第三章 地理信息技术应用 章末总结 学案（湘教版必修3）
专题一 遥感(RS)、全球定位系统(GPS)与地理信息系统(GIS)的区别
RS借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，并通过分析，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术；GIS是一种能够采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据(地理参考信息)的空间信息系统(计算机系统)；GPS是具有海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。“3S”技术的区别如下表所示：
遥感地理信息系统全球定位系统
概念利用一定的技术设备和系统，在远离被测目标的位置上对被测目标的电磁波特征进行测量、记录与分析的技术依靠计算机实现地理信息的收集、处理、存储、分析和应用的系统利用卫星网络来获得地面某点经纬度和高程的系统
别称人的视力的延伸地图的延伸
技术环
节(工作
流程)电磁波→收集→传输→处理分析→成果地理数据输入→存储→操作分析→信息输出地面监控系统→监测调控→空间星座→发送导航→定位信号→GPS接收机
特征范围大、速度快、周期短、限制少、应用广①采集、管理、分析、输出地理空间信息；②空间分析，多要素、综合、动态预测；③计算机系统支持全能性、全球性、全天候、连续性、实时性
作用较短时间内获得全面资料，以便及时安排防灾、救灾能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达能为各类用户提供精确的三维坐标、速度和时间信息
[例1] 当今，“3S”(RS、GPS、GIS)技术在生产、生活和科研中的作用越来越突出。运用有关“3S”知识回答下列问题。
(1)GIS具有强大的查询功能，根据上图显示的查询半径，图中以北京为查询中心的地图比例尺为____________。根据图中显示的经纬度可知，地图中代表呼和浩特、济南、太原、天津的字母分别是____________________________________________________________。
(2)城市道路建设速度越来越快，地图测绘部门为了及时更新城市道路变化信息，需要利用________技术。下图所示的交通监控与救援管理系统，根据交通事故发生地点，利用________技术，快速设计出警车、救护车赶往出事地的最佳行车路线，而交通事故发生地与警车、救护车的精确位置是利用________技术获取的。为了能对运动中的汽车精确定位，至少需要接收________颗卫星的信息。
(3)下图中①②③④⑤⑥箭头指向线分别表示“3S”技术的不同应用功能，其中表示“提供影像信息功能”的是⑤和________，表示“提供空间定位信息功能”的是⑥和________，表示“反馈影像信息处理结果”的是________。
(4)上图中各个圆的重叠部分分别代表RS、GPS、GIS不同组合的综合应用，其中重叠部分乙代表GIS与RS技术的组合，丙代表______________技术的组合。在图中所示的各个综合应用中任选一种组合，并写出应用实例： _______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
专题二 地理信息数字化描述方法
对地理信息进行数字化描述，是要使计算机能够识别地理事物的形状。为此，必须精确地指出空间模式如何处理、如何显示等。在计算机内描述空间实体有两种形式：显式描述和隐式描述。例如，一条河流，在计算机中的显示表示，就是栅格中的一系列像元，如图b所示，为使计算机认识这些像元描述的是河流而不是其他物体，这些像元都给予相同的编码值R或者用相同的颜色、符号、数字、灰度值来表示。河流的隐式表示是由一系列定义了始点和终点的线及某种连接关系来描述，线的始点和终点坐标定义为一条表示河流及其河心洲形状的矢量(如图c)。
计算机对地理实体的显式描述也称栅格数据结构，计算机对地理实体的隐式描述也称矢量数据结构。栅格和矢量结构是计算机描述空间实体的两种最基本的方式。
在栅格数据结构中，整个地理空间被规则地分为一个个小块(通常为正方形)，地理实体的位置是由占据小块的横排与竖列的位置决定，小块的位置则由其横排竖列的数码决定，每个地理实体的形态是由栅格或网络中的一组来构成。这种数据结构和遥感图像的数据相同，因而数字遥感图像就是栅格数据结构。
