1、地理信息技术的发展与应用地理信息技术的发展与应用中国大陆的卫星地形图中国大陆的卫星地形图 印印尼尼亚亚齐齐海海啸啸前前后后卫卫星星图图美国的美国的5151区区 秦始皇统一中国后，想对全国的农业秦始皇统一中国后，想对全国的农业资源进行统计，应该怎么做？资源进行统计，应该怎么做？第一次海湾战争前，美国通过其先进的地理信息第一次海湾战争前，美国通过其先进的地理信息技术对伊拉克进行了卫星航拍，获得了精确到米级的技术对伊拉克进行了卫星航拍，获得了精确到米级的卫星图象，为战争的胜利奠定了良好的基础。卫星图象，为战争的胜利奠定了良好的基础。战争期间，美国利用精确的定位技术，引导巡航战争期间，美国利用精确的定
2、位技术，引导巡航导弹，对伊拉克军事目标进行了精确打击，在人们面导弹，对伊拉克军事目标进行了精确打击，在人们面前展现了一种前所未有的战争形式。前展现了一种前所未有的战争形式。战争后期，美国通过地理信息技术综合分析了伊战争后期，美国通过地理信息技术综合分析了伊拉克军队的受损情况，准确地预测了战争的进程，以拉克军队的受损情况，准确地预测了战争的进程，以最小的消耗获得了最大收益最小的消耗获得了最大收益。在海湾战争中，美国都用到了哪些地理信息技术？在海湾战争中，美国都用到了哪些地理信息技术？地理信息技术是指获取、管理、分析和应用地理信息技术是指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。地理空间
3、信息的现代技术的总称。地理信息技术科学体系的核心技术包括地理信息技术科学体系的核心技术包括3S3S。遥感（遥感（RSRS）全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）地理信息系统（地理信息系统（GISGIS）地理信息技术广泛应用于区域地理环境研究地理信息技术广泛应用于区域地理环境研究（资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、（资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划国土资源管理、国土开发规划）一一.遥感（遥感（RS）1.概念：概念：是人们在航空器、或航天器上利用一是人们在航空器、或航天器上利用一定的技术设备，对地表事物进行远距定的技术设备，对地表事物进行远距离的感知。离的感
4、知。运载工具运载工具-航空器航空器运载工具运载工具-航天器航天器传感器传感器地面遥感地面遥感：高塔、车、船为遥感平台高塔、车、船为遥感平台航空遥感：航空遥感：飞机、气球、飞艇等飞机、气球、飞艇等航天遥感：航天遥感：卫星、飞船、空间站等卫星、飞船、空间站等遥感平台遥感平台3.遥感的关键装置传感器遥感的关键装置传感器4.工作流程工作流程2.2.工作原理：地球上的物体都在不停地发射、反射工作原理：地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特性是不同和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特性是不同的。人们可以根据电磁波的差异来辨析物体的不同。的。人们可以根据电磁波的差异来辨析物体的
5、不同。3.3.主要环节：主要环节：物体辐射物体辐射和反射电和反射电磁波磁波收收集集传传输输信息处理信息处理信息分析信息分析专业图件专业图件统计数字统计数字（目标物）（目标物）（传感器）（传感器）（遥感地面系统）（遥感地面系统）（成果）（成果）4.分类：分类：（2）按传感器工作波段：）按传感器工作波段：可见光遥感可见光遥感红外遥感红外遥感微波遥感微波遥感多波段遥感多波段遥感（3）按目标对象领域：）按目标对象领域：农业遥感农业遥感地质遥感地质遥感气象遥感气象遥感水文遥感水文遥感（1）按运输工具的不同：）按运输工具的不同：航空遥感航空遥感航天遥感航天遥感思考题：思考题：1.从监测的范围、速度以及人力
6、和财力的投入等方面看，遥感具从监测的范围、速度以及人力和财力的投入等方面看，遥感具有哪些特点？有哪些特点？2.有人说：遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗？有人说：遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗？5.特点：特点：1.探测范围大。探测范围大。2.获得资料速度快、周期短；能反映动态的变化。获得资料速度快、周期短；能反映动态的变化。3.受地面条件的限制少。受地面条件的限制少。4.手段多，获得的信息量大。手段多，获得的信息量大。5.用途广用途广 广泛应用于农业、林业、地质、海洋、水文、气象、广泛应用于农业、林业、地质、海洋、水文、气象、测绘、环境保护、防灾救灾、军事侦察等等。测绘、环境保护、
