1、第一节地理信息系统及其应用答案:（1）GIS（2）采集（3）地球表面（4）20世纪50年代（5）开拓（6）巩固发展（7）大发展（8）用户时代（9）起步（10）发展（11）硬件设备（12）GIS软件（13）地理数据（14）GIS人员（15）应用模型（16）输入（17）存储（18）操作（19）分析（20）输出（21）资源调查（22）环境评估（23）灾害预测（24）国土管理（25）城市规划和管理（26）基础设施管理（27）土地利用与管理（28）生态环境管理1地理信息系统的概念（1）概念：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。为了便于理解和记忆可转换为下图：（2
2、）地理信息系统与一般信息系统的区别。一般信息系统地理信息系统只能存储、管理数据，不能将数据在空间上的分布表现出来除了一般信息系统的功能外，还能显示数据的空间分布，并具有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能释疑点 地理信息系统数据分类地理信息系统中存储和处理的数据，可分为空间数据和属性数据两大类。（1）空间数据：反映事物地理空间位置的信息，如经纬度。（2）属性数据：与位置有关的反映事物其他特征的信息，如城市人口、经济总量。【例1】能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达的系统是（）。A智能专家系统 BOffice软件C地理信息系统 DWindows系统解析：地理信息系统是专门处理空间数
3、据的计算机系统，简称GIS，它能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达，GIS技术的简要程序为：信息源数据处理数据库空间分析表达。答案：C2地理信息系统的发展地理信息系统最初为解决地理问题而出现，但现在它已成为信息产业的一个重要组成部分。全球范围内，从事地理信息系统理论和应用研究的专业人员、科研机构和高新企业不计其数，应用领域也正在延伸到各行各业。（1）国际上地理信息系统的发展历程可分为四个阶段：开拓期、巩固发展期、大发展时期、用户时代。20世纪60年代为地理信息系统开拓期，注重于空间数据的地学处理。对于这个时期地理信息系统的发展来说，专家兴趣以及政府的推动起着积极的引导作用，并且大多数地理
4、信息系统工作限于政府及大学的范畴，国际交往甚少。20世纪70年代为地理信息系统的巩固发展期，注重于空间地理信息的管理。这个时期地理信息系统发展的总体特点：地理信息系统在继承60年代技术基础上，充分利用了新的计算机技术，但系统的数据分析能力仍然很弱；在地理信息系统技术方面未有新的突破；系统的应用与开发多限于某个机构；专家个人的影响削弱，而政府影响增强。20世纪80年代为地理信息系统大发展时期，注重于空间决策支持分析。这个时期地理信息系统发展最显著的特点是商业化实用系统进入市场。用GIS分析城市现状，进行有效管理20世纪90年代后为地理信息系统的用户时代。一方面，地理信息系统已成为许多机构必备的工
5、作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。另一方面，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息系统应用的扩大与深化，国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题。（2）我国GIS的发展（1）沿着时间轴看我国GIS的发展。（2）从21世纪的重大成果看我国GIS的发展。【例2】我国GIS技术快速发展的时期是（）。A20世纪60年代 B20世纪70年代C20世纪80年代 D20世纪90年代解析：我国地理信息系统从20世纪80年代初期开始起步，20世纪90年代起步入快速发展阶段。答案：D3地理信息系统的组成地理
6、信息系统主要由五部分内容所组成。（1）硬件用以数据和信息的采集、处理、加工、分析和输出等。GIS硬件组成计算机主机大型GIS多以工作站或高档微机为主要设备数据输入设备扫描仪、数字化仪、打印机等数据输出设备绘图仪、打印机、硬拷贝设备等数据传输设备在网络系统中用于数据传输的光缆及其终端存储设备高容量硬盘、光盘机、可移动光电存储介质等谈重点 计算机在地理信息系统中的作用计算机是地理信息系统中硬件部分的核心，用作数据和信息的处理、加工和分析。（2）地理数据GIS建立在地理数据的基础上。根据内容的不同，GIS数据可以分为两类，如下表：GIS数据分类主要内容基础数据地质、地貌、地形数据等专题数据规划、房地
7、产、交通、环保、公用事业数据等GIS的数据管理方式主要有两种：一种是以图形的方式（图形数据）进行管理，另一种是以数据表（属性数据）的形式进行管理。这样，可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户，便于分析及决策使用。（3）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、数据操作以及数据显示和输出等。（4）GIS人员包括从事GIS系统开发的专业人员，也包括采用GIS完成工作的用户。（5）应用模型应用模型是解决各种实际问题的数学模型。如人口扩散模型、商业选址模型、路径分析模型等。解决不同的问题，GIS需要使用不同的模型。【例3】地理信息系统的构成主要包括（）。A硬件、软
