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1、四川省射洪县高二地理 第三章地理信息技术应用 整合提升 知识网络归纳 综合素质提升 1 地理信息技术各组成部分之间的关系 地理信息技术就是以全球定位系统 GPS 地理信息系统 GIS 和遥感 RS 等空间信 息技术为主要内容 并以计算机技术和通讯技术为主的技术支撑 用于采集 测量 分析 存储 管理 显示 传播和应用于地球和空间分布有关数据的一门综合集成的信息科学技术 也是数字地球的基础 它们之间的关系见下图 在环境监测与分析 资源调查与开发 灾害监测与评估 区域规划 城市管理与发展等 许多领域都广泛使用 2 RS GIS 与 GPS 遥感 RS 地理信息系统 GIS 全球定位系统 GPS 概念
2、 利用一定技术装 备在航空器或航 天器上对地物进 行感知 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 适时进行导航和定位的 系统 技 术 装 备 遥感平台 传感 器 遥感信息的传 输与处理系统 计算机软 硬件 GPS 卫星星座 空间部 分 地面监控系统 地 面部分 GPS信号接收 机 用户设备 技 术 环 节 工 作流 程 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 特征 范围大 速度快 周期短 限制少 应用广 全能性 全球性 全天候 连续性 实时性 应用 广泛应用于农业 林业 国土资源 地矿 军事 交通 测绘 水利 广播电视 通讯 电
3、力 公安 社区管理 教育和能源等几乎所有的 行业 3 GIS 在城市信息管理领域的应用 目前 GIS 在城市信息管理领域的应用已相当广泛 它在城市街道网络分析 地址匹配 交通线路规划 区位分析与地址选择等 和设施管理 电网负荷平衡 设施规划与维护 交通 设施的能源利用 等各个方面都有非常广阔的前景 如电力调度 运输调度 防灾减灾等都牵 涉到大量动态的 实时的数据 对这些动态资源进行优化 是规划和处理紧急问题面临的一 个重大关口 要突破这个关口 离开大量的 实时的数据采集和处理 恐怕是办不到的 运 用 GIS 技术 以业务部门的设施 装备 资源及指挥网络为基础 可以开发相应的 防汛风 险信息系统
4、 交通指挥系统 电力调度系统 等专业指挥调度部门的应急指挥系统 可以 为业务部门提供管理 调度 应急指挥及预案分析等功能 从而大大提高专业机构应变能力 的指挥效率 在风险防范 科学指挥 合理调度方面充分发挥其特有的应用潜能 在城市资源配置方面 城市各种公共设施 救灾减灾中物资的分配 全国范围内能源保 障 粮食供应等机构在各地的配置等都是资源配置问题 GIS 在这类应用中的目标是保证资源 的最合理配置和发挥最大的效益 城市规划和管理方面 空间规划是GIS 的一个重要应用领域 城市规划和管理是其中的 主要内容 例如 在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布 如何保证 学校 公共设施
5、运动场所 服务设施等能够有最大的服务面 城市资源配置问题 等 城市商业与市场方面 商业设施的建立应充分考虑其市场潜力 例如大型商场的建立如果不 考虑其他商场的分布 待建区周围居民区的分布和人数 建成之后就可能无法达到预期的市 场和服务面 有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构 年龄构成 性 别构成 文化水平 消费水平等结合起来考虑 地理信息系统的空间分析和数据库功能可以 解决这些问题 房地产开发和销售过程中也可以利用GIS 功能进行决策和分析 城市基础设施管理方面 城市的地上 地下基础设施 电信 自来水 道路交通 天然气 管线 排污设施 电力设施等 广泛分布于城市的各个角落
