2015-2016学年高二地理必修3同步练习3.1《地理信息系统及其应用》(湘教版)

第一节 地理信息系统及其应用 [学习目标定位] 1.了解地理信息系统的概念及其发展。2.掌握地理信息系统的基本组成,

理解地理信息系统在城市管理中的作用。

一、地理信息系统

自主预习

1.地理信息系统

概念

它是一种以①采集、存储、②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,简称③GIS

功能

除了一般的存储、管理数据外,还能显示数据的④空间分布,并具有强大的 ⑤空间查询、分析、⑥模拟、统计和⑦预测等功能

发展阶段

开拓期→⑧巩固发展期→大发展期→⑨用户时代

组成

GIS 人员、⑩GIS 软件、硬件设备、?地理数据、应用模型

硬件设备及 工作过程

计算机主机、?数据输入设备、?数据输出设备、数据传输设备、存储设备; 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

地图数字 化过程

纸质地图→?扫描→?图像处理→图像拼接→?图像剪裁→图像配准→?矢 量化→编辑与修改。GIS 可输出地形图、专题图和剖面图,也可以输出?三维 地图

2.思考教材 P77 活动提出的问题。 合作探究

读“某地理信息系统分析流程图”,回答下列问题。

(1)此图为________信息系统分析流程图。与一般的信息系统相比,该信息系统具有哪些优 点? (2)图中①②③④分别代表该地理信息系统的哪些工作环节? (3)GIS 的数据源是多种多样的,图形数据输入的常用方法和数据存储采用的技术分别是什 么? 答案 (1)地貌 GIS 除了一般的信息系统的功能外,还具有显示数据的空间分布,强大的空 间查询、分析、模拟、统计和预测等功能优势。 (2)①信息获取、②地理数据的存储、③地理数据的操作与分析、④地理信息输出。 (3)扫描纸质地图后进行数字化处理;“分层”技术,即将地图中的不同地理要素,存储在不 同的“图层”中。 反思归纳 地理信息系统的工作过程
练习巩固 阅读材料,完成下列各题。 健康地图,由谷歌创建,在加拿大健康研究所等的支持下,向全球跟踪地图上添加实时的消 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? 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,而纸质地图没有这些功能。 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,纸质地图与 GIS 系统的不同,可根据教材的相关内容归纳。 二、地理信息系统与城市管理 自主预习 1.应用领域:○21资源调查、○22环境评估、○23灾害预测、国土管理、2○4城市规划、邮电通信、 2○5交通运输、公安、○26水利、公共设施、商业金融等。 2.在城市建设和管理中的典型应用:城市规划和管理、○27基础设施管理、○28土地利用与管理、 生态环境管理。 3.思考教材 P85 活动提出的问题。 合作探究 读“某城区公共卫生地理信息系统部分显示”,思考并回答下列问题。
(1)在图中所示的地理信息系统中,可能用到哪些方面的数据? (2)地理信息系统在城市管理中具有哪些优势? (3)GIS 和地图、电子地图有何区别? 答案 (1)在该系统中用到了卫生资源点和传染病分布等信息。 (2)在城市管理中,可以对相关信息进行综合分析。发生应急事件时,输入应急路线的起点和 终点,系统会分析出两点间的最优路径,并计算出路径的长度以及经过的路线名称,从而为

应急事件处置提供决策支持。 (3)GIS 与地图的基本区别在于 GIS 将地物的各种特征数据化。GIS 与电子地图的区别是: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。 反思归纳 地理信息系统在其他领域的应用举例 1.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。
2.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:
3.地理信息系统在医疗救护方面的应用
练习巩固 GIS 是用于空间分析的计算机系统,某中学地理小组将它作为课题研究。据此完成 下列问题。 (1)下列四图,是同学们为家乡所作的自然、社会经济方面的资料分析图,其中只适宜用 GIS 数据库软件制作的是( )

