空间信息技术综述.doc

空间信息技术综述2014级空间信息与数字技术-黄峻学号：1420012112一、空间信息技术的研究内容 空间信息技术(Spatial Information technology)是20世纪60年代兴起的一门新兴技术，70年代中期以后在我国得到迅速发展。主要包括卫星定位系统、地理信息系统和遥感等的理论与技术，同时结合计算机技术和通讯技术，进行空间数据的采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用等。空间信息技术在广义上也被称为“地球空间信息科学”。对于地球空间信息科学，中国国家自然科学基金委员会的定义是：在现代高新技术发展的前提下，将地球作为一个完整的系统；以空间技术、遥感技术、计算机应用、地理信息系统、多媒体与虚拟技术、通信与互联网为手段，获取、处理、分析、存储、传输具有明确空间尺度和定位含义的地球科学信息；以地球科学的基本理论为基础，信息论、控制论、系统论作为支撑，形成集成的科学体系，研究解决地球科学问题，特别是地球各因素的相互作用、地球信息的时空特征和变化的规律的科学。空间信息技术大致可以分为信息数据的采集、整合、分析及表达四个主要技术内容。遥感技术(remote sensing,RS)主要承担广域空间信息数据的采集与分析的任务；全球定位系统(global positioning system,GPS)主要承担地表物体精准空间位置数据的采集任务；地理信息系统(geographic information systems,GIS)主要承担信息数据的整合、存储、分析及输出表达的任务。由于这三项技术在技术上相互补充、结合紧密，在实际中常常整合使用，又因三项技术的英文名称中都带有“S”字样，因而将三项技术的集成整合称为“3S”技术。“3S”技术是学科发展以及应用深入的必然结果，这三项技术支撑起空间信息技术的主要内容。2、 空间信息科学与技术的发展历程 空间信息技术并非是今天才有的技术。人类向文明社会过渡的初始，先人就十分地关注地理现象的时空演化，分布在世界各地的数十万年前的岩画，就存在地图与像图的雏形。中国人在历史上曾经创造过灿烂的文明，在空间信息技术的发明与应用方面也曾走在世界的前列。春秋时期，在齐国实施的“井田制”是土地管理、土地规划的开始，而管理与规划的“井田”就是一种空间的信息。史记中记载的“图穷匕见”的故事证明，我们的祖先在春秋战国时期就意识到地图的重要性，懂得制作地图，将地图用于战争与国土管理。1946年，美国人发明了计算机，开启了现代信息技术与信息时代的大门。作为信息的重要组成部分空间信息，在计算机发明的最初几年就开始占据信息与信息技术的重要地位，当时就有人尝试将地籍图输入计算机，形成地籍数据库用于房地产管理，开始了现代空间信息技术的实际应用。在计算机技术的有力支撑下，空间信息技术在广阔的应用层面多方位、多渠道地迅速发展。三、空间信息技术的理论与实际意义1、 促进哲学观念的更新空间信息技术帮助人们端正对自然的认识：自然不是任人宰割、肆意践踏的对象，在自然的面前，人类不能为所欲为。事实上，人类正承受由于自己对自然的恶行逆举而受到的惩罚。在哲学层面上，空间信息技术促使人们改变了“征服自然”、“自然为我所用”、与自然相对的错误观念，转变为与自然协调发展、“天人合一”、遵从自然规律的科学理念。这种观念上的改变对于人类的改变对于人类生存与发展的贡献无疑是巨大的，意义是极其深远的。空间信息技术的深刻科学内涵在于：它不仅能够实时、准确提供地表的表象信息，如土地覆盖的各种土地类型的几何位置、面积、相互位置关系等；还可以提供土地及大气的潜在信息，如地面与海洋表面温度、作物长势、地面生物量、作物营养亏缺、大气污染等：并且还可以连续对地面进行长期观测，构成时间、空间一体化的多维信息集合。