地理信息技術及其應用課件

要點一遙感及其應用1.遙感的概念指人們在航空器(如飛機、高空氣球)或航天器(如人造衛(wèi)星)上利用一定的技術裝備，對地表物體進行遠距離的感知。遙感在廣義上可以理解成不直接同觀察對象接觸而獲得對象信息的方法。遙感在狹義上可以理解為應用相關儀器，從遠處獲得觀察對象信息的綜合技術。要點一遙感及其應用2．遙感技術的裝備遙感技術主要由遙感平臺、傳感器和遙感信息的接收與處理三部分組成。遙感平臺是裝載傳感器的設備，如衛(wèi)星、飛機等，其作用是穩(wěn)定地運載傳感器。傳感器是接收、記錄目標物反射或發(fā)射電磁波的儀器，如照相機、掃描儀等。3．遙感的分類采用不同的分類標準，可以把遙感分為不同的類型。如下表所示：2．遙感技術的裝備分類依據分類含義按遙感傳感器的位置(遙感平臺高度的不同)近地面遙感(地面遙感)地面遙感指傳感器放在測量車上航空遙感航空遙感指傳感器裝在飛機等航空器上；成像特點：比例尺有大、中、小之分，圖像清晰，分辨率高，可以對垂直地物清晰成像，也可以反映單一目標信息；應用特點：周期性差，適合長時間、動態(tài)變化慢(數月或更長)的觀察航天遙感航天遙感指傳感器搭載在人造衛(wèi)星等航天器上；成像特點：比例尺比較小，覆蓋率最大，空間性明顯，具有宏觀的特點；應用特點：周期性重復成像，適合對某地區(qū)連續(xù)觀察，便于動態(tài)分析分類依據分類含義按遙感傳近地面地面遙感指傳感器放在測量車上航傳感器接收信息的種類可見光遙感傳感器接收物體反射或發(fā)射的可見光紅外遙感傳感器接收物體反射或發(fā)射的紅外線微波遙感傳感器接收物體反射或發(fā)射的微波傳感器獲得信息的方式(傳感器工作方式的不同)主動式遙感傳感器主動向目標物發(fā)射電磁波，然后接收目標物反射回來或發(fā)射的電磁波，如微波遙感中的雷達遙感被動式遙感傳感器不向目標物發(fā)射電磁波，僅接收目標物反射的其他來源的電磁波和目標物發(fā)射的電磁波，如照相機航空遙感(被動地接收物體輻射的電磁波的遙感方式)傳感器接可見光遙感傳感器接收物體反射或發(fā)射的可見光紅外遙感傳遙感資料獲取方式成像遙感將探測到的目標物電磁波轉換成可視圖像，如航空影像、衛(wèi)星影像等非成像遙感將接收到的目標物電磁波以數據方式記錄和輸出應用領域環(huán)境遙感、資源遙感、農業(yè)遙感、林業(yè)遙感、海洋遙感、地質遙感、氣象遙感、軍事遙感、城市遙感……應用空間尺度全球遙感、區(qū)域遙感、外層空間遙感(宇宙遙感)遙感資料成像遙感將探測到的目標物電磁波轉換成可視圖像，如航空4.遙感工作過程及主要環(huán)節(jié)4.遙感工作過程及主要環(huán)節(jié)地理信息技術及其應用課件特別提醒電磁波包括紫外線、可見光、紅外線、微波和其他無線電波等。地球表面上的任何物體，如大氣、土地、水體、植被和建筑物等，都具有吸收、反射和發(fā)射電磁波的特性。不同物體的電磁波特性是不同的。遙感正是通過探測各種地物反射或發(fā)射的不同電磁波，從而對物體進行識別和分類，這就是遙感的基本工作原理。特別提醒5．遙感的功能遙感是人眼的延伸，它的功能主要表現在以下三個方面：(1)遙感能夠精確地觀測到距離更遙遠、范圍更廣闊的現象。例如，我國的氣象衛(wèi)星可以獲得整個地球的影像。(2)遙感能夠更及時、更持久地監(jiān)測事物的發(fā)展變化。例如，衛(wèi)星可以對臺風、沙塵暴的發(fā)生、發(fā)展和消亡進行動態(tài)監(jiān)測等。(3)遙感能夠觀察到可見光之外人眼看不見的光線，這些看不見的光線包括紫外線、紅外線、微波等，它們往往包含了物體重要的信息，例如，紅外線常含有物體溫度的信息。5．遙感的功能6．