(2)同学们拟分析家乡人口分布与自然条件的关系,在 GIS 数据库中,须调用的专题图层有下 列中的( ) ①地形图层 ②土壤图层 ③气候图层 ④人口图层 ⑤商业网点图层 ⑥农业图层 ⑦工 业图层 ⑧城市图层 ⑨交通图层 A.①②③④ B.③④⑤⑥ C.⑤⑥⑦⑧ D.⑥⑦⑧⑨ 答案 (1)C (2)A 解析 本题考查地理信息技术的相关知识。第(1)题,解题关键是首先要掌握 GIS 的相关知识, 空间分析能力是 GIS 的主要功能,也是 GIS 与计算机制图软件相区别的主要特征。空间分析 要求地理事物有明确的地理位置。贫困人口分布的分析是空间性的数据分析,可以用 GIS 软 件处理和分析,故 C 项正确;A、B、D 三项只具有时间性,没有空间性,不能用 GIS 软件处理 分析。第(2)题,要调用图中的人口要素和自然要素图层。 课堂小结 [知识提纲]
[强化记忆] 1.口诀法记忆地理信息系统的功能 地理信息系统功能多,存储、管理数据不用说; 显示数据空间分布快,提供空间查询很灵活;

分析和模拟神通广,统计和预测美名播。 2.数字法记忆地理信息系统的系统组成、工作环节和在城市建设和管理中的应用——“五”、 “四”、“四” “五”——五个组成:硬件、软件、地理数据、人员和应用模型。 “四”——四个工作环节:输入、存储、分析、输出。 “四”——四项应用:城市规划和管理、基础设施管理、土地利用与管理、生态环境管理。
课堂检测 在 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 1~2 题。 1.城市交通图层与城市人口分布图层的叠加,可以( ) A.为商业网点选址 B.分析建筑设计的合理性 C.计算城市水域面积 D.估算工农业生产总值 2.对 1990 年与 2009 年城市土地利用图层进行分析,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.预测城市降水变化趋势 答案 1.A 2.C 解析 第 1 题,在 GIS 中,地物空间特征和属性的各项数据的结合,构成某一主题的图层, 如地貌图层、土壤图层等。关于某一研究区域的若干图层就组成 GIS 的数据库。城市规划中, 人口稀少的地区、交通不便的地区不宜设置过密的固定商业网点。人口稠密、交通方便的地 区,商业网点密度和规模要与之相适应。城市交通图层与城市人口分布图层的叠加可以为商 业网点选址提供依据。第 2 题,正确解答本题的关键是明确题干叙述的核心意思是土地利用 的变化。城市地域结构是指各功能区的分布、组合,而住宅区、商业区、工业区等构成的地 域结构的变化首先表现为土地利用的变化。 3.阅读材料,回答下列问题。 济南的张先生打算开一家连锁店,可济南市里已经有十几家这样的分店了,在什么地段开店 才能实现利润最大化呢?他从网上调出城市电子地图,对主要商业区、居住区、城市繁华地 段进行快速查询统计,各种数据、指标一目了然。他输入自己的期望值,系统很快筛选出 5 个最具价值的热点区域,并根据人流量、交通状况、周边地段未来发展预测等情况仿真计算 出店面经营状况。张先生很快就从中选定了自己最满意的店址。 (1)材料中,张先生在进行店面选址时运用了地理信息系统的__________、__________、 __________功能。 (2)试说明张先生从网上进行店面选址与人工选址相比有什么优势?

