2019-2020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讲义（含解析）中图版必修3.docx

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。一、地理信息系统1地理信息系统(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。2地理信息系统可以解决的四类基本问题(1)与分布、位置有关的基本问题查询“地点”和“状况”。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)模拟问题判断1地理信息技术就是地理信息系统。()2地理信息系统可以用来处理任何数据。()3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。()4通过一定的方式将所要表示的内容转变成数值，是地理信息系统与纸质地图最基本的差异。()5地理信息系统可以有效地完成对土地利用状况的监控和管理。()二、地理信息系统在城市管理中的应用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：是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城市道路交通管理(1)显示道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息。(2)提供多种类型的查询。(3)及时发布交通信息。4城市救灾防灾(1)实时跟踪灾害的发生、发展过程。(2)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。5城市环境管理：主要包括环境规划与决策、监测(包括重点污染源管理)、评价、预测与模拟等。思考GIS在病人急救过程中可提供哪些服务？答案快速锁定病人的位置；搜寻距离病人最近的医院和救护车；提供救护车最佳行车路线，以赢得抢救时间等。探究点一地理信息系统及其可以解决的基本问题阅读材料，并结合教材有关内容，分析回答下列问题。材料一地理信息系统，简称GIS，具有地图处理、数据库和空间分析三项功能。GIS可以像传统地图一样，解决与“地点”“状况”有关的查询。但GIS还能进行趋势分析、复杂的“模式分析”和用“虚拟模拟”进行预测性分析。下图为GIS的工作流程图。材料二GIS数据库中存储的部分图层。1GIS数据库中的数据有什么特点？答案属于空间数据，它可以通过经纬网或公路网等建立的地理坐标来实现空间位置的识别。2某同学利用材料二中的数据对家乡农作物的分布进行了可行性分析，这属于地理信息系统解决的哪类基本问题？答案模式问题。3小华欲在某城市找最近的宾馆在哪里，属于地理信息系统解决的哪类基本问题？小强为参观上海世博园中多个国家馆设计合理路线，需要利用地理信息系统解决什么问题的功能？答案与分布、位置有关的基本问题。趋势分析问题。4某市发生森林火灾，消防部门为尽快灭火，运用地理信息系统制定了灭火方案，这属于地理信息系统解决的哪类基本问题？需要涉及哪些方面的数据？答案模拟问题。涉及森林火灾点的分布、风向、风速、气温、降水、湿度等方面的数据。地理信息系统及其解决的四类基本问题(1)GIS的工作流程(2)地理信息系统可以解决的基本问题名称解决的问题举例与分布、位置有关的基本问题解决与“地点”和“状况”有关的查询距离最近的一家快餐店在哪里；北京市目前共有几家图书馆；在指定区域内寻找符合一定条件的地物趋势分析了解某地物随时间变化的过程，分析该地物的发展趋势分析过去20年来某城市的人口增长趋势与分布情况；求两点之间最短、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模拟某地如果具备某种条件时将出现的结果温室效应造成了地球极地冰盖的融化，若海水上涨10cm将淹没全球哪些地区地理信息系统是地理信息技术的重要组成部分。据此回答12题。1建立GIS数据库，使用的一种常见方法是()A文字表格化B地图最小化C地图数字化D地图扩大化2在地理信息系统的组成中，属于GIS核心的是()A计算机系统B地理数据C应用人员D应用模型答案1.C2.A解析第1题，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，才能为计算机存储、识别和处理。实现图形到数字的转换过程，称为数字化。利用GIS软件进行地图数字化是建立GIS数据库的一种常用方法。第2题，计算机系统是GIS的核心，它包括硬件系统和软件系统。地理数据是GIS的操作对象，也是GIS数据库的主要内容。地理数据是GIS系统建立的基础，包括基础数据和专题数据。GIS人员包括GIS系统开发的专业人员，也包括采用GIS完成工作的用户，是GIS最活跃的因素。应用模型是解决各种实际问题的专业程式，解决不同问题，要使用相应的模型。探究点二地理信息系统在城市管理中的应用阅读材料，完成下列问题。