地理信息技术和应用.ppt

第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 一 地理信息技术和应用 1 地理信息技术的概念 获取 管理 分析 应用 地理空间信息 现代技术的总称 遥感 全球定位系统 地理信息系统 包括 2 地理信息技术的应用 1 广泛应用于区域地理环境研究 2 大众化应用 二 遥感 1 遥感的概念是人们在航空器或航天器上利用一定的技术装备 对地表物体进行远距离的感知 航空器 在大气层中飞行 没有超出地球引力范围的飞行器 如飞机 高空气球航天器 脱离地球引力场在宇宙空间飞行的飞行器 如各种人造卫星 探测器 航天飞机 载人宇宙飞船 天空实验室等 2 工作原理 2 工作原理 传感器 接受地面物体反射或辐射的电磁波信息 以图像胶片或数据磁带记录信息 把信息传送到地面接收站 目标物 传感器 地面系统 成果 辐射或反射电磁波 收集 传输 信息处理和分析 专业图件 遥感技术的主要环节 3 遥感在区域地理环境研究中的作用 1 可以提高研究工作的精度和质量 节省人力财力 提高效率 传统的工作方法 从点 线实地观测入手 逐渐过渡到面上的分析 3 遥感在区域地理环境研究中的作用 1 可以提高研究工作的精度和质量 节省人力财力 提高效率 传统的工作方法 从点 线实地观测入手 逐渐过渡到面上的分析 遥感技术 从面上的区域分析研究入手 然后有重点地选择若干点 线进行野外验证和检查 精度差 效率低 精度高 效率高 2 遥感信息作为重要源 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 3 遥感在区域地理环境研究中的作用 1 可以提高研究工作的精度和质量 节省人力财力 提高效率 乞力马扎罗山 4 遥感区域地理环境研究中应用 资源调查 环境监测 自然灾害防御监测 太湖叶绿素的浓度变化 1984 8 1986 7 1994 6 1998 8 环境监测 1999年6月下旬 7月上旬 7月中旬 7月下旬干旱遥感监测图 广西梧州市附近存在1 8万亩的洪涝淹没区 珠江三角洲地区 沿西江 北江及珠江三角洲地区存在127 9万亩的洪涝淹没区 利用2002年8月26日遥感卫星MODIS数据对发生在我国内蒙古自治区大兴安岭地区的森林火灾继续进行监测 结果如下 详见附图 1 该地区已无明显烟雾出现 2 截止8月26日 该地区的燃烧和过火面积约为59 1万亩 393 9平方公里 其中 7月27日前的面积为22 9万亩 152 9平方公里 7月27日至8月26日期间的面积为36 2万亩 241平方公里 利用风云一号C星资料处理的内蒙古自治区东部地区的积雪监测图 在2000年12月3日的积雪监测图中 可以看到锡林郭勒盟东部 赤峰市北部 兴安盟大部 哲里木盟全部和呼伦贝尔盟部分地区均有积雪覆盖 与11月21日的积雪监测图相比 赤峰市北部 兴安盟 哲里木盟及锡盟局部的积雪覆盖范围有所减小 但锡林郭勒盟东部的绝大部分地区仍有大范围的较厚积雪 呈黑色的是 河 湖等水体 呈浅灰色的是 居民点 对a图信息经过处理后制作成的 遥感常用的各光谱段的主要特性如下 紫外线波长范围为0 01 0 4 m 太阳辐射含有紫外线 通过大气层时 波长小于0 3 m的紫外线几乎都被吸收 只有0 3 0 4 m波长的紫外线部分能穿过大气层到达地面 且能量很少 并能使溴化银底片感光 紫外波段在遥感中应用比其它波段晚 目前 主要用于探测碳酸盐岩分布 碳酸盐岩在0 4 m以下的短波区域对紫外线的反射比其它类型的岩石强 另外 水面飘浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈 因此可用于油污染的监测 但是紫外波段从空中可探测的高度大致在2000m以下 对高空遥感不宜采用 可见光可见光在电磁波谱中 只占一个狭窄的区间 波长范围0 4 0 76 m 它由红 橙 黄 绿 青 蓝 紫色光组成 人眼对可见光可直接感觉 不仅对可见光的全色光 而且对不同波段的单色光 也都具有这种能力 所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波段 在遥感技术中 常用光学摄影方式接收和记录地物对可见光的反射特征 也可将可见光分成若干个波段同一瞬间对同一景物 同步摄影获得不同波段的像片 亦可采用扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征 