高中地理 第三章《地理信息技术应用》 湘教版必修3.ppt

地理信息技术应用 第三章 地理 必修 3 1地理信息系统及其应用 第一节地理信息系统及其应用 一 地理信息系统 二 地理信息系统与城市管理 一 地理信息系统的概念 二 地理信息系统的发展 四 地理信息系统的工作过程 三 地理信息系统的组成 一 地理信息系统 gis 的概念 是一种以采集 储存 管理 分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统 与一般信息系统的差别是 它采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的 从学科的角度 gis是在地理学 地图学 测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科 具有独立的学科体系 从功能上 gis具有空间数据的获取 存储 显示 编辑 处理 分析 输出和应用等功能 地理信息系统与地图的区别 1 不仅有平面信息 还有三维立体的信息 2 有很多的检索功能和大容量的信息库 3 随时进行信息的切换 缩放 补充测算等 获得更新的信息 4 不仅有空间数据信息 还有景观照片和动态的影像信息 5 查询方式不同 地理信息系统通过计算机进行查询和数据更新 而地图通过肉眼进行判读 获得地理信息 地理信息系统的信息更有针对性 速度也更快 二 地理信息系统的发展 地理信息系统发展 二十世纪 1 60年代 开拓期 2 70年代 巩固发展期 4 90年代 用户时代 3 80年代 大发展期 三 地理信息系统的组成 数字化仪 解析测图仪 扫描仪 测绘仪器 光笔手写笔 计算机 输出设备 喷墨打印机 磁带机 喷墨绘图仪 光盘刻录机 储存设备 光盘机 激光打印机 活动硬盘 主页 返回 包括计算机主机 数据输入设备 数据输出设备 数据传输设备 储存设备 四 地理信息系统的工作过程 信息源 地图 遥感图象 实验数据 gps数据 数据处理 即建立空间模型和数据模型 数据库 关于某一研究区域的若干图层的总和 数据分析 使各类数据之间的关系 以直观的形式表现出来 如图形 地图或表格 表达 将系统分析的结果形成地图 图象 图表 数字等产品 采集 储存 分析 输出 返回 表达 信息源 地图 遥感图象 野外考察 室内实验 社会经济统计获得 数据处理 建立空间模型和数据模型 空间模型是用点 线 面来表示地物的空间特征 如位置 形状 和属性特征 如种类 大小 数据模型是通过一定的方式将所要表达的内容转变成数据 这是gis与地图最基本的差异 数据库 地物空间特征和属性的各项数据的结合 构成某一主题的图层 如地貌图层 土壤图层 土地利用图层等 关于某一研究区域的若干图层就组成gis数据库 空间分析 按一定规划对所研究的局部进行空间分析 也可对局部及其相邻的部分 以至整个区域进行综合分析 数据库中各图层上有关的数据 都可供分析 表达 将系统处理 分析的结果 形成可供研究 规划和决策人员使用的产品 主要形式有 地图 图象 统计图表 数字等 二 地理信息系统与城市管理 地理信息系统在道路交通中的应用 gis能够回答的问题 1 位置问题 即 在某个特定位置有什么 的问题 位置可以用多种方式描述 如名称 邮编 地理参照物等 2 条件问题 即 在哪里 的问题 这个问题与上述相反 并且需要依靠空间分析来回答 这个问题要求找到满足某个条件的地点 比如要找到一块无林地 要求是面积为2000平方米 距离公路100米以内 土壤可以支撑建筑物 3 趋势问题 即 自从 以来发生了哪些变化 的问题 可以观察某地区随时间的变化 4 格局问题 这个问题较为复杂 比如要确定核电站附近的居民 其死亡是否主要由癌症所致 5 模型问题 即 如果 会发生什么 的问题 例如如果一条新道路加入网络 或一种有毒物质渗漏至当地水源供应的地方时 会发生什么事情 回答这些问题需要有关地理学以及其他的信息 虚拟洛杉矶 浦东新区从业人员密度图 人口gis 上海市旧房改造 应用gis和rs技术 2000年彩红外航空遥感调查的旧区 2002年已改造旧区的绿地遥感特征 电磁波的热红外波段 更亮的浅色调 第二节遥感 rs 技术及其应用 一 遥感技术 三 遥感与环境灾害监测 二 遥感与资源普查 一 遥感的概念与发展 二 遥感技术系统与遥感类型 辐射能力 j cm min um 波长 um 紫外线 可见光 红外线 0 76 0 4 不同的物体对电磁波发射 反射和吸收的特征不同 一 遥感的概念与发展 可见光 红外光 返回 色调较浅 多为灰白色植物越鲜嫩则颜色越浅 2 遥感技术的主要环节遥感平台 传感器 传输与接受 数字 图像处理设备3 遥感的特点 探测的范围广 获得资料的速度快 周期短 受地面条件限制少 成本低 效益大等 1 