地理信息技术及其应用

一、考纲解读

地理信息技术的应用在考纲中有四个考点：遥感（RS）在资源普查、环境和灾害监测中的应用；全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用；地理信息系统（GIS）在城市管理中的功能；数字地球的含义。纵观近几年的高考试题，立足于能力立意，着重考查考生分析、探究解决问题的能力。试题情境的设置并不局限于考点所规定的应用范围，而是有所扩展，取材极其广泛。考生备考时要对各项地理信息技术及其组合进行透彻理解和把握。

二、考点解读

地理信息技术类试题的解答必须在理解3S技术的概念、工作原理、功能和应用范围的基础上进行，结合试题相关情境信息的提取，做到有的放矢。一项工作可用到一种或几种3S技术，要认真审清题目，提炼题目中提供的有用信息。如某山区森林火灾发生，着火地点的确定应用了GPS技术，火灾范围的动态检测应用了RS技术，GIS技术可以对火势情况进行分析和预报。

1.遥感（RS）。遥感是应用相关仪器从远处获得观察对象信息的综合技术。它的基本工作原理是利用装在飞机或人造卫星等上面的光学和电子设备，接受地球上物体反射或辐射的电磁波，形成影像，再将影像传回地面接收站，使用处理和识别设备对影像进行处理和分析，获得地物的信息。

遥感的功能表现在能够精确观测远距离、大范围的地理事物，如地球影像、黄土高原影像的获取；能及时、持久地检测事物的发展变化，如对台风、沙尘暴的发生发展和消亡进行动态监测等。可应用于测绘制图、自然资源调查、环境与灾害监测评价等。

2.全球定位系统（GPS）。GPS是美国研发的精密卫星定位与导航系统，具有海陆空全方位实时三维定位与导航能力，可以同时获得地面点的经度、纬度、高程、速度。GPS由空间系统、地面监控系统和用户系统三部分组成。其定位原理是：由已知空间位置的GPS卫星发射信号，在地面（或空中）的GPS接收机跟踪接收GPS卫星发射的信号，测量信号从卫星到接收机的传播时间，计算出卫星到接收机的距离。如果接收到3颗卫星信号，GPS接收机可以计算出接收机所在位置的经度、纬度和高程。若接收到4颗卫星信号，就可以获得定位时间。若捕捉到四颗以上的卫星信号，就可以提高定位精度。若接收机不断更新位置，就可以解算出移动方向和速度。

GPS可用于野外勘探包括测绘与资源勘探、交通运输（车辆、船舶、飞机跟踪、调度、路径选择等）、军事（飞机、火炮、地空导弹、制导炸弹等）、旅游导航等领域。

3.地理信息系统（GIS）。GIS是以数据库为基础，在计算机软硬件支持下，对地理数据进行输入、存储、管理、处理、分析和输出的计算机技术系统。它一般由计算机系统、地理数据和应用人员三部分组成。GIS具有四项基本功能，即数据输入与编辑、数据存储与管理、空间查询与分析，制图与产品输出。GIS依托这些基本功能，解决实际的地理问题。

地理数据有矢量数据和栅格数据两种表示方法，如图2所示：

GIS的数据分析方法有缓冲区分析和叠加分析两种方法。可用于政府管理（公共设施、土地、交通、环保等）、公众生活服务（生产、生活、出行等）、科研与国防应用等领域。

在3S技术中，遥感具有快速采集地理数据的优势，为GIS提供多种类、多时相和大范围的地理信息源，也使GIS实现资源与环境动态监测及数据库的实时更新成为可能；GPS是地理事物和现象快速、精密定位的现代化工具，直接为遥感信息和地理信息的快速定位提供保证；GIS则为遥感信息的处理、分析和应用提供技术支持，GIS中存储的电子地图等信息可为GPS定位导航提供依据。3S技术具有互补性，它们有机结合，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS提供相应的信息查询和智能化空间分析等重要功能，三者Y合构成相得益彰的现代地理科学技术体系。

