地理信息技術(shù)應(yīng)用

第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用一、地理信息系統(tǒng)二、地理信息系統(tǒng)與城市管理(一)地理信息系統(tǒng)的概念(二)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展(四)地理信息系統(tǒng)的工作過程(三)地理信息系統(tǒng)的組成 (一) 地理信息系統(tǒng)(GIS)的概念 是一種以采集、儲(chǔ)存、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。 與一般信息系統(tǒng)的差別是，它采集的信息是按地理空間分布特征來反映地理實(shí)體結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的。 （二） 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展地理信息系統(tǒng)發(fā)展（二十世紀(jì)）1、60年代：開拓期2、70年代：鞏固發(fā)展期4、90年代：用戶時(shí)代3、80年代：大發(fā)展期 組成功能包括的內(nèi)容硬件用于數(shù)據(jù)和信息的采集、處理、加工、分析和輸出軟件提供儲(chǔ)存分析、顯示地理數(shù)據(jù)的功能包括數(shù)據(jù)輸入與編輯、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)操作以及數(shù)據(jù)顯示和輸出等地理數(shù)據(jù)是GIS建立的基礎(chǔ)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)人員GIS是一個(gè)動(dòng)態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)的軟硬件和數(shù)據(jù)，還不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人員進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善以及應(yīng)用程序并開采用空間分析模型提取模型提取多種信息包括GIS系統(tǒng)開發(fā)的專業(yè)人員和采用GIS完成工作的用戶 應(yīng)用模型應(yīng)用模型是在對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的具體對(duì)象過程進(jìn)行大量研究的基礎(chǔ)上總結(jié)出的規(guī)律表示，GIS應(yīng)用就是利用這些模型對(duì)大量空間數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析解決實(shí)際問題包括人口擴(kuò)散模型、商業(yè)選址模型、路徑分析模型包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備 （三）地理信息系統(tǒng)的組成 （四）地理信息系統(tǒng)的工作過程信息源（地圖、遙感圖象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、G PS數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)處理（即建立空間模型和數(shù)據(jù)模型）數(shù)據(jù)庫(kù)（關(guān)于某一研究區(qū)域的若干圖層的總和）數(shù)據(jù)分析（使各類數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以直觀的形式表現(xiàn)出來，如圖形、地圖或表格） 表達(dá)（將系統(tǒng)分析的結(jié)果形成地圖、圖象、圖表、數(shù)字等產(chǎn)品）采集儲(chǔ)存分析輸出返回信息源數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫(kù)空間分析表達(dá) 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用城市規(guī)劃與管理城市規(guī)劃的設(shè)計(jì)、工程選址、城市管理和輔助決策基礎(chǔ)設(shè)施管理（道路交通、電力、電信、燃?xì)?、自來水、排污）工程設(shè)計(jì)、應(yīng)急搶修、日常維護(hù)土地利用管理（土地使用性質(zhì)變化，地塊輪廓變化、土地權(quán)屬關(guān)系變更）土地利用狀況的監(jiān)控和管理生態(tài)環(huán)境管理城市生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境評(píng)價(jià)、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策分析、環(huán)保設(shè)施管理二、地理信息系統(tǒng)與城市管理 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用道路交通管理道路的通行狀況,定位事故地點(diǎn),提供交通疏散道路設(shè)計(jì)最佳路徑分析、最小造價(jià)分析道路建設(shè)工程進(jìn)度、工程質(zhì)量道路管理路況信息、道路養(yǎng)護(hù)地理信息系統(tǒng)在道路交通中的應(yīng)用 國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)電子地圖 第二節(jié) 遙感(RS)技術(shù)及其應(yīng)用一、遙感技術(shù)三、遙感與環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測(cè)二、遙感與資源普查（一）遙感的概念與發(fā)展（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類型 24681012 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0輻射能力J/(cm.min.um)波長(zhǎng)（um）紫外線可見光紅外線0.760.4 不同的物體對(duì)電磁波發(fā)射、反射和吸收的特征不同（一）遙感的概念 與發(fā)展 可見光紅外光返回 2.