遥感 rs 千里眼 遥感 人们利用一定的技术装备 在航空器或航天器上 在不与探测目标接触情况下 记录目标物对电磁波的辐射 反射 散射等信息 并通过分析 揭示目标物的特征 性质及其变化的综合探测技术 二 遥感技术系统与遥感类型a 航天遥感 航空遥感 近地遥感 紫外遥感 可见光遥感 红外遥感微波遥感 多谱段遥感 主动式 被动式 二 遥感技术系统与遥感类型b 二 遥感技术系统与遥感类型c 二 遥感与资源普查 通过遥感图象解译或图象处理技术 提取植被的分布 类型 结构 健康状况 产量等数据 荒漠化 土壤盐渍化 海洋生态 植被变化 水体变化污染 大气污染 海上冰山 全球气候变化 思考 重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是 地物的不同状况 有不同的反射率 根据这一原理 可以利用遥感的工作领域有 判断水体污染 分析城市大气污染 监测灾害 粮食作物的产量等 在特定的卫星图上 健康的植被往往呈鲜红色 长势弱的植被颜色较浅 由此可以判断植被生长的状况 d遥感卫星的科学实验功能 返回 利用遥感技术可以及时探知森林火灾发生的地点和范围 可分析大火蔓延的方向 为灭火总指挥制定灭火计划提供科学依据 电磁波的热红外波段 更亮的浅色调 葛洲坝与三峡工地遥感图片 3 3全球定位系统及其应用 一 全球定位系统 二 全球定位系统与定位导航 1 全球定位系统的组成 2 全球定位系统的的基本原理 一 全球定位系统 gps 1 概念 具有在海 陆 空进行全方位 实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统 通俗地说 利用卫星 在全球范围内适时进行导航 定位的系统 全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制 历时20年 耗资200亿美元 于1994年全面建成 具有在海 陆 空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统 目前的全球覆盖率为98 在美国 gps全球卫星定位技术与 阿波罗 飞船登月 航天飞机升空 共同位列为20世纪 三大航天工程 它能够实时测量 四度 经度 纬度 高度 速度 2 组成 包括三大部分空间部分 地面控制部分 用户设备部分 gps组成 gps卫星星座 地面监控系统 gps信号接收机 空间部分 各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55 轨道平面间距60 在每一轨道平面内 各卫星升交角距差90 为了减少误差 一般要求4颗卫星 用于定位的4颗卫星称为定位星座 地面监控部分 主控站位于美国科罗拉多的斯平士 coloradosprings 的联合空间执行中心 csoc 三个注入站分别设在大西洋 印度洋和太平洋的三个美国军事基地上 即大西洋的阿松森 ascension 岛 印度洋的狄哥 伽西亚 diegogarcia 和太平洋的卡瓦加兰 kwajalein 五个监测站设在主控站和三个注入站以及夏威夷岛 返回 卫星上各种设备是否正常工作 是否一直沿预定轨道运行 要由地面设备监控 主控站收集各监控站提供的gps卫星观测数据 卫星工作状态数据 各监测站和注入站自身的工作状态数据 根据这些数据 完成各项工作 1 如及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站 2 控制和协调监测站间 注入站间的工作 检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了gps用户系统 3 诊断卫星工作状态 改变偏离轨道的卫星位置及姿态 调整备用卫星取代失效卫星 注入站 在每颗卫星运行到上空时 将导航数据及主控站的指令注入到卫星 用户设备 用于精密大地测量 导航接收机 手持型gps接收机 3 特点和用途全能性 全球性 全天候 连续性 实时性提供精密的三维坐标 三项速度和时间信息 gps特点 1 全球 全天候工作 2 实时性 能提供连续 实时的三维位置 速度和精密时间 不受天气的影响 3 高精度 4 自动测量 它能够实时测量 四度 经度 纬度 高度 速度 gps功能 1 定位 2 导航 我现在在哪里 我要去哪里 如何去 3 跟踪 跟踪 监视人或物体的运动 4 绘图 用于绘制世界地图 5 定时 提供精确的时间 二 gps与定位导航 gps应用 军事 导弹的飞行 飞机的导航 精确打击的实现 测绘 有哪些优势 有哪些具体应用领域 交通 关键是导航 救援 关键是定位 农业 什么是精准农业耕作 其优势在哪里 娱乐旅游 1 车载gps的功用p100 使装有gps的出租车配备合理 能最大程度的满足乘客的要求 