地理信息系统GIS技术及其应用

1、第一节 地理信息系统及其应用第三章 地理信息技术应用必修一、地理信息系统（一）地理信息系统的概念 GIS在数字化时代的今天，应用非常广泛且深刻，已延伸到各行各业，千家万户，尤其在电子地图、数据分析与决策管理方面的功能，更是独领风骚。 地理信息系统(Geographical information system，简称GIS)是一种以采集、存储、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。 数据：与地理有关的各种数字，比如说经纬度、气温、降水等。 一般信息系统：只能存储、管理数据，不能将数据在空间上的分布表现出来。 地理信息系统：除了一般信息系统的功能外，还能显示数据的空间分布，并且

2、有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能。地理信息系统与一般信息系统的区别：资料 地理信息系统(GIS)与一般信息系统的主要差别是：GIS所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。如目前我国已应用GIS对各地区各时段的“非典型肺炎”临床诊断病例、疑似病例等指标分类汇总在地图上进行“地点”“状况”的位置标定。每日发布各地疫情通报。供有关部门查询分析制定相应的防治策略。阅读 地理信息系统能为我们做些什么 土地管理部门可以及时了解土地利用现状，分析土地利用的合理性； 房产经纪人可以在一定区域寻找满足条件的所有房屋； 公安部门可以科学部署警力，随时掌握居民信息； 查询

3、最近的餐馆； 查询目标地点和最合理的公交线路等等。网络GIS路径查询用来查询两点间的交通路线（二）地理信息系统的发展 地理信息系统最初为解决地理问题而出现，但现在它已成为信息产业的一个重要组成部分。阅读 地理信息系统简史 1963年，加拿大测量学家首先提出“地理信息系统”这一概念，并建立了世界上第一个地理信息系统“加拿大地理信息系统”，用于自然资源的管理与规划。1、世界GIS的发展2、中国GIS的发展起步晚，发展快应用（三）地理信息系统的组成人员输入输出传输存储数据管理输出输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘鼠标处理设备工

4、作站服务器硬盘阵列存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备绘图仪终端打印机（1）硬件：计算机主机、输入设备、输出设备、传输设备、储存设备操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS（2）软件：包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作、数据显示与输出；其功能是存储、分析、显示地理数据。（3）数据：包括基础数据（如地形、地貌、地质数据等）和专题数据（如规划、房地产、交通、环保、公用事业数据等）。（4）人员：包括专业人员和用户。GIS开发管理分析GIS用户（5）模型：是解决各种实际问题的

5、专业程式。（四）地理信息系统的工作过程 主要包括地理数据的输入、存储，地理数据的操作和分析，以及地理信息输出等环节。1、地理数据的输入 将收集好的各种数据资料，经过分类和标准化处理后，就可输入到计算机中。其中对图形数据的输入，常用的方法的扫描纸质地图后进行数字化处理。纸质地图扫描图像处理图像拼接图像剪裁图像地址匹配矢量化编辑与修改地图数字化过程2、数据存储 采用“分层”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“层”中。将不同的“层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。3、对数据的操作与分析 对GIS操作，可以使各类数据之间的关系以直观的形式表现出来，这种形式可以是图形、地图或表格。用户和决策者

6、对操作结果进行判断分析后，就可应用。4、GIS的输出 将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过绘图仪、打印机等输出。完成P81-82的活动 答：国外GIS软件，如哈佛大学开发的SYMAP系列软件等。 目前，国内下列GIS软件在解决实际工程能力和技术创新等方面表现突出，如MapCIS66SuperMapGIS2003、地网V50、CitoMap等。活动1二、地理信息系统与城市管理 目前，GIS广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产生活的各个领域。其中GIS在城市建设和管理中的典型应用1、城市规划与管理

7、2、基础设施管理3、土地利用与管理4、生态环境管理GIS在交通管理中GIS在道路管理中第二节 遥感技术及其应用 曾有报道，北京中关村某高科技厂家在建设厂房时要求使用一种高科技合成（具有质轻、防晒等功能）材料作为房顶，但施工方在施工过程中为了获取更多的利润，有些房顶只使用一般材料，由于外观看不出差异，厂家被蒙在鼓里，一年后，北京某遥感专业的实习学生在判读中关村多种波段的遥感图像时，发现这家工厂的厂房屋顶材质不同，于是向厂方了解，厂方否认用了不同材质，经实习学生的进一步解释，厂家终于明白施工方用了劣质材料，因此，施工方不得不承认这一事实，并加以赔偿。为什么肉眼难以分辨，遥感却具有“火眼金睛”？资料