6、且这些设施明显具有地理参照特 征 它们的管理 统计 汇总都可以借助GIS 完成 而且可以大大提高工作效率 4 卫星影像的判读 1 卫星影像的判读标志 卫星影像的判读标志是指卫星影像上反映出的地物或现象的影像特征 卫星影像同航空 像片一样 都是以深浅不同的黑白色调 灰阶 或不同的色彩构成的各种各样的图形表现出来 的 因此 卫星影像的判读标志也可概括为色调 形状 大小 阴影和组合图案等特征 由 于卫星影像所具有的特点 这些标志在表现形式上以及在判读运用中又有别于航空像片 具 有卫星影像判读的特点 色调标志 色调 或色彩 是地物或现象反射或发射电磁波强弱程度在遥感影像上的记录和反映 是 判读卫星影像
7、的主要标志和依据之一 卫星影像是分波段成像的 因此 分析卫星影像色调特征时 首先必须分清影像属于哪 一波段及其波长的范围 不同波段的影像 色调变化是不一样的 例如 陆地卫星TM1 影像 上的色调变化 只反映地物或现象对TM1 0 45 0 52 m 蓝光波段的强弱 若地物反射蓝光 的强度强 在TM1影像上相应的色调浅 反之则色调深 而TM2影像上的色调 只反映地物 或现象对TM2 0 52 0 60 m 黄绿光的强弱程度 所以 在分析卫星影像色调变化时 必须 了解和掌握地物的波谱特性 依照地物波谱特性分析各种地物在卫星影像上色调变化的特征 从而识别出不同的地物和进行信息的提取 卫星影像的色调深
8、浅依然以灰阶来度量 陆地卫星TM影像或 MSS影像均在影像的下边框 处标示出灰阶表 判读时 可依灰阶表来确定该幅影像的色调 卫星影像的色调与地物本身的颜色 表面结构 平滑或粗糙 湿度大小 植被覆盖程度 光照以及气象条件等因素有关 并随时间的变化而变化 因此 色调的变化要依具体地区 不同环境背景及影响因素等作具体的分析 所以 在运用色调标志判读时 一定要注意色调 标志的地区局限性和时间局限性 注意总结本地区各种地物色调变化的规律 以提高判读的 效果和质量 彩色卫星影像是以色彩色调的不同表现不同地物的影像 在分析影像色彩变化时 首先 要了解彩色影像的种类 如天然 真 彩色或是假彩色 或者是彩色等密
9、度分割影像 或是其 他形式彩色合成影像等 然后结合彩色合成原理和地物光谱特征 正确分析地物呈现的色彩 及其变化 图形标志和其他标志 由于卫星轨道高度高 比例尺小 因此 卫星影像上单一个体的形状 大小 阴影特征 除大型地物外 很难反映出来 而往往反映出众多个体在形状 大小和阴影等方面的群体综 合特征 所以 属性相同或性质相近的个体组成的群体 一般在色调及其所形成的图案纹理 上 往往呈现出一种特定的图形模式 根据该图形模式可直接判读 识别出相应的地物或现 象 常称此图形模式为图形标志 卫星影像的图形标志是地物形态特征与其光谱特征的综合反映 主要取决于地物的性质 及其平面形态和高低起伏的特征 例如
10、我国南方石灰岩广泛分布地区 广西 贵州一带 地表喀斯特地貌十分显著 峰丛 溶丘 干谷 洼地 喀斯特地形纵横交错 在卫星影像上 构成了深灰色调的麻点状 菱形或网格形的 橘皮状 或称 花生壳状 的图形 按照这 一图形标志 可从影像上直接识别出喀斯特地貌类型 又如我国黄土高原 水土流失严重 沟谷纵横 地形切割破碎 在卫星影像上表现出大范围的呈浅灰色调的细密型树枝状图形 依此可确定黄土地貌的分布 所以 在判读卫星图像时 要善于总结出一些地物或现象所反 映出的特殊图形标志 依此来进行判读 2 卫星影像图上如何识别地貌类型 平原平原在一个较大范围内呈平面形态 受光均匀而没有明显的受光面和背光面 其 表面多
11、由第四纪松散物质组成 影像呈现较为均一的色调 其中常有水系形成的花纹 耕地 形成的色斑以及不同色调的城镇 山地山地表现为地面起伏不平 形成以岭脊为界的阴阳坡 反射阳光的强度有明显的 差异 在影像上阳坡为浅色调 阴坡为深色调 山愈高 切割愈深 其色调的差异愈大 脊 线较宽平 色调差异小是山势比较平缓的标志 通过山体的大小 岭脊的长短 宽窄和排列 形式进行分类 并可按冲沟的密度 切割深度以及所形成的花纹进行次一级地貌的分类 还 可以通过山地的花纹和植被分布的情况对山地相对高度变化进行估计 但是精确地确定山地 的高度还必须查阅有关资料 丘陵丘陵是介于平原和山地的过渡地带 与山地比较它的起伏变化小 较