8、件、数据、人员、应用模型B电脑、软件、数据、人员、应用模型C计算机、数字化仪、扫描仪、绘图仪D硬件、软件、数据、文字、应用模型解析：地理信息系统的构成主要包括硬件、软件、数据、人员、应用模型五部分。答案：A4地理信息系统的工作过程GIS的工作过程，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。（1）地理数据的输入建设GIS的首要工作是建立地理数据库。GIS的数据源是多种多样的。将收集好的各种数据资料，经过分类和标准化处理后，就可输入计算机中。其中对图形数据的输入，常用的方法是扫描纸质地图后进行数字化处理。（2）数据存储采用“分层”技术，即将地图中的不同要素，存储在
9、不同的“层”中。将不同的“层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。（3）对数据的操作与分析通过对GIS操作，可以使各类数据之间的关系以直观的形式表现出来，这种形式可以是图形、地图或表格。用户和决策者对操作结果进行判断分析后就可应用。（4）GIS的输出将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过绘图仪、打印机等输出。GIS工作过程的简要程序如下图所示：【例4】下图示意某地理专题研究建立的地理信息系统图层。读图完成下列问题。（1）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（2）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、
10、丁解析：第（1）题，商店布局需要考虑交通条件和消费人群的分布状况。第（2）题，交通线路建设受地形、河流、人口等因素的共同影响。答案：（1）C（2）D5地理信息系统与城市管理（1）GIS的应用领域GIS广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产、生活的各个领域。（2）GIS在城市建设和管理中的典型应用城市规划和管理主要是利用GIS技术进行城市规划的设计、工程选址等，也可进行城市管理和辅助决策。某市三江文化长廊规划综合方案基础设施管理城市基础设施，如道路交通、电力、电信、燃气、自来水、排污等，具有明显的地理空间特征，借助
11、GIS能够完成工程设计、应急抢修、日常维护管理等工作，可大幅度提高工作效率。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规划最佳路径分析、最小造价分析道路建设掌握工程进度，控制工程质量道路管理查询路况信息，为道路养护服务利用GIS查询路况信息土地利用与管理土地利用涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、土地权属关系变更等诸多内容。GIS技术可以有效地完成对土地利用状况的监控和管理，提高工作质量与效率。生态环境管理应用GIS技术，可以实现城市生态规划、环境评价、环境与区域可持续发展的决策分析、环保设施的管理等。（3）GIS的新进展新进展应用领域网
12、络GIS一类是基于Internet的服务，为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐等有关信息；另一类是基于Intranet的企事业内部业务管理三维GIS和虚拟GIS三维GIS生动、直观，能准确真实地描述我们周围的客观世界。目前已经广泛应用于城市规划、旅游开发、地震预测、石油勘探、航空模拟等领域多媒体GIS在GIS中，用户可以根据需要，把文本、图片、动画、声音等与GIS中的点、线、面要素关联，使GIS的表现力更加丰富和生动【例5】结合下面材料，完成下列问题。应用GIS解决公交塞车问题广州市为了解决公交车、出租车的违章行为，市交警部门开展了公交车行车秩序的专项整治。严格规定了公交车和出租车在不同情况下停车与
13、下客等的行驶路线和停靠方式。对于公交车、出租车驾驶员违规，交警部门制定了严格的处罚措施。因为整治，司机们都规规矩矩地排队进站，但没有预料到的是在天河城、黄埔大道、岗顶等公交线路密集路段一度出现了大塞车。问题最突出的路段，在下班高峰时，公交长龙一直从体育中心站排到了天河立交桥。后来发现，公交车按规矩进站后反而出现了塞车的怪现象，原因是广州市一些道路站点和线网设置不合理。如在广州市一些主干道上，有些公交站有十几条、二十条线路，大量公交车挤在同一个站上下客。为了解决这个问题，广州市交通部门一方面制定了市区公交线路密集段的站点调整方案，另一方面又推出了“公交地理信息系统”。该系统建立在电子地图的基础上
14、，使公交车重叠率、换乘系数等运行状况一目了然。交通管理部门根据该系统提供的数据进行综合分析，采用了将有些站点移位、增设公交站点以及在一些主干道上设置公交专用道（公交快车走廊）等措施，有效地扭转了该市公交塞车的局面。（1）目前，GIS在城市建设和管理中的典型应用有哪些方面？（2）你所在城市在城市管理中是否有可以运用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？解析：当前，地理信息系统应用在生产、生活的各个方面，特别在城市的规划和管理、基础设施管理、土地利用与管理等方面得到广泛应用。答案：（1）主要有城市规划和管理，基础设施管理如道路交通、电力、电信、燃气、自来水、排污等，土
