高中地理第三章地理信息技术应用第一节地理信息系统及其应用教案(含解析)湘教版必修3

高中地理第三章地理信息技术应用第一节地理信息系统及其应

用教案（含解析）湘教版必修3

1．地理信息系统的基本构成及其基本的功能。

2．地理信息系统的工作原理及其在城市管理中的具体应用。

3．学会使用常见的地理信息系统产品，并能充分利用其主要功能解决相关问题。

一、地理信息系统

1．概念

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。

2．功能

除一般信息系统的存储、管理数据外，还能显示数据的空间分布，并具有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能。

3．发展

从20世纪60年代至今，GIS发展经历了四个阶段，如下图：

4．系统组成

由地理数据、GIS 软件、GIS人员、GIS硬件、应用模型五部分组成。

5．工作过程

二、地理信息系统与城市管理

1．应用领域

资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等。

2．GIS与城市管理

(1)城市规划和管理：城市规划的设计、工程选址、城市管理、辅助决策。

(2)基础设施管理：工程设计、应急抢修、日常维护管理等。

(3)土地利用与管理：土地利用状况的监控和管理。

(4)生态环境管理：城市生态规划、环境评价、环境与区域可持续发展的决策分析、环保设施的管理等。

[问题探究]

读教材P 77图3－5，和P 81图3－14，探究下列问题。

探究1 在GIS 五个组成部分中，最重要的是哪一部分？为什么？

提示：最重要的是人员。人是GIS 系统的能动部分，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。

探究2 在GIS 五个组成部分中，GIS 系统运行的基础是什么？

提示：GIS 软件是系统运行的基础。

探究3 在级别符号图中，某地理事物的数量特征是如何表现出来的？

提示：通过符号的大小来反映地理事物的数量特征。

探究4 在点密度图中，地理事物的分布密度是由什么来反映的？

提示：是由一定大小的形状相同的点的分布密度反映的。

[总结深化]

1．地理信息系统的组成及作用 组成

用途 硬件 计算机和网络设备，存储设备，数据输入、显示和

输出的外围设备

GIS 基本设备 软件 主要包括以下几类：操作系统软件、数据库管理软

件、系统开发软件、GIS 软件等

GIS 软件提供存储、分析、显示地理数据的功能 数据 基础数据

地质、地貌、地形数据等 GIS 建立在地理数据的基础上，

数据组织和处理是GIS 应专题数据 规划、房地产、交通、环保、公用事业

数据等用系统建设中的关键环节应用

模型

解决不同的问题，要使用不同的模型，如人口扩散

模型、商业选址模型、路径分析模型等

解决各种实际问题的数学模

型

人

员

从事GIS系统开发的专业人员

组织、协调、管理、应用

使用GIS完成工作的用户

[拓展延伸] 正确区分GIS与电子地图

电子地图是GIS的一种应用产品；GIS是可以随时修改和更新的计算机软件系统，而电子地图只是把GIS的阶段性成果做成供人们查询的产品。

[对点演练]

1．关于地理信息系统的叙述，正确的是( )

A．对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达

B．能在很短的时间内获得较全面的资料

C．是人类视力的延伸

D．能在全球范围内进行实时导航、定位

解析：选A 地理信息系统的数据是通过信息输入而存入计算机内部的，而这些数据的获取需要较多途径，所以一般需要的时间是较长的，B错误；遥感被誉为人类视力的延伸，C错误；能在全球范围内进行实时导航和定位的是全球定位系统，D错误；地理信息系统要对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达，才能应用到生产生活中，A正确。故选A。

香港电子地图是地理信息系统(GIS)的典型反映。据此完成下题。

2．GIS技术与普通地图共同的特点是( )

A．信息量一样大

B．都便于查询各种信息

C．都能进行空间分析

D．都利于数据化处理各种信息

解析：选C GIS技术是地图的延伸，比普通地图的信息量大，A错。普通地图不便查询信息，B错。二者都能进行空间分析，C对。普通地图不利于数据化处理信息，D错。

[总结深化]

1．在城市管理中的应用

2．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。

3．地理信息系统在经济活动中的应用

地理信息系统与遥感技术、全球定位系统技术及网络技术相结合，可为现代经济活动提供全新的数据地图决策信息。下图是地理信息系统在商业活动中的应用：

4．在医疗救护方面的应用

[对点演练]

