信息系统的主与一般信息系统的主要差别是要差别是GIS所采集的信息是按地理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。如目前我国已应用动态变化规律的。如目前我国已应用GIS对各地区各时段的对各地区各时段的“非典型肺炎非典型肺炎”临床诊断病例、疑似病例等指标分类汇临床诊断病例、疑似病例等指标分类汇总在地图上进行总在地图上进行“地点地点”“”“状况状况”的的位置标定。每日发布各地疫情通报。供位置标定。每日发布各地疫情通报。供有关部门查询分析制定相应的防治策有关部门查询分析制定相应的防治策略。略。(1)下列课题中。主要是应用下列课题中。主要是应用GIS进行研究的有进行研究的有( )A、近、近50年来世界粮食总产量与人均年来世界粮食总产量与人均产量变化趋势分析产量变化趋势分析B、近、近10年来，上海市区人口分布变化年来，上海市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析特征与城市建设相关性分析C、浙江省西部地区土地利用状况与农、浙江省西部地区土地利用状况与农业结构变化特征分析业结构变化特征分析D、上海市浦东新区内环线主要道路交、上海市浦东新区内环线主要道路交叉点交通流量状况通报及优化公交线网、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站点分布的方案设计B CD解析：解析：(1)题要求学生注意题要求学生注意GIS所采集的信息是按地理空所采集的信息是按地理空间分布特征。来反映地理实体间分布特征。来反映地理实体结构及动态变化规律的结构及动态变化规律的”，而，而A选项中世界粮食总产量与人选项中世界粮食总产量与人均产量变化不是地理空间分布均产量变化不是地理空间分布特征。特征。 因此不能应用因此不能应用GIS进进行研究。行研究。 (2)试设计一项应用试设计一项应用GIS的课题研究项目。的课题研究项目。 设计项目：如设计项目：如“江汉平原某年江汉平原某年水稻长势的监测分析水稻长势的监测分析”“”“中等中等城市垃圾填埋场选址模式及其城市垃圾填埋场选址模式及其与交通、环境关系的分与交通、环境关系的分析析”“”“油轮在某海域发生大量油轮在某海域发生大量漏油事故时，预测其污染范围漏油事故时，预测其污染范围及对海洋生物的影响及对海洋生物的影响”等。等。（二）地理信息系统的发展（二）地理信息系统的发展（三）地理信息系统的组成（三）地理信息系统的组成输入输入输出输出传输传输存储存储数据管理数据管理输出输出（三）地理信息系统的组成（三）地理信息系统的组成(阅读指导阅读指导) CIS的数据管理的数据管理 GIs的数据管理方式主要有两种：的数据管理方式主要有两种： 一种是以图形的方式一种是以图形的方式(图形数图形数据据)进行管理，另一种是以数据表进行管理，另一种是以数据表(属性数据属性数据)的形式进行管理。这样，的形式进行管理。这样，可根据用户需要将这些信息图可根据用户需要将这些信息图 文文并茂地输送给用户，便于分析及并茂地输送给用户，便于分析及决策使用。决策使用。（四）地理信息系统的工作过程（四）地理信息系统的工作过程 教材图表点拨教材图表点拨 图图38 地图数字化过程地图数字化过程 常见的纸质地图、文字以及非数常见的纸质地图、文字以及非数字形式的资料，都必须转换为数字形式的资料，都必须转换为数字形式，才能被字形式，才能被 计算机存储、计算机存储、识别和处理。实现从图形到数字识别和处理。实现从图形到数字的转换过程，称为数字化。图形的转换过程，称为数字化。图形数据的数据的 输入，常用的方法是扫输入，常用的方法是扫描纸质地图后进行数字化描纸质地图后进行数字化 (背景知识)矢量矢量假定地理空间是连续的，通假定地理空间是连续的，通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。对于点实体，矢量结构中只记确定义。对于点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体，对于线实体， 用一系列的点坐标表示；多边形是指用一系列的点坐标表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对的连线表示。标对的连线表示。 图层图层一将空间信息一将空间信息按其几何特征及属性划分按其几何特征及属性划分成的专题。成的专题。 专题地图专题地图以表现以表现某一属性的位置或若干个某一属性的位置或若干个选定属性之间关系为主要选定属性之间关系为主要目的的地图。