(3)你所在的城市在城市管理中是否出现过运用 GIS 帮助改善管理状况的情况?你能否借鉴材 料中的经验谈一下改进意见? 答案 (1)查询 分析 模拟 (2)省时省力、方便迅速,能对各备选店址进行模拟,选址更科学有效。 (3)略。(该题的设计主要要求学生要关心社会,要善于把所学知识与实际生产、生活相联系。 关于改进意见,只要符合当地实际情况,有道理即可)。 解析 通过认真阅读材料中张先生操作过程中的关键词语,如“快速查询统计”、“系统很快 筛选”、“预测”等,就可确定其应用 GIS 的功能类型。与传统调查分析方法相比,GIS 分析需 要时间少,节省经费,且科学合理。 活动指导 教材 P77 活动 提示 1.略。 2.目前,对地理信息系统的定义还存在分歧,可归结为以下四类: (1)面向数据处理过程的定义:认为地理信息系统由地理数据的输入、存储、查询、分析、输 出等子系统组成。 (2)面向专题应用的定义:在面向过程定义的基础上,按其分析的信息类型来定义地理信息系 统,如土地利用信息系统、矿产资源管理信息系统等。 (3)工具箱定义:这种定义基于软件系统分析的观点,认为地理信息系统包括各种复杂的处理 空间数据的计算机程序和各种算法。 (4)数据库定义:在工具箱定义的基础上,更加强调分析工具和数据库间的连接。 3.略 教材 P81~82 活动 提示 国外 GIS 软件,如哈佛大学开发的 SYMAP 系列软件等。 目前,国内下列 GIS 软件在解决实际工程能力和技术创新等方面表现突出,如 MapGIS6.6、 SuperMapGIS2003、地网 V5.0、CiloMap 等。 教材 P85 活动 课题①GIS 的发展历程 提示 国外地理信息系统的发展历程:国际上地理信息系统的发展始于 20 世纪 60 年代,地 理信息系统起源于北美,世界上第一个运行性的地理信息系统是在 1963 年加拿大土地调查局 为了处理大量的土地调查资料,由测量学家 R.F.Tomlinson 提出并建立的。同一时期美国哈 佛大学的计算机图形与空间分析实验室,建立了 SYMAP 系统软件,竭力发展空间分析模型和 制图软件。20 世纪 70 年代以后,GIS 朝实用方向迅速发展。美国、加拿大、英国、西德、瑞 典、日本等发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息 系统。20 世纪 80 年代是 GIS 普及和推广应用的大发展阶段,由于新一代高性能计算机的普及 和迅速发展,GIS 也逐步走向成熟。20 世纪 90 年代,GIS 已成为确定性产业,投入使用的 GIS

系统,每 2~3 年就翻一番。GIS 已渗透到各行各业,愈来愈多的国际性会议、学术刊物以 GIS 为主题,它已成为人们规划管理中不可缺少的应用工具。 中国地理信息系统的发展历程:中国的地理信息系统研究与应用始于 20 世纪 70 年代末 80 年 代初,虽然历史较短,但发展很快。大体分三个阶段:第一阶段,1978~1980 年为准备阶段, 主要是舆论准备,队伍组建,开始 GIS 的启蒙研究。第二阶段,1981~1985 年为起步阶段, 主要对 GIS 进行理论探索和区域性实验研究,并制定国家 GIS 的规范,进行信息采集、数据 库模型设计。1985 年国家资源与环境信息系统实验室成立。第三阶段,从 1986 年到现在,为 GIS 的全面发展阶段,作为一个全国性的研究领域,GIS 已逐步和国民经济建设相结合,取得 了重大进展和实际应用效益。 分层训练 [基础过关] 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 1~4 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 3.GIS 与传统地图的最基本差异是( ) A.GIS 用点、线、面来表示地物的空间特征和属性 B.GIS 用符号表示地物的属性 C.GIS 用色彩来表示地物的差异 D.GIS 用数值表示地物的空间数据 4.地理信息系统区别于其他信息系统的最本质特征在于它是( ) A.空间数据 B.数据信息 C.图像信息 D.综合信息 答案 1.A 2.B 3.D 4.A 解析 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。第 3 题,传统地图通过不同的符 号、色彩组成的点、线、面来表现地理事物的空间分布,而 GIS 在建立数据库时,首先要对 纸质地图、文字及非数字形式的资料进行数字化处理。第 4 题,地理信息系统是由庞大而复 杂的空间资料组成的,与其他信息系统相比,具有空间性。

