1、 第六章第六章 地理信息技术的集成应地理信息技术的集成应用与中国数字地球建设用与中国数字地球建设3S技术的集成及其应用技术的集成及其应用中国数字地球的建设中国数字地球的建设 导入新课导入新课全球定位系统全球定位系统虚拟虚拟GIS GPS“巧擒巧擒”歹徒歹徒三月的一个晚上，某出租车公三月的一个晚上，某出租车公司驾驶员老王险遇劫持，幸而老王情急之下想起了司驾驶员老王险遇劫持，幸而老王情急之下想起了GPS这个这个“贴身警卫贴身警卫”。在老王踩住脚边的车载。在老王踩住脚边的车载GPS报警按报警按钮后，钮后，110以及该辖区三个派出所的以及该辖区三个派出所的8位民警接警出动，位民警接警出动，在在5分钟内
2、到达现场，擒获歹徒。此次反抢斗争的告捷分钟内到达现场，擒获歹徒。此次反抢斗争的告捷很大部分要归功于该车上的很大部分要归功于该车上的GPS（全球定位系统），正（全球定位系统），正是该系统具有的卫星定位、汽车防盗防劫的功能，为是该系统具有的卫星定位、汽车防盗防劫的功能，为像老王这样的出租车司机提供了人车安全防范保障。像老王这样的出租车司机提供了人车安全防范保障。不仅如此，如今在成都市不仅如此，如今在成都市200多辆出租车上安装的多辆出租车上安装的GPS系统还具有信息服务、电话预约叫车、实时位置查询、系统还具有信息服务、电话预约叫车、实时位置查询、车载移动电话、黑匣子历史行驶记录等功能。车载移动电话
3、、黑匣子历史行驶记录等功能。 镜头一：镜头一： 镜头二：镜头二： GIS“智能智能”买房买房小张最近要买房，在朋友小张最近要买房，在朋友的介绍下，他通过的介绍下，他通过WWWFC114COM房产房产114上的成都新楼盘电子地图，轻点鼠标就可以在所选上的成都新楼盘电子地图，轻点鼠标就可以在所选片区内查询到新的楼盘信息以及联系电话，片区内查询到新的楼盘信息以及联系电话，“信息信息量大，方便快捷，而且目标明确量大，方便快捷，而且目标明确”，小张啧啧称赞。，小张啧啧称赞。 你能说出上图应用的地理信息技术吗？你能说出上图应用的地理信息技术吗？第一节第一节 3S技术的集成及其应用技术的集成及其应用3S技术
4、互补技术互补GIS与与RS的集成应用的集成应用GIS与与GPS得集成应用得集成应用 教学目标教学目标知识目标：知识目标： 1基于地理信息技术体系的分析，了解基于地理信息技术体系的分析，了解3S技术的综合应用；技术的综合应用； 2了解了解3S技术的各自优势；技术的各自优势； 3 实例说明实例说明GIS与与RS以及以及GIS与与GPS的集的集成应用。成应用。能力目标：能力目标： 阐述阐述3S的技术优势的技术优势, 分析它们之间的互补分析它们之间的互补性性, 然后总结然后总结3S集成应用的优势和意义集成应用的优势和意义, 培养培养综合分析的能力综合分析的能力, 同时培养发散思维。同时培养发散思维。情
5、感态度与价值目标：情感态度与价值目标： 培养关注世界地理信息技术的发展的意识，培养关注世界地理信息技术的发展的意识，养成动脑思考问题的良好习惯养成动脑思考问题的良好习惯; 培养科研兴趣，体会研发高科技产品的乐培养科研兴趣，体会研发高科技产品的乐趣与成就感。趣与成就感。 教学重难点教学重难点重点：重点：难点：难点：1GIS与与RS以及以及GIS与与GPS的集成应用；的集成应用；23S技术的综合应用。技术的综合应用。 阐述阐述3S的技术优势的技术优势, 分析它们之间的分析它们之间的互补性互补性, 总结总结3S集成应用的优势和意义。集成应用的优势和意义。一、一、3S技术互补技术互补1什么是什么是“3
6、S” ” 技术？技术？ “3S”技术是英文技术是英文遥感技术遥感技术（Remote Sensing RS）、）、地理信息系统地理信息系统（Geographical information System GIS）、）、全球定位系统全球定位系统（Global Positioning System GPS）这三种技术名词中）这三种技术名词中最后最后一个单词字头一个单词字头的统称。的统称。 人类有一个人类有一个梦想梦想，就是想只用一种方法，就是想只用一种方法，就把世间一切事物都管起来。而遥感技术就把世间一切事物都管起来。而遥感技术（RS）、地理信息系统（）、地理信息系统（GIS）、全球定位系）、全球定