材料一地理信息系统可应用的领域相当广泛，可以说，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技术。下图反映了目前我国大多数城市所存在的交通拥堵严重的现象。材料二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。1.根据所学知识，简要回答GIS在解决城市交通拥堵问题时可以在哪些方面发挥积极的作用。答案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提供服务等。2未来五年上海将计划形成“海、空、铁、陆、水五路并举的格局”，城市土地利用状况将发生变化。五年以后，如果你要了解上海市近五年以来土地使用性质的变化、地块轮廓的变化等内容，在GIS系统中，你需要对哪些图层进行对比分析？若将上海的城市人口分布图层与城市交通图层叠加，即可为城市的哪种功能活动选址提供参考？答案近五年来上海市每年的土地利用图层。商业网点选址。3若你想利用假期去香港中文大学参观，但你对香港又不熟悉，你将怎样利用GIS进行路径查询？答案利用网络GIS调出香港中文大学所在位置附近地区的地图，查出车站(机场)到香港中文大学最合理的公交路线。4地理信息系统能否对城市环境问题进行治理？答案不能。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。地理信息系统在城市管理中的应用主要应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；及时发布交通信息如查询空间信息：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拓展延伸1地理信息系统在医疗救护方面的应用2地理信息系统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。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。据此回答34题。3将1986年与2018年城市土地利用图层进行对比分析，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预测城市降水的变化趋势4国家气象局每天为电视天气预报提供的卫星云图主要使用了()遥感技术地理信息系统全球定位系统ABCD答案3.C4.A解析第3题，分析城市土地利用图层与交通流量、洪涝灾害、城市降水的变化趋势均无关系，故可排除A、B、D项。城市地域结构的变化会导致城市土地利用发生改变，故C项正确。第4题，获取卫星云图可利用RS技术，但资料的相关分析和处理需应用GIS技术。图表特征：“3S”图像往往作为考查的载体，用来考查“3S”技术的应用。在遥感图像中，遥感影像图是根据遥感影像绘制的图形；GIS图像主要是根据GIS的图层叠加原理，展示不同的图层；GPS多以材料为背景，图像呈现不多，一般仅通过手持机界面图或工作流程图来考查，但与RS和GIS的综合应用所得的图像也是较为常见的考查方式。下图为某冰川所在区域遥感影像。图中甲点所处的地形是()A山谷B山脊C冲积扇D盆地下图为某冰川所在区域遥感影像。图中甲点所处的地形是()A山谷B山脊C冲积扇D盆地要求判断甲点所处的地形，图中甲点光线较暗。根据成像原理，地势较低的山谷光线较暗，地势较高的山脊光线明亮。甲处光线较暗，应为山谷。A现代地理信息技术已经广泛应用于地理环境的研究，服务于日常生产生活。读图，回答(1)(2)题。(1)利用图甲可以()A了解地形和地貌特征，开展土地资源调查B监测风沙和干旱灾害，进行灾情预测分析C确定时间和空间定位，进行路线筛选导航D测算经济和人口数据，确定商业网点布局(2)有关图乙车载导航仪及其所示电子地图，下列说法正确的是()A车载导航仪借助GIS实现精确定位B车载导航仪通过RS获得交通信息C电子地图可以实现人机交互功能D电子地图不能显示自然地理信息答案(1)A(2)C解析第(1)题，图甲是遥感影像图。遥感主要是人的视力的延伸，用它可以获取图像，了解地形和地貌特征，开展土地资源调查。B选项中的灾情预测分析、C选项中的路线筛选、D选项中的测算经济和人口数据只能由GIS来完成。第(2)题，车载导航仪借助GPS获得交通信息，实现精确定位，再通过电子地图呈现出来，实现人机交互的功能；电子地图也能显示河流、湖泊等自然地理信息。(2018福建省莆田第一中学月考)随着科学技术水平提高，地理信息技术运用到防灾减灾上的频率越来越高。读“GIS分层图”，完成12题。1根据上图可以推断出正在分析的地质灾害最可能为()A崩塌B地震C滑坡D泥石流2一位年轻研究员不小心把完整的图示弄丢了，现在需要制作出完整的图示，他需要填补的甲最可能是()A坡面起伏状况B坡向C坡面侵蚀D地层厚度答案1.C2.B解析第1题，图示的地质灾害与坡度、倾斜的地层及活动断层有关，判断为滑坡。地震是地球内力的释放，与坡度无关；崩塌、泥石流与顺向坡面关联度不高。第2题，图示甲与地层倾斜图层合成的是顺向坡面，可判断甲是坡向。下图示意新一代信息技术支撑下的智慧城市。