2020版高考地理一轮复习湘教版讲义：模块一第一章第三讲地理信息技术的应用

第三讲地理信息技术的应用

一、地理信息系统及其应用

1．概念(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。

2．功能：GIS除了具有一般信息系统的存储、管理数据功能外，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。

3．系统组成：硬件设备、地理数据、GIS软件、GIS人员和应用模型。

4．工作过程

5．应用：城市规划和管理、基础设施管理、土地利用与管理和生态环境管理。

二、遥感技术及其应用

1．概念(简称RS)：是指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，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。

2．工作原理：不同物体对电磁波发射、反射和吸收的特性不同。

3．优点：视域广阔，监测范围大，能够瞬时成像、实时传输、快速处理、迅速获取信息和实施动态监测等。

4．遥感技术系统：由遥感平台、传感器、信息传输装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成。

5．遥感类型：航天遥感、航空遥感、近地遥感。

6．应用

(1)资源普查：勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等。

(2)环境灾害监测：实时、准确地为救灾和减灾提供决策依据。

三、全球定位系统及其应用与数字地球

1．全球定位系统及其应用

(1)概念(简称GPS)：是具有在海、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。

(2)应用：

①最初用于军事目的。

②目前已拓展到交通、邮电、地矿、建筑，以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业。

③其他用途：还可监测地壳的微小移动，从而帮助预报地震；与GIS、RS结合，为资源调查、工程管理、精细农业服务等。

2．数字地球

(1)概念：是信息化的地球——地球的虚拟对照体。

(2)核心：用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会等方面的问题。

(3)关键技术：①信息高速公路与高速网络技术；②高分辨率卫星遥感技术；③空间信息技术与空间数据基础设施；④大容量数据存储技术；⑤可视化和虚拟现实技术；⑥高性能计算能力。

(4)特点：信息化、网络化、全球化。

【联1】　GIS具有地图所不具备的特点

(1)信息量大、使用方便。地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息，并可建立提示区域结构特征和发展规律的模型。

(2)功能强大、完备。可以提供查询检索、空间分析、修改补充、距离测算等多种功能。

(3)能够进行预测评估。

【联2】　GIS解决的问题

(1)与分析、位置有关的基本问题。

(2)趋势问题。　(3)模式问题。

(4)模拟问题。

【注】　远距离——不接触地物；感知——借助安装在飞行器上的设备。

【点1】　不同地物、同种地物不同性状，其辐射和反射的电磁波不同，这是遥感影像能被判读的基础。

【点2】　遥感探测范围大、获取资料快、受地面限制少、获取信息量大。

【联3】　利用遥感图像可以直观看出某一事物的分布，还可以通过不同时间遥感图像的对比分析某一地理事物的空间变化规律，并预测变化趋势。

【联4】　“3S”技术既相互区别又相互联系，在选取某一技术时应把握其本质区别：RS主要功能是获取信息，是侧重于收集信息的感知手段；GPS的主要功能是定位导航；GIS的主要功能是信息处理，侧重于“分析”“计算”等。

考点一　“3S”技术的特点和应用

(一)地理信息系统(GIS)的应用

1．在区域地理环境研究中的应用

2．在城市管理中的应用

(二)遥感(RS)的特点及应用

1．图示遥感的特点

2．遥感(RS)的应用

(1)资源普查、环境和灾害监测：

 (2)农业方面：

(三)全球定位系统(GPS)的应用

[典题精研]

[典例]　(2016·江苏高考)如图为某地区地理信息系统数据库示意图。读图，回答(1)～(2)题。

(1)以下图层组合最适合用遥感(RS)技术获取信息的是(　　)

A．①②④ B．①③⑤

C．③④⑥ D．②③⑥

(2)进行农业适宜性评价可以利用的图层组合是(　　)