8、法国 SPOT-4卫星火箭发射国际空间站 遥感，就是遥远的感知。为什么能进行遥远的感知呢？ 因为地球上所有物体都在不停地发射、反射、吸收电磁波，而且不同物体对电磁波的发射、反射、吸收的特性不同 例如，植物的叶子看起来是绿色的，是因为叶子中的叶绿素对太阳光中蓝色和红色波长的光强烈反射的缘故。物体的这种对电磁波固有的特性叫做光谱特性我国神舟号飞船 阅读课本P86遥感技术拓展人类观察力的工具一、遥感 技术概述（RS）（一）遥感的概念与发展 遥感借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，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。阅

9、读课本P86“遥感技术的发展” 第一架照相机拍摄的第一张风景照片就可以称为遥感，是利用近地面平台成像遥感，利用气球作为遥感平台是对近地面遥感的进一步发展； 20世纪初第一架飞机诞生、1915年世界上第一台航空摄影专用相机产生，标志着航空遥感技术产生，但航空遥感最早被广泛应用于军事侦察领域，直到1920年以后航空遥感才开始在民用领域得到应用； 1957年，原苏联第一颗人造卫星的升空标志着人类进入太空时代，随后美国阿波罗宇宙飞行器发回第一张地球影像图，标志着太空遥感（航天遥感）时代到来。 可见，遥感技术是随着工作平台、传感器和探测器的发展而发展的。 以下文字材料反映了现遥感技术的哪些特点？ 一张比

10、例尺为1：35000的23cm23cm的航空图片，可反映出60多平方千米的地理景观实况； 一幅陆地卫星TM（专题制图仪）图像，其覆盖面积可达34255平方千米。视域广阔，监测范围大 陆地卫星、的运行周期为16天，即每16天可以对全球陆地表面成像一遍； NOAA气象卫星每天能接收两次覆盖全球的图像。动态监测、实时传输、快速处理 这种特点有利于及时发现病虫害、洪水及森林火灾等自然灾害，为抗灾、减灾工作提供可靠的科学依据。（二）遥感技术系统与遥感类型 遥感技术系统的组成 遥感平台遥感平台高度目的用途其它静止卫星36,000km定点地球观测气象卫星圆轨道卫星（地球观测卫星）500km1,000km定期

11、地球观测Landsat SPOT MOS等小卫星400km左右各种调查航天飞机240km350km不定期地球观测空间实验天线探空仪100m100km各种调查（气象等）高高度喷气机10,00012,000m侦察大范围调查中低高度飞机5008,000m各种调查航空摄影测量飞艇5003,000m空中侦察各种调查直升机1002,000m各种调查摄影测量无线遥控飞机500m以下各种调查摄影测量飞机直升机牵引飞机50500m各种调查摄影测量牵引滑翔机系留气球800以下各种调查索道1040m遗址调查吊车550m近距离摄影测量地面测量车030m地面实况调查车载升降台（1）摄影类型的传感器；（2）扫描成像类型的

12、传感器；（3）雷达成像类型的传感器；（4）非图像类型的传感器。照相机是最古老和常用的传感器。传感器的类型?1).什么是遥感技术？它有哪些环节组成？遥感技术从传感器接收信息到遥感信息应用的全过程 目标物传感器物体辐射或反射电磁波收集传输遥感平台信息处理信息分析成果专业图件统计数字2).从不同角度,遥感有哪些不同分类方法?根据运载工具:根据辐射源:按照电磁波的波谱范围:红外遥感、微波遥感、多谱段遥感等按照应用领域或专题:资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等航天遥感、航空遥感、近地遥感 主动式遥感和被动式遥感紫外遥感、可见光遥感、环境遥感、大气遥感、?3).航空器与航天器有何区别？航空