遙感技術(shù)的主要環(huán)節(jié) 遙感平臺(tái)傳感器傳輸與接受數(shù)字 圖像處理設(shè)備3.遙感的特點(diǎn): 探測(cè)的范圍廣、獲得資料的速度快、周期短，受地面條件限制少、獲取信息量大，可減少調(diào)查的盲目性等 1.遙感(RS)”千里眼” 遙感：人們利用一定的技術(shù)裝備，在航空器或航天器上 ，在不與探測(cè)目標(biāo)接觸情況下,記錄目標(biāo)物對(duì)電磁波的輻射、反射、散射等信息。并通過分析，揭示目標(biāo)物的特征、性質(zhì)及其變化的綜合探測(cè)技術(shù)。遙感平臺(tái)傳感器傳輸分析與應(yīng)用物體輻射和反射電磁波收集接受與處理 標(biāo)準(zhǔn)類型運(yùn)載工具電磁波的波譜范圍應(yīng)用領(lǐng)域或?qū)ｎ}環(huán)境遙感、大氣遙感、資源遙感、海洋遙感、地質(zhì)遙感農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感傳感器的工作特點(diǎn)（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類型A航天遙感、航空遙感、近地遙感紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感 微波遙感、多譜段遙感主動(dòng)式、被動(dòng)式 分類特征傳感器工作方式被動(dòng)式傳感器被動(dòng)地探測(cè)目標(biāo)物所反射或輻射的電磁波攝影機(jī)照相機(jī)、紅外掃描儀、多波段掃描儀主動(dòng)式傳感器本身發(fā)射電磁波然后接受回波雷達(dá)記錄方式成像傳感器以影像表示探測(cè)信息攝影機(jī)、掃描儀、成像雷達(dá)非成像傳感器以數(shù)字或圖形輸出探測(cè)信息光譜儀、紅外輻射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)算攝影機(jī)主要用于可見光范圍，掃描儀的工作波段較寬，雷達(dá)用于微波波段（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類型B 類型概念優(yōu)點(diǎn)航天遙感利用位于大氣層外的衛(wèi)星、航天飛機(jī)、宇宙飛船、航天空間站等攜帶遙感儀器的遙感覆蓋范圍大，不受領(lǐng)空限制，可進(jìn)行重復(fù)不定期觀測(cè)航空遙感利用大氣層內(nèi)飛機(jī)攜帶遙感儀器的遙感。包括60010000米的低、中空遙感和10000-25000米的高空超高空遙感機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，可以根據(jù)研究主題選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅?、適當(dāng)?shù)娘w行高度和飛行區(qū)域近地遙感距地面高度在幾十米以內(nèi)的遙感用于城市遙感、海面污染監(jiān)測(cè)、森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)等中、高分辨率的遙感活動(dòng)（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類型C 二、遙感與資源普查A應(yīng)用領(lǐng)域具體內(nèi)容備注礦產(chǎn)資源 蘊(yùn)藏礦產(chǎn)的地方有許多是地質(zhì)斷裂或環(huán)行構(gòu)造帶，較容易借助遙感技術(shù)發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)人們只需要分析遙感圖像就可以劃定蘊(yùn)藏礦產(chǎn)的大致區(qū)域生物資源為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市綠化、環(huán)境保護(hù)等部門服務(wù)通過遙感圖象解譯或圖象處理技術(shù)，提取植被的分布、類型、結(jié)構(gòu)、健康狀況、產(chǎn)量等數(shù)據(jù) 葛洲壩與三峽工地遙感圖片 B應(yīng)用領(lǐng)域具體內(nèi)容備注環(huán)境監(jiān)測(cè)有利于人們了解環(huán)境變化，使環(huán)境得到保護(hù)和改善災(zāi)害監(jiān)測(cè)旱情、水災(zāi)、滑坡、泥石流、地震、農(nóng)林病蟲害、森林火災(zāi)及時(shí)了解災(zāi)害的動(dòng)態(tài)變化，有利于防災(zāi)減災(zāi)?；哪?