在矢量数据结构中，地理实体的形状和位置是由一组坐标对所确定。矢量数据结构对地理实体的描述类似于地图对地理信息的描述，一般也把地理实体分为点、线、面三种，每种实体有不同的编码方法。如下图，图中有点状地物高程点、烟囱，线状地物铁路，面状地物居民点、林地、菜地等。下面是用矢量和栅格数据结构表示地图的方法。
在矢量数据结构中，点状地物用点状地物所在位置的一对坐标表示其位置，其属性值(是高程点还是烟囱，高程点的值是多少)则用其他的数据项来表示；线状地物则用一组有序的坐标对来表示；面状地物则用组成面状地物的边界来表示。同样线状地物和面状地物的属性值都要用其他的数据项来表示。用栅格结构表示地图，首先要给定每个物体的编码，如给定高程点的编码为8，烟囱的编码为7，铁路的编码为1，居民点的编码为5，林地的编码为3，菜地的编码为4。那么如果用矢量和栅格数据结构表示该地图，如下图：
000000000000
330081044400
333004444440
333010444444
333010444440
000170044400
000155000000
701555500000
001555500080
010550000000
b地图的栅格表示
[例2] 某市泥石流易发生在下列三项条件都同时具备的地方：(1)河道；(2)陡坡；(3)大量松散土石分布。该市的地理信息经数字化后，处理分析得出表4，如图甲。读图甲、乙，完成(1)～(2)题。
(1)图乙中，符合该市河流流向的选项是( )
A．a B．b C．c D．d
(2)该市易发生泥石流的区域是( )
A．甲、庚 B．丙、庚
C．乙、丁 D．戊、辛
1．利用遥感技术监测土壤水分含量变化，主要依据土壤( )
A．温度 B．孔隙
C．肥力 D．空气
2．下列说法正确的是( )
①GIS是地图的延伸 ②RS是地图的延伸 ③GPS可为用户提供精密的三维坐标 ④GIS可分别处理RS及GPS提供的图像和数据
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
3．通过地图、遥感影像、野外考察等获得的数据，在GIS技术程序中属于( )
A．数据处理 B．信息源
C．数据库 D．表达
4．下列叙述，不正确的是( )
A．计算机可以存储和操作文字、图像、图形、声音等人类的信息，所以计算机可以直接理解信息
B．数据是直接记录下来或通过数字化后可以被鉴别的符号
C．把文字、图形、图像、声音、动画等信息转化成“0”和“1”的过程就是数字化
D．计算机只能理解和操作用“0”和“1”组成的数据
5．到目前为止，我国已成功发射了数颗北斗导航试验卫星，北斗卫星导航系统除能够提供精确的定位、测速外，还能够提供的服务包括( )
①授时 ②通信服务 ③农作物长势预测 ④气温异常监测
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
题号12345
答案
6.2005年9月20日9时30分，中国科学院可可西里综合科学考察队正式启程。科考队从西藏拉萨出发；沿途考察纳木错、双湖、可可西里湖、茫崖等地，最后抵达格尔木。阅读材料，并结合“穿越可可西里核心地带示意图”回答下列问题。
(1)关于可可西里的叙述，正确的是( )
①位于青藏高原腹地，藏语意为“美丽的少女”，长江的主要源区之一
②这里平均海拔5 300米，高寒缺氧，自然条件非常恶劣，是世界第三也是中国最大的一片无人区，被称为“人类生命的禁区”
③当地典型的动物为藏绵羊、藏山羊、野骆驼等
④地貌组合单一，矿产资源贫乏
A．①② B．①④
C．②④ D．③④
(2)在可可西里进行科考，队员们可能面临的挑战有__________________________、________________________、________________________。
(3)通过近些年的遥感卫星图片，专家发现可可西里地区出现了许多新的小湖泊。你认为这些湖泊的成因是什么？有何启示？
(4)用遥感勘探国土资源比传统技术有何优点？
(5)科考过程中，你认为应该如何做好沿路的环境保护，特别是垃圾的处理？
参考答案
专题探究
例1 (1)1：50 000 000 A、D、B、C (2)RS GIS GPS 四 (3)① ④
② (4)GIS与GPS 甲：RS获取矿床露头信息，GIS分析矿产种类，GPS确定矿床露头位置；
乙：RS获取水灾淹没区的动态信息，GIS分析水灾损失；
丙：装载GPS接收器的运钞车发送位置信息到监测中心，GIS监测运钞车是否偏离预定线路；
丁：RS获取森林火场遥感信息，并可判断火势蔓延方向，GPS获取火场精确位置，引导消防队员及时、准确到达灭火地点。(任选一种组合)