7、防灾救灾、军事侦察等等。飞机遥感图片：飞机遥感图片：b b图绿色表示淹没的农田；图绿色表示淹没的农田；黑色表示河岸受淹滩地。黑色表示河岸受淹滩地。卫星图片：卫星图片：b图红色表示淹没范围图红色表示淹没范围洞庭湖和扬子江水系上图是洞庭湖水系的遥感图。图象清晰，界限明显，说明了遥感技术的作用。6.应用：应用：资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等北美飓风云系北美飓风云系 练一练练一练1.遥感探测范围由大到小的是遥感探测范围由大到小的是A.宇宙飞船宇宙飞船 飞机飞机 人造卫星人造卫星 B.人造卫星人造卫星 飞机飞机 高空气球高空气球C.宇宙飞船宇宙飞船 高空气球
8、高空气球 飞机飞机 D.人造卫星人造卫星 高空气球高空气球 飞机飞机2.在阴雨天气中，下列遥感分辨率最高的是在阴雨天气中，下列遥感分辨率最高的是A.可见光飞机遥感可见光飞机遥感 B.可见光卫星遥感可见光卫星遥感C.微波飞机遥感微波飞机遥感 D.微波卫星遥感微波卫星遥感（B）（C）在遥感技术中，可以根据植物反射波谱特征判断植物在遥感技术中，可以根据植物反射波谱特征判断植物的生长状况。读图，回答的生长状况。读图，回答34题题3.图中重度病害植物反射图中重度病害植物反射率高于健康植物反射率的率高于健康植物反射率的波段是波段是红外线红外线 X光光 可见光可见光 紫外线紫外线A B C D （D）练一练
9、4.根据上图的原理，可用遥感技术直接根据上图的原理，可用遥感技术直接划分植物类型划分植物类型 判断植物生长的土壤类型判断植物生长的土壤类型监测树木的生长状况监测树木的生长状况 估测粮食作物的估测粮食作物的产量产量A、B C D 练一练（C）二二.全球定位系统（全球定位系统（GPS）1.概念：概念：利用卫星，在全球范围内实时进利用卫星，在全球范围内实时进行导航、定位的系统。行导航、定位的系统。2.组成组成a.空间部分空间部分卫星星座卫星星座GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。这24颗卫星均匀分布在六个轨道平面内。b.地面控制部分地面控制部分地面监控系统地面监控系统c.用户设备部
10、分用户设备部分GPS信号接收机信号接收机地面上任何地面上任何一点，在任一点，在任一时刻，地一时刻，地平面平面 上空至上空至少有少有4颗颗GPS卫星。利用卫星。利用4颗卫星的空颗卫星的空间位置，并间位置，并可以解算出可以解算出地面点所在地面点所在的位置。这的位置。这就是就是GPS卫卫星定位的基星定位的基本原理。本原理。3.工作原理工作原理4.特点：特点：为各类用户提供精确的三维坐标、为各类用户提供精确的三维坐标、速度和时间。具有速度和时间。具有全球性、全天候、全全球性、全天候、全能性、连续性和实时性能性、连续性和实时性。5.应用应用确定位置、高度、速度确定位置、高度、速度野外考察、旅行、飞机、行
11、驶的汽车和船舶的导航。大地测量，工程测量，航空摄影测量，地球动力学思考：在思考：在GPS汽车导航中，信息在汽汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递车、卫星和服务中心之间是怎样传递的？的？车辆正常行驶时，车载收发信机通过无线集群通车辆正常行驶时，车载收发信机通过无线集群通讯网，自动实时发送信息到监控中心，不停地将车辆讯网，自动实时发送信息到监控中心，不停地将车辆当前位置和状态送到监控中心并在地图上显示出来。当前位置和状态送到监控中心并在地图上显示出来。银行运钞车每天都要给许多银行送款和收款，为了银行运钞车每天都要给许多银行送款和收款，为了保证运钞车安全，可以预先规定其行驶路线，这样
12、车辆保证运钞车安全，可以预先规定其行驶路线，这样车辆监控中心可随时监视运钞车的行驶状况，一旦运钞车偏监控中心可随时监视运钞车的行驶状况，一旦运钞车偏离其正常路线，离其正常路线，GPS导航仪就会向监控中心报警。导航仪就会向监控中心报警。无论是在飞机上、行无论是在飞机上、行驶的汽车和船只上，驶的汽车和船只上，还是徒步在野外考察、还是徒步在野外考察、旅行，只要拥有手机旅行，只要拥有手机大小的大小的GPS信号接收信号接收机，你就可以随时知机，你就可以随时知道自己所处的地理坐道自己所处的地理坐标。标。外表像手表，体积小巧。外表像手表，体积小巧。手持型手持型GPS接收机多为导航使用，外型及重量如同接收机多
