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1、第一章 绪论第一节 地球信息科学含义 特点 组成第二节 狭义的3S技术含义 应用领域第三节 GIS的概念、发展及应用概念 内涵 发展 应用第四节 遥感的概念、发展及应用概念 分类 特性 优势 发展 应 用第五节 GPS的概念、发展及应用概念 发展 组成 定位原理 定位作业方式 特点 应用复习思考题目 录一、含义：地球信息科学（Geoinformatics或Geomatics），又译为地理信 息科学，是测绘学、摄影测量与遥感学、地图学、地理科学、计算 机科学、卫星定位技术、专家系统技术与现代通讯技术等的有机集 成，即多种学科的综合。是用各种现代化方法采集、量测、分析、 存储、管理、显示、传播、和
2、应用与地理和空间分布有关数据的一 门综合的计算机信息科学、技术和产业实体。Geomatics作为解决 空间问题的工具，是一门应用科学。地球空间系统本身是复杂的、开放的、动态的，因此要用动 态的、系统的方法来研究。“3S”技术是Geomatics的核心内容， Geomatics是3S技术的广义定义 。二、特点：动态性、系统化、实时性、空间特征、信息科学第一节 地球信息科学 第1页第一章 绪论三、组成 GIS：多种学科集成的基础平台，用来搜索、存储、管理和分析空间信息数据。 RS、DPS（数字摄影测量系统）、GPS：快速获取和更新地理信息的主要技术手段。 地图学与图象图形学：用作地理信息的表示、分
3、析和处理，以及成果的表达和显示。 人工智能：如专家系统（ES）和人工神经网络，使数据采集、更新、分析和应用更加自动化和智能化，达到决策层次的应用。 现代通讯技术：为地理信息在各部门的传播和应用提供保证。第一节 地球信息科学 第2页第一章 绪论一、含义 RS（Remote Sensing）：获取地面信息，并更新。 GIS（Geographic Information System）：对地理信息进行采集、存储、管理、分析和显示的基础平 台。 GPS（Global Positioning System）：实现准确的定位。（实时、动态）第二节 狭义的3S技术 第1页第一章 绪论二、应用领域地图制图：R
4、S和GPS获取和更新数据，GIS编辑、存储、显示和输出。自然资源管理、监测和评价：森林资源、土地资源、矿产等。如土地资源管理、监测。城市与区域规划：需综合自然环境、地形、地貌、人口密度等多种因素，同时考虑生态、经济、社会等多种效益。进行各种空间分析，如连通度分析。设计交通网络、地下管线、绿地设施、水系和利用等。交通管理：导航系统，实时监控、调度。环境监测和分析：污染监测、评价和分析。确定污染源、蔓延过程、评价污染程度、预测。工商管理：客户位置、相关信息（邮编、电话、销售状况、负责销售员等），销售分析。第二节 狭义的3S技术 第2页第一章 绪论一、概念 信息：用文字、数字、符号、语言等介质来表示
5、事件、事物、现象等的内容、数量或质量等特征，以便向人们提供关于现实世界的事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。也就是说数据是信息的载体。第三节 GIS的概念、发展及应用 第1页第一章 绪论 地理信息：与空间地理分布有关的信息，表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。具有以下特点： 区域性：通过公共的地理基础体现的地理信息的定位特征。如用公里网坐标识别空间位置。 多维性：一个坐标位置上具有多个专题和属性信息。 动态性：地理信息的动态变化特征，即时序特性。 地理信息系统
6、:地理信息系统是在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、存储、管理、操作、模拟、显示和综合分析的计算机技术系统。第三节 GIS的概念、发展及应用 第2页第一章 绪论二、内涵：地理学的第三代语言 以信息的形式表达自然界间的物质与能量流动信息 以最直接的方式反映自然界间的信息联系（图形图象）联系 快速模拟、分析信息联系发展的结果发展 达到地理预测、决策的目的目标定量与空间分析相结合的新型综合地理思维工具GIS信息传播模 型 空间图形提取空间定量量测数据 数字分析结果表达为空间图形 数字思维和空间思维同时进行第三节 GIS的概念、发展及应用 第3页数据平面制图抽象光谱遥感统计调查地图影象数表
7、GIS模型化数据平面现 实 世 界数据平面用户概念化更新GIS信息传播模型第一章 绪论三、发展： 世界地理信息系统发展的四个阶段1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson博士首先提出“GIS”术语。 起步阶段：加拿大国家土地调查局于60年 代开始建立地理信息系统，于70年代初投入产品生产，建立了世界上第一个GISCGIS，用于自然资源的管理和规划。同一时期的美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室，建立通用的制图软件包，竭力发展空间分析模型和软件。但60年代，计算机水平不高，GIS主要是机助制图，地学分析简单。 第三节 GIS的概念、发展及应用 第4页第一章 绪论 巩固阶段： 70年
8、代，磁盘空间数据录入、存储、检索、输出屏幕人机对话图形、图象卡高质量图形显示使GIS朝实用方向发展这一时期，美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均有大量投入，研究不同专题、规模、类型的地理信息系统。许多大学培养GIS人才，创建了地理信息系统实验室。 如：美国地质调查局发展了50多个地理信息系统，用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息；日本国土地理院从1974年开始建立数字国土信息系统；瑞典在中央、区 域和城市三级建立了许多信息系统。这一时期，大约有300多个GIS投入使用。GIS技术受到政府部门、商业公司和大学的青睐，成为一个引人注目的领域。第三节 GIS的概念、发