解析 本题考查“3S”技术在生产、生活和科研中的作用，解题关键是要明确它们的区别与联系。(1)图中已经提示以北京为圆心的圆半径是1厘米，表示的实际距离是500千米，因此该图的比例尺为1∶50 000 000；熟悉各城市的位置就可以快速地判断各字母所代表的城市。(2)了解城市道路变化信息，需要利用RS技术，经过GIS系统对交通监控与救援管理系统进行处理，则能快速设计出警车、救护车赶往出事地的最佳行车路线；要知道任何一点的精确位置，可用GPS技术获取。(3)GPS的功能是提供定位信息，因此GPS输出的箭头④和⑥表示提供定位信息功能；反馈影像信息处理结果必须在GIS处理完后，因此箭头应该由GIS指出，同时RS可以提供图像资料，因此可以判定表示“反馈影像信息处理结果”的是②。(4)本题解题的关键是看懂图的重叠部分所代表的含义，另外是熟悉“3S”技术的特点。
例2 (1)A (2)D [第(1)题，由表2和表3数字判断河流流向。表2数字1处为河流所在位置，由表3数字可确定河流干流由西南流向东北，选A。第(2)题，由泥石流发生的三个条件及表格说明可知，泥石流易发程度由前三个表格中数字之和决定，把每个区域三个数字相加，其和越大表明该处越易发生泥石流，对比各区域可知D项正确。]
课后练习区
1．A [遥感能够观察到可见光之外人眼看不见的光线，这些看不到的光线包括紫外线、红外线、微波等，它们往往包含了物体重要的信息。例如，红外线常含有物体温度的信息。土壤水分对土壤温度有一定影响。]
2．C [3S技术的区别很明显，RS不能够绘制地图，也不是地图的延伸。]
3．B
4．A [计算机虽然可以存储和操作文字、图像、图形、声音等人类信息，但是计算机不能直接理解这些信息，只能理解和操作用“0”和“1”组成的数据。]
5．A [北斗卫星导航系统主要依据卫星提供精确的地理坐标，还有授时和通信服务。农作物长势监测，气温异常监测通常采用GIS技术。]
6．(1)A
(2)交通问题 天气的不确定性 高原反应
(3)一种是降水形成的，另一种可能是冰川和冻土融化形成的。如果来自降水 ，说明这一带的生态状况良好；但如果来自冰川冻土融化，则说明生态正在恶化。因为其地表有大面积冻土，可起到涵养水源的作用。一旦冻土融化，其涵养水源的作用就会消失，水分蒸发，土壤沙化，从而导致整个生态系统的崩溃。
(4)视域广阔、监测范围大、瞬时成像、实时传输、快速处理。
(5)科考过程中制造的垃圾应全部装袋，带回有能力处置的地方回收。
专题一 遥感(RS)、全球定位系统(GPS)与地理信息系统(GIS)的区别
RS借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，并通过分析，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术；GIS是一种能够采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据(地理参考信息)的空间信息系统(计算机系统)；GPS是具有海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。“3S”技术的区别如下表所示：
遥感地理信息系统全球定位系统
概念利用一定的技术设备和系统，在远离被测目标的位置上对被测目标的电磁波特征进行测量、记录与分析的技术依靠计算机实现地理信息的收集、处理、存储、分析和应用的系统利用卫星网络来获得地面某点经纬度和高程的系统
别称人的视力的延伸地图的延伸
技术环
节(工作
流程)电磁波→收集→传输→处理分析→成果地理数据输入→存储→操作分析→信息输出地面监控系统→监测调控→空间星座→发送导航→定位信号→GPS接收机
特征范围大、速度快、周期短、限制少、应用广①采集、管理、分析、输出地理空间信息；②空间分析，多要素、综合、动态预测；③计算机系统支持全能性、全球性、全天候、连续性、实时性
作用较短时间内获得全面资料，以便及时安排防灾、救灾能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达能为各类用户提供精确的三维坐标、速度和时间信息
[例1] 当今，“3S”(RS、GPS、GIS)技术在生产、生活和科研中的作用越来越突出。运用有关“3S”知识回答下列问题。
(1)GIS具有强大的查询功能，根据上图显示的查询半径，图中以北京为查询中心的地图比例尺为____________。根据图中显示的经纬度可知，地图中代表呼和浩特、济南、太原、天津的字母分别是____________________________________________________________。
