2018秋高中地理 第3章 地理信息技术的应用 第3、4节 地理信息系统的应用和数字地球学案 中图版必修3.doc

第三、四节地理信息系统的应用和数字地球学习目标：1.了解地理信息系统和数字地球的定义。2.理解地理信息系统的功能和流程并结合实例学会分析地理信息系统可以解决的四类问题。(重点)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。(重点)4.掌握数字地球的核心思想和应用前景。(难点)自 主 预 习探 新 知1地理信息系统的应用(1)地理信息系统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。功能工作流程(2)地理信息系统可以解决的四类基本问题与分布、位置有关的基本问题查询“地点”和“状况”；查询符合一定条件的地物位置。趋势分析通过某地物随时间变化的过程，分析其发展趋势。模式问题揭示各种地物之间的空间关系。模拟问题利用已掌握的规律建立起一定模型，模拟具备某种条件时将出现的结果。(3)地理信息系统在城市管理中的应用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。城市规划：查询和统计，并用三维影像显示市貌，分析城市现状，有效管理城市地下管网。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。特别提醒地理信息系统(GIS)不同于一般地图。一般地图是用符号系统表达区域内各种自然和社会经济现象的分布、联系以及变化等内容的图形。地理信息系统(GIS)是专门处理地理空间数据的计算机系统。2数字地球(1)数字地球含义：对真实地球及相关现象的统一性的数字化重现与再认识。应用技术：全球定位系统、遥感技术、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等。核心思想a用数字化手段统一处理地球问题。b最大限度地利用信息资源。基础a全球网络要求信息网络嵌入到每个人的日常生活中。b分布式存储信息分开存储到全球各地的计算机中。高速宽带网络的建设及其传输速度，是建立数字地球的重要基础。最大特征与依据虚拟现实技术。重要信息源：高分辨率卫星影像。特别提醒数字地球所需要的数据已不能通过单一的数据库来存储，而是分散存储在数以万计的数据库中。这意味着参与数字地球的服务器需要由高速网络来连接。(2)数字地球的应用前景数字地球与可持续发展模拟人类活动对生产和环境的影响，制定可持续发展的对策。数字地球与政府决策a可为国家大型工程决策提供重要的参考数据。b为政府对城市的管理提供依据。数字地球与百姓生活通过数字地球可网上购物，接受远程教育，参加交互娱乐项目等。自主诊断1地理信息系统的实现，依赖于计算机系统，因此该系统只由计算机软、硬件构成。()2地理信息系统的功能与地图是一样的。()3数字地球的最大特征是虚拟现实技术。()4数字地球的基础是全球网络与集中式存储。()【提示】1.地理信息系统由硬件、软件、数据、人员构成。2地理信息系统不仅供查询，并能进行多种空间分析，所以其功能比地图要全面的多。3数字地球的最大特征是虚拟现实技术。4数字地球的基础是全球网络与分布式存储。合 作 探 究攻 重 难地理信息系统的应用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。【思考交流】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哪些？【提示】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？【提示】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。3地理信息系统在城市管理中除应用于道路交通外还有哪些方面的应用？【提示】信息管理与服务、城市规划、救灾防灾、环境管理。归纳总结 1地理信息系统可以解决的基本问题名称原理举例与分布、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；在指定区域内寻找适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；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10 cm将淹没全球哪些地区2.