从而减少了空载率 降低能源消耗 节省运行成本 并使行车 乘车安全系数大大提高等功能 2 航海应用p100 4 gps系统的应用范例 1 当奔驰的车辆行驶在车流熙攘的高速公路上时 司机启动自动驾驶系统 就可悠然自得地读书看报 车辆能自动与前车保持距离 自动刹车或超车 自动驾驶系统能够精确到厘米 在不打搅车内乘客读书看报的情况下 它能自动选择一条能避免堵塞的道路前进 到达目的地后它会自动报告 您已到达 这些听起来犹如神话 其实它都依赖于来自太空的信号 这种高度精确的太空信号就是由比gps更先进的欧洲 伽利略 卫星导航系统提供的 2 汽车安装上gps接收机 不仅能利用电子地图知道自己的方位和其他街区的车辆行驶状况 从而绕开堵车地区 选择最便利的路线行驶 还能在遇到劫匪报警时向警方提供自己精确的所在位置 使警方尽快赶 到 据介绍 日本90 的机动车都安装有gps接收机 3 gps电子站牌现身上海街头 下一辆车离本站还有1 2千米 约3分钟内到达 上海的许多出租车上装备了gps系统 公司可以根据gps对出租车定位 并提供无线电联系以及电子地图 一 数字地球的含义 三 数字地球的应用 二 数字地球的技术基础 四 数字中国与数字城市 第四节数字地球 按照戈尔提出的时间表 数字地球 的基本实现预计在2020年 而 数字地球 的初步实现设定在2005年左右 一 数字地球的含义 严格地讲 以计算机技术 多媒体技术和大规模储存技术为基础 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 并利用它来作为工具支持和改善人类的活动和生活质量 通俗地讲 用数字的方法将地球 地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中 实现在网络上的流通 并使之最大限度地为人类生存 可持续发展和日常的工作 学习 生活 娱乐服务 数字地球是信息化的地球 地球的虚拟对照体 返回 信息高速公路和高速网络技术 高分辨率卫星遥感技术 空间信息技术与空间数据基础设施 大容量数据存储技术 可视化和虚拟现实技术 高性能计算能力 二 数字地球的技术基础 信息高速公路 的含义 国家信息基础设施 美国 1993年 信息高速公路 是一个集电话 电视 电脑等功能于一体 能够综合处理图 文 声 像等各种信息的一个全社会的立体化通信网 国际互联网 internet 又叫因特网是信息高速公路的具体体现 意为一个大容量 高速度的信息传递网络 它的正式名称是 国家信息基础结构 简称nii 返回 1 计算科学技术 随着高速计算机的使用 才能模拟那些不容易观察到的现象 并能更好地理解已经观察到的数据 2 大规模存储技术 数字化地球将要求存储1015字节的信息 3 高分辨率卫星图象技术 卫星图象分辨率达1米的商业卫星系已于1999年投入运营 4 宽带网络技术 当前 电讯营运者已经在试验每秒10亿信息单位的网络 1015信息单位的网络技术是因特网下一代的技术目标之一 5 互操作性 因特网和万维网之所以能够取得成功 关键在于达成统一的协议 这样 有关的地理信息就能被共享 6 元数据 元数据是指 关于数据的数据 以了解信息的名称 位置 作者或信息来源 数据 数据形式 分辨率等有助于建立其他的地理坐标信息系统 三 数字中国与数字城市 一 概况 数字地球 不仅仅在于超越空间和时间的界限 更在于它能帮助人类缓解环境危机 预防自然灾害 打击犯罪和持续发展 中国政府和学术界在 数字地球 的基础上提出 数字中国 的构想 在数字城市的建设中 数字北京 是一个由基础层 应用层和决策层组成的完整体系 在 基础层 北京市要加快首都公用信息平台的建设 在 应用层 要加快建设环境与生态 资源管网 城市建设规划 交通管理 社区服务 电子政务 电子商务 远程教育 远程医疗等核心子系统 虽然 我国 数字城市 建设的软件硬件及整体解决方案与国际相比还有距离 像北京 上海 广州等 数字城市 榜样的推广还有待探索 但像南海市 东莞市石龙镇这样信息化发达的城市 15年内就能完全实现现代化 看来 数字城市 已经不再是一个遥远的梦想 二 数字城市 1 数字城市的定义数字城市是指城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活活动中 利用数字化信息处理技术和网络通信技术 将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用 我们认为数字城市是以地理信息系统 gis 为核心技术 运用全球定位系统 gps 遥感系统 rs 等关键技术 深入开发和应用空间信息资源 建设服务与城市规划 建设和管理 服务于政府 企业 公众 服务于人口 资源环境 经济社会的可持续发展的信息基础设施和利用体系