遙感的應用遙感現已廣泛應用于陸地水資源調查、土地資源調查、植被調查、地質調查、城市遙感調查、海洋資源調查、測繪、考古調查、環(huán)境監(jiān)測、規(guī)劃管理等活動，并為地理信息系統(tǒng)提供大量的數據和圖像。遙感主要應用于以下一些領域，如下表所示：6．遙感的應用領域應用測繪制圖目前，大比例尺地圖大多是利用航空攝影測量方法編制的，中小比例尺地圖可用衛(wèi)星遙感影像編制自然資源調查遙感用于土地資源調查，土地利用調查，土壤干旱、鹽堿化、沙化調查及監(jiān)測，農作物長勢監(jiān)測與估產，森林、草場資源調查，水資源調查和地質礦產調查等環(huán)境與災害監(jiān)測評價遙感可用于大氣污染、水污染、土地污染等的監(jiān)測，對旱情、洪水、滑坡、泥石流、地震、森林火災與病蟲害等進行監(jiān)測和災情評價區(qū)域分析規(guī)劃遙感可為城市土地利用現狀、城市環(huán)境監(jiān)測及評價、城鎮(zhèn)布局結構分析、城市道路交通分析、城鎮(zhèn)生態(tài)分析等城市發(fā)展提供基礎信息，為城市建設規(guī)劃及決策服務全球宏觀研究全球宏觀研究旨在解決世界人口、資源和環(huán)境等全球性問題。遙感為全球宏觀研究提供了信息和技術支持。例如，用氣象衛(wèi)星等提供的遙感信息進行全球性氣象研究和災情預報，監(jiān)測地球表面冰川活動以及厄爾尼諾現象等其他應用如無人偵察機、間諜衛(wèi)星等軍事應用領域應用測繪制圖目前，大比例尺地圖大多是利用航空攝影測量方法7.遙感的特點與實地測繪相比，遙感具有探測范圍大(“飛得高，探得遠”)，獲得資料速度快、周期短(探測范圍大，自然速度快、周期短)，受地面條件限制小(適應性強)。在有些方面，遙感還是目前取得所需資料的唯一手段，特別是人員難以進入區(qū)域的調查。因此，具有成本低、效益大的特點，可節(jié)省大量的人力和物力。7.遙感的特點8．遙感探測的范圍、獲取資料的速度和周期、對地物的分辨率與運載工具飛行高度的關系8．遙感探測的范圍、獲取資料的速度和周期、對地物的分辨率與運要點二

GPS及其應用1.GPS的概念全球定位系統(tǒng)(GPS)是指利用衛(wèi)星在全球范圍內實時進行導航和定位的系統(tǒng)。要點二GPS及其應用2．GPS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)結構空間位置組成和分布全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星星座空間由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，24顆衛(wèi)星均勻分布在六個軌道平面內地面監(jiān)控系統(tǒng)地面由分布在全球5個地面站(包括5個監(jiān)控站、1個主控站和3個注入站，主控站和注入站都位于監(jiān)控站里)組成GPS信號接收機用戶2．GPS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)結構空間位置組成和分布全球定GPS衛(wèi)注意：空間部分由分布在距地面20200千米高空、互成60度角的6個軌道面上的24顆GPS衛(wèi)星組成，每個軌道上有4顆衛(wèi)星。這些衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關的參數、時間等信號，為用戶提供高精度、全天候、連續(xù)實時的三維定位和導航信息。注意：空間部分由分布在距地面20200千米高空、互成60度3．GPS的特點GPS的問世標志著定位、導航技術進入了一個嶄新的時代，GPS的主要特點是：3．