4.数字地球（DE）。数字地球是美国提出的新概念，是指按照地理位置把地球上每一点的信息都储存在计算机里，人们可以通过因特网查找和显示所需要的任何信息。中国认为数字地球是对真实地球的数字化重现，是以多分辨率地球空间数据为基础，以高速计算机网络为信息通道，以虚拟现实为信息表达形式的现代化信息服务系统。中国数字地球由国家信息基础设施、国家地理数据基础设施和数字地球实验室基地三部分组成。国家信息基础设施主要是建设宽带网络、实现电话网、有线电视网与因特网相连接。国家地理数据基础设施主要是建设全国的基础地理数据库，以及各专业数据库，如数字地形、遥感影像、交通、水系、居民地等。数字地球实验室基地负责技术攻关和应用示范，如数字农业、数字城市的建设。

三、题型回顾

例1 （2016年高考浙江文综卷，第1～2题）云杉（亚寒带代表性针叶树种）分布与全球气候变化密切相关。为研究北美洲气候变化，用恢复历史植物分布的方法，得到距今2.l万年（图3甲）、距今5000年（图3乙）和距今500年（图3丙）北美洲云杉主要分布区图。读图，完成（1）～（2）题。

（1）云杉主要分布区北界的移动，反映了（ ）

A.甲到丙时期北美气温持续上升

B.乙到丙时期北美气温略有下降

C.甲到丙时期太阳辐射持续增强 D.乙到丙时期北美沿岸暖流加强

（2）运用地理信息技术得到甲、乙、丙三幅云杉主要分布区图，其研究过程是（ ）

①实验分析并建立云杉主要分布区地理信息数据库 ②运用GPS对野外采样点进行空间定位 ③运用GIS分析和输出云杉主要分布区地理信息数据

A.①②③ B.①③②

C.③②① D.②①③

【解题思路】该题组考查考生根据分布区图提取信息、探究分析问题的能力。第（1）题，根据题干文字信息可知云杉是亚寒带代表树种，云杉主要分布区北界的移动反映了气候冷暖的变化。结合图中冰盖的范围变化可知，甲时期云杉主要分布区纬度最低，冰盖范围最大，说明此时期北美气温最低；乙时期云杉分布区北界纬度最高，说明此时期北美气温最高；丙时期云杉分布区北界介于三个时期中间，即丙时期北美气温低于乙时期而高于甲时期，同时联想到太阳辐射增强或北美沿岸暖流增强都会使气温升高，结合其气温变化顺序可知B项正确。

第（2）题，考查考生对相关地理信息技术原理及应用的理解。运用地理信息技术得到甲、乙、丙三幅云杉主要分布区图，首先需要通过遥感得出云杉的分布区域，或通过野外实地调查，运用GPS对采样点进行定位，再建立云杉分布信息数据库，然后用GIS进行分析处理，输出云杉主要分布区图。

【参考答案】（1）B （2）D

例2 （2016年高考江苏地理卷，第15～16题）图4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

【解题思路】通过GIS叠加分析图考查考生地理思维能力，需在理解3S技术原理的基础上加以判定。第（1）题，遥感技术是从较远的地方用电磁波获取信息，图中可以获取信息的是居民点、水系和地形。土壤、岩层和地下水因易受地被覆盖，靠电磁波从远处不易获取信息。

第（2）题，农业生产主要考虑的是水系、土壤、地形、水等因素，所以进行农业适宜性评价可以利用的图层组合是②③④⑥，一般不考虑居民和岩层。

【参考答案】（1） A （2） C

例3 （2015年高考江苏地理卷，第17～18题）图5为某冰川所在区域遥感影像，图6为根据1973年、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平方米。读图，回答（1）～（2）题。

