導(dǎo)學(xué)案-地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用

第一節(jié)《地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用》導(dǎo)學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成。2.了解地理信息系統(tǒng)的基本功能，理解地理信息系統(tǒng)在城市管理中的作用。課前準(zhǔn)備一、地理信息系統(tǒng)1.概念：地理信息系統(tǒng)是一種以采集、存儲(chǔ)、管理、①________和②________地球表面與③____________有關(guān)④________的空間信息系統(tǒng)。2.功能：除了一般的⑤________、⑥________數(shù)據(jù)外，還能顯示數(shù)據(jù)的⑦_(dá)_____________，并具有強(qiáng)大的⑧____________、分析、模擬、統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)等功能。3．發(fā)展：開(kāi)拓期→⑨______________期→大發(fā)展期→⑩____________。4．組成：硬件設(shè)備、地理數(shù)據(jù)、?__________、GIS人員、?__________。5．工作過(guò)程主要包括地理數(shù)據(jù)的?________、存儲(chǔ)，地理數(shù)據(jù)的?______________，以及地理信息?______等環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)過(guò)程將收集好的各種數(shù)據(jù)資料，經(jīng)過(guò)分類(lèi)和格式轉(zhuǎn)換后，就可輸入到計(jì)算機(jī)中。其中對(duì)圖形數(shù)據(jù)的輸入，常用的方法是?______紙質(zhì)地圖后進(jìn)行?________處理GIS的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用“?______”技術(shù)，即將地圖中的不同要素，存儲(chǔ)在不同的“圖層”中。將不同的“圖層”要素進(jìn)行重疊，就形成不同?______的地圖對(duì)GIS數(shù)據(jù)的操作與分析對(duì)GIS數(shù)據(jù)的操作，可以使各類(lèi)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以直觀的形式表現(xiàn)出來(lái)，這種形式可以是?______、地圖或eq\o(○,\s\up1(21))______。用戶(hù)和決策者對(duì)操作結(jié)果進(jìn)行判斷分析后，就可獲得有用信息GIS的輸出將編輯好的GIS信息在計(jì)算機(jī)顯示器的屏幕上顯示，或通過(guò)eq\o(○,\s\up1(22))________、打印機(jī)等輸出二、地理信息系統(tǒng)與城市管理1．應(yīng)用領(lǐng)域：資源調(diào)查、eq\o(○,\s\up1(23))__________、eq\o(○,\s\up1(24))__________、國(guó)土管理、eq\o(○,\s\up1(25))__________、郵電通信、eq\o(○,\s\up1(26))__________、公安、水利、公共設(shè)施、商業(yè)金融等。2．GIS與城市管理（1）城市規(guī)劃和管理：城市規(guī)劃的設(shè)計(jì)、eq\o(○,\s\up1(27))____________、eq\o(○,\s\up1(28))____________、輔助決策。（2）基礎(chǔ)設(shè)施管理：eq\o(○,\s\up1(29))____________、應(yīng)急搶修、日常維護(hù)管理等。（3）土地利用與管理：土地利用狀況的eq\o(○,\s\up1(30))________和管理。（4）生態(tài)環(huán)境管理：城市生態(tài)規(guī)劃、eq\o(○,\s\up1(31))____________、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的eq\o(○,\s\up1(32))______、環(huán)保設(shè)施的管理等。