GPS的特點特點含義覆蓋全球表面，可全天候作業(yè)GPS衛(wèi)星數目較多且分布合理，在全球任何地點、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，從而保障了全球全天候、連續(xù)實時定位和導航的需要，且不受云、霧、雨、雪等天氣的影響功能多，應用廣泛GPS不僅可用于定位、導航，還可用于測繪測量、測速、測時，應用領域不斷擴大觀測時間短，定位精度高目前，GPS接收機的一次定位和測速工作可在1秒鐘甚至更短的時間內完成。隨著GPS的不斷完善，GPS差分定位技術已能使定位精度提高到厘米級操作簡單，便于攜帶GPS的操作已基本實現了自動化。GPS接收機的體積越來越小，重量越來越輕，便于攜帶和野外觀測抗干擾性能好，保密性強GPS衛(wèi)星所發(fā)送的信號具有良好的抗干擾性和保密性特點含義覆蓋全球表面，可全天候作業(yè)GPS衛(wèi)星數目較多且分布合4.全球定位系統(tǒng)(GPS)的應用(1)全球定位系統(tǒng)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應用較為廣泛4.全球定位系統(tǒng)(GPS)的應用(2)利用GPS為導航服務已成為一種新興的行業(yè)。(2)利用GPS為導航服務已成為一種新興的行業(yè)。要點三

GIS及其應用1.GIS的概念地理信息系統(tǒng)是以數據庫為基礎，在計算機軟硬件支持下，對地理數據進行輸入、存儲、管理、處理、分析和輸出的計算機技術系統(tǒng)。要點三GIS及其應用2．GIS的基本工作原理人們借助一定的設備，將地理事物的空間位置信息和屬性信息以數字形式輸入計算機，利用數據庫和計算機圖形技術進行編輯、組織和管理，并編制、顯示出地圖。同時，還能按使用者的要求，通過特定的軟件程序，對地理信息進行檢索查詢、分析處理，再將結果以數字、圖表、地圖等多種形式準確、直觀地輸出，它既有電子地圖的功能，又具備空間信息分析功能，是地理研究和輔助決策的工具。2．GIS的基本工作原理3．GIS技術的簡要程序(即地理信息系統(tǒng)的工作流程)地理信息系統(tǒng)由硬件、軟件、數據、人員等組成，其工作流程由地理空間數據的輸入、管理、分析和表達等過程構成。其簡要程序如下圖所示。3．GIS技術的簡要程序(即地理信息系統(tǒng)的工作流程)地理信息技術及其應用課件4．利用GIS可以解決的基本問題作為地理信息的處理與分析系統(tǒng)，GIS的功能遍及從數據采集、分析到應用的全部過程。利用GIS可以解決以下基本問題：問題解決方法與位置、分布有關的問題利用GIS可以回答與“地點”“狀況”有關的簡單定位問題，還可以解決查詢特定條件下地物的位置及狀況等問題趨勢分析在GIS中利用多時段的數據獲得地理事物時空變化的信息，可分析其相應的發(fā)展趨勢模擬問題利用GIS，可以將已掌握的地理規(guī)律用數學方法表達出來，即建立模型，以模擬其中某些因素變化后將產生的結果4．利用GIS可以解決的基本問題問題解決方法與位置、利用GI5.GIS的應用由于地理信息系統(tǒng)具有地理信息獲取、分析、模擬、圖形表達等功能，在現代生產和生活中具有廣泛的應用價值。