在城市管理中的应用应用主要功能城市信息管理与服务主要向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息城市规划进行城市与区域多目标的开发和规划城市道路交通管理显示有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息城市抗灾减灾实时跟踪灾害发生、发展过程，对灾害进行快速分析、评价和模拟，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、预测与模拟城区公共卫生提供预警和决策支持方法技巧地理信息系统图层问题的分析方法某专题研究需要建立许多地理信息系统图层，该类问题一般有两种设问角度：一种是给出了不同的图层，回答研究的专题；一种是给出了专题和部分图层，回答还应需要的图层。该种问题分析专题需要研究的各个要素即可。例如：给出了水系、土地利用、居民点、地形、土壤各图层，各要素与耕地最密切，最可能是耕地分类和评价的专题研究；如果研究商业网点布局专题，并给出了人口密度、数量、原商业网点数量、分布的图层，则一般还应增加交通图层，因为商业布局应考虑人口密度和交通等因素。1下图示意某专题研究建立的地理信息系统(GIS)图层。据此完成(1)(2)题。 【导学号：57522116】(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()大气污染区域规划造纸厂、印刷厂分布水文、地质AB CD(1)A(2)D第(1)题，该地理信息系统图层涉及土壤、水系、地形等自然因素和土地利用、居民点分布等社会经济因素，这些信息可应用于耕地分类和评价。工业分布与交通的关系、商业分布和规划、学校布局与自然因素关系不大。第(2)题，深埋垃圾场选址要考虑水文、地质和区域规划因素，而大气污染、造纸厂和印刷厂分布与深埋垃圾场选址无关。数字地球材料一这是某公司的一项信息化服务演示。在一个漆黑的夜晚，一位独居的老太太突发心脏病，在倒地的一瞬间，她手臂上的手表式GPS发出急救信号。医护人员从“医疗急救GIS”中的地图上迅速找到了她的住址，立即调度装有车载定位系统的救护车按照电子地图上的提示路径，在最短的时间内抵达老人住所，为她量血压、测心跳、输氧气材料二数字虚拟生活当她戴上头盔时，就看到地球出现在太空中。然后通过某个工具，对所看到的影像进行放大。随着分辨率的不断提高，她看见了大陆，然后是乡村、城市，最后是具体的房屋、树木以及其他天然或人造的景观。她不受限制地穿越空间和时间。在以虚拟的方式去巴黎卢浮宫参观后，她又通过对时间的反向推移，借助新闻短片、报纸等主要的原始资料学习法国的历史。她向自己的电子信箱发送一些有用的信息，留待将来使用。在这里，时间序列可以从现在延伸到遥远的过去，甚至延伸到恐龙时代。【思考交流】1材料一中的案例应用了“数字地球”的哪些技术？【提示】应用了全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和车载定位系统、电子地图等数字地球技术。2材料二中提到了数字地球在未来日常生活中的应用，其应用领域主要有哪些？【提示】应用领域主要有网上旅游、远程教育等。3数字地球除了在日常生活中的应用外，还在可持续发展研究和政府决策中发挥作用，试分别举例说明。【提示】可持续发展：模拟未来20年森林面积的变化，研究全球生态环境变化趋势。政府决策：通过GIS分析犯罪模式和犯罪频率，合理分配警力资源。4从政府官员、普通百姓两个角色出发，分别简述数字地球的应用前景。【提示】政府官员：数字地球可为国家大型工程决策提供重要的参考数据；数字地球也能为政府对城市的管理提供依据。普通百姓：我们坐在家里，就可接受远程教育，进行网上购物；参加交互娱乐项目，还可轻松游览各国的风景名胜；逛遍各国的博物馆、美术馆、艺术画廊等。归纳总结 1数字地球与各种应用技术的关系2数字地球的应用前景(1)数字地球对人类的积极作用数字地球在林业、农业、水利、矿产、交通、通信、教育、环境、人口、城市建设等几十个领域都能产生巨大的经济效益和社会效益。我们选择几个领域来展望数字地球的应用，如下表：应用前景作用具体表现可持续发展数字地球的建立，使人类拥有了一个数字化的空间实验室，科学家通过这个实验室可以从全球角度研究可持续发展问题科学家可方便地获得地形、森林、资源、气候、植被、土壤类型、矿产、土地利用变化等方面的信息，应用空间分析与虚拟现实技术，模拟人类活动对生产和环境的影响，制定可持续发展的对策政府决策数字地球可为国家大型工程决策提供重要的参考数据；为政府对城市的管理提供依据利用数字地球的技术可以为是否修建水库提供依据；可以通过GIS分析犯罪模式和犯罪频率，合理分配警力资源百姓生活数字地球提供了前所未有的方便接受远程教育；网上购物；参加交互娱乐项目；浏览风景名胜(2)数字地球最基本的任务数字地球最基本的任务是全面、及时地提供真实可信的数据，这就需要所有国家和地区的相互协作和共同努力。