7、位系统（统（GPS），它们具有天然的优势互补性，因），它们具有天然的优势互补性，因此，它们就自然而然的走到一起来了。此，它们就自然而然的走到一起来了。说说它们的各自优势？说说它们的各自优势？ 2“3S”优势优势 遥感遥感快速采集地理数据，为快速采集地理数据，为GIS提提供地理信息源，使供地理信息源，使GIS实现资源与环境动态实现资源与环境动态监测以及数据库实时更新。监测以及数据库实时更新。 全球定位系统全球定位系统快速、精密定位地理快速、精密定位地理事物和现象，为遥感和地理信息的快速定位事物和现象，为遥感和地理信息的快速定位提供保证。提供保证。 GIS信息查询和智能空间分析，为信息查询和智能空
8、间分析，为GPS定位导航提供信息。定位导航提供信息。 3“一个大脑，两只眼睛一个大脑，两只眼睛” RS和和GPS向向GIS提供或更新区域信息提供或更新区域信息以及空间定位，以及空间定位，GIS提供相应的信息查询提供相应的信息查询和智能化空间分析等重要功能。和智能化空间分析等重要功能。 遥感技术遥感技术是信息采集（提取）的主力；是信息采集（提取）的主力；全全球定位系统球定位系统是对遥感图像（像片）及从中提取是对遥感图像（像片）及从中提取的信息进行定位，赋予坐标，使其能和的信息进行定位，赋予坐标，使其能和“电子电子地图地图”进行套合；进行套合；地理信息系统地理信息系统是信息的是信息的“大大管家管家
9、”。GISGPSRS分析工具分析工具影影像像数数据据定位与导航定位与导航定位数据定位数据定定位位依依据据遥感技术遥感技术地理信息系统地理信息系统全球定位系统全球定位系统概概念念利用一定的技术装备在航空器或航天器上对地物进行遥远的感知专门处理地理空间数据的计算机系统利用卫星在全球范围内适时进行导航、定位的系统代代号号RSGISGPS别别名名人的视力的延伸地图的延伸技技术术装装备备遥感平台、传感器、遥感信息的传输与处理计算机硬件、软件GPS卫星星座、地面监控系统、GPS信号接收机技技术术电磁波-收集-传输-处理-分析-成果信息源数据处理数据库空间分析 表达特特征征范围大、速度快、周期短、限制少、应
10、用广采集、管理、分析、输出地理空间信息空间分析多要素、综合动态预测计算机系统支持全能性、全球性、全天候、连续性、实时性作作用用短时间内获得全面资料以便即使安排防灾、救灾能对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间应应用用农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、水利、通讯、交通、公安、教育、能源等各行业 遥感数据遥感数据是是GIS的重要信息来源，的重要信息来源，GIS则可作则可作为为遥感遥感图像解译的强有力的辅助工具。图像解译的强有力的辅助工具。GIS作为作为图像处理工具，可以进行几何纠正和辐射纠正，图像处理工具，可以进行几何纠正和辐射纠正，图像分类和
11、感兴趣区域的选取；图像分类和感兴趣区域的选取；遥感遥感数据作为数据作为GIS的重要信息来源，可以进行线和其他地物要的重要信息来源，可以进行线和其他地物要素的提取素的提取，DEM数据的生成，以及土地利用变化数据的生成，以及土地利用变化和地图更新。和地图更新。二、二、GIS与与RS的集成应用的集成应用1GIS和和RS的集成在农业中的应用的集成在农业中的应用 RS系统能快速、准确地获取农业资源系统能快速、准确地获取农业资源的遥感图像，提供大量常规手段难得到的资的遥感图像，提供大量常规手段难得到的资源信息，经判读解释、图像分类处理提取专源信息，经判读解释、图像分类处理提取专题信息，数字化转入题信息，数
12、字化转入GIS系统。系统。中国农业植被分布图中国农业植被分布图2GIS和和RS的集成在城市规划的应用的集成在城市规划的应用 以以RS、GIS为支撑，开发基于高分辨率卫星为支撑，开发基于高分辨率卫星遥感影像数据或航空遥感影像数据和城市规划建遥感影像数据或航空遥感影像数据和城市规划建设空间与属性数据库的空间信息管理系统，为规设空间与属性数据库的空间信息管理系统，为规划行政主管部门提供及时、准确、有效和权威信划行政主管部门提供及时、准确、有效和权威信息的城市规划监测管理和决策支持，同时也可为息的城市规划监测管理和决策支持，同时也可为社会和公众提供必要的信息服务。社会和公众提供必要的信息服务。 安康中