目的的地图。 阅读指导阅读指导 数字化与数字化与GIS数据源数据源 地理数据的采集方法包括实地调查、采地理数据的采集方法包括实地调查、采样；传统的测量方法，如三角测量法、样；传统的测量方法，如三角测量法、三边测量法；人口普查；生物遥测学；三边测量法；人口普查；生物遥测学；数字摄影技术；全球定位系统数字摄影技术；全球定位系统(GPS)；现代遥感技术等。其中，遥感数据已经现代遥感技术等。其中，遥感数据已经成为成为GIs的重要数据来源，利用卫星拍的重要数据来源，利用卫星拍摄的高分辨率遥感技术影像，人们可以摄的高分辨率遥感技术影像，人们可以迅速获得几周前甚至几天前的最新数据，迅速获得几周前甚至几天前的最新数据，并且数据真实准确，成本也很低。并且数据真实准确，成本也很低。 和用和用GIS中的地理数据，实现地中的地理数据，实现地理分析、评价、预测和辅助决策，理分析、评价、预测和辅助决策，是是GIS的重要应用领域。网上的的重要应用领域。网上的电子地图采用图层管理的方法，电子地图采用图层管理的方法，用户可以选择需要的图层进行显用户可以选择需要的图层进行显示、查询、分析。示、查询、分析。 阅读指导阅读指导 GIS的查询与分析的查询与分析 P81-82活动的参考答案活动的参考答案 国外国外GIS软件，如哈佛大学软件，如哈佛大学开发的开发的SYMAP系列软件等。系列软件等。 目前，国内下列目前，国内下列GIS软件在软件在解决实际工程能力和技术创新等解决实际工程能力和技术创新等方面表现突出，如方面表现突出，如MapCIS66、SuperMapGIS2003、地网、地网V50、CitoMap等。等。 例例2 甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。由此比较乙图是根据该图而建立的空间数据模型。由此比较地图与地理信息系统对地物的表示有何差异。地图与地理信息系统对地物的表示有何差异。 解析解析：该题的命题目的是让学：该题的命题目的是让学生知道地理信息系统是如何建生知道地理信息系统是如何建立的，如何将地面地理信息转立的，如何将地面地理信息转变为地理信息系统中的数据。变为地理信息系统中的数据。从题中我们可以看出地理信息从题中我们可以看出地理信息系统简要的工作程序，是将区系统简要的工作程序，是将区域内地物的有关信息域内地物的有关信息(林木、林木、河流和住房河流和住房)转变为计算机可转变为计算机可以识别的数据结构，建立起区以识别的数据结构，建立起区域地物信息数据模型和空间模域地物信息数据模型和空间模型。型。首先建立区域的栅格结构图，根据首先建立区域的栅格结构图，根据区域大小，将乙图空间按规则分成区域大小，将乙图空间按规则分成一个个小块，地物所在位置用它们一个个小块，地物所在位置用它们所占据的栅格的行、列号来定义，所占据的栅格的行、列号来定义，地物属性通过赋予栅格属性值来表地物属性通过赋予栅格属性值来表示，如林木用示，如林木用s表示，河流用表示，河流用r表示，表示，住房用住房用h表示。这样，地图就转变成表示。这样，地图就转变成了空间数据，将其储入计算机，就了空间数据，将其储入计算机，就可建立这个区域的地理信息系统数可建立这个区域的地理信息系统数据库。从中可以看出地理信息技术据库。从中可以看出地理信息技术与地图在许多方面有相同，也有不与地图在许多方面有相同，也有不同的地方。同的地方。参考答案：参考答案： (1)储存信息的形式不同。地理信息储存信息的形式不同。地理信息系统通过建立数据模型，以数据库的形系统通过建立数据模型，以数据库的形式储存地理空间数据，而地图以图纸的式储存地理空间数据，而地图以图纸的形式保存地理信息。形式保存地理信息。 (2)查询的方式不同。地理信息系统查询的方式不同。地理信息系统通过计算机进行查询和数据更新，而地通过计算机进行查询和数据更新，而地图则通过肉眼进行判读，获得地理信息。图则通过肉眼进行判读，获得地理信息。GIS获取的信息更有针对性，速度也更获取的信息更有针对性，速度也更快。快。 (3)地理信息系统可以将不同来源、地理信息系统可以将不同来源、不同比例尺、不同投影的地图数据进行不同比例尺、不同投影的地图数据进行综合，并进行空间分析，而地图有许多综合，并进行空间分析，而地图有许多方面做不到。方面做不到。第三章第三章第第一一节节地理信息系统及其应用地理信息系统及其应用 二、二、地理信息系统与城市管理地理信息系统与城市管理 目前，目前，GIS广泛应用于资广泛应用于资源调查、环境评估、灾害源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、划、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产生活商业金融等人们生产生活的各个领域。