A．①②④⑤ B．②③④⑤

C．②③④⑥ D．①③⑤⑥

[解析]　第(1)题，遥感一般指运用传感器对物体电磁波的辐射、反射特性进行探测。居民点、水系和地形等主要分布在地表，因而其信息容易通过遥感技术获取；土壤、岩层和地下水一般位于地下，其电磁波的辐射、反射特性较弱。第(2)题，进行农业生产活动的自然区位因素多与地形、气候、土壤、水源等相联系，与居民点和岩层联系不大。

[答案]　(1)A　(2)C

1．(变设问)　为了解决居民的饮水安全问题，计划打一眼深水井，需要的图层有(　　)

A．①②③④ B．①④⑤⑥

C．②④⑤⑥ D．①②③⑥

解析：选B　从题意中可知该井要靠近居民点，开采地下水还要考虑地形、岩层和地下水分布状况，故选B。

2．(变题型)　若要在该区域建一大型超市，超市选址除考虑居民点外，还应重点考虑的图层是________。为统计人流情况，需借用的地理信息技术是__________________。

解析：超市选址一般要考虑到人流状况，故需要借助居民点分布图和交通图。而人口流量统计，需要借助地理信息系统。

答案：交通图　地理信息系统

[集训冲关]

如图为卫星拍摄的冰山照片。图片显示R冰山(69°24′S，100°12′E)已经从南极大陆边缘厚冰层中解体出来。  目前，

R冰山正在向该地区的东部海域缓缓移动。据此完成1～2题。

1．监测R冰山移动方向和速度最好采用(　　)

A．飞机跟踪 B．地理信息系统

C．遥感技术 D．全球定位系统

2．对冰山产生的原因进行分析、对移动的方向进行预测主要是应用(　　)

A．GIS B．GPS

C．RS D．电子地图

解析：1.C　2.A　第1题，冰山与周围海水相比，温度和性质差异大，利用遥感技术所获得的影像可以迅速获知冰山的移动方向和速度，所以适合采用遥感技术进行跟踪研究。第2题，对地理信息进行分析评估和预测主要应用地理信息系统(GIS)。

现代地理信息技术已经广泛应用于地理环境的研究，服务于日常生产生活。读图，回答3～4题。

3．利用图甲所示地理信息技术可以(　　)

A．了解地形和地貌特征，开展土地资源调查

B．监测风沙和干旱灾害，进行灾情预测分析

C．确定时间和空间位置，进行路线筛选导航

D．测算经济和人口数据，确定商业网点布局

4．有关图乙车载导航仪及其所示电子地图，下列说法正确的是(　　)

A．车载导航仪借助GIS实现精确定位

B．车载导航仪通过RS获得交通信息

C．电子地图可以实现人机交互功能

D．电子地图不能显示自然地理信息

解析：3.A　4.C　第3题，图甲是遥感地形图，利用遥感技术可以了解地形和地貌特征，开展土地资源调查。监测风沙和干旱灾害，进行灾情预测分析要用GIS；确定时间和空间位置，进行路线筛选导航需要用GPS；测算经济和人口数据，确定商业网点布局用GIS。第4题，车载导航仪借助GPS实现精确定位；车载导航仪通过GIS获得交通信息；电子地图可以显示部分自然地理信息。

考点二　“3S”技术的综合应用

1．比较“3S”的功能特点和差异

2．实际应用中“3S”技术的选取方法

3．关联图示法理解“3S”技术的相互关系

“3S”技术既独立发展又相互促进。遥感技术主要用于地理信息数据的获取，全球定位系统主要用于地理事物的空间定位，地理信息系统主要用于对地理信息数据的管理、更新、分析等。三者的关系如图所示：

图中①②表示遥感技术提供影像信息功能，③④表示地理信息系统反馈影像信息处理结果，⑤⑥表示全球定位系统提供空间定位信息功能。

当然，“3S”技术的应用领域并不是截然分开的，往往是一项工作需要同时利用两种或三种技术。如我们每天看到的天气预报，是遥感技术跟踪监测大气的变化，将所获得的数据传给地理信息系统，地理信息系统经过分析得出的结果。