13、器在大气层中飞行的飞行器。包括气球、 气艇、飞机、滑翔机、直升机等。航天器用于航天飞行的飞行器。包括人造卫 星、宇宙飞船、空间站、航天飞机、 行星探测器等航空器航天器2.遥感技术的类型 ?航天遥感、航空遥感、近地遥感比较 航天遥感航空遥感近地遥感遥感平台及高度成像特点应用特点位于大气层外的卫星、宇宙飞船等,高度80千米大气层内飞行的各类飞机、飞艇,高度20千米三角架、遥感塔、遥感车(船)建筑物的顶部等比例尺最小,覆盖率最大,概括性强,具有宏观特点;多为多波段成像比例尺中等,画面清晰,分辨率高,可以对垂直点地物清晰成像;多为单一波段成像比例尺最大,覆盖率最小,画面最清晰,多为单一波段成像动态性好

14、,适合对某地区连续观察,周期性好动态性差,适合做长周期(几个月及更长)观察灵活机动,费用较低,适合小范围探测【P8990 阅读指导 】材料 ：返回式遥感卫星系列我国的4个人造卫星系列：通信广播卫星系列气象卫星系列科学探测与技术试验卫星系列 目前中国的气象卫星主要是风云一号和风云二号。风云一号穿越地球南北两极运行，对全球进行风、温度、湿度等观测。 风云二号定点在东经105度的赤道上空，主要观测中国和西太平洋的天气变化，每隔半小时发回一张卫星云图。 答：一种物质所产生的自身辐射，或对外来辐射所产生的反射和透射，形成了该物质的一种特别标志波谱特征。上图显示了松林、草地、红砂岩和泥浆的反射波谱曲线。可

15、以看出，不同地物的反射率是不同的，通过对不同地物的波谱特征进行分析，就可以判断地物了。活动2完成P91的活动二、遥感与资源普查 勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等是遥感技术在资源普查中的重要应用领域。应用领域具体内容备注矿产资源生物资源蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务遥感在林业和农业方面的应用部门应用主要原理林业清查森林资源、检测火灾和病虫害着火树木，病害树木与正常树木反射光谱不同

16、农业识别农作物、估算产量、灾情预报植物生长情况不同，其反射波谱特征不同1.答：在特定的卫星图像上，健康的植被往往呈鲜红色；长势比较弱的植被颜色比较浅，由此可判断植被生长状况。 2.答：不同的地物和地物的不同状况,有不同的反射率,根据这个原理,可以利用遥感的工作有：判断水体污染、分析城市大气污染、监测灾害、普查资源等。活动3完成P92的活动三.遥感与环境灾害监测 随着遥感技术的发展，遥感将不仅为人们提供信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且在环境监测、灾害预警等方面发挥巨大作用，有助于灾害的预防、环境的治理和保护。应用领域具体内容备注环境监测灾害监测荒漠化、土壤盐渍化、海上冰山漂流、海洋

17、生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等旱情、水灾、滑坡、虫害、森林火灾等泥石流、地震、农林病有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善有利于防灾减灾活动4完成P9394的活动 答：1.首先对三幅图的主要地物进行判读，比较相同地物在面积、数量、密度、长度等方面的变化，然后运用相关原理进行解释。 从三幅图的主要对比可以看出,黄河三角洲的面积在扩大,主要是泥沙沉积作用造成的;植被覆盖区的范围增加,是由于植树造林产生的;黄河水的泥沙增多,原因是水土流失的加剧;居住区和水产业建筑区的面积增加。 :土地荒漠化、土壤盐碱化、环境污染、海洋生态、植被破坏、水旱灾害、滑坡、地震、泥石流、农

18、林病虫害、森林火灾等。 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，为灭火总指挥部制定灭火计划、做出灭火部署提供科学依据。 例 甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。由此比较地图与地理信息系统对地物的表示有何差异。 解析：该题的命题目的主要是要学生知道地理信息系统是如何建立的，如何将地面地理信息转变为地理信息系统中的数据。从题中我们可以看出地理信息系统简要的工作程序，是将区域内地物的有关信息(林木、河流和住房)转变为计算机可以识别的数据结构，建立起区域地物信息数据模型和空间模型。 首先建立区域的栅格结构图，根据区域大小，将乙图空间按规则分成一个个小块，地物所在位置用它们所占据的栅格的行、列号来定义，地物属性通过赋予栅格属性值来表示，如林木用s表示，河流用r表示，住房用h表示。这样，地图就转变成了空间数据，将其储入计算机，就可建立这个区域的地理信息系统数据库。从中可以看出地理信息系统与地图在许多方面有相同，也有不同的地方。参考答案 (1)储存信息的形式不同。地理信息系统通过建立数据模