GIS空間分析功能在高中地理課堂教學中的應用案例分析

王俊姣++岳大鵬

作為地理信息系統（簡稱GIS）核心功能之一的空間分析功能是地理信息系統與其它一般信息系統的主要區別。GIS的空間分析功能主要包括：空間查詢分析，緩沖區分析，疊置分析，數字地形分析以及網絡分析等。地圖是地理學的第二種語言，利用GIS的空間分析功能，使傳統單一的“死”地圖變為多樣的“活”地圖，對不同的地圖信息進行處理，不但可以激發學生的活力，培養學生發現問題解決問題的能力；而且還可以活躍課堂氣氛，提高學生的學習熱情，讓他們積極的參與到學習中來。現將地理信息系統空間分析功能中的疊置分析、緩沖區分析、數字地形分析在高中地理課堂中的應用作具體闡述。

一.疊置分析

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

以ArcGIS為平臺，選取湘教版地理必修三區域發展差異中探討我國東中西區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）經濟因素（交通運輸狀況）三個方面來探討。

教學準備：教師在課前準備好本節課所需的地圖數據：中國東中西分區圖、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。

教學過程：在ArcGIS中加載中國東中西分區圖（如圖1），引導學生熟悉每個分區的的省區范圍；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。最后讓學生總結歸納東中西部的自然，社會，經濟特征，明確其區域發展差異。通過多圖層疊加分析，提高學生信息提取與分析的能力，增強學生的探究意識與解決問題的能力。

二.緩沖區分析

緩沖區分析是對點、線、面按距離設定條件，在其周圍一定寬度范圍內自動建立緩沖區多邊形圖層，實現數據在二維空間的擴展，并進行分析得到所需結果。

以ArcGIS為平臺，研究我國洪澇災害的影響。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區。下面將以荊江段的洪澇災害為主，介紹緩沖區分析的應用。

教學準備：獲取我國的河流分布圖以及全國市級行政區劃圖，準備研究區域相關的河流水文數據以及氣象資料。

教學過程：打開我國主要河流分布圖以及行政區劃圖（圖4），通過ArcGIS的查詢功能讓學生對我國的河流分布狀況進行動態學習；提取出長江荊江段及其所流經的省市（圖5），讓學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生變化，教師引導學生分析荊江段的洪澇影響區域；在ArcGIS中制作荊江段的洪水范圍緩沖區（圖6），分析不同雨量的受災面積以及主要的受災區域，分析洪澇災害對江漢平原和洞庭湖平原的影響。通過緩沖區的建立，學生可以動態的了解不同降雨量的影響范圍，提高學生的分析能力以及獲取信息的能力。

三.數字地形分析

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

教學準備：獲取某一區域的DEM，準備研究區域其他與教學內容相關的資料。

教學過程：通過ArcGIS從DEM中提取等高線（圖4）；將等高線與DEM疊加（圖5），引導學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創建TIN表面，并將等高線轉換為3D數據，在ArcSense中進行疊加，得到立體的山地模型，通過三維顯示，呈現山地立體效果（圖6），對圖像進行旋轉，使學生能夠從不同的角度去認識各種地形部位，培養學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生理解山脊、山谷、鞍部、陡崖、山峰等地形有很大的幫助。關于地形特征的學習對學生的三維想象能力有很高的要求，通過立體山地模型的創建，可以引導學生快速建立三維空間，提高學習效率。

GIS的空間分析功能以其強大的空間數據處理能力，為地理教學不斷提出新的教學思路。作為當代教師，要在提高自己教師素養以及專業素養的同時，不斷學習新的教學方法手段，勇于探索，積極進取，推動GIS在地理教學中的應用。