2“数字校园”是“数字地球”的具体利用与体现，读数字校园的应用图，回答(1)(3)题。 【导学号：57522117】(1)“数字校园”是指()A对校园内所有信息资源的数字化B远程教育和网上学校C计算机辅助地理教学D建设虚拟学校(2)“数字校园”的思想核心是()A信息资源的数字化B建设网上学校C发展远程教育D减轻师生的课业负担(3)未来借助于“数字校园”技术，有关地理教学的变化的说法，不正确的是()A不再使用地球仪，学生只要戴上显示头盔，就能看见太空中的地球B对于区域的学习，利用声音识别系统就能够得到关于行政区范围、动植物物种等信息C课堂上不需要老师，学生完全靠计算机自学D想要了解有关地区更多的信息，可通过“数据手套”，单击一下链接按钮，就能够看见(1)A(2)A(3)C第(1)题，“数字校园”是利用网络、通信技术对校园内的信息资源进行全面的数字化，通过整理加工，使这些信息资源能够有序地运转，从而更好地为教学、科研、管理和生活服务。第(2)题，把学校建设成既面向校园，又面向社会的一个超越时间和空间的虚拟学校，使更多的人能够共享教育资源。第(3)题，虽然数字校园技术能大大丰富课堂教学，但教学依然离不开教师的主导作用。课堂小结当 堂 达 标固 双 基考查点1地理信息系统的应用我国GIS从20世纪80年代初期开始起步，90年代进入快速发展阶段。目前，GIS已经成为分析重大社会经济问题的强有力的工具。据此完成13题。 【导学号：57522118】1地理信息系统处理的对象，与一般数据的区别主要在于()A强调空间位置 B强调色彩搭配C强调时间因素 D强调地区轮廓2地理信息区别于其他信息的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3一套完整的地理信息系统，其查询、分析、模拟等操作主要基于()A海量的数据 B优越的硬件支持C熟练的操作人员D良好的显示设备1.A2.A3.A第1题，地理信息系统是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。第2题，地理信息系统是一种空间信息系统。第3题，GIS建立在地理数据的基础之上。下图示意某地理专题研究建立的地理信息系统图层。读图，回答45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4.C5.D第4题，叠加丙图层和丁图层可以分析该地的交通通达度和居住区分布状况，有利于研究商店布局。第5题，交通线的区位选择涉及地形、河流及人口的分布等，故需要叠加甲、乙、丁图层。考查点2数字地球数字地球是数字化地球仪的简称，它利用多种技术把地球上的信息数字化存储起来，为人类提供服务。据此完成67题。 【导学号：57522119】6下列属于数字地球关键技术的是 ()网络技术高分辨率卫星遥感技术GIS技术虚拟现实技术GPS技术无线电通讯A BCD7下列关于数字地球的叙述，正确的是 ()A数字地球包括自然和人类的全部数据和信息B数字地球的最大特征是虚拟现实技术C数字地球的基础是全球网络与集中式存储D数字地球的重要信息源是大容量数据存储技术6.A7.B第6题，数字地球是全球定位系统、遥感技术、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等各种技术的综合应用。第7题，数字地球包含了自然和人类的大多数数据和信息。数字地球的最大特征是虚拟现实技术，基础是全球网络与分布式存储，重要信息源是高分辨率卫星影像。数字地球其实就是信息化的地球，是一个完整的地球信息化的模型。据此完成89题。 【导学号：57522120】8数字地球实现以后，科学家们可以()A制定可持续发展的对策B控制全球气温升高C控制人口增长速度D控制全球贫富差距9数字地球应用于政府决策的领域有()国家大型工程决策城市管理疾病防控防灾减灾远程教育A BCD8.A9.C第8题，数字地球实现以后，通过全球信息共享，依靠计算机的虚拟现实技术，对地球上的各种空间信息数据综合分析处理，可制定可持续发展的对策。第9题，数字地球可为政府决策提供依据，如大型工程建设、城市管理、疾病防控、防灾减灾等。远程教育是对百姓生活的影响。教材活动点拨教材P90探索【提示】地理信息系统首先采集数据，标定过去几年的犯罪地点，然后进行数据处理、空间分析，获得分析犯罪频率和犯罪模式，根据分析结果，重新分配警力，使警力资源合理利用，从而减少了青少年的持枪犯罪行为。