地理信息技术在区域地理ppt课件

,地理信息技术的应用,1,我国2008年5月12日发生了汶川8.0级特大地震。我国是如何迅速了解灾情、展开救援的？,2,地理信息技术是现代地理科学研究的主要技术手段之一，包括：GPS、RS、GIS，三者的结合即为数字地球。你对GPS了解多少？GPS定位原理是什么呢？,3,遥感技术的应用,一、遥感技术的优点,二、遥感技术的原理,三、遥感技术系统及工作流程,四、遥感的分类,五、遥感影像及主要影响因素,六、遥感技术的应用,4,地理信息技术：,1.概念,5,2.应用,6,一、遥感（RS）,1、概念（RS）：人们利用一定的技术装备，在航空器或航天器上，对遥远的地物进行感知。是人的视力的延伸。,7,什么是遥感技术？,遥感（RemoteSensing，简称RS），就是“遥远的感知”，遥感技术是利用一定的技术设备和系统，远距离获取目标物的电磁波信息，并根据电磁波的特征进行分析和应用的技术。,8,2遥感的装置,传感器遥感的关键装置,作用：传感器在航空或航天器上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面接收站（下图）,9,遥感技术的原理,地物在不断地吸收、发射（辐射）和反射电磁波，并且不同物体的电磁波特性不同。遥感就是根据这个原理，利用一定的技术设备和装置，来探测地表物体对电磁波的反射和地物发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。,10,组成,遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等,11,3遥感技术的主要环节和功能,12,1、遥感技术系统包括：空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器）地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正）地面实况调查系统（如收集环境和气象数据）信息分析应用系统,遥感技术系统及工作流程,13,地物反射或辐射电磁波,传感器获取电磁波，并以影像胶片或数据磁带记录下来,传感器传输信息,地面站对信息进行处理、判读、校正、分析,制作专题地图，供用户应用,2.遥感技术的工作流程：,遥感技术系统及工作流程,14,请利用已有的技术设备和系统，设计传感器获取地物的电磁波信息特征的方案。,1.传感器接收、记录地物反射太阳辐射的电磁波。,2.传感器接收、记录地物本身辐射的电磁波。,3.传感器对目标地物主动发射特定波长的电磁波，然后接收、记录反射回来的电磁波。,遥感技术系统及工作流程,15,1.按遥感平台的高度分类大体上可分为：地面遥感、航空遥感、航天遥感2.按所利用的电磁波的光谱段分类可分为：可见/反射红外遥感、热红外遥感、微波遥感3.按研究对象分类大体上可分为：资源遥感、环境遥感4.按应用空间尺度分类可分为：全球遥感、区域遥感、城市遥感,遥感的分类,地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统，地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上,可进行各种地物波谱测量。航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地面观测的遥感技术系统。航天遥感又称太空遥感(spaceremotesensing)泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统，以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内。卫星遥感(satelliteremotesensing)为航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。,16,遥感的分类,比较地面遥感、航空遥感、卫星航天遥感的不同点。,17,遥感的分类,可见光反射红外遥感主要指利用可见光(0.4微米0.7微米）和近红外(0.7微米2.5微米）波段的遥感技术统称，前者是人眼可见的波段,后者即是反射红外波段，人眼虽不能直接看见,但其信息能被特殊遥感器所接受。它们的共同的特点是，其辐射源是太阳，在这两个波段上只反映地物对太阳辐射的反射，根据地物反射率的差异，就可以获得有关目标物的信息，它们都可以用摄影方式和扫描方式成像。,18,遥感的分类,热红外遥感指通过红外敏感元件，探测物体的热辐射能量，显示目标的辐射温度或热场图像的遥感技术的统称。遥感8微米14微米波段范围。地物在常温(约300K)下热辐射的绝大部分能量位于此波段，在此波段地物的热辐射能量，大于太阳的反射能量。热红外遥感具有昼夜工作的能力。,19,遥感的分类,微波遥感指利用波长1微米1000毫米电磁波遥感的统称。通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天候工作。