读图，回答34题。3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跟踪动态定位信息C整合、集成网络信息D获取实时通讯信息4智慧城市建设对城市发展最重要的作用是()A调整地域结构B加速人口集散C扩大空间规模D提升服务功能答案3.A4.D解析第3题，地理信息系统的作用主要是对信息进行分析、加工和管理；跟踪动态定位是全球定位系统的功能；网络信息不属于地理空间信息，其整合、集成不属于地理信息系统的作用；获取实时通讯信息是通讯工具的作用。第4题，从示意图中可看出，智慧城市实际上就是高度信息化的城市管理系统，智慧政务、智慧交通和智慧社区都属于城市管理和服务范畴。因此智慧城市建设能够提升服务功能。5阅读材料，回答下列问题。在某网络公司推出的一种健康地图上，可以添加实时的消息警告、医疗信息和其他的数据。(1)“健康地图”中的交通数据属于_数据；图中的数据采取_技术存储。(2)在“健康地图”的制作过程中，需要用_法将纸质地图转化为数字地图。(3)某人利用健康地图查询H7N9病例的分布状况，属于GIS系统工作过程中的_环节。(4)与纸质地图相比，“健康地图”具有哪些不同？答案(1)专题分层(2)扫描(3)操作与分析(4)储存信息的形式不同；查询的方式不同；地理信息系统将不同来源、不同比例尺、不同投影的地图进行数据综合，并进行空间分析。解析第(1)题，基础数据指地质、地貌、地形数据等；规划、交通等属于专题数据；“健康地图”包含多个图层，这些数据采取“分层”技术存储。第(2)题，将纸质地图转化为数字地图的过程需要利用扫描法。第(3)题，“查询”属于操作与分析过程。第(4)题，纸质地图与“健康地图”的不同，可根据教材的相关内容归纳。2016年7月7日10时，国家海洋预报台发布信息：超强台风“尼伯特”今天夜间起将影响我国东部海域，预计今天夜间到明天白天，台湾以东洋面将出现9到13米的狂涛区，钓鱼岛附近海域将出现3到5米的大浪到巨浪，东海南部、台湾海峡将出现2.5到3.5米的大浪，浙江南部、福建北部沿岸海域也将出现1.5到2.5米的中浪到大浪。据此完成12题。1气象部门依据台风的移动特征需要尽快确定其可能影响的范围，并拟定救灾方案、预估灾害损失。能够实现这一综合目标的地理信息技术是()A地理信息系统B卫星遥感C全球定位系统D雷达预警2台风“尼伯特”导致不同海域出现不同级别海浪的根本原因是()A近地面气压值的高低B下垫面摩擦力的大小C水平气压梯度的大小D海域深浅与面积大小答案1.A2.C解析第1题，采集、分析、处理信息，并提供救灾预案，这是地理信息系统的功能。第2题，水平气压梯度(力)和摩擦力会影响风力的大小，但不同海域摩擦力差异不大，故影响不同海域风浪大小的根本原因是水平气压梯度(力)的大小。GIS即地理信息系统，具有地图处理、数据库和空间分析等功能。GIS可以像传统纸质地图一样，解决“地点”“状况”等有关查询，但GIS还能进行趋势分析，复杂的“模式分析”，还可以用“虚拟模拟”进行预测性分析。据此完成34题。3地理信息系统的简要程序是()A信息源数据处理数据库管理空间分析表达B信息源空间分析数据处理数据库表达C信息源空间分析数据库管理数据处理表达D信息源数据库管理数据处理空间分析可视化表达4在城市管理中运用地理信息系统可以()帮助公交公司确定公交车的位置对电力、电信、交通道路等城市基础设施实行有效管理，并大大提高突发事件的应急处理效率获得城市最新土地利用影像在城市治安管理、医疗救护、车辆导航等方面发挥重要作用ABCD答案3.A4.D解析第3题，结合所学知识，可得出A项是地理信息系统的程序。第4题，GIS可以有效地管理城市基础设施，提高效率，在治安管理、医疗救护等方面发挥重要作用。2015年9月，云南省环保厅召开“数字环保”地理信息系统平台项目评审会议。下图示意某地理专题研究建立的地理信息系统图层。据此完成56题。5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6若利用GIS制定水污染突发应急预案，需要叠加的图层有()A甲与乙B丙与乙C丙与丁D乙与丁答案5.C6.D解析第5题，丙图层为公路，属于交通区位；丁图层为居住区，属于消费人群密集区域，二者叠加可以研究商业网点的选址。第6题，水污染的分析需要考虑当地河流、水源地、居民点的分布，所以需叠加的图层是乙与丁。美国特斯拉汽车公司生产的纯电动汽车，被称为汽车业的“苹果”。加强充电站建设是推动电动汽车发展的关键因素。据此完成78题。7特斯拉汽车生产企业属于()A劳动力指向型B技术指向型C原料指向型D动力指向型8电动汽车充电站的选址可利用GIS系统作综合分析，需调取的参考图层是()交通图公共停车场分布图电力网络图地形图住宅区图充电设备服务商分布图ABCD答案7.B8.A解析第7题，特斯拉汽车被称为汽车业的“苹果”，表明技术含量高，属于技术指向型工业。第8题，电动汽车充电站的位置主要受交通流量、公共停车场位置、电力网络分布、住宅区位置等影响，与地形、充电设备服务商的位置关系不大。地理信息系统的数据存储采用“分层”技术。