13、心城市规划安康中心城市规划 RIS可为重点地震监视防御区综合信息系可为重点地震监视防御区综合信息系统的数据采集提供技术支持，统的数据采集提供技术支持，GIS可为建立先可为建立先进适用的综合信息系统提供技术支持。为各级进适用的综合信息系统提供技术支持。为各级政府制定抗震救灾方案和震后恢复重建规划、政府制定抗震救灾方案和震后恢复重建规划、实施各项救灾措施提依据。实施各项救灾措施提依据。3GIS和和RS的集成在抗震救灾中的应用的集成在抗震救灾中的应用4GIS和和RS的集成在水资源监测中的应用的集成在水资源监测中的应用 RS结合结合GIS可以可以提取河流、湖泊等地表水体提取河流、湖泊等地表水体，还可以
14、寻找地下水。遥感图像可查明与地貌、岩还可以寻找地下水。遥感图像可查明与地貌、岩溶地貌、第四纪地质和新构造有密切联系的水文溶地貌、第四纪地质和新构造有密切联系的水文地质条件，可较准确地评价地下水资源。近几年，地质条件，可较准确地评价地下水资源。近几年，多个省市建成或正在建设以多个省市建成或正在建设以GIS技术为支撑的水技术为支撑的水资源信息管理系统。资源信息管理系统。 中国地下水咸淡水分布图中国地下水咸淡水分布图5GIS和和RS的集成在海洋资源与环境的集成在海洋资源与环境中的应用中的应用 应用应用3S等空间信息技术等空间信息技术, ,将促进人类合理利将促进人类合理利用渔业资源用渔业资源, ,降低
15、成本降低成本, ,提高产品产量和质量提高产品产量和质量, ,改改善生态环境。作为善生态环境。作为“数字地球数字地球”的一部分的一部分,“,“数数字海洋字海洋”、“数字港湾数字港湾”等名称已被相应地提出等名称已被相应地提出, ,建立了一些行业性、地区性地理信息系统建立了一些行业性、地区性地理信息系统( (如渔如渔业业GIS、黄河口、黄河口GIS) ) 。 数字海洋数字海洋验潮站验潮站 一是受卫星分辨率和识别技术所限，遥感图一是受卫星分辨率和识别技术所限，遥感图像计算机识别的精度还不能满足更新较大比例尺像计算机识别的精度还不能满足更新较大比例尺专题图的要求；专题图的要求； 二是遥感图像与常用的地理
16、信息系统的不同二是遥感图像与常用的地理信息系统的不同的数据结构妨碍了数据间的传输。的数据结构妨碍了数据间的传输。6GIS和和RS的集成缺陷的集成缺陷三、三、GIS与与GPS的集成应用的集成应用 GPS与与GIS结合的结合的关键关键在软件，在软件，GPS作为作为GIS的数据源用于寻找目标，帮助的数据源用于寻找目标，帮助GIS定位以及定位以及数据的更新。二者的集成可利用地面与空间的数据的更新。二者的集成可利用地面与空间的GPS数据进行载波相位差分测量以满足数据进行载波相位差分测量以满足GIS不同不同比例尺数据库的要求。二者集成的比例尺数据库的要求。二者集成的最成功的应用最成功的应用是车辆导航与监控
17、。是车辆导航与监控。 1GIS和和GPS的集成结构的集成结构 2GIS和和GPS结合的形式结合的形式 （1）单台移动式）单台移动式 在用户设备上直接配备在用户设备上直接配备GIS工具软件，把接工具软件，把接收机天线接收的定位数字信号直接馈入收机天线接收的定位数字信号直接馈入GIS系统，系统，由由GIS系统对接收机定位信息进行处理并与其数系统对接收机定位信息进行处理并与其数字地图匹配，这样即可全世界实时显示接收机字地图匹配，这样即可全世界实时显示接收机天线位置；这种情况对于接收机是独立运作时天线位置；这种情况对于接收机是独立运作时可采用，定位精度要求不高。可采用，定位精度要求不高。 （2）集中监
