GIS空間分析功能在高中地理課堂教學(xué)中的應(yīng)用案例分析

王俊姣++岳大鵬

作為地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS）核心功能之一的空間分析功能是地理信息系統(tǒng)與其它一般信息系統(tǒng)的主要區(qū)別。GIS的空間分析功能主要包括：空間查詢分析，緩沖區(qū)分析，疊置分析，數(shù)字地形分析以及網(wǎng)絡(luò)分析等。地圖是地理學(xué)的第二種語言，利用GIS的空間分析功能，使傳統(tǒng)單一的“死”地圖變?yōu)槎鄻拥摹盎睢钡貓D，對不同的地圖信息進行處理，不但可以激發(fā)學(xué)生的活力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力；而且還可以活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習熱情，讓他們積極的參與到學(xué)習中來?，F(xiàn)將地理信息系統(tǒng)空間分析功能中的疊置分析、緩沖區(qū)分析、數(shù)字地形分析在高中地理課堂中的應(yīng)用作具體闡述。

一.疊置分析

疊置分析是通過疊加含有不同信息的各個數(shù)據(jù)層面產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)層面，這個新的數(shù)據(jù)層面綜合了原來各個數(shù)據(jù)層面所具有的屬性。

以ArcGIS為平臺，選取湘教版地理必修三區(qū)域發(fā)展差異中探討我國東中西區(qū)域差異形成原因為例。形成我國東中西三大地帶的原因有很多，下面將從自然因素（地形、氣候、自然資源）社會因素（城市化水平）經(jīng)濟因素（交通運輸狀況）三個方面來探討。

教學(xué)準備：教師在課前準備好本節(jié)課所需的地圖數(shù)據(jù)：中國東中西分區(qū)圖、中國地形圖、中國氣候分布圖、中國自然資源分布圖、中國大中城市分布圖、中國交通分布圖。

教學(xué)過程：在ArcGIS中加載中國東中西分區(qū)圖（如圖1），引導(dǎo)學(xué)生熟悉每個分區(qū)的的省區(qū)范圍；打開全國交通分布圖（如圖2）；將兩個圖層疊加（如圖3），分析東中西部的交通分布特征。按照同樣的方法，將東中西分區(qū)圖與中國氣候分布圖、中國大中城市分布圖、中國自然資源分布圖、中國地形圖依次疊加，讓學(xué)生分析東中西部的地形特征、氣候特征、自然資源特征、以及城市分布特征。最后讓學(xué)生總結(jié)歸納東中西部的自然，社會，經(jīng)濟特征，明確其區(qū)域發(fā)展差異。通過多圖層疊加分析，提高學(xué)生信息提取與分析的能力，增強學(xué)生的探究意識與解決問題的能力。

二.緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)分析是對點、線、面按距離設(shè)定條件，在其周圍一定寬度范圍內(nèi)自動建立緩沖區(qū)多邊形圖層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在二維空間的擴展，并進行分析得到所需結(jié)果。

以ArcGIS為平臺，研究我國洪澇災(zāi)害的影響。我國位于最大洋與最大陸的交界位置，季風氣候顯著，降水主要集中在夏季。長江是我國的黃金水道，但同時又是我國洪澇災(zāi)害最為嚴重的地方，尤其是有“九曲回腸”之稱的荊江段，更是成為洪澇的重災(zāi)區(qū)。下面將以荊江段的洪澇災(zāi)害為主，介紹緩沖區(qū)分析的應(yīng)用。

教學(xué)準備：獲取我國的河流分布圖以及全國市級行政區(qū)劃圖，準備研究區(qū)域相關(guān)的河流水文數(shù)據(jù)以及氣象資料。

教學(xué)過程：打開我國主要河流分布圖以及行政區(qū)劃圖（圖4），通過ArcGIS的查詢功能讓學(xué)生對我國的河流分布狀況進行動態(tài)學(xué)習；提取出長江荊江段及其所流經(jīng)的省市（圖5），讓學(xué)生分析荊江段河流的特點，加深對九曲回腸的認識；每年5-8月，季風氣候給我國長江流域帶來豐沛的降水，根據(jù)雨量的大小以及汛期的長短，荊江段的洪澇影響范圍也會發(fā)生變化，教師引導(dǎo)學(xué)生分析荊江段的洪澇影響區(qū)域；在ArcGIS中制作荊江段的洪水范圍緩沖區(qū)（圖6），分析不同雨量的受災(zāi)面積以及主要的受災(zāi)區(qū)域，分析洪澇災(zāi)害對江漢平原和洞庭湖平原的影響。通過緩沖區(qū)的建立，學(xué)生可以動態(tài)的了解不同降雨量的影響范圍，提高學(xué)生的分析能力以及獲取信息的能力。

三.數(shù)字地形分析

數(shù)字地形是GIS中地形起伏的數(shù)字化表達和存儲形式，常見的地形模型主要是數(shù)字高程模型（DEM）。

教學(xué)準備：獲取某一區(qū)域的DEM，準備研究區(qū)域其他與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的資料。

教學(xué)過程：通過ArcGIS從DEM中提取等高線（圖4）；將等高線與DEM疊加（圖5），引導(dǎo)學(xué)生從二維空間中分析不同地形中等高線的分布特征；通過DEM創(chuàng)建TIN表面，并將等高線轉(zhuǎn)換為3D數(shù)據(jù)，在ArcSense中進行疊加，得到立體的山地模型，通過三維顯示，呈現(xiàn)山地立體效果（圖6），對圖像進行旋轉(zhuǎn)，使學(xué)生能夠從不同的角度去認識各種地形部位，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力以及三維空間的分析能力。該模型可以直觀的反映地形的特征，對于教師講解以及學(xué)生理解山脊、山谷、鞍部、陡崖、山峰等地形有很大的幫助。關(guān)于地形特征的學(xué)習對學(xué)生的三維想象能力有很高的要求，通過立體山地模型的創(chuàng)建，可以引導(dǎo)學(xué)生快速建立三維空間，提高學(xué)習效率。

GIS的空間分析功能以其強大的空間數(shù)據(jù)處理能力，為地理教學(xué)不斷提出新的教學(xué)思路。作為當代教師，要在提高自己教師素養(yǎng)以及專業(yè)素養(yǎng)的同時，不斷學(xué)習新的教學(xué)方法手段，勇于探索，積極進取，推動GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用。