的各个领域。灾害灾害邮电邮电商业商业监控监控管理管理阅读指导阅读指导GS在道路交通中的应用在道路交通中的应用 应用领域应用领域 应应 用用 道路交道路交通管理通管理 道路设计道路设计 道路建设道路建设 道路管理道路管理 道路的通行状况，定位事故点，道路的通行状况，定位事故点，提供交通疏散的方案提供交通疏散的方案 最佳路径分析、最小造价分析最佳路径分析、最小造价分析 工程进度、工程质量工程进度、工程质量 路况信息、道路养扩路况信息、道路养扩 例例3 “GIS的英文全名是的英文全名是Ge。graphical informatlon system，也叫地理信息系统，具有地图处理、也叫地理信息系统，具有地图处理、数据库和空间分析这三项功能。数据库和空间分析这三项功能。GIs可以像传统地图一样，解决与可以像传统地图一样，解决与“地地点点状况状况”有关的查询。但有关的查询。但GIs能能进行趋势分析，复杂的进行趋势分析，复杂的“模式分析模式分析”和用和用“虚拟模拟虚拟模拟进行预测性分进行预测性分析等。据此完成析等。据此完成(1)(2)题。题。 (1)如果将如果将GIS用来监测森林火灾，用来监测森林火灾，可以可以()A用来分析、判断引起火灾的原用来分析、判断引起火灾的原因因B预测森林火灾的发生地点预测森林火灾的发生地点C.预测森林火灾后所造成的后果预测森林火灾后所造成的后果D及时知道火灾地点、范围、分析及时知道火灾地点、范围、分析 火势蔓延方向，制定灭火方案火势蔓延方向，制定灭火方案D(2)有的渔民已经利用GIS技术来寻找鱼群。如果普遍引用这技术( )A. 可以使渔获量持续增长可以使渔获量持续增长B. 可能导致过度捕捞，使渔业资源枯竭可能导致过度捕捞，使渔业资源枯竭C. 绝对会增加渔业的生产成本绝对会增加渔业的生产成本D. 会促进渔业生产，加大对渔业资源的会促进渔业生产，加大对渔业资源的 开发利用，提高渔民的生活水平开发利用，提高渔民的生活水平B解析：解析：(1)GIS技术已经广泛应技术已经广泛应用到日常生产和生活的众多领用到日常生产和生活的众多领域。域。(2)GIS可以用来寻找鱼群，可以用来寻找鱼群，暂时增加捕捞量，随着产量增暂时增加捕捞量，随着产量增加，生产成本会逐渐降低，但加，生产成本会逐渐降低，但由于过度捕捞会导致渔业资源由于过度捕捞会导致渔业资源枯竭，最终会降低渔民的生活枯竭，最终会降低渔民的生活水平水平1地理信息系统是( )A主要记录地理事物的计算机系统主要记录地理事物的计算机系统B具有空间分析能力，没有动态预具有空间分析能力，没有动态预测能力测能力C是地图绘制系统是地图绘制系统D是专门处理地球表面与地理分布是专门处理地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统有关数据的空间信息系统体验成功D2地理信息区别于其他信息的地理信息区别于其他信息的最本质特征在于它是最本质特征在于它是( )A.空间信息 B.数据信息 C.图像信息 D.综合信息A3地理信息系统比地图优地理信息系统比地图优越的功能有越的功能有( )不仅有平面信息，还有三维立体的信不仅有平面信息，还有三维立体的信息息 有很便捷的检索功能和大容量有很便捷的检索功能和大容量的信息库的信息库 可以随时进可以随时进行信息行信息的切换、缩放、补充测算等，获得更新的切换、缩放、补充测算等，获得更新的信息的信息 不仅有空间数据信息，不仅有空间数据信息，还有景观照片和动态的影像信息还有景观照片和动态的影像信息 A. B C. DD 4应用应用GIS技术的最终目的是技术的最终目的是( ) A处理信息处理信息 B.记录信息记录信息 C.便于信息查询便于信息查询 D.为地理决策提供信息为地理决策提供信息D5GIS与地图最基本的差异是与地图最基本的差异是( )A.GIS用点、线、面来表示地物的空用点、线、面来表示地物的空间特征和属性间特征和属性BGIS用符号表示地物的属性用符号表示地物的属性C.GIS用色彩表示地物的差异用色彩表示地物的差异DGIS用数值表示地物的空间数据用数值表示地物的空间数据D课后作业课后作业1、复习第二教材的、复习第二教材的P7781的的“知识联网知识联网”、“技巧点拔技巧点拔”和和“范例指导范例指导”。2、做第二教材的、做第二教材的P7781的的“练习巩固练习巩固”和和“智能升级智能升级”