18、控式）集中监控式 当定位精度要求高，移动区域广，需要集当定位精度要求高，移动区域广，需要集中显示流动目标的运行状况时，便需要采取本中显示流动目标的运行状况时，便需要采取本方式。它的组成往往有多台接收机，控制中心方式。它的组成往往有多台接收机，控制中心和基站组成。其工作流程为各接收站把接收到和基站组成。其工作流程为各接收站把接收到的本机位置信号、通过电台发送给基站，基站的本机位置信号、通过电台发送给基站，基站接收信号后无线发送给控制中心，中心把收到接收信号后无线发送给控制中心，中心把收到的定位信号通过处理并与的定位信号通过处理并与GIS的电子地图相匹配，的电子地图相匹配，显示该接收机位置。显示该
19、接收机位置。 3GIS与与GPS在运钞车监控中的应用在运钞车监控中的应用 在定位应用中，在定位应用中，GPS利用利用GIS的数据库及的数据库及其提供的空间查询功能，可以快速获得定位点其提供的空间查询功能，可以快速获得定位点及其周围的属性数据。如下图，在运钞车运行及其周围的属性数据。如下图，在运钞车运行中，可以确定其轨迹及安全。中，可以确定其轨迹及安全。系统工作示意图系统工作示意图四、四、3S技术的应用技术的应用1军队现代化军队现代化 “沙漠风暴沙漠风暴”战役战役的成功：的成功：GPS提供全天侯三提供全天侯三维坐标，三维速度和时间信息；维坐标，三维速度和时间信息；RS应用的主要工应用的主要工具是
20、一组位于椭圆形低地轨道的具是一组位于椭圆形低地轨道的KH-11卫星，提供卫星，提供海湾地区的重叠覆盖和高清晰度的远红外线影像；海湾地区的重叠覆盖和高清晰度的远红外线影像；基于基于GIS技术的技术的“联动战略系统（联动战略系统（JOTS）” 。安装了安装了3S集成系统集成系统 的导弹的导弹 2野外作业野外作业 在遥感平台上安装在遥感平台上安装GPS可以记录传感器在获可以记录传感器在获取信息瞬间的空间位置数据，直接用于空三平差取信息瞬间的空间位置数据，直接用于空三平差加密，可以大大减少野外控制测量的工作量。可加密，可以大大减少野外控制测量的工作量。可在自动定时数据采集、环境监测、灾害预测等方在自动
21、定时数据采集、环境监测、灾害预测等方面发挥着重要作用。面发挥着重要作用。课堂小结课堂小结3S技技术术的的集集成成及及其其应应用用GIS与与RS的集成应用的集成应用3S3S技术互补技术互补GIS与与GPS得集成应用得集成应用地地理理信信息息技技术术体体系系 3S是全球定位系统是全球定位系统GPS（Global Positioning System）；遥感）；遥感RS（Remote Sensing）和地理信息系统）和地理信息系统GIS（Geographic Information System）的简称。）的简称。 人类从航空摄影测量转向基于遥感的航空航人类从航空摄影测量转向基于遥感的航空航天数字摄
22、影测量，从单一的地图制图转向电子地天数字摄影测量，从单一的地图制图转向电子地图数据库、地理信息系统的建设，技术结构也从图数据库、地理信息系统的建设，技术结构也从单一技术向单一技术向“3S”集成技术、基于网络环境的集成技术、基于网络环境的“3S”运行体系发展，已是一个历史发展的必然。运行体系发展，已是一个历史发展的必然。高考链接高考链接 （2004年广东）年广东）在遥感技术中，可以根据在遥感技术中，可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。读植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。读图回答图回答 (双项选择双项选择)。 1图中，重度病害植物反射率高于健图中，重度病害植物反射率高于健康植物反射率
23、的波段是康植物反射率的波段是 （ ） A红外线红外线 BX光光 C可见光可见光 D紫外线紫外线AC 2根据原理，可用遥感技术直接根据原理，可用遥感技术直接 （ ） A划分植物类型划分植物类型 B判读植物生长的土壤类型判读植物生长的土壤类型 C监测树木的生长状况监测树木的生长状况 D估计粮食作物的产量估计粮食作物的产量CD 1 中央电视台每天新闻节目中提供的中央电视台每天新闻节目中提供的卫星云图主要使用了卫星云图主要使用了( ) 遥感技术遥感技术 地理信息系统技术地理信息系统技术 全球定位技术全球定位技术 A. B. C. D. A巩固训练巩固训练一、选择：一、选择： 2读材料回答问题：读材料回