随着计算机和网络技术的不断发展,传统的纸质地图越来越不能满足人们的需要,电子地图 作为一个新兴产品,已经备受人们的青睐。读图,完成 5~6 题。
5.根据你对地图的理解和对这两种地理图像的了解,选择正确的选项( ) A.甲属于地图,乙不属于地图 B.甲不属于地图,乙属于地图 C.甲、乙均属于地图 D.甲、乙均不属于地图 6.若你是一位对南京陌生的北京游客,准备到南京游览长江大桥、中山陵和雨花台,下列对 地图的使用,最恰当的一项是( ) A.在北京市上网查询南京电子地图,了解旅游景点的分布,确定旅游线路;到南京购买南京 市旅游地图,使用南京旅游地图进行旅游活动 B.在北京市上网查询 GoogleEarth,了解旅游景点的分布,确定旅游线路;到南京购买南京 市旅游地图,使用南京旅游地图进行旅游活动 C.到南京上网查询 GoogleEarth,了解旅游景点的分布,确定旅游线路 D.在北京市购买南京地图,了解旅游景点的分布,确定旅游线路 答案 5.A 6.A 解析 第 5 题,甲属于 GIS 的表达方式之一——电子地图,可以在计算机屏幕上查看,也可 以打印成纸质地图;而乙则是一种高空俯视景观照片。第 6 题,我们可以利用网络 GIS 调出 所在或准备到达的一个陌生城市的电子地图,查询目标地点状况以及确定合理的行走路线。 叠加分析就是将同一地区的两层或多层地图要素重叠在一起进行图层和属性运算,产生新的 图层和属性的过程。图中甲、乙分别为同一地区两种要素分布图。据此完成 7~8 题。
7.若将甲、乙两图层进行叠加,得到的新图是( )

8.若甲、乙分别为城市交通网和地租等值线图层,叠加后生成新图层的图形信息是( ) A.城市道路网类型 B.污染工业布局规划 C.城市功能分区结构 D.城市商业网点分布 答案 7.A 8.D 解析 第 7 题,本题考查学生对图层叠加的把握程度,甲、乙叠加后可得到新图 A。第 8 题, 根据上题的原理,城市交通网和地租等值线图层叠加后生成新图层的图形信息是交通线与地 租等值线分布,即城市商业网点的分布。 9.阅读材料,完成下列各题。 《基于 GIS 的供水运营管理信息系统分析与设计》一文中写到:针对供水管网 GIS 的特点和 应用现状,提出建立基于 GIS 的供水运营管理信息系统。整个系统通过 GIS 平台上的信息共 享与集成,能够实现各类信息的综合、分析和决策,从而深化 GIS 在供水行业中的应用,有 效提高企业的工作效率和管理水平。 在该系统的工作过程中,如果: (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。
(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 3 条即可) (3)如果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输出形式输出? (4)你需要查询某项地理要素,该系统可以向你提供哪几类地图? 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。 解析 第(1)题,地图数字化过程可根据教材 P79 图 3-8 绘制。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,有地形图、专题图、 剖面图和三维地图等类型。 [能力提升] 如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 10~11 题。
10.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 11.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 答案 10.C 11.D 解析 第 10 题,影响商业布局的主要因素是交通条件和市场因素。第 11 题,公路建设受自 然条件和社会经济条件的综合影响。 利用 GIS 技术可监控一定地区生态系统的变化情况。以下三幅简图是人们根据 GIS 技术监控 某地区历时多年的某一生态系统演变的卫星图像绘制而成的。据此完成 12~13 题。
12.图中不同形状的点代表不同的物种,请分析比较三幅图的信息,该生态系统变化的趋势 是( )

A.某一物种的个体数量增加 B.少数物种的个体数量减少 C.部分物种消失,生态环境脆弱 D.生物新物种不断替代原有物种 13.如果图中反映的是某个候鸟栖息地,不同形状的点代表不同的物种,请分析比较三幅图 的信息,该生态系统变化的趋势是( ) A.更多的候鸟种群适应该地生态环境 B.相同的候鸟种群适应该地生态环境 C.只有较少的种群、较少的个体能够适应该地生态环境 D.生态环境能够不断地为更多的候鸟种群提供栖息条件 答案 12.C 13.C 解析 比较三幅图中代表不同物种点的数量上的变化,在此基础上进行正确的趋势分析。 14.结合下面材料,回答下列问题。 万安县地处赣中偏南,是著名的优质早稻和脐橙产区。本县根据气候、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? (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? (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。 答案 (1)分析、模拟与统计功能。 (2)地形图层、水文图层、土地利用和土壤图层。 (3)气候温暖湿润,光热丰富,雨热同期;地形坡度平缓、土层深厚、土质肥沃、灌溉水源充 足。 解析 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。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。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”。


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