PAGE9-第一節地理信息系統及其應用[生活鏈接]隨著智能手機的快速發展，將自行車系統加入到智能手機中就可以加快自行車的發展，提高自行車的利用率。在此基礎上，利用地理信息系統能夠開發出功能特別強大的軟件，更加便利人們的生活。課程標準學習目標核心素養運用有關資料，了解地理信息系統(GIS)在城市管理中的功能。了解：地理信息系統發展。知道：地理信息系統的基本構成及基本功能。理解：地理信息系統的工作原理及其在城市管理中詳細應用。應用：學會運用常見的地理信息系統產品，并能充分利用其主要功能解決相關問題。綜合思維：歸納、總結地理信息系統的工作原理和用途。地理實踐力：結合實例，理解地理信息系統在城市建設和管理中的應用。自主預習固根基主干引導夯基固本一、地理信息系統1．概念：地理信息系統是一種以采集、存儲、管理、eq\x(\s\up1(01))分析和描述地球表面與eq\x(\s\up1(02))地理分布有關數據的空間信息系統。2．功能：除了一般的存儲、eq\x(\s\up1(03))管理數據外，還能顯示數據的eq\x(\s\up1(04))空間分布，并具有強大的空間查詢、分析、模擬、統計和eq\x(\s\up1(05))預料等功能。3．發展4．組成eq\x(\s\up1(08))硬件設備計算機主機、數據輸入設備、數據輸出設備、數據傳輸設備、存儲設備地理數據基礎數據和eq\x(\s\up1(09))專題數據eq\x(\s\up1(10))GIS軟件供應存儲、顯示、eq\x(\s\up1(11))分析地理數據的功能GIS人員GIS系統開發人員和用戶應用模型解決實際問題的eq\x(\s\up1(12))數學模型5．工作過程：主要包括地理數據的eq\x(\s\up1(13))輸入、存儲，地理數據的eq\x(\s\up1(14))操作和分析，以及地理信息輸出等環節。(1)地理數據的輸入：將收集好的各種數據資料，經過eq\x(\s\up1(15))分類和格式轉換后，就可輸入到計算機中。其中對圖形數據的輸入，常用的方法是掃描紙質地圖后進行eq\x(\s\up1(16))數字化處理。(2)GIS數據存儲：采納“eq\x(\s\up1(17))分層”技術，即將地圖中的不同地理要素，存儲在不同的“圖層”中。將不同的eq\x(\s\up1(18))“圖層”要素進行重疊，就形成不同主題的地圖。[自我探究]涉及人類生產、生活的課題都可以用GIS進行探討嗎？[答案]地理信息系統是按地理空間分布特征來反映地理實體結構和動態改變規律的，因此，不反映地理空間分布特征的有關課題，一般不用GIS進行探討。二、地理信息系統與城市管理1．GIS的應用領域：資源調查、環境評估、eq\x(\s\up1(01))災難預料、國土管理、城市規劃、郵電通信、交通運輸、公安、水利、公共設施、商業金融等。2．GIS在城市建設和管理中的應用(1)城市規劃和管理：城市規劃的設計、eq\x(\s\up1(02))工程選址、城市管理、協助決策。(2)基礎設施管理：eq\x(\s\up1(03))工程設計、應急搶修、日常維護管理等。(3)土地利用與管理：對土地利用狀況的eq\x(\s\up1(04))監控和管理。(4)生態環境管理：城市生態規劃、環境評價、環境與區域可持續發展的決策分析、環保設施的管理等。3．GIS的新進展主要包括網絡GIS、三維GIS與虛擬GIS、多媒體GIS等。[自我探究]GIS在病人急救過程中可供應哪些服務？[答案]GIS在病人急救過程中，可供應如下服務：①快速鎖定病人的位置；②搜尋距離病人最近的醫院和救援車；③供應救援車最佳行車路途，以贏得搶救時間等。1．地理信息系統建立的基礎是()A．應用模型 B．地理數據C．GIS硬件 D．GIS軟件答案B解析地理信息系統建立的基礎是地理數據。2．地理信息系統的構成主要包括()A．硬件、軟件、數據、人員、應用模型B．電腦、軟件、數據、人員、應用模型C．計算機、數字化儀、掃描儀、繪圖儀D．硬件、軟件、數據、文字、應用模型答案A解析地理信息系統的構成主要包括硬件、軟件、數據、人員、應用模型。[教材P77活動]1．略。2．目前，對地理信息系統的定義還存在分歧，可歸結為以下四類：(1)面對數據處理過程的定義：認為地理信息系統由地理數據的輸入、存儲、查詢、分析、輸出等子系統組成。(2)面對專題應用的定義：在面對過程定義的基礎上，按其分析的信息類型來定義地理信息系統，如土地利用信息系統、礦產資源管理信息系統等。