(2)城市道路建设速度越来越快，地图测绘部门为了及时更新城市道路变化信息，需要利用________技术。下图所示的交通监控与救援管理系统，根据交通事故发生地点，利用________技术，快速设计出警车、救护车赶往出事地的最佳行车路线，而交通事故发生地与警车、救护车的精确位置是利用________技术获取的。为了能对运动中的汽车精确定位，至少需要接收________颗卫星的信息。
(3)下图中①②③④⑤⑥箭头指向线分别表示“3S”技术的不同应用功能，其中表示“提供影像信息功能”的是⑤和________，表示“提供空间定位信息功能”的是⑥和________，表示“反馈影像信息处理结果”的是________。
(4)上图中各个圆的重叠部分分别代表RS、GPS、GIS不同组合的综合应用，其中重叠部分乙代表GIS与RS技术的组合，丙代表______________技术的组合。在图中所示的各个综合应用中任选一种组合，并写出应用实例： _______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
专题二 地理信息数字化描述方法
对地理信息进行数字化描述，是要使计算机能够识别地理事物的形状。为此，必须精确地指出空间模式如何处理、如何显示等。在计算机内描述空间实体有两种形式：显式描述和隐式描述。例如，一条河流，在计算机中的显示表示，就是栅格中的一系列像元，如图b所示，为使计算机认识这些像元描述的是河流而不是其他物体，这些像元都给予相同的编码值R或者用相同的颜色、符号、数字、灰度值来表示。河流的隐式表示是由一系列定义了始点和终点的线及某种连接关系来描述，线的始点和终点坐标定义为一条表示河流及其河心洲形状的矢量(如图c)。
计算机对地理实体的显式描述也称栅格数据结构，计算机对地理实体的隐式描述也称矢量数据结构。栅格和矢量结构是计算机描述空间实体的两种最基本的方式。
在栅格数据结构中，整个地理空间被规则地分为一个个小块(通常为正方形)，地理实体的位置是由占据小块的横排与竖列的位置决定，小块的位置则由其横排竖列的数码决定，每个地理实体的形态是由栅格或网络中的一组来构成。这种数据结构和遥感图像的数据相同，因而数字遥感图像就是栅格数据结构。
在矢量数据结构中，地理实体的形状和位置是由一组坐标对所确定。矢量数据结构对地理实体的描述类似于地图对地理信息的描述，一般也把地理实体分为点、线、面三种，每种实体有不同的编码方法。如下图，图中有点状地物高程点、烟囱，线状地物铁路，面状地物居民点、林地、菜地等。下面是用矢量和栅格数据结构表示地图的方法。
在矢量数据结构中，点状地物用点状地物所在位置的一对坐标表示其位置，其属性值(是高程点还是烟囱，高程点的值是多少)则用其他的数据项来表示；线状地物则用一组有序的坐标对来表示；面状地物则用组成面状地物的边界来表示。同样线状地物和面状地物的属性值都要用其他的数据项来表示。用栅格结构表示地图，首先要给定每个物体的编码，如给定高程点的编码为8，烟囱的编码为7，铁路的编码为1，居民点的编码为5，林地的编码为3，菜地的编码为4。那么如果用矢量和栅格数据结构表示该地图，如下图：
000000000000
330081044400
333004444440
333010444444
333010444440
000170044400
000155000000
701555500000
001555500080
010550000000
b地图的栅格表示
[例2] 某市泥石流易发生在下列三项条件都同时具备的地方：(1)河道；(2)陡坡；(3)大量松散土石分布。该市的地理信息经数字化后，处理分析得出表4，如图甲。读图甲、乙，完成(1)～(2)题。
(1)图乙中，符合该市河流流向的选项是( )
A．a B．b C．c D．d
(2)该市易发生泥石流的区域是( )
A．甲、庚 B．丙、庚
C．乙、丁 D．戊、辛
1．利用遥感技术监测土壤水分含量变化，主要依据土壤( )
A．温度 B．孔隙
C．肥力 D．空气
2．下列说法正确的是( )
①GIS是地图的延伸 ②RS是地图的延伸 ③GPS可为用户提供精密的三维坐标 ④GIS可分别处理RS及GPS提供的图像和数据
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
3．通过地图、遥感影像、野外考察等获得的数据，在GIS技术程序中属于( )
A．数据处理 B．信息源
C．数据库 D．表达
4．下列叙述，不正确的是( )
A．计算机可以存储和操作文字、图像、图形、声音等人类的信息，所以计算机可以直接理解信息
B．数据是直接记录下来或通过数字化后可以被鉴别的符号
C．把文字、图形、图像、声音、动画等信息转化成“0”和“1”的过程就是数字化