13、为导航使用，外型及重量如同普通移动电话，型式多样，体积小，重量轻，携带方便，普通移动电话，型式多样，体积小，重量轻，携带方便，使用普通干电池，耗电量比较少。手持机有液晶显示，使用普通干电池，耗电量比较少。手持机有液晶显示，导航画面清晰，配有背景灯，方便夜间操作，功能键齐导航画面清晰，配有背景灯，方便夜间操作，功能键齐全。全。手持机导航无须地面设备辅助，只要能接收到卫星手持机导航无须地面设备辅助，只要能接收到卫星信号，就能快速定位，不受天气、行政界域的限制。可信号，就能快速定位，不受天气、行政界域的限制。可以计算当地的国际标准时间，如果处于运动状态，还能以计算当地的国际标准时间，如果处于运动状态
14、，还能指示出正北方向，并能将曾经经历过的路线、地点记录指示出正北方向，并能将曾经经历过的路线、地点记录下来。有些机器还可以计算两点间距离，实现坐标系统下来。有些机器还可以计算两点间距离，实现坐标系统相互转换，计算日升日落时间等。相互转换，计算日升日落时间等。中国是第一个参与中国是第一个参与“伽利略伽利略”计划的非欧盟国家，承诺计划的非欧盟国家，承诺提供提供2亿欧元的研发经费。亿欧元的研发经费。在中国国家遥感中心和欧洲伽利略联合执行体的共同努在中国国家遥感中心和欧洲伽利略联合执行体的共同努力下，中欧已经成功启动了力下，中欧已经成功启动了“伽利略伽利略”计划合作计划合作11个项目的个项目的技术谈判
15、，项目涵盖技术谈判，项目涵盖“伽利略伽利略”系统的空间段、地面段和应系统的空间段、地面段和应用段等各领域。已经签署合作协议的用段等各领域。已经签署合作协议的7个项目合同总金额超个项目合同总金额超过过3000万欧元。这些项目包括：渔业应用项目、基于位置服万欧元。这些项目包括：渔业应用项目、基于位置服务的标准研究、电离层研究、上行站前端、搜救转发器、激务的标准研究、电离层研究、上行站前端、搜救转发器、激光后向反射器、中国伽利略测试认证环境等。光后向反射器、中国伽利略测试认证环境等。承担中欧伽利略合作项目的企业，均为航天科技和卫承担中欧伽利略合作项目的企业，均为航天科技和卫星导航产业的骨干企业，集中
16、了国内从方案设计、设备制造、星导航产业的骨干企业，集中了国内从方案设计、设备制造、系统集成到应用服务产业链上的优势力量。系统集成到应用服务产业链上的优势力量。格林尼治时间格林尼治时间2005年年12月月28日日5时时19分，由俄罗斯分，由俄罗斯“联联盟盟-FG”火箭运载的火箭运载的“伽利略伽利略”计划首颗实验卫星计划首颗实验卫星“GIOVE-A”顺利发射升空，到顺利发射升空，到2010年，欧洲计划发射总共年，欧洲计划发射总共30颗服役期颗服役期大约大约20年的年的“正式卫星正式卫星”，全部完成，全部完成“伽利略伽利略”部署工作。部署工作。中国参与中国参与“伽利略伽利略”计划相关情况计划相关情况
17、三三.地理信息系统（地理信息系统（GIS）信息：信息：是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的改变而改变理形式的改变而改变。（一）信息的客观性：（一）信息的客观性：任何信息都是与客观任何信息都是与客观事物紧密联系的。事物紧密联系的。（二）信息的适用性：（二）信息的适用性：信息对决策是十分重信息对决策是十分重要的，建立地理信息系统就是为生产、管理、决策要的，建立地理信息系统就是为生产、管理、决策服务的。服务的。（三）信息的传输性：（三）信息的传输性：信息可以在发送者和信息可以在发送者和接受者之间传输。接受者之间传输。（四）信息的共享性：（四）信
18、息的共享性：信息可以传输给多个信息可以传输给多个用户而自身并无损失。用户而自身并无损失。三三.地理信息系统（地理信息系统（GIS）数据：数据：是可以被鉴别的符号是可以被鉴别的符号。包括了数字、文字、符号包括了数字、文字、符号和图像。和图像。数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。地理信息按时间尺度可以分为超短期的（如地理信息按时间尺度可以分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水）、中期的台风、地震）、短期的（如江河洪水）、中期的（如土地利用、作物估产）、长期的（如城市化、（如土地利用、作物估产）、长期的（如城市化、水土流失）、超长期的（如地壳变化