下图为某工程应用地理信息系统(GIS)选址工作流程图。读图回答1～2题。

1．最有可能采用图示流程进行选址的工程是( )

A．汽车加油站

B．地下水天然下渗补给区

C．大型游乐园

D．放射性废弃物储存场

2．图示GIS处理与分析流程中，a环节所示功能为( )

A．趋势分析B．叠图分析

C．风险分析 D．模式分式

解析：1.D 2.B 该题主要考查地理信息系统在选址工作流程中的应用。要找到最终选址位置，需要依据选址条件依次做好各个图层分析，图中箭头说明了叠图的整个过程。第1题，由最终选址的条件：适宜的地质、低人口密度区、不接近主要道路、非生态保护区，可以判断应选D项；而汽车加油站和大型游乐园都应接近主要道路，地下水天然下渗补给区应该有较好的生态环境。第2题，由图可知，a为多个图层信息的重合，即应用的是GIS的叠图分析功能。

1．下列叙述正确的是( )

①对GIS数据的操作与分析，是GIS应用的最终结果

②利用GIS中的地理数据，实现地理分析、评价、预测和辅助决策，是GIS的重要应用领域

③GIS的输出，是指将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过绘图仪、打印机等输出

④GIS软件是地理信息系统运行的基础，属于GIS的数据库

A．①②B．②③C．③④D．①④

解析：选B 对GIS数据的操作与分析，是GIS应用的基础。利用GIS中的地理数据，实现地理分析、评价、预测和辅助决策，是GIS的重要应用领域。GIS的输出，是指将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过绘图仪、打印机等输出。GIS软件是地理信息系统运行的基础，是空间数据管理和处理的平台。

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的相互关系。据此回答2～3题。

2．城市地域结构图层与城市人口分布图层的叠加，应用的项目是( )

A．城市交通道路网的布局

B．预测城市洪涝灾害的发生

C．预测城市降水变化趋势

D．估算城市工农业生产总值

3．对1995年与2004年城市土地利用图层进行分析，最可能出现的变化是( )

A．城市交通流量的变化

B．城市商品零售价格的变化

C．城市地域结构的变化

D．城市居民人均收入的变化

解析：2.A 3.C 第2题，城市地域结构图层能反映各功能区的分布与组合，城市人口分布图层能反映人口的分布，需要用到功能区与人口分布信息的项目是城市交通道路网的布局，A正确；预测城市洪涝灾害的发生、预测城市降水变化趋势、估算城市工农业生产总值与功能区和人口分布信息关系不大，B、C、D错误。第3题，对1995年与2004年城市土地

利用图层进行分析，最直观的变化是城市土地利用方面的改变，与城市土地利用关系最密切的是各功能区的分布与组合，即城市地域结构的变化，C正确。城市交通流量的变化、城市商品零售价格的变化、城市居民人均收入的变化都与城市土地利用关系不大，A、B、D错误。

4．“忽如一夜春风来，满城尽是小黄车”，共享单车正在快速崛起。如图为某单车APP 界面，该APP获取单车和用户位置信息后，向用户展示图像信息主要依靠哪种地理信息技术( )

A．GPS B．RS

C．GIS D．GPRS

解析：选C 向用户展示图像信息主要依靠地理信息系统(GIS)，C正确；给小黄车定位的是全球定位系统(GPS)。

如图为某地区地理信息系统(GIS)数据库示意图。完成5～6题。

5．矿产资源普查最适合使用( )

A．GPS B．RS

C．GIS D．BDS

6．河堤建设主要考虑的土层组合是( )

A．①②③ B．①②④

C．②③④ D．②④⑤

解析：5.B 6.B 第5题，遥感RS可用于矿产资源普查；GPS是全球定位系统，BDS 是中国北斗导航系统，都是定位导航作用；GIS是地理信息系统，主要是提供分析、查评、决策的。选B正确。第6题，河堤可以保护河道，减少河流的侵蚀、起到防洪的作用，建设河堤要考虑河流的分布，河流影响河堤的分布；考虑地基的承载力，影响河堤建设的土石方量；考虑地形地势，影响河堤建设的施工难度。选B正确。

7．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甲型H1N1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？

解析：根据材料可知“健康地图”是GIS的一种应用，GIS数据可分为基础数据和专题数据两种，确定GIS工作环节时需要关注应用的“过程”。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，“健康地图”是GIS的应用，也就是考查纸质地图与GIS系统的不同，可根据教材的相关内容归纳。