、土壤鹽漬化、海洋生態(tài)、植被變化、水體變化污染、大氣污染、海上冰山、全球氣候變化大范圍、實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期、準(zhǔn)確的特點(diǎn) 印尼亞齊海嘯前后衛(wèi)星圖 北美颶風(fēng)云系 C部門應(yīng)用主要原理林業(yè)清查森林資源、監(jiān)測(cè)火災(zāi)和病蟲害著火樹木、病害樹木與正常樹木反射光譜不同農(nóng)業(yè)識(shí)別農(nóng)作物、估算產(chǎn)量、災(zāi)情預(yù)報(bào)植物生長(zhǎng)情況不同，其反射波譜特征不同 思考:重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是地物的不同狀況,有不同的反射率,根據(jù)這一原理,可以利用遙感的工作領(lǐng)域有:判斷水體污染,分析城市大氣污染,監(jiān)測(cè)災(zāi)害,糧食作物的產(chǎn)量等. 在特定的衛(wèi)星圖上,健康的植被往往呈鮮紅色,長(zhǎng)勢(shì)弱的植被顏色較淺，由此可以判斷植被生長(zhǎng)的狀況。 亞洲衛(wèi)星影像 一、全球定位系統(tǒng)二、全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航（1）全球定位系統(tǒng)的組成（2）全球定位系統(tǒng)的的基本原理 一、全球定位系統(tǒng)(G PS)1.概 念 ： 具 有 在 海 、 陸 、 空 進(jìn) 行 全 方 位 、 實(shí) 時(shí) 三 維導(dǎo) 航 與 定 位 功 能 的 新 一 代 衛(wèi) 星 導(dǎo) 航 與 定 位 系 統(tǒng) 。通俗地說：利用衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)適時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng) 它 能 夠 實(shí) 時(shí) 測(cè) 量 “ 四 度 ” ： 經(jīng) 度 、 緯 度 、 高 度 、 速 度 。 2.組 成 ： 包 括 三 大 部 分 空 間 部 分 、 地 面 控 制 部 分 、 用 戶 設(shè) 備 部 分 2、 G PS組 成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間位置組成和分布全 球定位系統(tǒng)空間由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)地面由分布在全球的5個(gè)地面站組成（5個(gè)監(jiān)控站、1個(gè)主控站和3個(gè)注入站）用戶導(dǎo)航接收機(jī)、測(cè)地型接收機(jī)、授時(shí)接收機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算出三維坐標(biāo)速度以及時(shí)間G PS衛(wèi)星星座地面監(jiān)控系統(tǒng)G PS信號(hào)接收機(jī) 空 間 部 分 各軌道平面相對(duì)于赤道平面的傾角為55，軌道平面間距60。在每一軌道平面內(nèi)，各衛(wèi)星升交角距差90 為 了 減 少 誤 差 ， 一 般 要 求 4顆 衛(wèi) 星 ，用 于 定 位 的 4顆 衛(wèi) 星 稱 為 定 位 星 座 。 地 面 監(jiān) 控 部 分 主控站位于美國(guó)科羅拉多的斯平士（Colorado Springs）的聯(lián)合空間執(zhí)行中心（CSOC），三個(gè)注入站分別設(shè)在大西洋、印度洋和太平洋的三個(gè)美國(guó)軍事基地上，即大西洋的阿松森（Ascension）島、印度洋的狄哥伽西亞(Diego G arcia)和太平洋的卡瓦加蘭(Kwajalein),五個(gè)監(jiān)測(cè)站設(shè)在主控站和三個(gè)注入站以及夏威夷島。返回 衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作,是否一直沿預(yù)定軌道運(yùn)行,要由地面設(shè)備監(jiān)控 用 戶 設(shè) 備類型應(yīng)用用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，分為車載型、航海型、航空型和星載型能夠?qū)崟r(shí)給出載體的位置和速度，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛 測(cè)地接收機(jī)定位精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴授時(shí)接收機(jī)用于天文臺(tái)及無線電通訊利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間進(jìn)行授時(shí)用于精密大地測(cè)量 導(dǎo)航接收機(jī) 3、特點(diǎn)和用 途 全 能 性 、 全 球 性 、 全 天 候 、 連 續(xù) 性 、 實(shí) 時(shí) 性 提 供 精 密 的 三 維 坐 標(biāo) ， 三 項(xiàng) 速 度 和 時(shí) 間 信 息 它 能 夠 實(shí) 時(shí) 測(cè) 量 “ 四 度 ” ： 經(jīng) 度 、 緯 度 、 高 度 、 速度GPS功 能1、 定 位 :2、 導(dǎo) 航 : 我 現(xiàn) 在 在 哪 里 ？我要去哪里？如何去？3、跟蹤:跟蹤-監(jiān)視人或物體的運(yùn)動(dòng)。4、繪圖:用于繪制世界地圖。5、定時(shí):提供精確的時(shí)間。 