(3)工具箱定義：這種定義基于軟件系統分析的觀點，認為地理信息系統包括各種困難的處理空間數據的計算機程序和各種算法。(4)數據庫定義：在工具箱定義的基礎上，更加強調分析工具和數據庫間的連接。3．略。[教材P81～82活動]國外GIS軟件，如哈佛高校開發的SYMAP系列軟件等。目前，國內下列GIS軟件在解決實際工程實力和技術創新等方面表現突出，如MapGIS6.6、SuperMapGIS2003、地網V5.0、CiloMap等。[教材P85活動]國外地理信息系統的發展歷程：國際上地理信息系統的發展始于20世紀60年頭，地理信息系統起源于北美，世界上第一個運行性的地理信息系統是在1963年加拿大土地調查局為了處理大量的土地調查資料，由測量學家R.F.Tomlinson提出并建立的。同一時期美國哈佛高校的計算機圖形與空間分析試驗室，建立了SYMAP系統軟件，竭力發展空間分析模型和制圖軟件。20世紀70年頭以后，GIS朝好用方向快速發展。美國、加拿大、英國、瑞典、日本等發達國家先后建立了很多不同專題、不同規模、不同類型的各具特色的地理信息系統。20世紀80年頭是GIS普及和推廣應用的大發展階段，由于新一代高性能計算機的普及和快速發展，GIS也逐步走向成熟。20世紀90年頭，GIS已成為確定性產業，投入運用的GIS系統，每2～3年就翻一番。GIS已滲透到各行各業，愈來愈多的國際性會議、學術刊物以GIS為主題，它已成為人們規劃管理中不行缺少的應用工具。中國地理信息系統的發展歷程：中國的地理信息系統探討與應用始于20世紀70年頭末80年頭初，雖然歷史較短，但發展很快。大體分三個階段：第一階段，1978～1980年為打算階段，主要是輿論打算，隊伍組建，起先GIS的啟蒙探討。其次階段，1981～1985年為起步階段，主要對GIS進行理論探究和區域性試驗探討，并制定國家GIS的規范，進行信息采集、數據庫模型設計。1985年國家資源與環境信息系統試驗室成立。第三階段，從1986年到現在，為GIS的全面發展階段，作為一個全國性的探討領域，GIS已逐步和國民經濟建設相結合，取得了重大進展和實際應用效益。主題探究提素能創設情境激活思維探究點地理信息系統2016年10月25日，北京超圖軟件股份有限公司在京發布了其新產品“SuperMapGIS8C(2024)”，添加了空間大數據引擎，為用戶基于地理信息的大數據處理、挖掘與分析供應了便利。“超圖供應的不是大數據本身，而是大數據的處理實力與處理平臺，讓更多人擁有處理時空大數據實力。”超圖副總裁、探討院院長李紹俊介紹，新版本供應大宗數據的自動分割功能，增加了空間統計分析模塊，可用于疾病、犯罪等空間數據的統計分析。此外，新版本還優化了三維地圖顯示性能，支持VR頭盔，并首次添加室內導航功能。據此探究下列問題。(1)“SuperMapGIS8C(2024)”屬于“3S”系統中的哪一類？(2)“SuperMapGIS8C(2024)”的工作過程須要哪些環節？[答案](1)GIS。(2)信息輸入、數據處理、數據庫管理、空間分析、信息輸出等。地理信息系統可以解決的四類基本問題及工作程序(1)解決的四類基本問題①與分布、位置有關的基本問題。GIS可以便利地查詢地物的位置、地物的相關屬性。也可以用地物屬性來查詢地物位置。顯示了GIS對信息空間表達的功能，它實際是回答以下兩個問題：a．“地點”：對象(地物)在哪里？b．“狀況”：哪些地方符合特定的條件，對象(地物)的屬性。②趨勢分析。GIS能夠了解地物隨時間改變的過程，分析該地物發展趨勢，即回答“從何時起發生了哪些改變？”③模式問題。對象的分布存在何種空間模式，即揭示各種地物之間的空間關系。通過GIS建立地物分布及其組合的空間模式，進而分析模式各要素間的空間關系。④模擬問題。利用數據及已駕馭的規律建立模型，就可以模擬某個地方假如具備某種條件時將出現的結果，即回答“假如……將如何”。例如，高程與被沉沒地區的關系、溫室效應與海平面上升的關系。(2)工作程序地理信息系統能對地理空間數據進行輸入、管理、分析和表達，其簡要程序和每個程序含義圖示如下：從南海、東海、黃海到渤海，我國18000km的大陸海岸線上，每天都在上演“填海大戲”。讀圖，完成(1)～(2)題。(1)通過圖示GIS空間分析，能得到近年來我國()A．填海區人口遷入數量B．填海區植被類型C．填海區土地利用類型D．