第一节 地理信息系统及其应用精品学案

3.1

地理信息系统及其应用

[教学目标] 一、知识与技能

1.知道地理信息系统（GIS）的概念。

2.说出GIS发展的四个阶段和我国GIS发展概况。

3.说出GIS的五大组成部分及工作过程。

4.会上网浏览、搜集、查询GIS的主要应用领域；

5知道GIS在城市管理中的作用，感受地理信息技术对现实生活重大影响。

二、过程与方法

1.会使用常见GIS产品，能应用电子地图查询地理信息。

2.利用电子地图，说明城市道路交通、旅游景点、商业中心等有关信息。

三、情感态度与价值观

1．认识地理信息技术的革命性意义；

2．培养信息收集、处理与分析的地理素养；

13．形成在网络中获取信息的意识。

[教学重点] 1．GIS基本原理；

2．了解GIS在城市管理中的应用。

[教学难点] GIS基本原理

[教学媒体与教具] 多媒体

[课时安排] 4课时

[讲授过程]

第一课时

【探索活动】问题：GIS是如何做到预防犯罪的？（学生答）其操作过程是什么？

（犯罪地点）数据采集——数据处理、分析（空间分析）——分析犯罪频率与犯罪模式（哪些地方易发生哪些案件）——据分析信息，分配警力

问题：GIS具有哪些功能？空间分析（犯罪的空间分布），模式分析（犯罪案件与其它因素的相关性），趋势分析（分析哪些地方可能发生案件），决策应用（分配警力）

【板书】第三章 地理信息技术应用

第一节 地理信息系统及其应用

一、地理信息系统概述

【活动】你有否经历下列活动？

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【点拨】⑴图片①②③与④的主要区别：①②③只能存储和管理数据；④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，即地理信息系统

【讲解】地理信息系统概念：依靠计算机实现地理信息的收集、处理、存储、分析和应用的系统。

【活动】读世界和我国地理信息系统发展简表，说说：

⑴世界发展的四个阶段。

⑵中国GLS发展的特点。

⑶目前GIS的发展趋势。

【点拨】⑴大发展期：应用领域从资源管理、环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治选举分区等迅速扩大；学术领域成立了专业协会等。⑵中国GLS发展的特点：起步迟，发展快，现在已接近世界水平。⑶目前GIS的发展趋势：①与计算机及遥感技术结合。提供数据的采集、储存、检查、操作与分析，组合式GIS技术的发展还使之与其他计算机信息系统集成，跨语言使用，提供无限扩展的数据系统。②最新的GIS技术已经发展到对地理空间信息进行可视化的动态分析，在三维图形中对信息进行交互操作，并结合网络、多媒体和立体视觉给人创造一个虚拟的数字地球和数字城市。

第二课时

【活动】读地理信息系统的组成图说一说各组件的内容。

【板书】3．地理信息系统的组成

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【讲解】①硬件设备：用于存储、处理和显示数字地图数据；②GlS软件：执行系统的各项操作功能，是地理信息系统的核心；③地理数据： GlS系统的操作对象；④GlS人员：系统开发和GlS用户；⑤应用模型：解决各种实际问题的专业程式。

【活动】阅读地理信息系统的工作过程图表，说说：

【板书】4．地理信息系统的工作过程

【点拨】GlS工作过程：地理数据的输入、存储，地理数据的操作和分析，地理信息输出。（1）地图数字化：常见的纸质地图、文字以及非数字形式的资料，都必须转换为数字形式，才能被计算机存储、识别和处理。实现从图形到数字的转换过程，称为数字化。图形数据的输入，常用的方法是扫描纸质地图后进行数字化。（2）矢量化——线性空间中的元素。矢量又称向量

，假定地理空间是连续的，通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。对于点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体，用一系列的点坐标表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对点的连线表示。