[典题精研]

[典例]　(2019·襄阳测试)人口热力图是根据测得的热力值用不同颜色的区块叠加在地图上实时描述人群分布、密度的统计图。下面两图分别为我国某城市8时和20时的人口热力图。据此完成(1)～(2)题。

(1)绘制人口热力图需要用到的地理信息技术是(　　)

A．GPS和RS　　　　　 B．GPS和GIS

C．RS和数字地球 D．RS和GIS

(2)根据人口热力图，可以(　　)

A．统计该市人口数量 B．分析城市人口迁移方向

C．确定城市用地类型 D．预测城市人口增长率

[解析]　第(1)题，人口热力图的绘制需要利用RS测量，而图形最后的合成叠加则需要用到GIS。第(2)题，人口热力图反映了城市不同区域的人口密度分布情况，根据人口密度可以确定交通、商业区等用地类型，但是不能统计人口数量、人口迁移方向，也不能预测城市人口增长率。

[答案]　(1)D　(2)C

1．(变题型)　利用获取的手机数据，定位该区域位置和统计用户数量及实时的人流流量情况，需用到的地理信息技术分别是____________和____________。

解析：利用手机定位位置需用全球定位系统，统计数量及实时人流流量需用地理信息系统。

答案：全球定位系统　地理信息系统

2．(变设问)　根据人口热力图判断，20时人口密度最高区域应为(　　)

A．工业区 B．商业区

C．住宅区 D．城市绿地

解析：选C　根据城市各功能区的特点，结合图示时间即可判断该区域应为住宅区。

[集训冲关]

下图是我国华北平原某城市近十年土地利用率变化图，读图回答1～2题。

1．监测并估算该城市近十年土地利用率的变化，采用的地理信息技术分别是(　　)

A．RS和GPS B．RS和GIS

C．GIS和RS D．GPS和GIS

2．据图可知，该城市近十年(　　)

A．城区植被覆盖率增加 B．郊区种植业迅速发展

C．城市热岛效应减弱 D．郊区生态环境改善

解析：1.B　2.D　第1题，根据“3S”技术的特点并结合选项可知，土地利用方式可通过电磁波反射率来判断，即通过遥感监测得出；而近十年的土地利用变化情况可通过地理信息系统进行分析得出，故本题正确答案为B。第2题，郊区近十年林地面积和草地面积、水域面积、建设用地比重增加，耕地面积比重下降，其中林地面积、草地面积比重增加较大。说明郊区实施了退耕还林还草，促使植被覆盖率上升，生态环境得到改善，故B项错误、D项正确。城区中建设用地比重增加较大，而林地、草地面积比重下降，说明植被覆盖率下降，城市热岛效应加剧，故A项、C项均错误。

在未来的农业生产中，依托于地理信息技术，农民首先可定期获得农田长势的影像资料，再经过系统分析，最后把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田，从而减少污染、提高产量。依据图文材料，完成3～4题。

3．这一过程中，依次使用的技术是(　　)

A．GPS—RS—GIS B．RS—GPS—GIS

C．GIS—RS—GPS D．RS—GIS—GPS

4．土地利用信息数据库在数字城市规划中不能用于(　　)

A．分析应急避难场所数量

B．确定市区停车场的规模

C．决策公交线路合理布局

D．统计城市流动人口数量

解析：3.D　4.D　第3题，获得农田长势影像资料用RS，系统分析用GIS，把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田用GPS，故选D。第4题，土地利用信息数据库在数字城市规划中不能用于统计城市流动人口数量。

“3S”图像的判读

“3S”图像往往作为考查的载体，主要考查“3S”技术的应用。在遥感图像中，主要是遥感影像图及根据遥感影像绘制的图形；GIS图像主要是根据GIS的图层叠加原理，展示不同的图层；GPS多以材料为背景，图像呈现不多，一般仅通过手持机界面图或工作流程图来考查，但与RS及GIS的综合应用所得的图像也是较为常见的呈现方式。