答案：(1)专题分层

(2)扫描

(3)操作与分析

(4)①储存信息的形式不同；②查询的方式不同；③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。而地图没有这些功能。

一、选择题(每小题4分，共44分)

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，且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1～2题。

1．下面属于地理信息系统组成的是( )

①GIS软件②GIS人员③应用模型④GIS数据分析⑤GIS数据输出

A．①②③ B．②③④

C．③④⑤ D．①②⑤

2．通过地图、遥感图像、野外考察等获得数据的GIS技术程序是( )

A．数据处理 B．数据采集

C．数据分析 D．信息输出

解析：1.A 2.B 第1题，地理信息系统由GIS软件、GIS硬件(计算机等)、地理数据、GIS人员、应用模型五个部分组成。第2题，获得数据的过程是数据采集。

百度热力图以手机用户地理位置数据为基础，通过一定的空间表达处理，最终呈现给用户不同程度的人群集聚度，热力度越高代表人口越密集。如图为某城市19时的百度热力图。完成3～4题。

3．绘制百度热力图采用的地理信息技术是( )

A．RS B．GIS

C．VR D．GPS

4．图中高热区最可能为( )

A．绿化区 B．住宅区

C．工业区 D．商业区

解析：3.B 4.D 第3题，绘制地图的技术是地理信息系统，B正确；遥感主要是获取信息、全球定位系统主要功能是定位。第4题，图中高热区表示人口密度大，且大部分位于市中心，交通线附近，为商业区，D正确。

如图为某专题研究建立的地理信息系统(GIS)图层。据此完成5～6题。

5．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

6．若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场选址，应增加( )

①大气污染图层②区域规划图层③造纸厂、印刷厂分布图层④水文地质图层

A．①② B．①③

C．②③ D．②④

解析：5.A 6.D 第5题，根据图示的图层信息：土壤、地形、居民点、土地利用和水系分布可以研究耕地的分类和评价，故A项正确；研究工业分布与交通的关系需要工厂和交通线的图层，故B项错误；商业分布和规划需要商业网点的图层，图中没有呈现，且商业与土壤、水系分布无关，故C项错误；学校的分布与土壤、水系无关，故D项错误。第6题，垃圾深埋易对地下水造成污染，并且会对某些地表功能区的布局产生影响，故需要区域规划和水文地质图层信息，②④对，选D。

结合地理信息技术的无线出租车派遣系统，将大幅度改善出租车营运的效率。如图为某

顾客叫车时各出租车的分布位置及其交通路网信息，甲至戊为出租车编号，数字为道路的代码，下表为交通路网的相关信息。据此回答7～9 题。

代码长度/m 通过时间/分钟名称

1 390 7 中华西路

2 231 2 中华东路

3 580

4 中正路一段

4 300 8 中正路二段

5 200 5 仁爱路二段

6 550 4 仁爱路三段

7 400 2 中山路一段

8 100 2 中山路二段

9 420 1 新兴路

10 250 5 大有街

7.400 m( )

A．甲 B．乙

C．丙 D．丁

8．经由地理信息系统的最佳路径分析，派遣哪辆出租车到顾客叫车地点所花时间最短( )

A．乙 B．丙

C．丁 D．戊

9．如果顾客叫车地点发生紧急事故，有伤者需要紧急运送至编号戊所在地的医院，请问经由下列哪一派遣路线能最快到达医院( )

A．派遣甲出租车直行中华西路、中华东路转中山路至医院

B．派遣乙出租车沿中正路一段转中华东路再直行中山路至医院

C．派遣丁出租车沿大有街，来回中华东路转中山路至医院

D．派遣戊出租车直行中山路转中华东路，再沿原路线返回

解析：7.A 8.A 9.B 第7题，从图中可以看出，甲出租车到顾客叫车地点只需经中华西路共390 m，距离不到400 m。第8题，从图中可以看出，乙出租车到顾客叫车地点所花时间为4分钟，时间最短。丙出租车到顾客叫车地点所花时间最短为9分钟，甲、丁出租车到顾客叫车地点所花时间最短为7分钟，戊出租车到顾客叫车地点所花时间最短为6分钟。故A选项正确。第9题，从图中可以看出，派遣乙出租车沿中正路一段用了4分钟到达顾客叫车地点，转中华东路用了2分钟，再直行中山路用了4分钟(中山路二段用了2分钟、中山路一段用了2分钟)，到达戊所在地医院，一共用了10分钟；派遣甲出租车直行中华西路用了7分钟、经中华东路用了2分钟，转中山路用了4分钟到达医院，一共用了13分钟；派遣丁出租车沿大有街用了5分钟，来回中华东路用了4分钟，转中山路用了4分钟到达医院，一共用了13分钟；派遣戊出租车直行中山路用了4分钟，转中华东路用了2分钟，再沿原路线返回一共用了12分钟。