課堂活動(dòng)探究點(diǎn)一地理信息系統(tǒng)的組成及功能【探究材料】一個(gè)好的、完整的GIS系統(tǒng)，存儲(chǔ)了該地區(qū)或該目標(biāo)的眾多空間信息，這些信息能隨時(shí)方便地從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用，能快速地以圖形、圖像、表格或文本形式在屏幕上顯示，或者打印、繪制出來(lái)，并且可以對(duì)這些信息進(jìn)行綜合分析，提取有用信息，通過(guò)計(jì)算來(lái)模擬真實(shí)世界，進(jìn)而提出相應(yīng)的決策意見(jiàn)。它是規(guī)劃、管理和決策的有效工具。下圖表明了GIS的這一性能。1．從圖中可以看出，GIS系統(tǒng)應(yīng)有幾個(gè)主要的組成部分？各部分的主要功能是什么？2．GIS在計(jì)算機(jī)顯示器的屏幕上常常顯示一幅地圖，這就是電子地圖，這種電子地圖與我們使用的紙質(zhì)地圖有什么不同？【規(guī)律總結(jié)】地理信息系統(tǒng)（GIS）的組成和工作過(guò)程：地理信息系統(tǒng)由硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)、人員、應(yīng)用模型等組成，其工作過(guò)程主要包括地理數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)，地理數(shù)據(jù)的操作和分析，以及地理信息輸出等環(huán)節(jié)。簡(jiǎn)要工作過(guò)程如下圖所示：【考例探究1】下圖示意為某專(zhuān)題研究建立的地理信息系統(tǒng)（GIS）圖層。據(jù)此完成（1）～（2）題。（1）該專(zhuān)題研究可能是（）A．耕地分類(lèi)和評(píng)價(jià)B．工業(yè)分布與交通的關(guān)系C．商業(yè)分布和規(guī)劃D．學(xué)校布局（2）若利用該地理信息系統(tǒng)進(jìn)行深埋垃圾場(chǎng)的選址，在下列圖層中應(yīng)增加（）①大氣污染②區(qū)域規(guī)劃③造紙廠、印刷廠分布④水文地質(zhì)A．①②B．①③C．②③D．②④探究點(diǎn)二地理信息系統(tǒng)與城市管理【探究材料】1．上面的漫畫(huà)反映了我國(guó)目前大多數(shù)城市存在的交通擁堵現(xiàn)象。若應(yīng)用GIS解決城市交通擁堵問(wèn)題，其發(fā)揮出的積極作用主要有哪些？2．未來(lái)五年上海將計(jì)劃形成“海、陸、空、鐵、水五路并舉的格局”，城市土地利用狀況將發(fā)生一定的變化。五年以后，如果你要了解上海市近五年以來(lái)土地使用性質(zhì)、地塊輪廓的變化，在GIS系統(tǒng)中，你可直接進(jìn)行對(duì)比分析的圖層是什么？3．如果你想利用假期去上海復(fù)旦大學(xué)參觀學(xué)習(xí)，但你對(duì)上海市又不熟悉，你將如何利用GIS進(jìn)行路徑查詢(xún)？4．如果你是市110系統(tǒng)中心的工作人員，當(dāng)接到報(bào)警電話后，你將如何調(diào)度警力，進(jìn)行應(yīng)急處理？【規(guī)律總結(jié)】地理信息系統(tǒng)在城市建設(shè)和管理中的典型應(yīng)用應(yīng)用主要功能舉例說(shuō)明城市信息管理與服務(wù)主要向城市居民提供日常工作與生活所需的各種信息。提供旅游景點(diǎn)分布與詳情、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的布局及各自特色、城市道路與建筑物的空間分布。城市規(guī)劃和管理進(jìn)行城市與區(qū)域多目標(biāo)的設(shè)計(jì)、選址、開(kāi)發(fā)和規(guī)劃、輔助決策。規(guī)劃部門(mén)可以把有用的資料記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)里，隨時(shí)查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)，并用三維影像顯示城市市貌，還可以把城市地下管網(wǎng)的分布輸入系統(tǒng)中，進(jìn)行有效管理。城市道路交通管理顯示有關(guān)道路的路況、交通流量、沿線環(huán)境等空間和屬性信息。