GIS空间分析功能在高中地理课堂教学中的应用案例分析

王俊姣++岳大鹏

作为地理信息系统（简称GIS）核心功能之一的空间分析功能是地理信息系统与其它一般信息系统的主要区别。GIS的空间分析功能主要包括：空间查询分析，缓冲区分析，叠置分析，数字地形分析以及网络分析等。地图是地理学的第二种语言，利用GIS的空间分析功能，使传统单一的“死”地图变为多样的“活”地图，对不同的地图信息进行处理，不但可以激发学生的活力，培养学生发现问题解决问题的能力；而且还可以活跃课堂气氛，提高学生的学习热情，让他们积极的参与到学习中来。现将地理信息系统空间分析功能中的叠置分析、缓冲区分析、数字地形分析在高中地理课堂中的应用作具体阐述。

一.叠置分析

叠置分析是通过叠加含有不同信息的各个数据层面产生一个新的数据层面，这个新的数据层面综合了原来各个数据层面所具有的属性。

以ArcGIS为平台，选取湘教版地理必修三区域发展差异中探讨我国东中西区域差异形成原因为例。形成我国东中西三大地带的原因有很多，下面将从自然因素（地形、气候、自然资源）社会因素（城市化水平）经济因素（交通运输状况）三个方面来探讨。

教学准备：教师在课前准备好本节课所需的地图数据：中国东中西分区图、中国地形图、中国气候分布图、中国自然资源分布图、中国大中城市分布图、中国交通分布图。

教学过程：在ArcGIS中加载中国东中西分区图（如图1），引导学生熟悉每个分区的的省区范围；打开全国交通分布图（如图2）；将两个图层叠加（如图3），分析东中西部的交通分布特征。按照同样的方法，将东中西分区图与中国气候分布图、中国大中城市分布图、中国自然资源分布图、中国地形图依次叠加，让学生分析东中西部的地形特征、气候特征、自然资源特征、以及城市分布特征。最后让学生总结归纳东中西部的自然，社会，经济特征，明确其区域发展差异。通过多图层叠加分析，提高学生信息提取与分析的能力，增强学生的探究意识与解决问题的能力。

二.缓冲区分析

缓冲区分析是对点、线、面按距离设定条件，在其周围一定宽度范围内自动建立缓冲区多边形图层，实现数据在二维空间的扩展，并进行分析得到所需结果。

以ArcGIS为平台，研究我国洪涝灾害的影响。我国位于最大洋与最大陆的交界位置，季风气候显著，降水主要集中在夏季。长江是我国的黄金水道，但同时又是我国洪涝灾害最为严重的地方，尤其是有“九曲回肠”之称的荆江段，更是成为洪涝的重灾区。下面将以荆江段的洪涝灾害为主，介绍缓冲区分析的应用。

教学准备：获取我国的河流分布图以及全国市级行政区划图，准备研究区域相关的河流水文数据以及气象资料。

教学过程：打开我国主要河流分布图以及行政区划图（图4），通过ArcGIS的查询功能让学生对我国的河流分布状况进行动态学习；提取出长江荆江段及其所流经的省市（图5），让学生分析荆江段河流的特点，加深对九曲回肠的认识；每年5-8月，季风气候给我国长江流域带来丰沛的降水，根据雨量的大小以及汛期的长短，荆江段的洪涝影响范围也会发生变化，教师引导学生分析荆江段的洪涝影响区域；在ArcGIS中制作荆江段的洪水范围缓冲区（图6），分析不同雨量的受灾面积以及主要的受灾区域，分析洪涝灾害对江汉平原和洞庭湖平原的影响。通过缓冲区的建立，学生可以动态的了解不同降雨量的影响范围，提高学生的分析能力以及获取信息的能力。

三.数字地形分析

数字地形是GIS中地形起伏的数字化表达和存储形式，常见的地形模型主要是数字高程模型（DEM）。

教学准备：获取某一区域的DEM，准备研究区域其他与教学内容相关的资料。

教学过程：通过ArcGIS从DEM中提取等高线（图4）；将等高线与DEM叠加（图5），引导学生从二维空间中分析不同地形中等高线的分布特征；通过DEM创建TIN表面，并将等高线转换为3D数据，在ArcSense中进行叠加，得到立体的山地模型，通过三维显示，呈现山地立体效果（图6），对图像进行旋转，使学生能够从不同的角度去认识各种地形部位，培养学生的观察能力以及三维空间的分析能力。该模型可以直观的反映地形的特征，对于教师讲解以及学生理解山脊、山谷、鞍部、陡崖、山峰等地形有很大的帮助。关于地形特征的学习对学生的三维想象能力有很高的要求，通过立体山地模型的创建，可以引导学生快速建立三维空间，提高学习效率。

GIS的空间分析功能以其强大的空间数据处理能力，为地理教学不断提出新的教学思路。作为当代教师，要在提高自己教师素养以及专业素养的同时，不断学习新的教学方法手段，勇于探索，积极进取，推动GIS在地理教学中的应用。