24、答问题： 从从1999年年3月月24日起，以美国为首的北约日起，以美国为首的北约以南联盟科索沃省自治问题为借口，对南斯以南联盟科索沃省自治问题为借口，对南斯拉夫进行了大规模空袭，给南斯拉夫人民的拉夫进行了大规模空袭，给南斯拉夫人民的生命和财产造成了巨大的损失。读后回答生命和财产造成了巨大的损失。读后回答: （1）对南斯拉夫大规模轰炸的信息资料主要）对南斯拉夫大规模轰炸的信息资料主要应用了（应用了（ ） 全球定位技术全球定位技术 遥感技术遥感技术 地理信息技术地理信息技术 A B C D B （2）在南斯拉夫，尽管美国空军飞行员多次）在南斯拉夫，尽管美国空军飞行员多次飞低，但由于地面目标确认不好
25、导致最初的轰炸飞低，但由于地面目标确认不好导致最初的轰炸效果不好。造成这种情况的原因不是（效果不好。造成这种情况的原因不是（ ） A南斯拉夫地形复杂，便于地面目标的南斯拉夫地形复杂，便于地面目标的隐蔽隐蔽B地中海式气候，冬半年天气多为阴雨天地中海式气候，冬半年天气多为阴雨天C飞行员技术水平和传感器的质量不高飞行员技术水平和传感器的质量不高D南斯拉夫地下军事防御工事多南斯拉夫地下军事防御工事多C反射率( % )雪小 麦沙 漠8 06 04 02 00 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2波 长 ( m )湿 地 1 图中反映了雪地、沙漠、小麦、湿地的反图中反映了雪地、沙漠、小麦、湿地的
26、反射光谱曲线，回答射光谱曲线，回答:二、解答：二、解答： （1）四种地物中反射率最高的是）四种地物中反射率最高的是_，最低的是最低的是_。 （2）从图中可看出，不同的地物在同一波段）从图中可看出，不同的地物在同一波段其反射率不同。同一地物在不同的波段其反射率也其反射率不同。同一地物在不同的波段其反射率也不同，这是在照片上判读各种地物的基础不同，这是在照片上判读各种地物的基础 ，例如，例如，利用利用0.4 0.5微米波段的照片微米波段的照片,可以把可以把_ 与与其他地物区分开，利用其他地物区分开，利用0.5 0.6微米波段的照片可微米波段的照片可以把沙漠与小麦和湿地分开以把沙漠与小麦和湿地分开,
27、利用利用0.7 0.9微米波微米波段的照片可以把段的照片可以把_ 与与_ 区分开。区分开。雪地雪地湿地湿地雪地雪地小麦小麦湿地湿地 2右图为遥感直观示意图，判断下题。右图为遥感直观示意图，判断下题。 （1）关于遥感的技术装备名称的判断，正）关于遥感的技术装备名称的判断，正确的是（确的是（ ） A 为卫星为卫星 为红外扫描仪为红外扫描仪 B 为传感器为传感器 为发射塔为发射塔 C 为卫星为卫星 为传真机为传真机 D 为红外扫描仪为红外扫描仪 为地面接收站为地面接收站 （2）遥感技术可应用的领域有（）遥感技术可应用的领域有（ ） A人口普查人口普查 B森林普查森林普查 C农作物病虫害监测农作物病虫
28、害监测 D交通定位导航交通定位导航ADBC 3. 右图是由遥感提供的信息处理后绘成右图是由遥感提供的信息处理后绘成的我国东部某地地图，该地区最大海拔高度为的我国东部某地地图，该地区最大海拔高度为268米，读图回答下列问题。米，读图回答下列问题。 （1）从图上信息可以判断：该地区东部）从图上信息可以判断：该地区东部地形可能是地形可能是_，西部地形可能是，西部地形可能是_，判断的理由是什么？判断的理由是什么？平原平原 丘陵丘陵 答案：答案： 东部河流曲东部河流曲折，村落较多，西部是折，村落较多，西部是河流的源头，并且该地河流的源头，并且该地区最大海拔为区最大海拔为268米。米。 （2）根据图中信息简要评价本地发展农业生）根据图中信息简要评价本地发展农业生产的自然条件：产的自然条件： （3）图中）图中A地农业发展中要注意的问题是：地农业发展中要注意的问题是： 答案：热量丰富、降水充足、雨热同期、答案：热量丰富、降水充足、雨热同期、东部地形平坦、水源充足等；春季雨水多，易东部地形平坦、水源充足等；春季雨水多，易造成低温，夏季伏旱造成减产，寒潮、台风等造成低温，夏季伏旱造成减产，寒潮、台风等可能影响本区；西部为丘陵，土壤贫瘠。可能影响本区；西部为丘陵，土壤贫瘠。答案：防治水土流失，防治污染。答案：防治水土流失，防治污染。