15、地利用与管理，生态环境管理，旅游管理等方面。（2）该题的设计主要要求我们要关心社会，要善于把所学知识与实际生活、生产相联系。关于改进意见，只要符合当地实际情况，有道理即可。6地理信息系统的几个常见误区概念：专门处理地理空间数据的计算机系统。程序：信息源数据处理数据库空间分析表达。应用：提供反映区域状况的空间信息，对区域条件进行更精确的分析、评价；对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测，应用于城市管理。（1）地理信息技术就是地理信息系统这种认识是片面的，主要是受中学阶段开设的“信息技术”课误导所致，认为地理信息技术就是专门处理地理空间数据的计算机系统（地理信息系统）。实际上地理信息技术不仅包括地
16、理空间信息的管理和分析，还包括信息的获取和应用。地理信息系统只是地理信息技术的一个组成部分。（2）地理信息系统就是计算机系统这种认识是不全面的。地理信息系统从外部看表现为计算机软硬件系统，其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。【例6】地理信息系统（简称GIS）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。下列关于地理信息系统的叙述，正确的是（）。A地理信息系统实际上是一个系统，是一个计算机软件系统，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统B地理信息系统具有空间性和动态性的特征C地理信息系统应具备的基本功
17、能有数据输入、空间查询与空间分析、可视化表达与输出D地理信息系统对我们的用途很小，因此，不会创造经济效益和社会效益解析：地理信息系统实际上是一个系统，是一个计算机软硬件系统，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统，它包括计算机硬件和软件系统；地理信息系统具有采集、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；地理信息系统应具备五项基本功能，即数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出；GIS的应用非常广泛，GIS的广泛应用创造了巨大的经济效益和社会效益。现代地理信息技术正深刻地改变着人们的生活和工作，同时也冲击着传统的思维方式和教育观念。答案：B7纸
18、质地图与地理信息系统对地理事物表示的差异地理信息系统能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达，其应用领域十分广泛，可以说，GIS是地图的延伸。不过，相对纸质地图而言，GIS可算是“青出于蓝，而胜于蓝”。因为凡是用到纸质地图的领域，都可以借助GIS完成，但在进行地理空间数据的处理和分析等方面，纸质地图是很难做到的。两者对地理事物表示的不同点有：第一，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，而纸质地图以图纸的形式保存地理信息。第二，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，而纸质地图则通过肉眼进行判读，获得地理信息。地理信息系统获取的信息
19、更有针对性，速度也更快。第三，地理信息系统能把图形、图像、声音和文字合成在一起，而纸质地图则做不到。第四，地理信息系统的制作、管理、阅读和使用能实现一体化，对不满意的地方能够方便及时地进行修改，而传统纸质地图的生产、管理和使用都是分开的。第五，地理信息系统显示地图内容的详略程度是可以随时调控的，而传统纸质地图内容的详略是很难随时调整的。第六，地理信息系统的使用要依赖专门的设备，而纸质地图的使用则不需要。第七，地理信息系统可以将不同来源、不同比例尺、不同投影的地图进行综合，并进行空间分析，这些都是纸质地图难以做到的。【例7】小明前去参观信息应用展中有关GIS在政府部门和民间厂商的应用情形。据此完
20、成下列问题。（1）GIS“叠图分析”已被公共部门普遍使用。下列哪一项业务最适合用此法来处理？（）A找出位于水源保护区的养猪户B界定邻近工地50米的噪音影响范围C分析最佳视野的游客观景台位置D规划交通高峰时间避开堵车的替代道路（2）小明发现大部分地图出版商皆采用GIS作为辅助制图工具，下列是他写的有关新旧制图差异的心得，其中哪段叙述不正确？（）A当地图需要更新时，GIS只要将更新部分重绘即可，传统手工绘制图则必须全部重绘B GIS可用不同图层来管理不同主题的大量资料，传统绘图在一张纸图上仅能有少数主题C浏览GIS中的电子地图时，可利用放大和缩小工具改变地图的比例尺，传统纸图则只有一个固定的比例尺
21、D不同来源的纸图经过数字化后，使用GIS便可以不经投影和坐标系统的转换，将不同的地图整合在同一张纸上解析：第（1）题，可选出水源保护区的图层及养猪户的分布图，经叠图之后即可寻找出符合条件的养猪户；第（2）题，做GIS叠图分析或做编辑整合时，首要步骤就是要将投影系统及坐标系统、比例尺统一。答案：（1）A（2）D8GIS的特点（1）GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。（2）GI
22、S的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述，这是GIS区别于其他类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。（3）GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。（4）GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数据；电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理