19、、气候变化）水土流失）、超长期的（如地壳变化、气候变化）等。等。地理信息：地理信息：属于空间信息。属于空间信息。通过经纬网等建立的地理坐通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的识别。具有标来实现空间位置的识别。具有区域性区域性、多层次性多层次性和和动态动态变化变化的特征。的特征。三三.地理信息系统（地理信息系统（GIS）1.概念：专门处理地理空间数据的计算概念：专门处理地理空间数据的计算机系统。机系统。2.工作原理工作原理信息输入信息输入数据处理数据处理数据库管理数据库管理空间分析空间分析可视化表达可视化表达3.应用（查询、分析等）应用（查询、分析等）（1）资源清查，）资源清查，地理信息系统
20、最基本的功能。地理信息系统最基本的功能。（2）城乡规划）城乡规划（3）灾害监测）灾害监测（4）环境管理）环境管理（5）宏观决策）宏观决策思考：思考：1.1.与地图相比，与地图相比，GISGIS具有哪些优点？具有哪些优点？2.GIS2.GIS是地图的延伸。是地图的延伸。你你怎么理解？怎么理解？1 1、优点很多，如地理信息系统的信息具有多维的、优点很多，如地理信息系统的信息具有多维的特征；地理信息的时序性十分明显；时效性好；更新特征；地理信息的时序性十分明显；时效性好；更新快等等。快等等。2 2从地理信息系统是一个多维的地图等方面思考从地理信息系统是一个多维的地图等方面思考 数字地球数字地球四四.
21、地理信息技术与数字地球地理信息技术与数字地球数字地球数字地球：指数字化的地球，即把整个：指数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化后，由计算机网络来地球信息进行数字化后，由计算机网络来管理的技术系统。管理的技术系统。3S既互为独立发展又相互促进。既互为独立发展又相互促进。1在图在图1.5和图和图1.6所示的洪水监测和统计中，除运用所示的洪水监测和统计中，除运用了遥感技术外，还运用了地理信息系统，遥感提供了信息了遥感技术外，还运用了地理信息系统，遥感提供了信息源源(信息搜集信息搜集)，地理信息系统对信息进行加工，地理信息系统对信息进行加工(分析、统分析、统计计)。2.(1)可以利用全球定位系统可
22、以利用全球定位系统 (2)可以利用地理信息系统可以利用地理信息系统 (3)还要用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交还要用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要另外找较近的且有条件较快赶到出事地点的通堵塞，需要另外找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车（需要综合运用上述技术）。巡警车（需要综合运用上述技术）。(4)接警接警确认出事地点的位置确认出事地点的位置（在显示各巡警车（在显示各巡警车的地理信息系统中）了解其周围巡警车的位置的地理信息系统中）了解其周围巡警车的位置分析确定分析确定最近（或能最快到达）的巡警车最近（或能最快到达）的巡警车通知该巡警车。通知该巡警车。(5)城市交通组
23、织和管理、商业组织和管理、城市规城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门，都可利用地理信息技术。划、卫生救护、物流等部门，都可利用地理信息技术。“数字地球数字地球”简介简介 The Digital Earth 19981998年年1 1月月3131日日,美国副总统戈尔在加利福尼美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心做亚科学中心做“数字地球数字地球认识认识2121世纪我们这世纪我们这颗星球颗星球”的讲演的讲演,首次提出这一概念。首次提出这一概念。数字地球指的是建立一个地球信息模型，将数字地球指的是建立一个地球信息模型，将地球上每一角落的信息都收集、整理、归纳，按地球上每一角落的信息都收集、整理、归纳，按照地球地理坐标建立完整的信息模型，用网络联照地球地理坐标建立完整的信息模型，用网络联结起来，使地球上的每个人都可以快速、完整、结起来，使地球上的每个人都可以快速、完整、形象地了解地球宏观和微观的各种情况。形象地了解地球宏观和微观的各种情况。数字地球中包含有高分辨率的地球卫星图像、数字地球中包含有高分辨率的地球卫星图像、数字化的地图以及经济、社会和人口统计的信息数字化的地图以及经济、社会和人口统计的信息。
