12地理信息技术在区域地理环境研究中的应用5

教学重难点：1．遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义2．遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用地理信息技术概况地理信息技术是指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。地理信息技术科学体系的核心技术包括3S。遥感（RS）全球定位系统（GPS）地理信息系统（GIS）地理信息技术除“3S”之外，还包括虚拟环境，网络GIS等技术。地理信息技术广泛应用于区域地理环境研究（资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划……）此外，地理信息技术的大众化应用已成为趋势，如GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。一.遥感（RS）1.概念：（遥远感知）人们在航空器（如飞机、高空气球）或航天器（如人造卫星）上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。按遥感平台的高度分类大体上可分为：2、遥感的分类地面遥感：高塔、车、船为遥感平台航空遥感：飞机、气球、飞艇等航天遥感：卫星、飞船、空间站等遥感平台3.遥感技术的原理不同物体其反射和辐射的电磁波也各不相同传感器遥感就是根据这个原理，利用一定的技术设备和装置，来探测地表物体反射或辐射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体的任务。3.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。传感器树木水体草丛裸露的地表路面建筑物地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特性是不同的。人们可以根据电磁波的差异来辨析物体的不同。不同地物反射和辐射的电磁波不同，这是遥感影像能够被判读的基础。4.主要环节：物体辐射和反射电磁波收集传输信息处理信息分析专业图件统计数字（目标物）（传感器）（遥感地面系统）（成果）5．遥感的优越性从监测的范围、速度，人力和财力的投入等方面看，遥感具有哪些特点？人工实地调查利用遥感技术调查花费时间时效性连续性调查人员调查成本调查范围多少差（慢）好（快）多少高低小，有些地方不能人工调查广，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（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。区域地理环境研究的前提是获取地理信息。例如，将多次或逐月、逐年的遥感影像图叠加，就可反映城市的扩张、海岸的侵蚀、湖泊的消长，等等。在区域地理环境研究中,遥感广泛应用于资源凋查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测、自然灾害防御监测和规划管理等遥感技术是国土整治和区域发展研究中应用较广的技术手段之一，我国在这个领域已经走在了世界的前列。我国的大部分土地已经获得了大比例尺的航空影像资料，成功发射了回收式国土资源卫星，自行研制发射了“风云”卫星。遥感技术为我国自然资源开发与利用提供了大量的有用的资料，在我国农业估产、灾害监测、矿产勘察、土地利用、环境管理与城乡规划中起到了非常重要的作用。6.应用（1）资源调查—生物资源遥感的应用农业方面，利用遥感技术可以识别各类农作物，计算种植面积，并根据作物生长情况估计产量；例：1972年美国不清楚苏联国内谷物收成情况，导致苏联从美国市场抢购几百亿千克谷物，导致美国国内粮价飞涨，1977年，美国遥测苏联小麦产量，同苏联官方公布的实际数字只差1%，美国从此能在国际市场上占有销售优势。（1）资源调查-生物资源（1）资源调查-矿产资源通过分析遥感图像可以划定蕴藏矿产的大致区域卫星遥感图片：b图红色表示淹没范围(1998.8.28)（2）灾害监测（2）灾害监测汶川5.12地震前后RS影像对比印尼海啸前后卫星图（3）环境监测——为天气预报提供准确不同时段的卫星云图（4）遥感与天气预报台湾岛的遥感影像：能清楚的看到全岛的地貌。北美飓风云系美国国防部五角大楼9.11事件前后的纽约舟曲县核心区灾前灾后遥感卫星对比图。(比例尺1：4000)来源/国家测绘局舟曲县白龙江两岸灾前灾后遥感卫星对比图。(比例尺1：4000)来源/国家测绘局卫星遥感地图2003年1993年重庆南山的森林状况（绿色为林区）。近海环境监测在污水放管道的上方（B处和C处）藏有暗道排放，从图片中可以清晰的监测出该管道的精确位置，在A处可以看到由于污染严重，河水表面积累了一层厚厚的油污和浮游物体利用QuickBird卫星图像探测到的正在释放的有毒化学物质城市水污染和大气污染监测有人说：遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗?从某种意义上说有一定的道理,但不全面。人眼“看”的过程就是在遥感,眼睛相当于传感器.人眼在可见光范围内有很高的光谱分辨率，但在可见光之外则是“睁眼瞎子”.由于技术的进步和应用领域的不断开拓,传感器的功能比人眼有了很大提高,例如感应的波谱范围更宽，从紫外线到可见光、红外线，并延伸到微波，提高光谱分辨率和空间分辨率；在夜晚或恶劣天气情况下也能使用；并有一定的穿透能力等。微波遥感，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，又能夜以继日的全天侯工作。可见遥感不仅仅是人的视力的延伸,遥感比人眼的监测距离更远,范围更大,性能更强。练一练1、遥感探测范围由大到小的是A.宇宙飞船飞机人造卫星B.人造卫星飞机高空气球C.宇宙飞船高空气球飞机D.人造卫星高空气球飞机2、在阴雨天气中，下列遥感分辨率最高的是A.可见光飞机遥感B.可见光卫星遥感C.微波飞机遥感D.微波卫星遥感（B）（C）多雨、云天气，可见光遥感因受云层阻隔，难以获得地面的清晰影像。