 [常见图示]

[判读技巧]

这类图像在判读时，一定要利用题干和图中信息，结合“3S”技术各自的特点和功能，准确判断出所属的图像类型，再进一步分析其基础应用或原理。

1．遥感影像图的判读(如图1)

2．GIS叠加示意图的判读(如图2)

首先要明确GIS图层叠加示意图是由哪些专题图层组成的，其次要明确不同的专题图层反映的地理事物之间的空间联系，最后要明确图层叠加之后反映的地理要素特征。

3．全球定位系统图像及综合图的判读

(1)车载导航仪示意图(如图3)：主要是判读界面上的地理坐标和前进方向。

(2)综合图(如图4)：常见的如某城市中心城区月交通事故次数示意图，应借助于GPS和GIS制作。

[应用体验]

[典例]　(2015·江苏高考)图1为某冰川所在区域遥感影像，图2为根据1973、2009年遥感影像提取的该冰川分布图层(局部)，图中每个方格面积表示900 m2。读图回答(1)～(2)题。

(1)图1中甲点所处的地形是(　　)

A．山谷　 B．山脊

C．冲积扇 D．盆地

(2)图2所示区域冰川面积变化的情况是(　　)

A．减少了1 800 m2 B．增加了1 800 m2

C．增加了2 700 m2 D．减少了2 700 m2

[审题析题]　(在“____”上填关键点)

[答案]　(1)A　(2)D

(2019·焦作示范高中联考)如图是我国东南某区域借助GIS识别生态、生产和生活空间的一组图像资料。读图，回答1～2题。

1．图中(　　)

A．甲地宜大规模种植水稻

B．乙河流自南向北流，流速较快

C．丙地的城镇化水平最低

D．丁路比戊路更宜建高速公路

2．在进行绿色宜居城镇发展规划时，还需要叠加该区域的(　　)

①降水分布图　②土地利用图　③空气质量图

④矿产分布图　⑤人口分布图

A．①②④ B．②③④

C．②③⑤ D．①③⑤

解析：1.D　2.C　第1题，从图中可以看出，甲地位于丘陵地区，不适合大规模种植水稻；乙河流自北向南流，流速较快；丙地供水管网密集，城镇化水平较高；丁路位于城市边缘，比戊路更宜建高速公路。第2题，在进行绿色宜居城镇发展规划时，还需要叠加该区域的土地利用图、空气质量图、人口分布图，降水分布图和矿产分布图对绿色宜居城镇发展规划影响不大，所以选择C。

如图是根据手机用户的位置信息绘制的某城市多日平均密度空间分布图。读图回答3～4题。

3．图中M地最有可能是(　　)

A．工业区 B．商业区

C．住宅区 D．文化区

4．从地形条件考虑，该城市可能位于(　　)

A．河谷 B．山地

C．丘陵 D．平原

解析：3.B　4.D　第3题，M地位于图示区域的中心，交通便利、人流量大，应是该区域的商业区。选B。第4题，图示区域位于两河交汇处，呈团块状分布，应是平原地形，选D。

[课时跟踪检测]

一、选择题

(2018·江苏高考)2018年4月19日，在突尼斯召开的“一带一路”遥感考古新闻发布会上，公布了中国科学家利用遥感技术在突尼斯中南部发现的10处古罗马时期遗存，这一发现揭示了当时的军事防御系统与农业灌溉系统布局。如图为突尼斯境内古罗马遗址遥感考古影像图。读图回答1～2题。

1.这一考古成果表明遥感技术可以(　　)

A．完全取代传统的田野考古工作

B．确定地表、地下人类活动遗迹的时代

C．探知各种人类活动遗迹曾经的功能与作用

D．帮助分析较大地域范围内人类活动遗迹间的联系

2．突尼斯中南部有利于遥感考古发挥其独特优势，因为这一区域(　　)

