地理信息系统及其应用与数字地球导学案3

《地理信息系统的应用与数字地球》导学案第一部分自主学习（预习课本，思考问题）一、地理信息系统（一）、地理信息系统1、地理信息系统，简称GIS，是一种以采集、、、分析和应用的空间信息系统。2、地理信息系统主要由四部分内容所组成（1）硬件设备由、、、所组成。（2）GIS软件具有、、地理数据的功能。（3）数据：GIS系统建立在地理数据的基础上。（4）GIS人员：包括从事GIS系统管理的专业人员，也包括采用GIS完成工作的操作人员。（二）、GIS的工作过程，主要包括地理数据的、，，和地理信息输出等环节。（三）、地理信息系统可以解决的四类基本问题1、与、有关的基本问题。2、分析。3、模式问题。4、问题。（四）、地理信息系统在城市管理中的应用GIS在城市建设和管理中的典型应用有：、、、和城市环境管理。二、数字地球（一）、数字地球的含义1、数字地球是对真实地球及其相关现象的统一性的与再认识；是、、、和网络技术的综合应用。2、数字地球将有关地球上每一点的信息，按地球的地理坐标加以整理，然后构成一个全球的信息模型。3、数字地球的核心就是用的手段来处理整个地球的问题，最大限度地利用信息资源，并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。（二）、数字地球的应用前景1、数字地球与可持续发展2、数字地球与政府决策3、数字地球与百姓生活第二部分知识点归纳知识点1地理信息系统1、地理信息系统的特征具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性。以地理研究和决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息。由计算机支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。2、地理信息系统的组成地理信息系统主要由四个部分构成，即硬件、软件、地理数据、人员。组成功能包括的内容硬件用作数据和信息的采集、处理、加工、分析和输出等。包括计算机主机、数据输入设备、数据输出设备、数据传输设备、存储设备。软件提供存储、分析、显示地理数据的功能。包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作以及数据显示和输出等。地理数据是GIS系统建立的基础。包括基础数据和专题数据。人员GIS是一个动态的地理模型，仅有系统的软硬件和数据，还不能构成完整的地理信息系统，需要人员进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善以及应用程序开发并采用空间分析模型提取多种信息。包括GIS系统开发的专业人员和采用GIS完成工作的用户。3、地理信息系统的工作过程GIS工作过程的简要程序如下图所示：知识点二地理信息系统与城市管理1、GIS在城市建设和管理中的典型应用应用领域应用城市规划与管理城市规划的设计、工程选址、城市管理和辅助决策基础设施管理（道路交通、电力、电信、燃气、自来水、排污等）工程设计、应急抢修、日常维护土地利用与管理（土地使用性质变化、地块轮廓变化、土地权属关系变更）土地利用状况的监控和管理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2、GIS在道路交通中的应用应用领域应用道路交通管理道路的通行状况，定位事故点，提供交通疏散的方案道路设计最佳路径分析、最小造价分析道路建设工程进度、工程质量道路管理路况信息、道路养护知识点三数字地球1、数字地球的含义：数字地球是信息化的地球——地球的虚拟对照体。数字地球将有关地球上每一点的信息，按地球的地理坐标加以整理，然后构成一个全球的信息模型。人们可以快速、形象地了解地球上的任何一点、任何方面的信息，从而实现“信息就在指尖上”的梦想。通俗地讲，数字地球就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。2、数字地球的技术基础在电子计算机上实现数字地球需要科学技术的支撑。主要包括：信息高速公路与高速网络技术、高分辨率卫星遥感技术、空间信息技术与空间数据基础设施、大容量数据存储技术、可视化和虚拟现实技术、高性能计算能力。技术作用地位信息高速公路与高速网络技术通过高速网络把分散在数以万计机构的数据迅速从四面八方调来数据传输的基础高分辨率卫星遥感技术为人类提供反映地表地理要素动态变化的详实数据是数字地球最基本的空间数据空间信息技术与空间数据基础设施GIS的优势是将空间信息应用在地球研究中GIS、GPS与网络结合，构成空间核心大容量数据存储技术需要把地球上高达1000万亿字节的信息存储起来可视化和虚拟现实技术可视化技术是将计算机中的抽象数据具体化；虚拟现实技术是运用视觉、听觉、嗅觉、触觉感官与人体的自然技能感受逼真的虚拟环境，与虚拟世界进行交互，完成各种虚拟过程是实现数字地球与人交流的窗口和工具高性能计算能力用高速计算机模拟地球上复杂的巨大系统数字地球的核心3、数字地球与我们的生活比如我想了解“美国911事件”的相关信息，打开电脑，进入数字地球系统，屏幕中出现一个地球，然后进入美国、纽约，一直到曼哈顿区，像乘坐直升机似的，视点逐步降低，就可以清楚地看到爆炸点位置，以及爆炸影响范围，从这里可以引出各种有关信息，比如事故分析、损失估计、救援措施、各国评论、各方反应等等。世界上几乎所有的信息都具有地理属性，比如资源、环境、灾害、人口、气象、生物、生态、水文等信息都可以放入数字地球。数字地球的应用潜力是巨大的，它几乎涉及人类生活的各个方面。因此，随着可访问和可使用的全球地理信息的日益增长以及遥感、全球定位系统等技术对信息的实时支持，数字地球将在虚拟外交、打击犯罪活动、支持农业生产等领域取得广泛的应用。此外，数字地球还将在预测气候变化、保护生物多样性、对灾害快速反应以及虚拟教育等领域具有广阔的应用前景。事实上，我们所处的社会已为我们提供了大量的机会，使我们处在一个技术空前进步的时代。首先，大量的地球高分辨率卫星影像、数字地图以及包括经济、社会和人口在内的信息，使我们的数字地球已具备了相当的规模。