GIS技術是地圖的延伸，凡是用到地圖或需要處理地理空間數據的領域，都可以借助GIS技術，其應用十分廣泛，應用領域如下表：5.GIS的應用領域應用價值資源清查與管理建立資源數據庫及相應的地理信息系統(tǒng)，為資源的可持續(xù)開發(fā)、合理調配和有效利用提供科學依據，實現資源的現代化科學管理農業(yè)信息化建立農業(yè)信息系統(tǒng)，對大量農業(yè)數據實行有效的存儲、組織和管理，為各級政府制定農業(yè)生產規(guī)劃、服務計劃等提供科學依據城市管理與規(guī)劃建立城市規(guī)劃管理自動化地理信息系統(tǒng)，實現對人口、交通、市政設施、公共設施、地下管線、環(huán)境保護等諸多信息的自動化、智能化管理災害監(jiān)測、防災減災與災情評估對各種災害建立監(jiān)測與預報信息系統(tǒng)領域應用價值資源清查建立資源數據庫及相應的地理信息系統(tǒng)，為資全球變化研究建立有關環(huán)境演變的時空模型，研究氣候與地表覆蓋變化、海平面及海岸線變遷等社會經濟可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃根據各地區(qū)資源、人口、環(huán)境的特點和經濟、社會基礎，建立相應的數據庫與各具特色的指標體系，為協(xié)調人地關系和制定社會經濟發(fā)展規(guī)劃提供科學決策依據環(huán)境監(jiān)測與保護建立環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)，為環(huán)境與生態(tài)保護規(guī)劃及整治對策的制定提供科學依據全球變化研究建立有關環(huán)境演變的時空模型，研究氣候與地表覆蓋變要點四數字地球1.數字地球的含義把地球上每個確定點(點的范圍因需要可大可小)的相關信息和數據組織起來，然后進一步組合地球上所有這樣的點，構造一個能包容自然和人類大多數數據和信息的虛擬地球，這就是數字地球，數字地球的核心思想有兩點：一是用數字化手段統(tǒng)一處理地球問題；二是最大限度地利用信息資源，并使普通百姓能夠通過一定方式方便地獲得人們想了解的有關地球的信息。要點四數字地球2．數字地球的應用前景應用前景具體表現可持續(xù)發(fā)展應用空間分析與虛擬現實技術，建立數字化空間實驗室，從全球角度研究可持續(xù)發(fā)展問題政府決策為國家大型工程決策提供重要參考數據，為政府對城市的管理提供依據百姓生活接受遠程教育，網上購物，交互娛樂項目，游覽風景名勝2．數字地球的應用前景應用前景具體表現可持續(xù)發(fā)展應用空間分析特別提醒地理信息技術為構建數字地球奠定了基礎。數字地球是以遙感技術、遙測技術、數據庫與地理信息技術、高速計算機網絡技術和虛擬技術為核心的信息技術系統(tǒng)。數字地球是地球科學與信息學技術的綜合，是一門綜合性的科學技術。特別提醒3．“3S”技術與數字地球的關系3．“3S”技術與數字地球的關系特別提醒3S技術手段的選?。河捎?S技術既相互區(qū)別又相互聯(lián)系，因此在選取某一技術時應認清三者的概念及相互關系。具體選擇時應把握其本質區(qū)別：遙感(RS)是人的視力的延伸，它是側重于收集信息的感知手段，通過飛機或衛(wèi)星上攜帶的傳感器接收地物輻射或反射的電磁波來獲得信息，并經過簡單處理后獲得資料，如航片、衛(wèi)星云圖等，因此遙感本質上是“看”的過程。特別提醒而地理信息系統(tǒng)(GIS)是在一定的數據源的基礎上進行分析、對比、計算，得出有益于人類生產生活的結論，它側重于“分析、計算”，相當于“想、算”的人的活動。例如，氣象衛(wèi)星在高空收集到云系等信息情況并傳輸到地面，這是RS技術的應用；而將衛(wèi)星云圖與地面上實測到的氣溫、濕度、風向等信息(統(tǒng)稱為數據源)經過計算、分析、處理，得出天氣情況的預測則是GIS技術的應用。GPS相對應用途徑單一，即定位并通過多次定位計算速度等，它的最大特點是工作對象是一個“點”或“多個點”，明顯區(qū)別于RS與GIS技術的工作對象——“面”。