,20,遥感技术的优点,比较人工实地调查与利用遥感技术调查，哪一种获取资料和信息的方法更好。,多,少,差（慢）,好（快）,多,少,高,低,小，有些地方不能人工调查,广，连续性好，能获得人眼看不到的信息,差，不能全天候观测,好，能全天侯观测,请用简短的语言总结出遥感技术的优点,21,遥感的分类,比较可见光反射遥感、近红外遥感、热红外遥感、微波遥感的不同点。,0.4微米0.7微米,0.7微米2.5微米,8微米14微米,1微米1000毫米,大,大,小,小,方便，不需特殊仪器,可起辅助作用,可昼夜工作、预测火山爆发、监测火情,可昼夜工作，有穿透能力,22,遥感的优越性：,（1）提高研究工作的精度和质量，节省人力、财力，提高效率。,（2）遥感信息作为重要的信息源，为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化和发展，提供了条件。,23,遥感影像及主要影响因素,遥感影像,遥感影像遥感影像可以通过对地表摄影或扫描获得。摄影影像是摄相机对地面物体摄影，直接在感光材料上记录地物的光像；扫描影像是地面信息通过探测器先变为电信号并记录在磁带上，然后回放磁带，在感光片上曝光而成。,24,五、遥感影像及主要影响因素,黑白遥感影像,遥感影像,真彩色遥感影像,西安附近假彩色遥感影像,问题二各种遥感影像的地物颜色有什么特征？,2.各种遥感影像的特征,建筑物为灰白色，草地和森林颜色较深,与地物的颜色特征一致,草、树、庄稼为红色，水为灰色或蓝色，城市为灰蓝色,25,像元（分辨率数值）越小，遥感影像清晰度（分辨率）越高。,像元大小（分辨率数值）与遥感影像的清晰度（分辨率）有何关系？,遥感影像及主要影响因素,26,五、遥感影像及主要影响因素,遥感影像,你说我说,活动六判断地物种类（道路、桥梁、建筑物、植被、水体、地形等）,开罗城区,巴格达黑白遥感图,27,遥感影像及主要影响因素,根据对遥感影像的认识，你认为影响遥感影像清晰度的因素还有哪些？,设备因素：,外界因素：,遥感平台的稳定性、传感器的工作方式、影像大小、像元大小（相机或扫描仪的分辨率、胶片的分辨率）等。,天气（云层）、遥感平台高度、太阳照射情况等。,遥感影像的影响因素,28,据报道：2002年，对山西省晋城市开展了“矿产资源开发状况遥感动态监测”的试验研究工作。监测的目标主要有：矿产开发点的分布、位置、数量、矿种、开采方式；违法开采现象；固体废物堆放情况；矿产开发引发的地质灾害分布情况；矿山土地覆盖的变化情况，如耕地、植被破坏等。在晋城地区，正在开采煤矿的生产用地、煤矸石堆、矿区道路、矿山建筑物等地物的影像特征与已废弃矿山有明显的差异，进一步挖掘影像细节还可区分出近于停产煤矿的生产用地。晋城地区234处无证开采铁矿的发现堪称为此次工作的意外收获。由于采矿规模小，具较强的隐蔽性，当地矿管部门难以全面掌握情况。国土资源部矿产资源开发司根据遥感监测结果，要求省市有关部门进行查处，目前全市所有持证小铁矿全部停产整顿，各类非法小铁矿开采点已被全部关闭。晋城市煤矿开采引起的地质灾害如塌陷坑、地裂缝等在影像上清晰可辨。这些地质灾害的发现为下一步生态环境的恢复治理提供了基础资料。,遥感技术的应用,29,资源普查,环境与灾害监测,此外，遥感技术还广泛应用于城市遥感调查、考古调查、军事、大型工程监测以及为地理信息系统提供准确、及时的数据等方面。,陆地水资源调查,土地资源调查,海洋资源调查,水污染监测,植被资源调查,森林病虫害监测,森林火灾与煤矿火点监测,大气监测与天气预报（包括台风监测预报）,旱涝灾害监测,海洋赤潮灾害监测,矿产开采监测和资源调查,六、遥感技术的应用,30,5、在区域地理环境研究中应用的领域,环境监测,自然灾害防御监测,资源调查,31,讨论：1998年洞庭湖及荆江地区飞机、卫星遥感影像对洪水监测,32,33,思考：,1从监测的范围、速度，人力和财力的投入等方面看，遥感具有哪些特点?,点拨：范围更广、速度更快、需要人力更少、财力投入少。,2有人说：遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗?,点拨：同意。可以从遥感的定义分析。从某种意义上说，人们“看”的过程就是在遥感，眼睛相当于传感器。,34,遥感,能够精确地观测到距离更遥远、范围更广阔的现象。,能够更及时、更持久地监测事物的发展变化,能够观察到可见光之外人眼看不见的光线。,35,二、全球定位系统（GPS）,1.概念：利用卫星，在全球范围内适时进行导航、定位的系统。,36,2.组成,三大部分,空间部分GPS卫星星座,地面控制部分地面监控系统,用户设备部分GPS信号接收机,37,38,3GPS的用途和工作特点,（1）用途：能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。,（2）特点,全能性,全球性,全天候,连续性,适时性,39,4.