23、系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。【例8】GIS具有地图处理、数据库和空间分析这三项功能，可以像传统地图一样，解决与“地点”“状况”有关的查询。但GIS还能进行趋势分析，复杂的“模式分析”和用“虚拟模拟”进行预测性分析等。据此完成下列问题。（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预测森林火灾发生的地点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（2）有的渔民已经利用GIS技术来寻找鱼群。如果普遍应用这一
24、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解析：第（1）题，利用GIS监测森林火灾，主要是监测森林火灾的现状，先后不同时间的火灾图层叠加在一起可以分析其蔓延方向，以利于制定科学合理的灭火方案；第（2）题，GIS可以寻找鱼群，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，渔民的收益大幅度减少，进而降低渔民的生活水平。答案：（1）D（2）B9图解地理信息系统在城市管理中的应用目前，GIS广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电
25、通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产、生活的各个领域。其中，GIS在城市建设和管理中的典型应用有：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。如下图所示：【例9】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。完成下列问题。（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2008年与2012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解析
26、：第（1）题，城市交通图层与城市人口分布图层的叠加所形成的专题地图具有什么功能呢？从选项内容可以看出，建筑设计的合理性、城市水域面积、工农业生产总值三个方面都与所形成的专题地图没有必然的、直接的联系，只有商业网点选址必须考虑人口分布与交通。第（2）题，不同年份城市土地利用的状况会影响到城市地域结构的变化，而计算交通流量、预测洪涝灾害、预测城市降水与城市土地利用之间并没有必然的联系。答案：（1）A（2）C10地理信息系统在灾害监测中的作用地理信息系统将空间和属性信息有机地结合起来，从空间和属性两个方面对现实和对象进行查询、检索和分析，并将结果以各种直观的形式准确、形象地表达出来，结合空间数据与属
27、性数据可以把数据存储、管理一体化。运用地理信息系统能够显著地提高工作效率，发现灾害发生的内在联系和发展趋势，这对于有效地监测和预报灾情，并对灾区防灾、减灾工作的快速决策非常有利。地理信息系统在灾害监测中的作用，如下图。除此之外，地理信息系统还有如下应用：专题地图制图：如地形测量，人口、社会经济指标统计图等。矿产资源评价：应用于地质制图、工程地质、地质灾害、品位估算与预测等。环境评价与监测：环境影响评价、灌溉适宜性评价、污染评价等。土地、水资源调查与管理：土地管理、道路设计、文物保护、水质评价等。资源开采：主要完成生产图形的绘制与修改、开采技术参数的评价与预测、基础数据的管理等。管网、交通模拟模
28、型：煤气管道、污水管道、输电线路、铁路、公路的网络模型研究。导航系统：空中管制、海图制作等。【例10】GIS具有地图处理、数据库和空间分析三大功能。GIS不仅可以像传统地图一样，解决与“地点”“状况”有关的查询，而且能进行趋势分析、复杂的“模式分析”和用“虚拟模拟”进行预测性分析。据此完成下列问题。（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预测森林火灾所造成的后果D及时知道火灾地点、范围，以便及时分析火势蔓延方向，制订灭火方案（2）下列叙述正确的是（）。对GIS数据的操作与分析，是GIS应用的最终结果利用GIS中的地理数据，实现地理分
29、析、评价、预测和辅助决策，是GIS的重要应用领域GIS的输出，是指将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过绘图仪、打印机等输出GIS软件是地理信息系统运行的基础，属于GIS的数据库A B C D解析：第（1）题，GIS是地图的延伸，它通过地图处理、数据库进行“空间分析”，用于监测森林火灾，可以监测火灾地点、范围，并通过复杂的“模式分析”“虚拟模拟”预测分析火势蔓延方向，从而为制订灭火方案提供技术依据。第（2）题，对GIS数据的操作与分析，是GIS应用的基础。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。GIS的输出，是指将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过绘图仪、打印机等输出。GIS软件是地理信息系统运行的基础，是空间数据管理和处理的平台。答案：（1）D（2）B