其次，1米分辨率数字影像技术的成熟与应用，使我们建立数字地球至少所需的1米分辨率的全球数字地图成为可能。另外，新一代高速网络(第二代因特网)、高性能通讯技术的完善，为数字地球的应用开辟了广阔的市场。第三部分《迁移应用》1、地理信息系统（GIS）与一般信息系统的主要差别是，GIS所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的。下列课题中，主要是应用GIS进行研究的有（多项选择）（）A.近50年来，世界粮食总产量与人均产量变化趋势分析B.近10年来，上海市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析C.浙江省西部地区土地利用状况与农业结构变化特征分析D.上海市浦东新区内环线主要道路交叉点交通流量状况通报及优化公交线网、站点分布的方案设计【答案】（1）BCD【解析】第（1）题，要求学生注意“GIS所采集的信息是按地理空间分布特征，来反映地理实体结构及动态变化规律的”，而A选项中世界粮食总产量与人均产量变化不是地理空间分布特征。因此不能应用GIS进行研究。2、甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。由此比较地图与地理信息系统对地物的表示有何差异。乙【答案】（1）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，而地图以纸的形式保存地理信息。（2）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。（3）地理信息技术可将不同来源、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。【解析】该题的命题目的是让学生知道地理信息系统是如何建立的，如何将地面地理信息转变为地理信息系统中的数据。从题中我们可以看出地理信息系统简要的工作程序，是将区域内地物的有关信息（林木、河流和住房）转变为计算机可以识别的数据结构，建立起区域地物信息数据模型和空间模型。首先建立区域的栅格结构图，根据区域大小，将乙图空间按规则分成一个个小块，地物所在位置用它们所占据的栅格的行、列号来定义，地物属性通过赋予栅格属性值来表示，如林木用S表示，河流用r表示，住房用h表示。这样，地图就转变成了空间数据，将其储入计算机，就可建立这个区域的地理信息系统数据库。3、GIS可以像传统地图一样，解决与“地点”“状况”有关的查询。但GIS能进行趋势分析，复杂的“模式分析”和用“虚拟模拟”进行预测性分析等。据此完成（1）~（2）题。（1）如果将GIS用来监测森林火灾，可以（）A.用来分析、判断引起火灾的原因B.预测森林火灾的发生地点C.预测森林火灾后所造成的后果D.及时知道火灾地点、范围，分析火势蔓延方向，制定灭火方案（2）有的渔民已经利用GIS技术来寻找鱼群。如果普遍引用这一技术（）A.可以使渔获量持续增长B.可能导致过度捕捞，使渔业资源枯竭C.绝对会增加渔业的生产成本D.会促进渔业生产，加大对渔业资源的开发利用，提高渔民的生活水平【答案】1）D（2）B【解析】第（1）题，GIS技术已经广泛应用到日常生产和生活的众多领域。第（2）题，GIS可以用来寻找鱼群，暂时增加捕捞量，随着产量增加，生产成本会逐渐降低，但由于过度捕捞会导致渔业资源枯竭，最终会降低渔民的生活水平。4、GIS是用于空间分析的计算机系统，某中学地理小组将它用作于课题研究。据此完成（1）—（2）题。（1）下列四图，是同学们为家乡所作的自然和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（）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.①②③④B.③④⑤⑥C.⑥⑦⑧⑨D.⑤⑥⑦⑧【解析】第（1）题，GDP增长情况、进出口贸易增长和降水的年变化是纯数字或表格、曲线图类的数据，不牵扯三维空间，贫困人口分布是三维空间分布，可以用GIS数据库处理；第（2）题，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地形图层（用于了解地形与人口分布的关系），土壤图层（用于了解土壤与人口分布的关系），气候图层（用于了解气候与人口分布的关系）和人口图层，而商业网点图层、农业图层、工业图层、城市图层、交通图层等属于人文地理范畴。【答案】(1)C(2)A5、根据以下材料，回答（1）~（3）题。2011年8月23日，第七届国际数字地球会议在澳大利亚珀斯召开。在今年6月，国家测绘地理信息局提出到2015年建成“数字中国”地理空间框架和信息化测绘体系，建立基础地理信息在线服务等目标。(1)、有关“数字地球”的正确叙述是()A.“数字地球”就是指因特网B.“数字地球”就是“信息高速公路”C.“数字地球”是用数据通信技术使地球上信息的表达方式日益数字化D.“数字地球”只能方便人们的生活，并不能创造实实在在的财富(2)、下列不属于“数字中国”服务领域的工作是()A.了解长江流域的水土流失情况B.了解股票行情C.通缉罪犯D.设计时装(3)、应用网络技术可能对国家安全构成的直接威胁是()①在互联网上存在着许多很容易扩散的计算机病毒②敌对势力利用网络散布谣言，扰乱社会秩序③外国情报机构可以利用网络技术窃取国家机密④网上黑客经常破坏一些计算机网站A.①②B.②④C.②③D.③④【解析】人们需要的信息是千差万别的，但不论是声音、图像，还是文字、数字，最终都可以通过计算机进行数字化处理。信息化和数字化为电子通信的发展提供了条件，使其成为可能，数字化的实质就是信息化，数字化是就其形式而言的，而信息化是就其内涵而言的。同时，在信息化社会中，一方面，信息技术尤其是国际互联网的出现，深刻地改变着人们的思维和行为习惯；另一方面，社会联系的紧密性也会带来一些问题，如国家安全问题和如何规范人们的社会行为问题等。【答案】(1)C(2)D(3)C第三部分随堂检测一、单项选择题1.地理信