第一节 地理信息系统及其应用教学设计一等奖

3.1 地理信息系统及其应用

学案

【自主学习】

（请同学们仔细阅读教材P74——P84内容，独立完成以下内容）

GIS及其应用

1．概念：地理信息系统是一种以采集、存储、管理、 和 地球表面与 有关 的空间信息系统。

2．功能：除了一般的 、 数据外，还能显示数据的 ，并具有强大的 、分析、模拟、统计和预测等功能。

3．发展：开拓期→ 期→大发展期→ 。

4．组成：硬件设备、地理数据、 、GIS人员、 。

5．工作过程

主要包括地理数据的 、存储，地理数据的 ，以及地理信息____等环节。

二、地理信息系统与城市管理

1．应用领域：资源调查、 、

、国土管理、 、邮电通信、 、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、 、 、辅助决策。

(2)基础设施管理： 、应急抢修、日常维护等。

(3)土地利用与管理：土地利用状况的 和管理。

[来源:Z#xx#k.Com](4)生态环境管理：城市生态规划、 、环境与区域可持续发展的 、环保设施的管理等。

【合作探究】

一、请同学们利用课堂5分钟时间，交流自主学习内容，互相解疑析惑，补充问题答案，列出小组不能解决的问题。

二、小组合作讨论

探究问题

探究点一

地理信息系统的组成及功能

【探究材料】

一个好的、完整的GIS系统，存储了该地区或该目标的众多空间信息，这些信息能随时方便地从数据库中调用，能快速地以图形、图像、表格或文本形式在屏幕上显示，或者打印、绘制出来，并且可以对这些信息进行综合分析，提取有用信息，通过计算来模拟真实世界，进而提出相应的决策意见。它是规划、管理和决策的有效工具。下图表明了GIS的这一性能。

1．从图中可以看出，GIS系统应有几个主要的组成部分？各部分的主要功能是什么？

2．GIS在计算机显示器的屏幕上常常显示一幅地图，这就是电子地图，这种电子地图与我们使用的纸质地图有什么不同？

[来源:学科网]

探究点二

地理信息系统与城市管理

【探究材料】

1．上面的漫画反映了我国目前大多数城市存在的交通拥堵现象。若应用GIS解决城市交通拥堵问题，其发挥出的积极作用主要有哪些？

[来源:学&科&网Z&X&X&K]

2．未来五年上海将计划形成“海、陆、空、铁、水五路并举的格局”，城市土地利用状况将发生一定的变化。五年以后，如果你要了解上海市近五年以来土地使用性质、地块轮廓的变化，在GIS系统中，你可直接进行对比分析的图层是什么？

3．如果你是市110系统中心的工作人员，当接到报警电话后，你将如何调度警力，进行应急处理？

【学习目标】：

1.了解地理信息系统的基本构成。

2.了解地理信息系统的基本功能，理解地理信息系统在城市管理中的作用。

【学习重点】：

地理信息系统在城市管理中的作用

【学习难点】：

地理信息系统在城市管理中的作用

【课前预习与疏理】：

一、地理信息系统

1．概念：地理信息系统是一种以采集、存储、管理、①________和②________地球表面与③____________有关④________的空间信息系统。

2．功能：除了一般的⑤________、⑥________数据外，还能显示数据的⑦______________，并具有强大的⑧____________、分析、模拟、统计和预测等功能。

3．组成：硬件设备、地理数据、⑪__________、GIS人员、⑫__________。

4．工作过程主要包括地理数据的⑬________、存储，地理数据的⑭___________，以及地理信息⑮______等环节。

环节

过程

将收集好的各种数据资料，经过分类和格式转换后，就可输入到计算机地理数

中。其中对图形数据的输入，常用的方法是⑯______纸质地图后进行⑰据的输入

________处理

GIS的数

采用“⑱______”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“图据存储

层”中。将不同的“图层”要素进行重叠，就形成不同⑲______的地图

对GIS数

对GIS数据的操作，可以使各类数据之间的关系以直观的形式表现出来，21______。用户和决策者对操作结果据的操作

这种形式可以是⑳______、地图或○与分析

进行判断分析后，就可获得有用信息

22________、GIS的

将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过○输出

打印机等输出

二、地理信息系统与城市管理

23__________、○24__________、国土管理、○25__________、邮电1．应用领域：资源调查、○26__________、公安、水利、公共设施、商业金融等。