可以提供多類(lèi)型的查詢(xún)。查詢(xún)空間信息：某個(gè)加油站、立交橋的坐標(biāo)位置；查詢(xún)時(shí)間信息：某輛車(chē)某一時(shí)間處于什么位置及其某時(shí)間某地的車(chē)流量等；查詢(xún)路面質(zhì)量、沿路環(huán)境、居民分布情況等。發(fā)布交通信息：及時(shí)地把交通擁堵情況、車(chē)流量、交通事故、交通環(huán)境情況顯示在車(chē)內(nèi)顯示屏幕上，幫助駕駛員找出最佳行車(chē)路線。土地利用與管理有效地完成對(duì)土地利用狀況的監(jiān)控和管理。土地使用性質(zhì)變化、地塊輪廓變化、土地權(quán)屬關(guān)系變更等。城市救災(zāi)減災(zāi)實(shí)時(shí)跟蹤災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，對(duì)災(zāi)害進(jìn)行快速分析、評(píng)價(jià)和模擬，并輔助開(kāi)展災(zāi)后的應(yīng)急和恢復(fù)工作。為了提高火災(zāi)防救工作的針對(duì)性，可以建立各防火區(qū)的火災(zāi)信息系統(tǒng)，并建立相應(yīng)的救護(hù)路線模型和災(zāi)后損失評(píng)估模型。城市環(huán)境管理環(huán)境規(guī)劃與決策、監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)與模擬。對(duì)城市多種信息如大氣、水、土地、植被、噪聲等進(jìn)行管理和處理。【考例探究2】GIS中，不同類(lèi)型的地理空間信息存儲(chǔ)在不同的圖層上，疊加不同的圖層可以分析不同要素的相互關(guān)系。據(jù)此回答（1）～（2）題。（1）城市交通圖層與城市人口分布圖層的疊加，可以（）A．為商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)選址提供依據(jù)B．分析建筑設(shè)計(jì)的合理性C．計(jì)算城市水域面積D．估算工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值（2）對(duì)1985年與2000年城市土地利用圖層進(jìn)行分析，能夠（）A．計(jì)算交通流量的變化B．預(yù)測(cè)洪澇災(zāi)害的發(fā)生C．了解城市地域結(jié)構(gòu)變化D．預(yù)測(cè)城市降水變化趨勢(shì)【巧學(xué)速記】巧繪關(guān)聯(lián)圖，理解地理信息系統(tǒng)的工作流程eq\x(數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ))→eq\x(數(shù)據(jù)操作、分析)→eq\x(地理信息輸出)→eq\x(可視化表達(dá)地圖、三維視圖、多媒體等)【反思小結(jié)】重要知識(shí)點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)總結(jié)我的反思地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的概念、組成和工作過(guò)程是最基本的地理知識(shí)，是區(qū)分遙感、全球定位系統(tǒng)的關(guān)鍵，應(yīng)理解掌握地理信息系統(tǒng)與城市管理地理信息系統(tǒng)解決的四類(lèi)基本問(wèn)題、應(yīng)用領(lǐng)域及在城市管理中的應(yīng)用都是?？純?nèi)容參考答案課前準(zhǔn)備①分析②描述③地理分布④數(shù)據(jù)⑤存儲(chǔ)⑥管理⑦空間分布⑧空間查詢(xún)⑨鞏固發(fā)展⑩用戶(hù)時(shí)代?GIS軟件?應(yīng)用模型?輸入?操作和分析?輸出?掃描?數(shù)字化?分層?主題?圖形eq\o(○,\s\up1(21))表格eq\o(○,\s\up1(22))繪圖儀eq\o(○,\s\up1(23))環(huán)境評(píng)估eq\o(○,\s\up1(24))災(zāi)害預(yù)測(cè)eq\o(○,\s\up1(25))城市規(guī)劃eq\o(○,\s\up1(26))交通運(yùn)輸eq\o(○,\s\up1(27))工程選址eq\o(○,\s\up1(28))城市管理eq\o(○,\s\up1(29))工程設(shè)計(jì)eq\o(○,\s\up1(30))監(jiān)控eq\o(○,\s\up1(31))環(huán)境評(píng)價(jià)eq\o(○,\s\up1(32))決策分析課堂活動(dòng)探究點(diǎn)一1．