填海區面積(2)圖示GIS應用的領域是()A．環境評估 B．國土管理C．城市規劃 D．災難預料[解題思路]第(1)題，探討不同時期的RS影像，分析海岸線位置的改變，可推斷陸地面積改變。第(2)題，由填海造陸進程可知，GIS應用領域是國土管理。[答案](1)D(2)B[方法指導]GIS圖層疊加示意圖的判讀技巧(1)首先要明確GIS圖層疊加示意圖是由哪些專題圖層組成的，由于這些專題圖層是由很多的具有空間屬性的數據在計算機中生成的，所以它們分別反映了某種專題地理事物的空間分布特征。(2)其次要明確不同的專題圖層反映的地理事物之間的空間聯系。例如，從水系圖層中可以找到河流的上游地帶，而河流的上游從地形上看往往是山地，其在地形圖層中則反映為等高線較為密集，有肯定的坡度等特征；在水系圖層中也可以找到河流的下游，而河流的下游在地形圖層上常表現為等高線稀疏且數值較小，該地區在土壤分布圖層上則常表現為土層深厚、肥沃，在區域城市分布圖層上則常表現為聚落或城市密集的特點。(3)最終要明確圖層疊加之后會形成一個可以反映多個地理要素分布特征的新圖層，在新圖層中的某個位置上，我們就可以綜合考慮各個要素，進行人類生產、生活活動場所的選擇或評價。探究點地理信息系統與城市管理讀某城區公共衛生地理信息系統部分顯示，探究下列問題。(1)在圖中所示的地理信息系統中，可能用到哪些方面的數據？(2)地理信息系統在城市管理中具有哪些優勢？(3)GIS和地圖、電子地圖有何區分？[答案](1)在該系統中用到了醫療資源點和傳染病分布等信息。(2)在城市管理中，可以對相關信息進行綜合分析。發生應急事務時，輸入應急路途的起點和終點，系統會分析出兩點間的最優路徑，并計算出路徑的長度以及經過的路途名稱，從而為應急事務處置供應決策支持。(3)GIS與地圖的基本區分在于GIS將地物的各種特征數據化。GIS與電子地圖的區分是：GIS是可以隨時修改和更新的計算機軟件系統，而電子地圖只是把GIS的階段性成果做成供人們查詢的產品。1．地理信息系統在城市管理中的功能2．地理信息系統在災難監測中的應用應用地理信息系統，并借助于遙感技術，可有效地監測和預報洪澇災難、森林火災等。3．地理信息系統在醫療救援方面的應用下圖為某專題探討建立的地理信息系統(GIS)圖層。據此完成(1)～(2)題。(1)該專題探討可能是()A．耕地分類和評價 B．工業分布與交通的關系C．商業分布和規劃 D．學校布局(2)若利用該地理信息系統進行深埋垃圾場選址，應增加下列圖層中的()①大氣污染②區域規劃③造紙廠、印刷廠分布④水文、地質A．①② B．①③C．②③ D．②④[解題思路]第(1)題，依據圖示的圖層信息：土壤、地形、居民點、土地利用和水系分布可以說明該專題探討可能是耕地的分類和評價。第(2)題，垃圾深埋易對地下水造成污染，并且會對某些地表功能區的布局產生影響，故須要區域規劃和水文地質圖層信息。[答案](1)A(2)D[方法指導]地理信息系統與一般信息系統的區分類別區分一般信息系統只能存儲、管理數據，不能將數據在空間上的分布表現出來地理信息系統除了一般信息系統的功能外，還能顯示數據的空間分布，并具有強大的空間查詢、分析、模擬、統計和預料等功能小題速測試身手對點遷移剛好反饋探究點1地理信息系統香港電子地圖是GIS(地理信息系統)的典型反映，與一般地圖相比，具有很多優點。據此完成1～2題。1．GIS技術與一般地圖的共同特點是()A．信息量一樣大B．都便于查詢各種信息C．都可以進行空間分析D．都利于數據化處理各種信息答案C解析GIS是地理信息系統的簡稱，它是在地圖的基礎上發展起來的，是一種以采集、存儲、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關數據的空間信息系統。它的信息量大，有利于數據的管理和查詢，但其與一般地圖一樣都可以進行空間分析。2．下列有關香港電子地圖內容的敘述，錯誤的是()A．可以便利地查詢香港的三維地形或地圖信息B．可以分類或局部查詢相關地理信息C．可以干脆剛好精確監控香港所發生的任何事務D．可隨時切換、縮放、更新、修改新的圖層答案C解析由于地理信息系統信息來源相對有肯定滯后性，所以不能干脆剛好精確監控事務的發生、發展過程。探究點2地理信息系統與城市管理在GIS中，不同類型的地理空間信息儲存在不同的圖層上。疊加不同的圖層可以分析不同要素間的相互關系。據此回答