下图提供了我国某区域的地理位置、河流水系、地形等图层的叠加信息。据此回答910题。9据现有的图层信息大致可以规划该地区()A种植区的分布B工矿区的分布C商业网点的分布D风力发电站的分布10若在现有图层信息基础上进行农业用地分类与评价，则还应增加()土地利用图层地质构造图层土壤图层人口密度图层ABCD答案9.A10.B解析第9题，图中提供的图层有地理位置、河流水系、地形等，所以可以规划种植区的分布。地势平坦，水源充足，热量丰富的地区适合布局种植业；规划工矿区的分布需要交通图层和资源图层等；规划商业网点的分布需要交通图层和人口密度图层等；规划风力发电站的分布需要风力资源分布图层等。第10题，农业用地分为耕地、林地、草地等，对农业用地分类与评价需要土地利用图层和土壤图层。根据土地利用图层可确定土地利用类型，根据土壤图层对农业用地进行评价。下图为“某城市主要道路分布图”，标注数字表示道路长度。读图，回答1113题。11同学们从学校乘车到科技馆参观，到路口A时为保证到科技馆的距离最短，汽车应选择的行驶方向为()A东B南C西D北12老师要利用学校建成的GIS了解全班同学居住点的空间分布状况，主要用到的GIS功能是()A输入B管理C分析D输出13该城市计划布局一座垃圾焚烧发电厂，较适宜的选址为()A甲B乙C丙D丁答案11.C12.C13.A解析第11题，由图示信息可知，到路口A时为保证到科技馆的距离最短，应沿1517192327路线行驶(距离为1517192327101)，根据指向标可知汽车应选择向西行驶。第12题，GIS是在一定的数据源基础上进行分析、对比、计算等的地理信息技术，其功能侧重于分析、计算，老师要利用学校建成的GIS了解全班同学居住点的空间分布状况，主要用到的是GIS的分析功能。第13题，垃圾焚烧发电厂会产生严重的大气污染，应在远离城区且不会对城区造成大气污染的地方布局。由图示信息可知，该城市盛行西北风，甲地位于城郊且在盛行风的下风向，不会对城区造成污染，A选项正确。14阅读材料，完成下列问题。2006年世界杯足球赛在德国举行后，众多球迷充分领略到了德国先进的交通技术。开赛前德国12个比赛城市，相继建成了世界上最先进的交通控制系统，这种被称为“鲁尔示范项目”的智能交通控制系统，能同时指挥多特蒙德和盖尔森基兴两个城市的交通。“鲁尔示范项目”首次将所有高速公路、联邦公路和乡村公路的交通信息联网，并提供多种服务信息，系统的信息采集来自于该地区的4500多个测量点，大部分是预埋在公路上的感应带。此外还有约200个电子眼，可以利用由太阳能驱动的激光探头测量交通流量和密度。全部信息采集点每小时能采集10万个信息，这些信息通过光缆被输送到埃森的示范项目调度中心，那里的50台中央计算机对这些数据进行及时处理，提出最佳的交通管理建议。如果通往多特蒙德赛场的公路交通流量太大，交通管制中心便可用按钮改变交通信号，更改红绿灯控制，让球迷们改道。(1)材料中所提到的“预埋在公路上的感应带”“电子眼”是此智能交通控制系统中的()A数据输入设备B数据输出设备C数据传输设备D存储设备(2)写出此智能交通控制系统运行的工作流程。(3)材料充分显示的GIS的优点是什么？(4)如果你是一个球迷，正在此区域奔向赛场的路上，你可以借助此系统得到哪些服务信息？答案(1)A(2)信息采集信息传输信息处理信息输出。(3)信息量大、更新快、应用范围广、提供服务种类多。(4)可得到通往赛场的各条道路的交通信息、查询最佳路径、寻找方便的交通站点、查询停车场信息等服务信息。解析第(1)题，“电子眼”和“感应带”是获取交通信息的装置，属于地理信息系统中的数据输入设备。第(2)题，GIS的工作过程，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。第(3)题，GIS的优点可从信息量大小、信息更新速度以及应用范围等方面分析。第(4)题，GIS应用于城市管理，可提供各种交通信息。15阅读材料，回答问题。材料一图1为一幅具有林木、河流和住房的景观图，图2是根据该图而建立的空间数据模型。材料二某城市部分地区经过数字化处理的交通线、功能分区、地价图。(1)材料一中两图形对地物的表示有什么差异？与地图相比，地理信息系统有哪些优点？(2)材料二中，若布局合理，则该城市盛行风向最不可能为_；若在该区域新建物流中心，最宜选择在_。地理信息系统在城市管理中有哪些作用？答案(1)差异：储存信息的形式不同。地理信息系统通过建立数据模型，以数据库的形式储存地理空间数据，而地图以图纸的形式保存地理信息。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，速度也更快。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综合，并进行空间分析，而地图有许多方面做不到。优点：信息量大，使用方便；功能强大、完备；能够进行动态监测和评估预测。(2)西南风丁地作用：地理信息系统在城市交通、土地利用、城市规划等方面都具有强大的管理功能。考点题点细目表考点题点题目序号地理信息技术的应用地理信息系统的应用115