第三课时

【活动】数据存储采用“分层”技术，多个图层重叠形成不同主题的地图。说一说GlS的数据存储技术与应用。

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【点拨】①图层及其阅读：图层即将空间信息按其几何特征及属性划分成的专题。专题地图——以表现某一属性的位置或若干个选定属性之间关系为主要目的的地图。②对GlS数据的操作与分析应用：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。网上的电子地图采用图层管理的方法，用户可以选择需要的图层进行显示、查询、分析。如将城市交通与人口分布重叠分析商业网点的布局或选择。

【探究】地理信息系统可以帮助人们解决哪些问题？

【点拨】可以解决的四类基本问题：（1）与分布、位置有关的基本问题。显示了GIS对信息空间表达的功能，它实际是回答了以下两个问题：对象（地物）在哪里？哪些地方符合特定的条件？（2）趋势分析。传统地图：某个时间的空间特征与属性特征。GIS：可以表示空间特征与属性特征随时间变化的过程。因此，可以分析该地物的发展趋势，即回答：从何时起发生了哪些变化？（3）模式问题：对象的分布存在何种空间模式？即揭示各种地物之间的空间关系。GIS由许多图层组成，每图层都表示不同的地理因素，它们之间的空间关系的融合表示了各因素之间的相互关系。例：三层数据：交通、人口密度、商业网点分布。通过图层的融合可以看出三者之间的关系，其用途：决策商业网点的布局。（4）模拟问题：利用数据及已掌握的规律建立模型，就可以模拟某个地方如具备某种条件时将出现的结果。即回答：如果……将如何？

【小结】功能的应用：电子地图、空间查询、空间分析、空间模拟、趋势分析、决策应用。

第四课时

【新课导入】地理信息系统（GIS）的应用非常广泛，如在土地资源管理、环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。

【板书】二、GIS应用

1．城市管理中的应用

【活动】探讨GLS在城市道路建设和管理中的作用，完成下表：

应用领域 应 用 交通管理

道路设计

道路建设

道路管理

【点拨】目前GIS在城市信息管理领域的应用相当广泛，它在城市街道网络分析（地址匹配、交通线路规划、区位分析与地址选择、撤离规划）和设施管理（电网负荷平衡、设施规划与维护、交通设施的能源利用）等各个方面有非常广阔的前景。如电力调度、运力调度、防御洪峰等都牵涉到大量动态的、实时的数据，对这些动态资源进行优化，是规划和紧急处理面临问题的关键。GIS技术可以提供管理、调度、应急指挥及预案分析等功能，大大提高专业机构的应变能力和指挥效率，在风险防范、科学指挥、合理调度方面充分发挥其特有的

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应用潜能。

【归纳】①城市规划的设计、工程选址的决策；②基础设施（供水排水、电力、电信、燃气）管理；③城市土地（用地性质变化、权属关系变更）管理；④生态环境（生态规划，环境评价、环保设施）管理。

【板书】2．其他领域的应用

【投影】（1）土地管理领域。如土地信息系统和地籍管理系统。土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作，对土地进行分带、分区规划与评价，进行土地信息获取、环境作用描述、水质管理、户籍管理等。（2）资源领域。资源管理GIS系统主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。对资源“定位”，即资源分布和“模式”，对资源的分布存在空间模式进行管理分析。自然资源GIS系统目前主要进行自然环境作用分析、野生动植物保护、森林保护、地下水模拟与污染跟踪等。生态、环境管理与模拟GIS系统则进行区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。（3）地理学研究与应用领域。地理学研究与应用GIS 系统提供地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等功能。如地形模型可视化应用GIS系统，它以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。选址分析也是GIS地理应用的一个重要领域。根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，能够充分体现了GIS的空间分析功能。

【探究】阅读课本84页，谈一谈GIS的未来发展。

【点拨】①网络GlS：交通、旅游、房地产、购物、餐饮娱乐以及电力网络管理等；②三维和虚拟GlS；③多媒体GlS。

【板书设计】

第三章 地理信息技术应用

第一节 地理信息系统及其应用

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基本概念

发展简史

概念和发展

硬件设备

数字化

数据储存分析

GLS输出

GLS的应用

工作工程地理

信息

系统

组成部分地理数据

GLS软件

GLS人员

应用模型

城市的管理

生产生活领域

新的领域

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