这种大面积、事实准确的多位时空信息对于深刻认识地球自然环境、各种自然现象的发生发展，以及人与自然相互是我们所不具备的。人们认识的局限性与缺乏地学空间的必要信息，以及没有掌握获取这类信息的技术手段有着密切的关系，科学自然观、科学发展观应当在包括空间信息技术在内的各种科学技术手段的支持下，不断提升与进步。2、 加速社会进步空间信息技术在推动社会信息化、社会进步中起到了关键性的作用。空间信息技术提供的多尺度、多层面的时空信息，是人们社会活动、生产活动的基础信息。据统计，国名经济部门有80的领域都需要空间信息技术提供的时空信息为基础构建本行业的信息系统。1998年1月，美国提出“数字地球”战略，由此在世界上掀起了社会信息化的热潮。在半年时间内，有50多个国家都先后提出了数字地球战略。中国大陆也在1998年6月提出发展数字地球战略。所谓“数字地球”是在遥感技术的支持下，适时采集全球地表信息，在计算机网络上构建一个虚拟地球，反映现势性很强的地学空间信息，实施经济、政治、科学研究的全球战略。此后，“数字地球”概念又衍生出数字农业、数字林业、数字国土、数字海洋等，社会信息化进程呈现加速的发展态势。空间信息技术的发展与普及为信息化社会的到来与发展创造了必要条件3、 提高科学研究水平 时空是一切物质存在的载体，又是物质运动的“舞台”。绝大部分的自然现象和社会现象都与时间与空间有关。对自然载体、物体的静态与动态加载上精细时空坐标，使之定量、定位、定时，是科学研究深入、成熟的标志。现代科技信息技术为各个领域对于物体或物质的宏观或中观运动的定量、定位、定时研究提供了必要条件，从而加速了学科研究的发展。随着空间信息技术的发展，虚拟现实技术成为诸多领域科学研究的有力工具。所谓虚拟现实是指使用计算机模拟研究对象的变化规律，以声、光、影像的形式，生动展现在各种设定条件下研究对象的发生、发展一直到消亡的全过程。地质工作者按照地质力学的种种假说，虚拟地质结构变化的过程，研究由此引发的各种地质现象，包括大陆漂移、山脉隆起等；气象工作者根据气象的成因分析，如虚拟温室效应、应用热带风暴等；农业工作按照作物生长规律，在设定的条件下模拟生长过程，研究农作措施的最佳效果。虚拟现实技术将长期、复杂、难以重现的条件变为计算机设定，大幅度缩短了研究过程，为理论研究、实验研究开辟了一个新的、便捷的途径。4、改善人们的生活质量 现代空间信息技术已经深入到人们的生活中，深刻地改变着人们的生活模式。衣食住行以及文化娱乐是衡量人们生活质量的几个主要方面。空间信息技术对工农业生产带来的变化大幅度提高了人们的着装与食品质量与数量；生态环境的改善提升了人们的居住条件，为人们提供了一个碧水蓝天的舒适环境。长期以来，电影是人们的一种十分普及的文化娱乐方式。在空间信息技术支持下，电影从拍摄到观看都有重要的变化。以“泰坦尼克号”为代表的灾难片的拍摄，空间信息技术提供了多种方法模拟灾难的场景，既有强烈的震撼效果，又可以节省大量的拍摄成本；使用立体成像原理，观众可以观看立体电影，效果比普通电影又向贴近真实迈进了一步。空间信息技术也已经应用到体育裁判、竞技研究上，比如重放网球比赛场景、细部定位网球是否出界、测量网球或足球的球速、跟踪球的飞行距离等。这种技术增加了体育比赛的观赏性及裁判的公平性。空间信息技术甚至进入到家庭，只要在电视机上增加一个设备，娱乐者手上戴一个手套，运行相应计算机软件，就可以再虚拟场景下对电视屏幕打保龄球、高尔夫球，甚至两人比赛“拳击”。空间信息技术极大地丰富了人们文化娱乐的内容，使现代文化娱乐更加丰富多彩。四、小结空间信息技术定义为地理空间信息数据的自动获取、存储、分析以及信息提取的技术，该技术门类主要包括遥感技术、全球定位系统、地理信息系统三项技术，并加以集成整合。空间信息的不确定性研究、