二 、 GPS與 定 位 導(dǎo) 航 GPS應(yīng) 用軍 事 :導(dǎo)彈的飛行、飛機(jī)的導(dǎo)航、精確打擊的實(shí)現(xiàn)測(cè)繪：有哪些優(yōu)勢(shì)？有哪些具體應(yīng)用領(lǐng)域？交通：關(guān)鍵是導(dǎo)航救援：關(guān)鍵是定位農(nóng)業(yè)：什么是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作？其優(yōu)勢(shì)在哪里？娛樂旅游 GPS應(yīng)用領(lǐng)域主要功能在林業(yè)管理方面的應(yīng)用GPS技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計(jì)算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置，對(duì)森林火災(zāi)周邊測(cè)量，尋找水源和測(cè)定地區(qū)邊界方面可以發(fā)揮獨(dú)特的重要作用在合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理方面的應(yīng)用依據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量分布圖，設(shè)置有GPS接收機(jī)的“受控應(yīng)用”的噴施器，在GPS的控制下，依據(jù)土壤養(yǎng)分含量分布圖，能夠精確地給田地各點(diǎn)施肥。(1)可以監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量(計(jì)算機(jī)產(chǎn)量監(jiān)視器GPS接收機(jī))(2)幫助合理施肥 (3)應(yīng)用于土壤養(yǎng)分的分布調(diào)查(GPS接收機(jī)把樣品的位置)在精確定時(shí)方面的應(yīng)用每顆GPS衛(wèi)星上都有精密的原子鐘，所以GPS接受器可以接收到精確的時(shí)間信息 信息接收信息發(fā)射應(yīng)用領(lǐng)域通過車載GPS可以在屏幕上及時(shí)查看車輛所在的經(jīng)緯度、運(yùn)行軌跡、速度、行進(jìn)方向車載電臺(tái)把定位信息發(fā)給監(jiān)控中心，在電子地圖上顯示出來，可對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)度指揮城市公共汽車調(diào)度管理，旅游區(qū)車輛報(bào)警與調(diào)度，海關(guān)、公安、海防等部門對(duì)車輛的調(diào)度與監(jiān)控1、車載G PS的功用P100使裝有G PS的出租車配備合理，能最大程度的滿足乘客的要求，從而減少了空載率，降低能源消耗，節(jié)省運(yùn)行成本，并使行車、乘車安全系數(shù)大大提高等功能。 應(yīng)用類型應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用作用向用戶提供船舶的位置、航速、航向、時(shí)間信息、海圖、海跡顯示避免船只沖撞，確保航行安全現(xiàn)在很難想象那艘船舶不裝備GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和設(shè)備 把自己的位置和航向發(fā)送到航海管理中心便于中心的跟蹤、搜尋和救援3、航空應(yīng)用p100空域航路、著陸、機(jī)場(chǎng)監(jiān)視和管理實(shí)現(xiàn)空域劃分、空中交通流量管理、飛行路徑管理2、航海應(yīng)用P100 4G PS系統(tǒng)的應(yīng)用范例 (1) 當(dāng)奔馳的車輛行駛在車流熙攘的高速公路上時(shí)，司機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，就可悠然自得地讀書看報(bào)。車輛能自動(dòng)與前車保持距離，自動(dòng)剎車或超車，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠精確到厘米。在不打攪車內(nèi)乘客讀書看報(bào)的情況下，它能自動(dòng)選擇一條能避免堵塞的道路前進(jìn)。到達(dá)目的地后它會(huì)自動(dòng)報(bào)告：“您已到達(dá)?！边@些聽起來猶如神話，其實(shí)它都依賴于來自太空的信號(hào)。這種高度精確的太空信號(hào)就是由比G PS更先進(jìn)的歐洲“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的。(2)汽車安裝上G PS接收機(jī)，不僅能利用電子地圖知道自己的方位和其他街區(qū)的車輛行駛狀況，從而繞開堵車地區(qū)，選擇最便利的路線行駛，還能在遇到劫匪報(bào)警時(shí)向警方提供自己精確的所在位置，使警方盡快趕+到據(jù)介紹：日本90的機(jī)動(dòng)車都安裝有G PS接收機(jī) 。(3)G PS電子站牌現(xiàn)身上海街頭:下一輛車離本站還有1.2千米,約3分鐘內(nèi)到達(dá).上海的許多 出租 車上裝備了G PS系統(tǒng).公司可以根據(jù)G PS對(duì)出租車定位,并提供無線電聯(lián)系以及電子地圖 當(dāng)前全球有四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)，分別是美國(guó)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)GPS、俄羅斯的格羅納斯(GLONASS)系統(tǒng)、歐洲在建的“伽利略”系統(tǒng)、中國(guó)的北斗系統(tǒng)。