应用,区域地理环境研究：如野外调查,导航服务,40,思考：,在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的?,汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息，解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置、及时通过语言提示为汽车导航。,41,讨论：我国的卫星导航定位系统,我国卫星导航定位系统与全球定位系统的区别,42,三、地理信息系统（GIS）,1概念：专门处理地理空间数据的计算机系统,2GIS的简要程序：,信息源（图像、数据等）,数据处理（建立空间、数据模型）,数据库（某一区域图像、数据总和,空间分析（对整个区域或局部及相邻部分进行综合分析）,表达（形成地图、图像、图表、数字等）,43,3GIS的应用,（1）在区域地理环境研究中的应用,（2）在城市管理中的应用,例：香港利用GIS管理城市,44,思考：,1与地图相比，地理信息系统具有哪些优点?,点拨：,（1）信息量大，使用方便,（2）功能强大、完备：查询检索、空间分析、修改补充、距离测算等。,（3）能够进行动态监测和评估预测等,45,2有人说：地理信息系统是地图的延伸。你怎样理解?,点拨：,我们可以理解为地图是GIS的重要信息源，是GIS的基础，而GIS是地图的发展和完善，除了具备地图的基本功能外，还有地图没有的更好的功能。,46,四、地理信息技术与数字地球,1“3S”技术之间的关系,全球定位系统,空间定位,地理信息,遥感,获取,管理、查询、更新、空间分析、应用评价,地理信息系统,47,四、地理信息技术与数字地球,1“3S”技术之间的关系,2地理信息技术与数字地球的关系：地理信息技术为构建数字地球奠定基础,3数字地球的概念和功能,48,讨论：,1在飞机遥感图像和卫星遥感图像中对洪水灾害的监测和统计除运用了遥感技术外，还运用了哪种地理信息技术?这两种地理信息技术在这次洪灾监测和统计中具有怎样的相互关系?,点拨：,在飞机遥感图像和卫星遥感图像所示的洪水监测和统计中,除运用了遥感技术外,还运用了地理信息系统。遥感提供了信息源(信息搜集),地理信息系统对信息进行加工(分析、统计)。,49,2城市110指挥中心在接到报警电话后，能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。为提高出警效率，许多城市配备了巡誓车。应用地理信息技术可大大提高出誓效率。,(1)110指挥中心要随时掌握每辆巡警车在城市中的位置，可以利用哪一种地理信息技术?,点拨：,可以利用全球定位系统,50,(2)110指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近，可以利用哪一种地理信息技术?,(3)110指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通，还需要利用哪些技术?如果存在严重交通堵塞，110指挥中心又该怎么办?,点拨：,可以利用地理信息系统,点拨：,要用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要另外找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车（需要综合运用上述技术）。,51,(4)假如你是110指挥中心的调度员，描述在接到报警电话到指挥警车前往出事地点的工作程序。,(5)由此例推想，地理信息技术还可以应用于城市管理的哪些部门中?,点拨：,接警确认出事地点的位置（在显示各巡警车的地理信息系统中）了解其周围巡警车的位置分析确定最近（或能最快到达）的巡警车通知该巡警车。,点拨：,城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门，都可利用地理信息技术。,52,数字地球,数字地球的应用前景,53,美国副总统戈尔演讲资料数字地球-21世纪认识地球的方式,阅读,54,通俗地讲，数字地球是用数字的手法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现网上流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。,严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。,数字地球的定义,55,把地球上每一个确定点（点的范围因需要可大可小）的相关信息和数据组织起来，然后进一步组合地球上所有这样的点，构造一个能包容自然和人类大多数数据和信息的虚拟地球，这就是数字地球。,数字地球的基本定义,56,一、用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题。,数字地球的核心思想,二、最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息。,57,数字地球的基础全球网络与分布式