叠图分析是科学选址最常用的方法。结合下图，完成10～11题。

10．叠图分析最常用的地理信息技术是( )

A．GIS B．GPS

C．RS D．数字地球

11．选定的区域适合建设( )

A．大型垃圾处理场 B．水源保护区

C．汽车加油站 D．大型仓储式超市

解析：10.A 11.B 第10题，RS遥感，主要是指从高空获取地球表面图像地理信息；GPS即全球定位系统，主要是空间定位功能；GIS是地理信息系统，主要是“分析”空间信息，形成成果；数字地球是指地球信息的数据化；由上述分析可知，叠图“分析”最常用的地理信息技术是GIS，故选A。第11题，注意图中所选地点的各类条件，结合选项中的建设项目要求判断；大型垃圾处理场一般分布在人口较少、荒地较多的地区，建设会破坏植被条件；大型仓储式超市、汽车加油站要求交通便利，应该靠近主要交通要道；人口稀少、远离主要交通要道、植被条件好等有利于水源保护区建设，故选B。

二、综合题(共56分)

12．从2011年6月30日开通以来，京沪高铁到今天共发送旅客上亿人次。在高铁的设计、建设和运营过程中，GIS系统可以说大显身手。据此回答问题。(30分)

(1)让你来对现有的相关纸质地图进行数字化，你将如何进行？请完成操作流程简图。(6分)

(2)在相关数据的存储过程中，可采用“________”技术，在确定交通线路时一般涉及哪些不同的图层？(答三条即可)(8分)

(3)让你来向公众演示该系统中各类数据之间的关系，你可以为公众提供哪几种表现形式？这些形式可以通过哪几种形式输出？(8分)

(4)你需要查询某项地理因素，该系统可以向你提供哪几类地图？(8分)

解析：第(1)题，地图数字化过程可根据所学知识操作。第(2)题，在相关数据的存储过程中，可采用“分层”技术；确定交通线路时一般涉及地形地质、土地利用类型、聚落、交通线路等信息的图层。第(3)题，系统中各类数据之间的关系具有图形、地图或表格等表现形式；GIS信息的输出可通过显示器的屏幕、绘图仪、打印机等设备。第(4)题，输出的地理要素有地形图、专题图、剖面图和三维地图等类型。

答案：(1)

(2)分层地形地质、土地利用类型、聚落、交通线路等。

(3)表现形式：图形、地图或表格。

输出形式：计算机的显示器屏幕、绘图仪、打印机。

(4)地形图、专题图、剖面图、三维地图。

13．阅读材料，完成下列各题。(26分)

万安县地处赣中偏南，是著名的优质早稻和脐橙产区。该县根据气候、地形和土地利用等因素，采用地理信息系统和气候区划方法，对早稻和脐橙种植区进行综合气候区划，使农业走上了可持续发展道路。

(1)材料中，万安县脐橙种植区划运用了地理信息系统的哪些功能？(6分)

(2)除气候要素外，你认为该农业区划数据库的建立还需要哪些地理图层？(10分)

(3)根据材料，试分析赣南成为“中国脐橙之乡”的优越自然条件。(10分)

解析：第(1)题，材料中万安县脐橙种植区的区划体现了GIS在农业生产中的应用，包含了GIS的分析、模拟、统计等功能。第(2)题，从影响脐橙生产的条件分析，农业区划应包括地形、水文、土壤等地理要素。第(3)题，赣南地处亚热带，水热充足，光照丰富，加之地形、土壤适宜，成为“中国脐橙之乡”。

答案：(1)分析、模拟与统计功能。

(2)地形图层、水文图层、土地利用图层和土壤图层。

(3)气候温暖湿润，光照丰富；雨热同期；地形坡度平缓、土层深厚、土质肥沃、灌溉水源充足。