9、展及应用 第5页第一章 绪论 发展阶段：80年代，计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐 步走向 成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。图形工作站和微机 计算机“性能/价格”的提高 GIS广泛 应用GIS系统软件和应用软件 GIS应用从基础设施规划（如道路、输电线等）推广到了更复杂领域（土地利用、城市变化）GIS与航天RS结合 GIS应用于全球性问题（沙漠化、全球变化和监测等）第三节 GIS的概念、发展及应用 第6页第一章 绪论出现了许多有代表性的商业化软件，如：Arc/Info，TIGRIS，SICAD/open，GenaMap，System9等。加拿大、日本、英国、荷兰、瑞典等国将地
10、理信息系统用于国土规划、资源与环境管理决策。同时发展中的第三世界国家，开始引进、应用和发展自己的地理信息系统。在此期间，地理信息系统已进入多学科领域，由比较简单的、单一功能的、分散的系统发展成为多功能的、用户共享的综合性信息系统，并向智能化发展，应用专家系统知识，进行分析、预报 和决策。 产业化阶段：90年代数字化信息产品的普及，地理信息产业的建立 ， GIS深入到各个行业，成为不可或缺的工具。21世纪，GIS向产业化、网络化、数据商业化和标准化、系统专门化、企业化、全球化、大众化发展。第三节 GIS的概念、发展及应用 第7页第一章 绪论我国地理信息系统的发展阶段 准备阶段：1974年到198
11、0年，进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。1974年开始引进美国地球资源技术卫星图象，并进行图象处理和解译。1976年后，开展了多次遥感试验和研究，以及一系列的航空摄影测量和地形测图。为建立GIS的数据库打下了坚实的基础，也为GIS的研制和应用作了技术准备。 起步阶段：1981年到 1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。从1984年开始，国家测绘局测绘科学研究所着手组建中国国土基础信息系统。1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。第三节 GIS的概念、发展及应用 第8页第一章 绪论 初步发展阶段：1986年到现在。地理信息系统的
12、研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。在这个阶段： 形成了一个比较系统的研究计划：n一方面，以研究资源与环境信息系统的国家规范和标准、省、市、县级的规范和区域性的规范为主体，解决信息共享和系统兼容的问题；n另一方面开展全国性的自然资源与环境、国土和水土保持信息系统的建立和应用模式研究，开展结合水土保持、洪水预警和救灾对策、防护林生态和城市环境等方面区域信息系统研究；n第三方面是研制和发展软件系统和专家系统，从技术上支撑上述研究领域的开拓与发展；第三节 GIS的概念、发展及应用 第9页第一章 绪论n建成了一批数据
13、库，如林业部研制的全国森林资源数据库；n开发了一系列空间信息处理和制图软件，如南京大学的微机制图系统及地图绘制软件包、中国科学院地理研究所的地理网络版软件系统；n建立了一些具有分析和应用深度的地理模型和基础性的专家系统，如北京大学的地理专家系统、中国科学院综考会的资源开发模型工具库系统、武汉测绘学院的基于GIS 的专题地图设计专家系统、华东师范大学的地理应用程序软件包等；n完成了一批综合性、区域性和专题性的信息系统，如中国科学院的中国国土基础信息系统、黄土高原水土流失信息系统、黄河下游洪水险情预警信息系统、黄河三角洲区域信息系统、洞庭湖堤境区域信息系统、三北、京津唐地区生态信息系统，高校遥感联
14、合中心的三川河流域区域治理与开发信息系统；第三节 GIS的概念、发展及应用 第10页第一章 绪论 GIS教学科研和国际合作都得到了很大的发展，逐步建立了不同层次、不同规模的研究中心和实验室，如武测的“测绘遥感信息工程”国家重点实验室的建立等。 发展趋势 数据标准化：数据结构和数据交换格式的标准化 系统集成化：为用户提供简单、标准、透明的公共编程接口，如OLE，ODBC技术等 平台网络化：实现网上数据发布、浏览、下载，基于Web的GIS查询和分析 应用社会化：宏观应用和微观应用进一步加强，并形成新的产业 数据采集自动化：包括对属性表格的扫描和识别、图形扫描和追踪、拓扑关系自动生成、图例符号的自动
15、标识等。第三节 GIS的概念、发展及应用 第11页第一章 绪论四、应用： 资源管理、调查与监测：土地利用、森林资源、矿产、海洋 环境管理、监测与评价：水土保持，荒漠化监测，生态环境监测与评价 灾害监测、预测与防治：森林火灾预测预报、洪水灾情监测和洪水淹没损失的估算，病虫害监测 城乡规划：进行城市与区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划、城市建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置，以及城市环境的动态监测等 商业管理：第三节 GIS的概念、发展及应用 第12页第一章 绪论 国民经济调查： 宏观决策：利用拥有的数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，为国家宏观决策提供依据
16、。例如： 系统支持下的土地承载力的研究，以解决土地资源与人口容量的规划。 三峡地区研究，提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等可靠的数据。 军事：海湾战争中，美国国防制图局建立了3S集成系统，把数据直接送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时实时服务。 商业上：管理和分析空间数据，并将结果可视化，成为科学经营、管理的重要手段。第三节 GIS的概念、发展及应用 第13页第一章 绪论RS技术是60年代以来，在现代物理学（包括光学技术、红外技术、微波技术、雷达技术、激光技术和全息技术）、空间科学、电子计算机技术、数学方法和地球科学理论的基础上，建立和发展起来的一门新兴的综合性的边缘学科，是一门先进的，实用的探测技术。一