A．人类活动较多　　　 B．位于沿海地区

C．森林覆盖率高 D．地处荒漠边缘

解析：1.D　2.D　第1题，遥感是人类利用一定的技术装备在航空器或航天器上远距离获取地物信息的技术，具有探测范围广、速度快等优点，因而可以获取较大范围内的人类活动遗迹等信息，进而帮助分析它们之间的联系。利用遥感技术可以帮助人类进行考古活动，但受技术水平等的限制，无法确定地表、地下人类活动遗迹的时代，也不能探知其曾经的功能与作用，因而也就无法完全取代传统的田野考古工作。第2题，突尼斯位于北非地区，其中南部主要属于热带沙漠气候。由图可知，考古遗址点主要分布在内陆地区，地处荒漠边缘，植被覆盖率低，人类活动较少，外界干扰少，适合利用遥感技术进行远距离探测。

中国航天科技集团科技委主任2018年3月2日接受采访时表示，航天科技集团计划在年内启动全球移动宽带卫星互联网系统建设。系统将实现六方面应用，包括智能终端通信、互联网接入、物联网接入、热点信息推送、导航增强与航空航海监视等。据此回答3～4题。

3．全球移动宽带卫星互联网系统中导航增强应用，主要运用的地理信息技术是(　　)

A．RS B．GIS

C．GPS D．GPRS

4．需要广泛运用全球移动宽带卫星互联网系统的行业有(　　)

①航空运输业　②移动通信业　③水稻种植业　④大牧场放牧业

A．①② B．②③

C．②④ D．③④

解析：3.C　4.A　第3题，导航增强应用主要是提高空间定位能力，所以运用的地理信息技术是全球定位系统(GPS)。第4题，根据材料“系统将实现六方面应用……”的提示可知，航空运输业和移动通信业将广泛运用全球移动宽带卫星互联网系统，水稻种植业和大牧场放牧业运用的较少。

北斗卫星导航系统是中国自主建设的卫星导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。下表是北斗卫星导航系统“三步走”发展概况。根据材料回答5～6题。

5.目前北斗卫星导航系统可以用于(　　)

①人口普查　②应急搜救　③水文监测　④海产品加工　⑤地理信息测绘

A．①②③ B．③④⑤

C．②③⑤ D．②④⑤

6．由上表可知(　　)

A．“北斗一号”系统服务范围超过2 000万平方千米

B．“北斗二号”系统服务范围主要涵盖亚洲和欧洲

C．目前北斗卫星导航系统服务范围覆盖太平洋和大西洋

D．目前西半球区域暂时无法接收北斗卫星导航系统服务

解析：5.C　6.A　第5题，应急搜救应用了北斗卫星导航系统的定位和导航功能，水文监测中可用其定位功能来确定水位的高程，地理信息测绘运用了定位功能。人口普查、海产品加工则与北斗卫星导航系统无关。故选C。第6题，从服务范围可以判断出“北斗二号”系统信号不能覆盖欧洲和大西洋，能覆盖180°经线以西的太平洋和160°E～180°的西半球部分区域。故选A。

摩拜单车，一种基于移动APP和智能硬件开发而兴办的无桩借还共享单车出行模式。使用摩拜单车智能手机软件，用户可以用自己的手机查看单车位置，继而预约并找到所选单车。然后通过扫描车身上的二维码开锁即可骑行。摩拜单车不仅为城市居民的短途出行提供了便捷的共享单车服务，更倡导着健康、低碳的生活方式。据此完成下题。

7．在摩拜单车的约车、找车过程中，应用的地理信息技术有(　　)