通过这个例子我们可以看出：地理信息系统是在收集信息的基础上，处理、存储、分析和应用，最大限度地合理解决问题。从这个事例可以看出GIS具有以下三种功能：地图的功能(例如标定过去几年的犯罪地点)、数据库的功能(例如总结利用过去的犯罪信息)、空间分析的功能(例如分析犯罪频率的空间规律及对犯罪行为空间建模)。教材P96思考【提示】GIS可以对区域内自然资源条件、区位和交通、人口和劳动力条件以及社会经济条件等进行更精确的分析、评价。地理信息系统在公众生活服务方面应用广泛。随着个人电脑与互联网的迅速普及，地理数据的应用已深入社会公众生活的方方面面，为居民生产、生活和出行提供方便快捷的地理数据服务。例如，人们外出旅游，可以通过旅游网站查询到旅游费用、时刻表、旅游线路、目标地的景点分布和服务项目等存储在GIS数据库中的数据。教材P96复习题【提示】1.常规的地图一般绘制在纸张等介质上，这种地图称为模拟地图。模拟地图制图工艺过程复杂，成图周期长，不易保存和及时更新。而利用地理信息系统可以制作电子地图。电子地图与纸质地图相比，具有很多优势：首先，电子地图以计算机屏幕为显示设备，以存储器为存储设备，易于保存和更新；其次，电子地图动态生成，表达方法多种多样；再次，电子地图缩放自如，便于浏览地理信息；最后，电子地图与数据库相连接，具有查询、计算和统计、分析功能。2RS是三种技术的基础，是信息源的主要渠道；GPS是在RS基础上实现的，其主要功能是定位与导航；GIS是在前二者基础上实现的，空间信息查询定位只是GIS最基本的功能之一，除此之外还有其他的基本功能。具体而言，RS、GPS、GIS三者既有分工又有联系。RS主要用于地理信息数据的获取，GPS主要用于地理信息的空间定位，GIS主要用来对地理信息数据进行管理、更新、分析等。RS为GIS提供地理信息数据，可加快GIS数据库的更新，保证地理信息系统的时效性；GPS为RS信息数据的目标选择、野外验证、图像分类等提供地面定位坐标信息，为更好地利用RS解决实际问题提供支持。“3S”技术之间的关系如下图所示：教材P97探索【提示】这位同学的想法在未来可以实现。采用虚拟技术和网络技术，跨越时间和空间。全球定位系统主要作用是定位和导航，遥感技术主要作用是及时、迅速地获得信息和数据，地理信息系统主要作用是储存、管理、分析数据。教材P101思考【提示】数字地球的应用领域十分广泛，如预测气候变化，治理环境污染、防灾减灾、保持生物多样性、解决政治或经济危机、增加农业产出等。数字地球将对所容纳的大量行业部门、企业和私人添加的信息进行研究和分析。例如：基础设施建设的规划，全国铁路、交通运输的规划，城市发展的规划，海岸带开发，西部开发。房地产公司可以将房地产信息链接到数字地球上；旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括它们的风景照片和录像等链接到数字地球上；世界著名的博物馆和图书馆可以将其收藏的图像、声音、文字等放入数字地球中；甚至将商店里面货架上的商品制作成多媒体或虚拟产品放入数字地球中，让用户任意挑选。教材P101复习题【提示】随着人们对数字地球认识的逐渐加深，随着数字技术的不断发展，人们的社会生活正在悄然发生变化：传统的光学照相机正逐渐被数码照相机取代；普通的模拟电视逐步让位于数字电视；常规的纸质信函、电报渐渐被电子邮件和手机短信代替；纸质档案、办公文件逐渐被电子文档所取代等等；这一切变化虽然发生时间不长，但是发展速度很快，极大地改变着人类的生存方式。现在，网上数字图书馆、视频会议、电子商务、电子政务、电子教育、网上电子银行、网上购物等，又正在向我们走来。这一切，均源自数字技术的发展，源自数字地球的到来。数字地球的核心思想，就是用数字化的手段整体性地解决与空间位置相关的问题和最大限度地利用信息资源。它需要很多学科，特别是信息科学技术的支撑，如信息高速公路、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存储技术、可视化和虚拟现实技术等，并与遥感、地理信息系统、全球定位系统技术相融合。数字地球的服务对象覆盖整个社会层面。数字地球的建设面向全社会，无论专业技术人员还是普通老百姓，都可以从中获得所需的信息。对于普通百姓而言，数字地球提供了前所未有的方便。我们坐在家里，就可接受远程教育，进行网上购物，参加交互娱乐项目，还可轻松游览各国的风景名胜，逛遍各国的博物馆、美术馆、艺术画廊等。总之，数字地球与百姓的生活有着千丝万缕的联系，可以这样说，只要是我们能够想到的方面，数字地球就能提供帮助。