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1、 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體結(jié)構(gòu)及其動態(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）1、60年代：開拓期2、70年代：鞏固發(fā)展期4、90年代：用戶時代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

2、件提供儲存分析、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是一個動態(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)，需要人員進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴充完善以及應(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)用模型是在對專業(yè)領(lǐng)域的具體對象過程進行大量研究的基礎(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大量空間數(shù)據(jù)進行綜合分析解決實際問題包括人口擴散模型、商業(yè)選址模型、路徑分析模型包括計算機主機、數(shù)據(jù)

3、輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、儲存設(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、實驗數(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（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（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）采集儲存分析輸出返回信息源數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫空間分析表達 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、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、燃氣、自來水、排污）工程設(shè)計、應(yīng)急搶修、日常維護土地利用管理（土地使用性質(zhì)變化，

4、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)境評價、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,提供交通疏散道路設(shè)計最佳路徑分析、最小造價分析道路建設(shè)工程進度、工程質(zhì)量道路管理路況信息、道路養(yǎng)護地理信息系統(tǒng)在道路交通中的應(yīng)用 國家社會經(jīng)濟統(tǒng)計電子地圖 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

5、/(cm.min.um)波長（um）紫外線可見光紅外線0.760.4 不同的物體對電磁波發(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) 遙感平臺傳感器傳輸與接受數(shù)字 圖像處理設(shè)備3.遙感的特點: 探測的范圍廣、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 ，在不與探測目標接觸情況下,記錄目標物對電磁波的輻射、反射、散射等信息。并通過分析，揭示目標物的特征、性質(zhì)及其變化的綜合探測技術(shù)。遙感平臺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

6、與處理 標準類型運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（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、多譜段遙感主動式、被動式 分類特征傳感器工作方式被動式傳感器被動地探測目標物所反射或輻射的電磁波攝影機照相機、紅外掃描儀、多波段掃描儀主動式傳感器本身發(fā)射電磁波然后接受回波雷達記錄方式成像傳感器以影像表示探測信息攝影機、掃描儀、成像雷達非成像傳感器以數(shù)字或圖形輸出探測信息光譜儀、紅外輻射計、雷達高度計算攝影機主要用于可見光范圍，掃描儀的工作波段較寬，雷達用于微波

7、波段（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類型B 類型概念優(yōu)點航天遙感利用位于大氣層外的衛(wèi)星、航天飛機、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，可進行重復(fù)不定期觀測航空遙感利用大氣層內(nèi)飛機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動性強，可以根據(jù)研究主題選擇適當?shù)膫鞲衅?、適當?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、森林火災(zāi)監(jiān)測等中、高分辨率的遙感活動（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

8、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)測有利于人們了解環(huán)境變化，使環(huán)境得到保護和改善災(zāi)害監(jiān)測旱情、水災(zāi)、滑坡、泥石流、地震、農(nóng)林病蟲害、森林火災(zāi)及時了解災(zāi)害的動態(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、實時、長期、準確的特點 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)測火災(zāi)

9、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)識別農(nóng)作物、估算產(chǎn)量、災(zāi)情預(yù)報植物生長情況不同，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,長勢弱的植被顏色較淺，由此可以判斷植被生長的狀況。 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 行 全 方

10、 位 、 實 時 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)適時進行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng) 它 能 夠 實 時 測 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個軌道平面內(nèi)地面由分布在全球的5個地面站組成（5個監(jiān)控站、1個主控站和3個注入站）用戶導(dǎo)航接收機、測地

11、型接收機、授時接收機實時計算出三維坐標速度以及時間G PS衛(wèi)星星座地面監(jiān)控系統(tǒng)G PS信號接收機 空 間 部 分 各軌道平面相對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 主控站位于美國科羅拉多的斯平士（Colorado Springs）的聯(lián)合空間執(zhí)行中心（CSOC），三個注入站分別設(shè)在大西洋、印度洋和太平洋的三個美國軍事基地上，即大西洋的阿松森（Ascension）島、印度洋的狄哥伽西亞(Diego G arc

12、ia)和太平洋的卡瓦加蘭(Kwajalein),五個監(jiān)測站設(shè)在主控站和三個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)定軌道運行,要由地面設(shè)備監(jiān)控 用 戶 設(shè) 備類型應(yīng)用用于運動載體的導(dǎo)航，分為車載型、航海型、航空型和星載型能夠?qū)崟r給出載體的位置和速度，價格便宜，應(yīng)用廣泛 測地接收機定位精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴授時接收機用于天文臺及無線電通訊利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間進行授時用于精密大地測量 導(dǎo)航接收機 3、特點和用 途 全 能 性 、 全 球 性 、 全 天 候 、 連 續(xù) 性 、 實 時 性 提 供 精 密 的 三 維 坐 標 ， 三 項 速 度 和 時 間

13、 信 息 它 能 夠 實 時 測 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)視人或物體的運動。4、繪圖:用于繪制世界地圖。5、定時:提供精確的時間。 二 、 GPS與 定 位 導(dǎo) 航 GPS應(yīng) 用軍 事 :導(dǎo)彈的飛行、飛機的導(dǎo)航、精確打擊的實現(xiàn)測繪：有哪些優(yōu)勢？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)：什么是精準農(nóng)業(yè)耕作？其優(yōu)勢在哪里？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，計算可采伐木材面積，確定

14、原始森林、道路位置，對森林火災(zāi)周邊測量，尋找水源和測定地區(qū)邊界方面可以發(fā)揮獨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施肥。(1)可以監(jiān)測作物產(chǎn)量(計算機產(chǎn)量監(jiān)視器GPS接收機)(2)幫助合理施肥 (3)應(yīng)用于土壤養(yǎng)分的分布調(diào)查(GPS接收機把樣品的位置)在精確定時方面的應(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可以在屏幕上及時查看車輛所在的經(jīng)緯度、運行軌跡、速度、行進方向車載電臺把定

15、位信息發(fā)給監(jiān)控中心，在電子地圖上顯示出來，可對車輛進行調(diào)度指揮城市公共汽車調(diào)度管理，旅游區(qū)車輛報警與調(diào)度，海關(guān)、公安、海防等部門對車輛的調(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、機場監(jiān)視和管理實現(xiàn)空域劃

16、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) 當奔馳的車輛行駛在車流熙攘的高速公路上時，司機啟動自動駕駛系統(tǒng)，就可悠然自得地讀書看報。車輛能自動與前車保持距離，自動剎車或超車，自動駕駛系統(tǒng)能夠精確到厘米。在不打攪車內(nèi)乘客讀書看報的情況下，它能自動選擇一條能避免堵塞的道路前進。到達目的地后它會自動報告：“您已到達?！边@些聽起來猶如神話，其實它都依賴于來自太空的信號。這種高度精確的太空信號就是由比G PS更先進的歐洲“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，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，還能在遇到劫匪報警時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的機動車都安裝有G PS接收機 。(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.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對出租車定位,并提供無線電聯(lián)系以及電子地圖 當前全球有四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)，分別是美國的全球衛(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)、中國的北斗系統(tǒng)。