但是微波遥感不受云、雨干扰。在遥感技术中，可以根据植物反射波谱特征判断植物的生长状况。读图，回答3—5题练一练4、根据上图的原理，可用遥感技术直接①划分植物类型②判断植物生长的土壤类型③监测树木的生长状况④估测粮食作物的产量A、①④B②③C③④D①③（C）3、图中重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是①红外线②X光③可见光④紫外线A①④B③④C①②D①③（D）二、全球定位系统(GPS)1概念：利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。2组成：空间部分—GPS卫星星座用户设备部分—GPS信号接收机地面控制部分—地面监控系统二、全球定位系统（GPS）3功能：提供精密的三维坐标（经度、纬度、高度）、速度、时间。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信号接收机手机和手表上的GPS手持型的GPS测绘使用的GPS航空与航海使用的GPS经纬度位置4.特点：全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性、实时性5．应用⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。⑵在区域地理环境研究中的应用。如：野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔)，从而可在野外调查中获得更为精准的数据。⑶在日常生活中应用——GPS导航无论是在何时何地，只要拥有手掌大小的GPS信号接收机，你就能随时知道自己前进的方向和所处的地理坐标。利用GPS为导航服务也成为—种新兴的行业(图1．9)。概括的说，GPS的特点和用途全能性、全球性、全天候、连续性、实时性提供精密的三维坐标，速度和时间信息它能够实时测量“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。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。手持式GPS定位仪银行运钞车每天都要给许多银行送款和收款，为了保证运钞车安全，可以预先规定其行驶路线，这样车辆监控中心可随时监视运钞车的行驶状况，一旦运钞车偏离其正常路线，GPS导航仪就会向监控中心报警。珠穆朗玛峰变矮了？课本P9：1975年8848.132005年8844.43三.地理信息系统（GIS）1.概念:指专门处理地理空间数据的计算机系统。2.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）3.功能数据采集与编辑、地理数据库管理、空间分析、制图4.应用：是地图的延伸。凡是应用地图或需要处理空间数据的领域，都可以借助GIS。目前，该技术广泛应用于资源清查、城乡规划、灾害监测、环境管理等。•⑴在区域地理环境研究中，地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息。通过对有关信息进行分析、加工，建立能反映区域内各种因素相互关系，揭示区域结构、特征和发展规律的模型。•⑵利用地理信息系统所提供的查询检索、空间分析等功能，还可对区域内自然资源和条件、区位和交通条件、人口和劳动力条件，以及经济和社会条件进行更精确的分析、评价。•⑶在利用遥感、全球定位系统等提供的地理信息的基础上，运用地理信息系统，可以对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。•⑷地理信息系统在城市管理中已经得到了广泛应用。南京市数字地图主界面(网络GIS）GIS专题地图GIS专题地图国家社会经济统计电子地图富士山地区的三维数字地形图泰山三维数字地形图地理信息系统在城市管理中的功能1、城市管理与服务2、城市规划3、城市道路交通管理4、城市抗震防灾5、城市环境管理1．“3S”的关系⑴联系既各自独立发展又相互联系、相互促进。⑵区别①RS：主要用于地理信息数据的获取；②GPS:主要用于地理信息的空间定位；③GIS:主要用来对地理信息数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价。四、地理信息技术与数字地球2．数字地球（1）概念指数字化的地球，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）数字地球的原理与应用原理：将不同空间、时间的自然、人文的大量信息，按地理坐标，从区域到全球进行整合，并进行立体的、动态的显示。应用：能为复杂的军事、生产、研究活动提供实验条件和实验基地。3.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了基础数字地球即虚拟地球。通俗地讲，就是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。数字地球的应用巩固国防数字地球是后冷战时期“星球大战”计划的继续和发展。在美国眼里，数字地球的另一种提法是星球大战,是美国全球战略的继续和发展。显然，在现代化战争和国防建设中，数字地球具有十分重大意义。建立服务于战略、战术和战役的各种军事地理信息系统，并运用虚拟现实技术建立数字化战场，这是数字地球在国防建设中的应用。数字地球的应用出行更顺利智能运输系统将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户(驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门)，出行者可实时选择交通方式和交通路线；交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。数字地球的应用打造“高科技农民”每隔3~5天给农民送去他们庄稼地的高分辨率卫星影像，农民在计算机网络终端上可以从影像图中获得他的农田的长势征兆，通过GIS作分析，制定出行动计划，然后在车载GP