而地理信息系統(tǒng)(GIS)是在一定的數據源的基礎上進行分析、對在做3S技術中選取適當手段之類的題目時，首先看其工作對象是“點”還是“面”，是“點”則選用GPS，如導航、珠峰高度測量等，如果是“面”則需看突出監(jiān)測方面還是需處理計算才能得出結果，如要監(jiān)測森林火災則應選用RS技術，要在某城市選取大型商業(yè)中心區(qū)位應選用GIS技術。在做3S技術中選取適當手段之類的題目時，首先看其工作對象是“同時，一項工作往往可能在某次使用的是一種技術，而另一次則使用了另一種技術，甚至是同時使用了多種技術，因此，要認真審清題目，提煉題目中提供的信息，如“某山區(qū)森林火災發(fā)生后，撲救工作動用了衛(wèi)星監(jiān)測定位，并運用計算機軟件對火勢情況進行了分析和預報”這一事件中，使用衛(wèi)星監(jiān)測是RS技術的應用，衛(wèi)星定位則是GPS技術的應用，計算機處理預報信息則是GIS技術的應用。同時，一項工作往往可能在某次使用的是一種技術，而另一次則使用典例1(2010·天津河東區(qū)二模)中國海軍兩艘驅逐艦和一艘大型補給艦組成的艦隊，于2008年12月26日，從三亞出發(fā)前往亞丁灣、索馬里海域實施護航。2009年1月6日開始第一次護航，到2月6日為止，已護航15批次。下圖為中國軍艦赴索馬里海域護航路線圖，回答(1)～(2)題。典例1(2010·天津河東區(qū)二模)中國海軍兩艘驅逐艦和一艘(1)關于中國海軍艦隊赴索馬里海域護航過程中的敘述，比較合理的是()A．三亞日出的時間越來越晚B．天津某學校正午的旗桿影子逐漸變長C．經過馬六甲海峽風急浪高D．在北印度洋航行順風順水(1)關于中國海軍艦隊赴索馬里海域護航過程中的敘述，比較合理(2)中國軍艦若要去解救一艘被海盜追蹤的船只，需要利用的地理信息技術主要是()A．RSGIS B．GPSGISC．GISSOS D．SOSGPS(2)中國軍艦若要去解救一艘被海盜追蹤的船只，需要利用的地理【剖析】第(1)題，中國海軍艦隊赴索馬里海域護航的時間是在北半球的冬半年，北印度洋受冬季風的影響，海水由東向西流，故船隊航行時順風順水。第(2)題中國軍艦若要去解救一艘被海盜追蹤的船，用全球定位系統(tǒng)定位，用地理信息系統(tǒng)來分析其可能的去向，因此選擇B項。【答案】

(1)D(2)B【剖析】第(1)題，中國海軍艦隊赴索馬里海域護航的時間是在典例2(2009·山東濰坊)2008年9月6日上午11時25分，中國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功的以“一箭雙星”方式將環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星(簡稱“環(huán)境減災”)A、B衛(wèi)星送入太空。據此回答(1)～(2)題。(1)“環(huán)境減災”衛(wèi)星對生態(tài)環(huán)境和災害進行動態(tài)監(jiān)測，直接應用的地理信息技術是()A．遙感 B．地理信息系統(tǒng)C．全球定位系統(tǒng) D．數字地球(2)“環(huán)境減災”衛(wèi)星不能直接監(jiān)測的自然災害是()A．臺風B．洪澇C．地震D．森林病蟲害典例2(2009·山東濰坊)2008年9月6日上午11時2【剖析】第(1)題，遙感技術是“人的視力的延伸”，對某項事物的觀測要利用的就是遙感技術。第(2)題，地震是長期內應力作用下巖層斷裂、能量釋放產生的，遙感是對地理事物的感知，卻無法對一種作用力進行監(jiān)測?！敬鸢浮?/p>