應(yīng)有五個(gè)主要的組成部分：硬件、GIS軟件、地理數(shù)據(jù)、應(yīng)用模型和GIS人員。硬件設(shè)備是地理信息系統(tǒng)的骨架，主要有計(jì)算機(jī)主機(jī)、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備；GIS軟件提供存儲(chǔ)、顯示、分析地理數(shù)據(jù)的功能，主要包括數(shù)據(jù)輸入與編輯、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)操作及顯示和輸出等；地理數(shù)據(jù)是GIS的基礎(chǔ)，根據(jù)內(nèi)容不同，可以分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專(zhuān)題數(shù)據(jù)；應(yīng)用模型是解決各種實(shí)際問(wèn)題的數(shù)字模型，解決不同的問(wèn)題，GIS要使用相應(yīng)的模型，如人口擴(kuò)散模型、商業(yè)選址模型、路徑分析模型等；GIS人員是地理信息系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)的核心，包括從設(shè)計(jì)、維護(hù)的專(zhuān)家到那些使用系統(tǒng)完成他們每天工作的人員。2．紙質(zhì)地圖都必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，才能為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、識(shí)別和處理，常用的方法是掃描紙質(zhì)地圖后進(jìn)行數(shù)字化處理。地圖中的不同要素存儲(chǔ)在不同的“圖層”中，用戶(hù)和決策者對(duì)操作結(jié)果進(jìn)行判斷分析后，就能獲得有用的信息?？祭骄?（1）A（2）D[圖層疊加即為圖層因素的綜合，圖層疊加分析就是綜合分析的方法，圖示中的圖層信息是解題的關(guān)鍵。第（1）題，土壤、地形、土地利用和水系分布可以說(shuō)明耕地的分類(lèi)和評(píng)價(jià)；而B(niǎo)項(xiàng)工業(yè)分布與交通的關(guān)系則需要工廠和交通線的圖層，與土壤沒(méi)關(guān)系；C項(xiàng)商業(yè)分布和規(guī)劃則需要商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的圖層，圖中沒(méi)有呈現(xiàn)，且商業(yè)與土壤、水系分布無(wú)關(guān)；學(xué)校的分布與土壤、水系無(wú)關(guān)。第（2）題，通過(guò)分析可知，深埋垃圾場(chǎng)對(duì)大氣污染小，故不能選①；造紙廠、印刷廠是市場(chǎng)指向型的企業(yè)，與垃圾處理廠沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)，故③不合題意；而深埋垃圾場(chǎng)需要考慮地質(zhì)條件穩(wěn)定的地勢(shì)低洼地或溝谷、遠(yuǎn)離城區(qū)、對(duì)居民區(qū)地下水沒(méi)有或污染小等條件。]探究點(diǎn)二1．快速查詢(xún)道路通行狀況，迅速定位事故地點(diǎn)，提供交通疏散方案；為道路規(guī)劃提供最佳路徑分析；查詢(xún)路況信息，為道路養(yǎng)護(hù)和應(yīng)急搶修服務(wù)等。2．近五年以來(lái)上海市每年的土地利用圖層。3．利用網(wǎng)絡(luò)GIS調(diào)出復(fù)旦大學(xué)所在地區(qū)的地圖，查出車(chē)站到復(fù)旦大學(xué)最合理的公交路線。4．接到報(bào)警后，立即從GIS電子地圖上確定突發(fā)事件的發(fā)生地，并同時(shí)搜索最近的巡邏警車(chē)，通知附近各路口交警封鎖或疏導(dǎo)道路；啟動(dòng)最佳路徑功能，給警車(chē)指引道路，確保以最快的速度到達(dá)事故發(fā)生地，組織警力處理并將處理結(jié)果反饋指揮中