D．计算机只能理解和操作用“0”和“1”组成的数据
5．到目前为止，我国已成功发射了数颗北斗导航试验卫星，北斗卫星导航系统除能够提供精确的定位、测速外，还能够提供的服务包括( )
①授时 ②通信服务 ③农作物长势预测 ④气温异常监测
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
题号12345
答案
6.2005年9月20日9时30分，中国科学院可可西里综合科学考察队正式启程。科考队从西藏拉萨出发；沿途考察纳木错、双湖、可可西里湖、茫崖等地，最后抵达格尔木。阅读材料，并结合“穿越可可西里核心地带示意图”回答下列问题。
(1)关于可可西里的叙述，正确的是( )
①位于青藏高原腹地，藏语意为“美丽的少女”，长江的主要源区之一
②这里平均海拔5 300米，高寒缺氧，自然条件非常恶劣，是世界第三也是中国最大的一片无人区，被称为“人类生命的禁区”
③当地典型的动物为藏绵羊、藏山羊、野骆驼等
④地貌组合单一，矿产资源贫乏
A．①② B．①④
C．②④ D．③④
(2)在可可西里进行科考，队员们可能面临的挑战有__________________________、________________________、________________________。
(3)通过近些年的遥感卫星图片，专家发现可可西里地区出现了许多新的小湖泊。你认为这些湖泊的成因是什么？有何启示？
(4)用遥感勘探国土资源比传统技术有何优点？
(5)科考过程中，你认为应该如何做好沿路的环境保护，特别是垃圾的处理？
参考答案
专题探究
例1 (1)1：50 000 000 A、D、B、C (2)RS GIS GPS 四 (3)① ④
② (4)GIS与GPS 甲：RS获取矿床露头信息，GIS分析矿产种类，GPS确定矿床露头位置；
乙：RS获取水灾淹没区的动态信息，GIS分析水灾损失；
丙：装载GPS接收器的运钞车发送位置信息到监测中心，GIS监测运钞车是否偏离预定线路；
丁：RS获取森林火场遥感信息，并可判断火势蔓延方向，GPS获取火场精确位置，引导消防队员及时、准确到达灭火地点。(任选一种组合)
解析 本题考查“3S”技术在生产、生活和科研中的作用，解题关键是要明确它们的区别与联系。(1)图中已经提示以北京为圆心的圆半径是1厘米，表示的实际距离是500千米，因此该图的比例尺为1∶50 000 000；熟悉各城市的位置就可以快速地判断各字母所代表的城市。(2)了解城市道路变化信息，需要利用RS技术，经过GIS系统对交通监控与救援管理系统进行处理，则能快速设计出警车、救护车赶往出事地的最佳行车路线；要知道任何一点的精确位置，可用GPS技术获取。(3)GPS的功能是提供定位信息，因此GPS输出的箭头④和⑥表示提供定位信息功能；反馈影像信息处理结果必须在GIS处理完后，因此箭头应该由GIS指出，同时RS可以提供图像资料，因此可以判定表示“反馈影像信息处理结果”的是②。(4)本题解题的关键是看懂图的重叠部分所代表的含义，另外是熟悉“3S”技术的特点。
例2 (1)A (2)D [第(1)题，由表2和表3数字判断河流流向。表2数字1处为河流所在位置，由表3数字可确定河流干流由西南流向东北，选A。第(2)题，由泥石流发生的三个条件及表格说明可知，泥石流易发程度由前三个表格中数字之和决定，把每个区域三个数字相加，其和越大表明该处越易发生泥石流，对比各区域可知D项正确。]
课后练习区
1．A [遥感能够观察到可见光之外人眼看不见的光线，这些看不到的光线包括紫外线、红外线、微波等，它们往往包含了物体重要的信息。例如，红外线常含有物体温度的信息。土壤水分对土壤温度有一定影响。]
2．C [3S技术的区别很明显，RS不能够绘制地图，也不是地图的延伸。]
3．B
4．A [计算机虽然可以存储和操作文字、图像、图形、声音等人类信息，但是计算机不能直接理解这些信息，只能理解和操作用“0”和“1”组成的数据。]
5．A [北斗卫星导航系统主要依据卫星提供精确的地理坐标，还有授时和通信服务。农作物长势监测，气温异常监测通常采用GIS技术。]
6．(1)A
(2)交通问题 天气的不确定性 高原反应
(3)一种是降水形成的，另一种可能是冰川和冻土融化形成的。如果来自降水 ，说明这一带的生态状况良好；但如果来自冰川冻土融化，则说明生态正在恶化。因为其地表有大面积冻土，可起到涵养水源的作用。一旦冻土融化，其涵养水源的作用就会消失，水分蒸发，土壤沙化，从而导致整个生态系统的崩溃。
(4)视域广阔、监测范围大、瞬时成像、实时传输、快速处理。
(5)科考过程中制造的垃圾应全部装袋，带回有能力处置的地方回收。