（1）图5中甲点所处的地形是（ ）

A.山谷 B.山脊

C.冲积扇 D.盆地

（2）图6所示区域冰川面积变化的情况是（ ）

A.减少了1800平方米

B.增加了1800平方米

C.增加了2700平方米

D.减少了2700平方米

【解题思路】第（1）题，根据遥感影像可知，甲地地势较低，上部冰川相对较多且有沿此向下流动的趋势，最可能的地形是山谷，A项正确；而山脊和冲积扇地势较高、盆地中低周高，均不符合图示情况，B、C、D项错误。第（2）题，根据图中1973年、2009年冰川分布图层（局部），图中每个方格面积表示900平方米可以计算出1973年冰川面积为900×18=16 200（平方米），2009年冰川面积为900×15=13 500（平方米），则2009年比1973年减少了16 200-3500=2700（平方米），D项正确。

【参考答案】（1）A （2）D

例4 （2014年高考福建文综卷，第1～2题）图7示意新一代信息技术支撑下的智慧城市。读图，回答（1）～（2）题。

（1）地理信息系统为智慧城市建设提供（ ）

A.分析、管理空间信息

B.跟踪动态定位信息

C.整合集成网络信息

D.获取实时通信信息

（2）智慧城市建设对城市发展最重要的作用是（ ）

A.调整地域结构 B.加速人口集散

C.扩大空间规模 D.提升服务功能

【解题思路】该题组通过GIS知识在生活当中的应用，考查考生分析解决问题的能力，第（1）题，地理信息系统在城市管理中通过计算机处理数据，对空间信息进行分析、管理，因此A项正确。跟踪动态定位信息属于GPS的功能，整合集成网络信息是处理信息的环节，获取实时通信信息是数据的收集，故B、C、D项均错误。

第（2）题，A选项调整地域结构和城市功能区布局有关；B选项加速人口集散往往与城市经济发展水平高低有关；C选项扩大空间规模一般与城市经济发展水平和速度有关，这些并非智慧城市建设所能直接产生的作用，只能说智慧城市的建设对地域结构的调整提供相关数据支撑，对人口集散、空间规模提供相关数据反映。因为智慧城市建设属于数字地球范畴，或者说是属于数字城市，是将城市的基础设施、功能设施数字化，建立数据库，并用高速通信网络链接，实现网络化管理和调控。能够充分和高效的利用信息，使信息快速流动，可以提高对城市的管理效率，提高生产和贸易效益，扩大生产规模，提升服务质量，促进城市发展。故A、B、C项均错误。结合图示可知，智慧城市包括智慧交通、智慧政务、智慧社区等，城市管理借助于GIS、云计算、大数据存储与查，使得城市发展更加合理化，故智慧城市的建设对城市发展最重要的是为城市发展提供服务功能，故此题选D项。

【参考答案】（1）A （2）D

例5 （2013年高考江苏地理卷，第3～4题）2013年4月20日，四川雅安芦山县发生7.0级地震。在震后救灾中，北斗卫星导航系统（BDS）发挥了重要作用。BDS是我国自行研制的全球卫星定位与短文通信系统，是继美国全球定位系统（GPS）和俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）之后的第三个成熟的卫星导航系统。据此回答（1）～（2）题。

（1）BDS在抗震救灾中发挥的主要作用有（ ）

①提供灾区的影像 ②统计灾区的经济损失 ③确定救灾人员的位置 ④提供短文联络

A.①② B.①③

C.②③ D.③④

（2）芦山地震与2008年汶川8.0级地震震中位置同处龙门山断裂带，但芦山地震造成的损失较小，主要原因有（ ）

①震级较低 ②提前预报 ③防震意识强 ④救援及时

A.①②③ B.①③④

C.②③④ D.①②④

【解题思路】第（1）题，本题的关键在于材料中“BDS是我国自行研制的全球卫星定位与短文通信系统”，故③④正确，而①为遥感的主要作用；统计灾区经济损失，需要GIS的参与。

第（2）题，芦山地震震级比汶川地震震级小，故①正确；地震的发生具有突发性，预报较为困难，不能提前预报，故排除②。在汶川地震以后，无论政府还是个人，抗震意识增强、反应及时，所以有效降低了芦山地震的损失，故③④正确。本题涉及对考生推测能力的考查。