12、低的丘陵脊 线不明显 当高度接近低山时 出现明显的脊线及阴阳坡色调差异的影像 从位置特点看 丘陵多分布在山地的边缘或呈小面积独立成片存在 5 数字地球的潜在应用 数字地球的应用有时会被我们的想象力所限制 我们可以通过目前使用的数字地球来感 受一下这些应用 1 虚拟外交 为了支持波黑的和平谈判 五角大楼开发出一种虚拟现实场景 它能使谈判代表作一次 虚拟的边界旅游 在谈判中 当塞尔维亚总统通过虚拟边界旅游看到原来的那条狭窄走廊是 不切实际的之后 同意在萨拉热窝和伊斯兰教戈拉日德被占领土之间提供一条宽阔的走廊 2 打击罪犯 美国加利福尼亚莎利纳市的警方已通过使用GIS 跟踪犯罪模型和团伙活动来减少青
13、少年 持枪暴力犯罪 通过收集关于犯罪活动的频率和分布的信息 使城市能够迅速重新部署警力 3 保护生态多样性 美国加利福尼亚地区预测该区人口将由1 990 年的 110 万增加至 2010 年的 160 万 这个 地区被联邦或州政府立为被危害威胁 或珍稀的而受保护的植物和动物超过200 种 通过收 集关于地形 土壤类型 年度降雨量 植物 陆地使用以及所有权的信息 科学家模拟不同 的地区增长计划对生态多样性产生的影响 4 预报气候变化 模拟气候变化最显著的未知因素之一是全球森林的递减率 美国新罕布什尔大学的研究 者与巴西的同事一起工作 通过卫星影像分析 能够监控亚马孙河流域的地形变化 这样他 们就
14、能确定该流域的森林递减率 这项技术现在正在被世界上其他森林地区采用 5 增加农业的生产力 农民已经开始利用卫星影像和全球定位系统及时预防病虫害 并且把杀虫剂 化肥和水 用到最需要它们的地方去 这被称为精耕细作 或称 按英寸渐进的耕作 6 未来方向 我们有一个空前的机遇 来把有关我们社会和地球的大量原始数据转变为可理解的信息 这些数据包括高分辨率的卫星影像 数字化地图 也包括经济 社会和人口方面的信息 如 果我们做得成功 将带来广阔的社会和商业效益 特别是在教育 可持续发展的决策支持 土地利用规划 农业以及危机管理等方面 数字地球计划将给予我们机会去对付人为的或是 自然界的种种灾害 或者说能帮助
15、我们在人类面临的长期的环境挑战面前通力合作 高考精典回放 例 1 2011 北京 下图是利用地理信息技术制作的某城市中心城区月交通事故次数示 意图 读图 回答第 1 2 题 1 该图的制作与应用借助于 A 遥感技术获取道路网信息 测定监测点分布 B 全球定位系统确定事故的位置 预测交通流量 C 地理信息系统查询事故频次 分析出警最优路径 D 数字地球技术 实现道路与监测点的互换 2 根据图中交通网络 可以推断该城区 A 甲地是城市中心商务区所在地 B 乙地适宜建大型地面停车场 C 对外联系主要通道在西北方向 D 商业网点密度东部大于西部 解析 第 1 题 本题考查地理信息技术在实际生活中的应用
16、 意在考查考生对地 理信息技术的分析和应用能力 遥感技术仅仅能确定出具体的位置 对路况的分析和进行动 态监测还需要地理信息系统的分析 全球定位系统可以准确确定出事故发生的位置 但不能 对每一路段的交通流量作出准确的预测 用数字地球技术实现对道路和监测点的互换 仅仅 属于对该图示的应用 第 2 题 甲地位于城市中心区周围快捷干道沿线 图中乙地应位于 中心商务区 受地租因素影响 不易修建大型地面停车场 由图可知 东部快速干道事故频 率均匀表明其对外交通便捷 可以推断该城区对外联系主要通道不在西北方向 图示商业网 点的密度东部大于西部 呈现出南北带状分布特点 答案 1 C 2 D 例 2 2011 天津 下图是2010 年卫星拍摄的京 津地区夜景照片 从中可以看到所示城区的 A 空间形态 道路格局 B 耗能状况 商业区分布 C 空间结构 经济水平 D 人口密度 功能区分布 解析 本题通过夜景照片考查了考生提取图像中信息的能力 以及考生分析 判断 的能力 夜景照片中较亮的部分是城区中的道路 住宅和商业场所等 因此 根据照片中较 亮的区域 可以大致判断出城市的空间形态 此外 由城区向四周呈放射状