A．RS　GPS B．GPS　GIS

C．RS　GIS D．GIS　GPRS

解析：选B　“用户可以用自己的手机查看单车位置，继而预约并找到所选单车”，必然要对单车进行定位、查询，故需要应用GPS和GIS。

今年，“高铁、民航＋共享汽车”的自驾新模式开始出现。若到厦门旅游，完全可以先乘坐飞机或高铁到厦门，然后在当地租一辆Gofun(共享汽车)。用户可自行充电，在平台APP上点击“充电”按钮，进入充电地图页面，寻找带有“绿色电源”标记的地点扫码为车辆免费充电。据此完成8～9题。

8．前往“绿色电源”的地点扫码为车辆免费充电，需要使用的地理信息技术是(　　)

A．GPS和GIS B．RS和GPS

C．RS和GIS D．数字地球

9．共享汽车的推广使用，产生的影响主要有(　　)

①导致汽油需求增速放缓　②缓解交通拥堵　③增加能源消耗　④城市空气质量有所改善

A．①②③ B．②③④

C．①③④ D．①②④

解析：8.A　9.D　第8题，前往“绿色电源”的地点扫码为车辆免费充电，需要“寻找”和定位，故需使用GPS和GIS。第9题，根据材料，共享汽车的好处是不使用汽油作燃料，而用电能，会导致汽油需求增速放缓，①对。共享车辆，可以减少路上车的数量，缓解交通拥堵，②对。会减少能源消耗，③错。车辆少了，尾气排放少，减少空气污染，④对。

VANCL(凡客诚品)是我国最大的自有品牌服装电子商务企业之一，它采用网络直销模式，即无生产厂房、无生产设备、无销售店面。如图为VANCL运营模式图。据此完成10～11题。

10．VANCL采用网络直销模式，主要目的是(　　)

A．降低企业成本 B．提升产品质量

C．完善售后服务 D．加强产业协作

11．在物流配送过程中，消费者想了解运输车辆所处位置，主要应用的地理信息技术有(　　)

①RS　②GPS　③GIS　④GPRS

A．①② B．②③

C．③④ D．①③

解析：10.A　11.B　第10题，VANCL采用网络直销模式，可以减少实体店的成本，其主要目的是降低企业成本，故选A项。第11题，运输车辆位置的定位及显示，需要用到GPS和GIS，故选B项。

二、非选择题

12．读图，回答下列问题。

(1)该图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？

解析：第(1)题，结合GIS特点并运用于城市道路交通管理。第(2)题，根据GIS的数据存储采用“分层”技术，将地图中的不同地理要素，存储在不同的图层中，在GIS的具体操作中往往涉及部分图层或个别图层，而不是所有的图层。因此，要了解上海市近五年以来土地使用性质、地块轮廓的变化，应对近五年以来上海市每年的土地利用图层进行对比分析。第(3)题，从GIS的路况信息查询功能中得到答案。

答案：(1)快速查询道路通行状况，迅速定位交通拥堵地点，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。

13．读数字杭州的组成和实例表，回答下列问题。

(1)数字杭州的主要内容有哪些？

(2)数字杭州建设在文化教育领域主要有哪些方面的应用？

(3)简述杭州大力发展电子商务的意义。

解析：第(1)题，可从表格最左侧“信息化”列中直接读出三大内容。第(2)题，从“文教卫生”“网上教育”“网上社会”中查找涉及文化教育领域的内容。第(3)题，电子商务是运用现代通信技术、计算机和网络技术进行的一种社会经济形态，其目的是通过降低社会经营成本、提高社会生产效率、优化社会资源配置，从而实现社会财富利用的最大化。

答案：(1)城市设施的数字化、城市的网络化、城市的智能化。

(2)教育科研、新闻出版、运动场馆、名胜古迹等文化教育领域的数字化；虚拟教室、虚拟实验室、虚拟图书馆、网上影院等方面的智能化。

(3)能够充分、高效、快速地利用信息资源，大幅度提高生产和贸易效益，扩大生产规模，增加社会效益，促进社会经济又好又快地发展。