【参考答案】（1）D （2）B

四、命题预测

随着信息化时代的到来，3S技术普遍应用于生产、生活、科研和军事等各个方面，在国土勘探、资源调查、城市管理、旅游、交通建设等领域应用越来越广泛。试题的取材内容丰富，情境创新度越来越高。但高考试题的命制是为了体现选拔性，考查考生地理素养、地理思维能力，即调动和运用相关知识分析、探究并解决地理问题的能力。从该出发点可知高考命题一定会采用生产、生活中与3S技术密切相关的试题情境，设计体现思维张力的试题加以考查。目前3S技术的应用热点众多，如我国各种自然灾害发生范围广泛，城市洪涝现象严重，则利用3S技术对自然灾害的动态监测、预报，对城市污水管网的设计；在城市管理当中智能交通的建设；精准农业的推行；我国东海、南海与周边国家政治问题复杂，冲突摩擦问题不断，则军事领域对3S技术的依赖越来越强。美国末端萨德反导系统入韩，中国公开中段反导技术等，这些都可以成为命题的材料。故考生备考时首先要吃透3S技术相关原理和应用方法，然后培养自己运用知识解答问题的能力。

五.能力测试

1.用户在智能手机上运行打车软件，输入目的地即可将信息发送给离他最近的出租车。打车软件运用的核心技术是（ ）

A.数字地球（DE）

B.遥感（RS）

C.地理信息系统（GIS）

D.全球定位系统（GPS）

精准农业是由现代信息技术支持的现代化农事操作技术与管理的系统。读图8，回答第2题。

2.精准农业系统（ ）

A.依据植物生长模型，利用数字地球技术实施监测

B.依据产量分布图，利用RS技术控制收割机转向

C.依据施肥处方图，利用GPS技术进行精准施肥

D.利用GIS识别田间杂草、害虫，控制农药喷洒量

我国某大学基于GIS（地理信息系统）的数字评估，完成中国某重要地理分界线（过渡带）分布图的绘制。读“该分界线西段、中段、东段示意图”（图9），回答第3题。

3.GIS在绘制该线时的作用主要是（ ）

A.获取相关地理空间信息

B.确定地理事物空间位置

C.空间数据的分析与应用

D.将相关信息立体化呈现

车厘子，即美国樱桃。源于英文Cherries的音译，原产于小亚细亚半岛的安纳托利亚高原。2010年昆明某生态农业开发公司试种车厘子成功。据此回答4～5题。

4.美国最适宜种植车厘子的地区是（ ）

A.佛罗里达半岛 B.西部高原区

C.中央大平原 D.密西西比河口

5.该生态农业开发公司在收获车厘子之前进行估产，主要用到的地理信息技术是（ ）

①遥感技术 ②全球定位系统 ③地理信息系统 ④数字地球

A.①② B.①③

C.②③ D.②④

图10为我市某日地表温度分布图。读图，回答第6题。

6.获取该地区地表温度分布的方法是（ ）

A.GIS B.RS

C.GPS D.PS

冈仁波齐，位于东经81.3°，北31°，海拔6638米，是冈底斯山的主峰，冰川广布。据冈仁波齐周围景观照片（图11），回答7～9题。

7.对冈仁波齐海拔的测量，最简便的方法是（ ）

A.GPS B.RS

C.GIS D.数字地球

8.在该区域，遥感技术可以（ ）

A.监测河流流速变化

B.调查冰川分布

C.测算冰川消融速度

D.预警地质灾害发生

9.跟踪研究该区域湖泊面积的变化需要运用（ ）

①GPS ②RS ③GIS ④数字地球

A.①② B.③④

C.②③ D.②④

10.图12是车载导航仪面板示意图，行驶中显示的车头朝向始终如图示，指向标箭头随行车方向而转动。据此回答下列问题。

（1）说明导航仪能进行导航工作依靠的技术及其工作过程。

（2）推测汽车在前方左拐弯后，驾驶员观察到的导航仪面板示意图上指向标的变化。