通信、○2．GIS与城市管理

27____________、○28____________、辅助决策。

(1)城市规划和管理：城市规划的设计、○29____________、应急抢修、日常维护管理等。

(2)基础设施管理：○30________和管理。

(3)土地利用与管理：土地利用状况的○31____________、环境与区域可持续发展的○32______、(4)生态环境管理：城市生态规划、○环保设施的管理等。

[来源学科网ZXXK][来源学科网]【课堂合作研习及展示】：

探究点一

地理信息系统的组成及功能

【探究材料】

一个好的、完整的GIS系统，存储了该地区或该目标的众多空间信息，这些信息能随时方便地从数据库中调用，能快速地以图形、图像、表格或文本形式在屏幕上显示，或者打印、绘制出来，并且可以对这些信息进行综合分析，提取有用信息，通过计算来模拟真实世界，进而提出相应的决策意见。它是规划、管理和决策的有效工具。下图表明了GIS的这一性能。

1．从图中可以看出，GIS系统应有几个主要的组成部分？各部分的主要功能是什么？

2．GIS在计算机显示器的屏幕上常常显示一幅地图，这就是电子地图，这种电子地图与我们使用的纸质地图有什么不同？

探究点二

地理信息系统与城市管理

【探究材料】

1．上面的漫画反映了我国目前大多数城市存在的交通拥堵现象。若应用GIS解决城市交通拥堵问题，其发挥出的积极作用主要有哪些？

2．未来五年上海将计划形成“海、陆、空、铁、水五路并举的格局”，城市土地利用状况将发生一定的变化。五年以后，如果你要了解上海市近五年以来土地使用性质、地块轮廓的变化，在GIS系统中，你可直接进行对比分析的图层是什么？

3．如果你想利用假期去上海复旦大学参观学习，但你对上海市又不熟悉，你将如何利用GIS进行路径查询？

4．如果你是市110系统中心的工作人员，当接到报警电话后，你将如何调度警力，进行应急处理？

【规律总结】

地理信息系统在城市建设和管理中的典型应用

应用

主要功能

举例说明

提供旅游景点分布与详情、商业主要向城市居民提供日常工作与城市信息管理与服务

网点的布局及各自特色、城市道生活所需的各种信息

路与建筑物的空间分布

规划部门可以把有用的资料记录到数据库里，随时查询和统计，城市规划

进行城市与区域多目标的设计、并用三维影像显示城市市貌，还和管理

选址、开发和规划、辅助决策

可以把城市地下管网的分布输入系统中，进行有效管理

查询空间信息：某个加油站、立交桥的坐标位置；查询时间信息：某辆车某一时间处于什么位置及其某时间某地的车流量等；查询显示有关道路的路况、交通流量、路面质量、沿路环境、居民分布城市道路交通管理

沿线环境等空间和属性信息。可情况等。发布交通信息：及时地以提供多类型的查询

把交通拥堵情况、车流量、交通事故、交通环境情况显示在车内显示屏幕上，帮助驾驶员找出最佳行车路线

有效地完成对土地利用状况的监土地使用性质变化、地块轮廓变土地利用与管理

控和管理

化、土地权属关系变更等

实时跟踪灾害发生、发展过程，为了提高火灾防救工作的针对城市救

对灾害进行快速分析、评价和模性，可以建立各防火区的火灾信灾减灾

拟，并辅助开展灾后的应急和恢息系统，并建立相应的救护路线复工作

模型和灾后损失评估模型

对城市多种信息如大气、水、土城市环

环境规划与决策、监测、评价、地、植被、噪声等进行管理和处境管理

预测与模拟

理

【当堂检测】：

下图示意为某专题研究建立的地理信息系统(GIS)图层。据此完成(1)～(2)题。(

)