(1)A(2)C【剖析】第(1)題，遙感技術是“人的視力的延伸”，對某項事典例3(2009·遼寧鞍山)自然地理環(huán)境對現代城市規(guī)劃產生深刻的影響。據此回答(1)～(2)題。典例3(2009·遼寧鞍山)自然地理環(huán)境對現代城市規(guī)劃產生(1)巴黎計劃在其北部建一衛(wèi)星城，其城市規(guī)劃布局將采用上圖D區(qū)域的布局模式，主要考慮的環(huán)境要素是()A．河流的流向 B．地形的起伏C．人們的審美觀念 D．主導風向(2)該衛(wèi)星城建好后，某出租車公司要在中心調度系統(tǒng)中快速查詢本公司出租車的位置信息，所采用的技術是()A．RS技術 B．GIS技術C．無線電呼叫技術 D．GPS技術和GIS技術(1)巴黎計劃在其北部建一衛(wèi)星城，其城市規(guī)劃布局將采用上圖D【剖析】第(1)題，為減少工業(yè)區(qū)對居民區(qū)的污染，在布局中依據城市盛行風向，把工業(yè)區(qū)放在盛行風的下風向，并用綠化帶隔離。巴黎地處溫帶海洋性氣候區(qū)，全年盛行西南風。第(2)題，出租車的具體位置需要利用GPS進行定位，而查詢需利用GIS。【答案】

(1)D(2)D【剖析】第(1)題，為減少工業(yè)區(qū)對居民區(qū)的污染，在布局中依典例4(2008·廣東珠海)讀GPS手機界面圖，界面上的時間為北京時間。讀圖回答(1)～(2)題。典例4(2008·廣東珠海)讀GPS手機界面圖，界面上的時(1)此時，持有GPS手持機者所在的地形區(qū)為()A．江漢平原 B．江淮平原C．華北平原 D．江南丘陵(2)如果此日全球晝夜平分，那么此地離日落還約有()A．56分鐘 B．1小時C．1小時1分鐘 D．1小時5分鐘(1)此時，持有GPS手持機者所在的地形區(qū)為()【剖析】從手機界面圖上可以看到的信息有：海拔17米，緯度：32°03′23.2″N，經度：118°45′54.6″E，北京時間：16時59分11秒。根據經緯度很容易判斷該地位于江淮平原。如果此日全球晝夜平分，那么該地應該地方時18時日落，根據該地與北京時間的120°相差1°14′5.4″，該地地方時比北京時間晚大約5分鐘，所以此地離日落還約有1小時5分鐘。【答案】

(1)B(2)D【剖析】從手機界面圖上可以看到的信息有：海拔17米，緯度：例1(2010·浙江文綜)某市泥石流易發(fā)生在下列三項條件都同時具備的地方：(1)河道；(2)陡坡；(3)大量松散土石分布。該市的地理信息經數字化后，處理分析得出表4，如圖甲。讀圖，完成(1)～(2)題。例1(2010·浙江文綜)某市泥石流易發(fā)生在下列三項條件都(1)圖乙中，符合該市河流流向的選項是()A．a B．bC．c D．d(2)該市易發(fā)生泥石流的區(qū)域是()A．甲、庚 B．丙、庚C．乙、丁 D．戊、辛(1)圖乙中，符合該市河流流向的選項是()【剖析】第(1)題，由表2和表3數字判斷河流流向。表2數字1處為河流所在位置，由表3數字可確定河流干流由西南流向東北，選A。第(2)題，由泥石流發(fā)生的三個條件及表格說明可知，泥石流易發(fā)程度由前三個表格中數字之和決定，把每個區(qū)域三個數字相加，其和越大表明該處越易發(fā)生泥石流，對比各區(qū)域可知D項正確?！敬鸢浮?/p>

(1)A(2)D【剖析】第(1)題，由表2和表3數字判斷河流流向。表2數字例2(2008·海南地理)下圖示意為某專題研究建立的地理信息系統(tǒng)(GIS)圖層。據此完成(1)～(2)題。例2(2008·海南地理)下圖示意為某專題研究建立的地理信(1)該專題研究可能是()A．耕地分類和評價B．工業(yè)分布與交通的關系C．商業(yè)分布和規(guī)劃D．學校布局(2)若利用該地理信息系統(tǒng)進行深埋垃圾場選址，在下列圖層中應增加()①大氣污染②區(qū)域規(guī)劃③造紙廠、印刷廠分布④水文地質A．①② B．①③ C．②③ D．②④(1)該專題研究可能是()【剖析】