可见光是遥感中最常用的波段 红外线红外线波长范围为0 76 1000 m 为了实际应用方便 又将其划分为 近红外 0 76 3 0 m 中红外 3 0 6 0 m 远红外 6 0 15 0 m 和超远红外 151000 m 近红外在性质上与可见光相似 所以又称为光红外 由于它主要是地表面反射太阳的红外辐射 因此又称为反射红外 在遥感技术中采用摄影方式和扫描方式 接收和记录地物对太阳辐射的红外反射 在摄影时 由于受到感光材料灵敏度的限制 目前只能感测0 76 1 3 m波长范围 近红外波段在遥感技术中也是常用波段 中红外 远红外和超远红外是产生热感的原因 所以又称为热红外 自然界中任何物体 当温度高于绝对温度 273 15 时 均能向外辐射红外线 物体在常温范围内发射红外线的波长多在3 4 m之间 而15 m以上的超远红外线易被大气和水分子吸收 所以在遥感技术中主要利用3 15 m波段 更多的是利用3 5 m和8 14 m波段 红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射 如热污染 火山 森林火灾等 所以工作时不仅白天可以进行 夜间也可以进行 能进行全天时遥感 微波微波的波长范围1mm 1m 微波又可分为 毫米波 厘米波和分米波 微波辐射和红外辐射两者都具有热辐射性质 由于微波的波长比可见光 红外线要长 能穿透云 雾而不受天气影响 所以能进行全天候全天时的遥感探测 微波遥感可以采用主动或被动方式成像 另外 微波对某些物质具有一定的穿透能力 能直接透过植被 冰雪 土壤等表层覆盖物 因此 微波在遥感技术中是一个很有发展潜力的遥感波段 玉米种植地 水稻种植地 遥感在农业方面的应用 1 土地资源调查 2 土地利用现状调查 华北平原1997年4月冬小麦长势遥感监测结果 华北平原1997年5月冬小麦长势遥感监测结果 好 较好 一般 较差 差 好 较好 一般 较差 差 遥感在农业方面的应用 3 农作物长势监测和估产 4 病虫害和农生态环境调查与监测 遥感的功能 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 即对事物进行动态的监测 能够观察到可见光之外人眼看不见的光线 三 全球定位系统 1 概念 利用卫星 在全球范围内适时进行导航 定位的系统 统称全球定位系统2 组成 三 全球定位系统 1 概念 利用卫星 在全球范围内适时进行导航 定位的系统 统称全球定位系统2 组成 空间星座 24颗卫星 用户系统 GPS信号接收机 地面控制系统 1个主控站 3个注入站 5个监控站 确定点A的位置需知几个值 B 确定点B的位置需知几个值 3 工作特点全能性 陆地 海洋 航空和航天 全球性 全天候 连续性和实时性 4 在区域地理环境研究中的应用 1 野外调查 确定考察点的地理位置 经度和纬度 高程 海拔 2 导航 显示城市道路图和该车位置 系统显示可行路线 驾驶员输入出发点和目的地地名 驾驶员选择其中一条 通过语音提示引导驾驶员把车开到目的地 四 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 称为 地理信息系统 2 GIS的简要程序 信息输入 数据处理 数据库管理 空间分析查询 可视化表达 地图遥感图像 野外考察 室内实验 社会经济统计等获得 关于某一研究区域的若干图层就组成GIS数据库 按一定规划对所研究的某一区域进行空间分析 形成可供研究 规划和决策人员使用的产品 如地图 图像 统计图表 数字等 建立空间模型和数据模型 1 界面组成 功能区 索引 图层内容等 2 信息系统的功能 地图信息 全部或局部地区信息 专业分类信息 有关内容的文字 图像信息 缩放 补充 测算等 信息输出等 3 地理信息系统的应用 1 应用在区域地理环境的研究中 2 应用于城市管理中 1 概念是指数字化的地球 即把整个地球信息进行数字化后 由计算机网络来管理的技术系统 2 功能 1 数字化手段统一处理地球问题 2 是最大限度地利用信息资源 使普通百姓能够通过一定方式方便获得他们想了解的有关地球的信息 五 数字地球 1 3S 的关系 联系 既互为独立发展又相互促进 区别 遥感主要用于地理信息数据的获取 全球定位系统主要用于地理信息的空间定位 地理信息系统主要用来又对地理信息数据进行管理 查询 更新 空间分析和应用评价 在图1 5和图1 6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