(1)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

(2)若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场的选址，在下列图层中应增加(

) ①大气污染

②区域规划

③造纸厂、印刷厂分布④水文地质

A．①② B．①③ C．②③ D．②④

【小结与反思】：

1.知识归纳

2.我的感悟

【课后拓展】：

GIS中，不同类型的地理空间信息存储在不同的图层上，叠加不同的图层可以分析不同要素的相互关系。据此回答(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．为商业网点选址提供依据

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1985年与2000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

①分析

②描述

③地理分布

④数据

⑤存储

⑥管理

⑦空间分布

⑧空间查询

⑨巩固发展

⑩用户时代

⑪GIS软件

⑫应用模型

⑬输入

⑭操作和分析

⑮输出

⑯扫描

⑰数字化

⑱分层

⑲主题

⑳图形

21○表格

22○绘图仪

23○环境评估

24○灾害预测

25○城市规划

26○交通运输

27○工程选址

28○城市管理

29○工程设计

30○监控

31○环境评价

32○决策分析

课堂活动区

探究点一

1．应有五个主要的组成部分：硬件、GIS软件、地理数据、应用模型和GIS人员。

硬件设备是地理信息系统的骨架，主要有计算机主机、数据输入设备、数据输出设备、数据传输设备和存储设备；

GIS软件提供存储、显示、分析地理数据的功能，主要包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作及显示和输出等；

地理数据是GIS的基础，根据内容不同，可以分为基础数据和专题数据；

应用模型是解决各种实际问题的数字模型，解决不同的问题，GIS要使用相应的模型，如人口扩散模型、商业选址模型、路径分析模型等；

GIS人员是地理信息系统需求、设计的核心，包括从设计、维护的专家到那些使用系统完成他们每天工作的人员。

2．纸质地图都必须转换为数字形式，才能为计算机存储、识别和处理，常用的方法是扫描纸质地图后进行数字化处理。地图中的不同要素存储在不同的“图层”中，用户和决策者对操作结果进行判断分析后，就能获得有用的信息。

考例探究1 (1)A (2)D [图层叠加即为图层因素的综合，图层叠加分析就是综合分析的方法，图示中的图层信息是解题的关键。第(1)题，土壤、地形、土地利用和水系分布可以说明耕地的分类和评价；而B项工业分布与交通的关系则需要工厂和交通线的图层，与土壤没关系；C项商业分布和规划则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；学校的分布与土壤、水系无关。第(2)题，通过分析可知，深埋垃圾场对大气污染小，故不能选①；造纸厂、印刷厂是市场指向型的企业，与垃圾处理厂没有直接关联，故③不合题意；而深埋垃圾场需要考虑地质条件稳定的地势低洼地或沟谷、远离城区、对居民区地下水没有或污染小等条件。] 探究点二

1．快速查询道路通行状况，迅速定位事故地点，提供交通疏散方案；为道路规划提供最佳路径分析；查询路况信息，为道路养护和应急抢修服务等。

2．近五年以来上海市每年的土地利用图层。

3．利用网络GIS调出复旦大学所在地区的地图，查出车站到复旦大学最合理的公交路线。

4．接到报警后，立即从GIS电子地图上确定突发事件的发生地，并同时搜索最近的巡逻警车，通知附近各路口交警封锁或疏导道路；启动最佳路径功能，给警车指引道路，确保以最快的速度到达事故发生地，组织警力处理并将处理结果反馈指挥中心。

考例探究2 (1)A (2)C [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。叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。第(1)题，商业网点选址主要考虑交通通达度和消费人口的多少。城市交通图层与城市人口分布图层叠加，可以对不同地点的交通通达度和消费人口进行比较，从而为商业网点选址提供决策依据。第(2)题，叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。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，就主要表现为城市土地利用的变化。][