地理信息技术及其应用

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1、地理信息技术及其应用引言现代社会正处于一个信息爆炸的时代,信息产业的发展日益迅猛,己成为当代经济发展的重要特点。人们的工作重点从单纯的物质生产转移到对信息的处理上来。1990年世界信息产业的产值达1489亿美元,到90年代中期已突破1万亿美元,成为跃居传统产业之上的最大产业之一。现代发达国家信息产业的产值率占国民生产总值的40%-60%,年增长是传统产业的3-5倍。而其中约80%的信息与空间分布有关,使得地理信息技术的发展非常迅猛。并且随着社会进步,人类开始觉悟到对资源的利用不能简单掠夺,而应当合理地管理利用,把开发和保护结合起来。其表现为:兴起城市规划,污水、环境资源管理与利用

2、,灾害监测系统,三峡工程等。而这些工程的开展都离不开地理信息技术的支持。所以了解和初步掌握地理信息技术基本知识己经成为现代公民必备的素养地理信息技术简介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和,主要包括遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等(如图1)。图1地理信息技术的组成遥感(RS)遥感是20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术。遥感一词来自英语RemoteSensing,即“遥远的感知”。从形容中就可以发现,遥感技术是一种不与被探测物直接接触,而在远处进行感知的技术手段。感知的主要是目标的电磁波特征,将被测目标的电磁波特征

3、记录下来形成遥感图像,通过对遥感图像的分析揭示物体的结构特征以及物理化学性质。遥感观测的平台通常为飞机和人造卫星,观测范围大,重复观测周期短,可用来进行大范围的观测和物体状态变化的前后对比。(工作原理见图2)图2遥感技术工作原理相对于传统测绘技术,遥感技术的主要优点有:(1)测量范围大。由于用于拍摄遥感图片的飞机和卫星所处位置较高,一次扫描的范围很大,可快速获得较大的地形地貌特征,可在宏观上获得波及范围较大的洪水、森林火灾等的分布情况。(2)获得信息的速度非常快,具有很好的时效性。卫星在绕地球转动过程中,可迅速获得不同地点的遥感影像图片,还可通过前后遥感图片的对比发现地表事物的空

4、间位置变化,如沙尘暴的蔓延、军队的调度等情况,这是传统测量手段无法比拟的。(3)可以获取很多传统测量手段难以得到的信息。在地球上有很多地方,自然条件极为恶劣,人类难以到达,如沙漠、沼泽、高山峻岭等。靠人工测量的方式很难到达这些地方,同时各方面的损耗和危险都比较大,而采用遥感手段从高空进行测量,可避免受到地形和气候的影响,易获得复杂地域的信息。(4)获取信息的手段众多,信息量大。为达到不同的目的,可选用不同波段的波普和遥感设备来获取信息。例如可采用紫外线、可见光、红外线和微波等不同波长的电磁波来探测物体。利用一些穿透能力比较强的波段,还可获取地物内部信息。例如,土壤层以下、岩层深处

5、以及海洋底层等地的信息,在寻找矿产资源、发现地下暗河、了解地下军事工事结构等活动中都有突出作用。如美国的曲棍球卫星,可发现地下的军事堡垒,为钻地炸弹指引目标,进行有效的军事打击和斩首行动。此外采用不同的微波波段还可以不受气象条件限制,进行全天候的工作。区域地理环境研究的基础是获取地理信息。遥感技术作为获取信息的重要手段,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。例如将多次或逐月,逐年的遥感图像叠加,就可反映城市的扩张、海岸的侵蚀、湖泊的消长等。在区域地理环境研究中,遥感技术广泛应用于资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。全球定位系统

6、(GPS)1973年美国国防部(DepartmentofDefense)协同有关军方机构共同研究开发新一代的卫星导航系统。这就是“授时与测距导航系统/全球定位系(NvSTAR/GPS-NavigationSystemTimingandRanging/Globa1PositionSystem)。简称全球定位系统。全球卫星定位系统以全天候、自动化、高精度、高效益等特点,成功地应用于工程测量、大地测量、航空摄影、运载工具导航和管制、工程变形测量、地壳运动测量、资源勘察等种学科,为社会经济的快速发展和社会节奏的加快做出了突出的贡献。图3GPS卫星星座分布示意图GPS全球卫星定位系统由三部

7、分组成:空间部分一七PS星座(GPS星座是由24颗卫星组成的星座,其中21颗是工作卫星,3颗是备份卫星)(如图3)；地面控制部分一地面监控系统；用户设备部分-气；PS信号接收机。全球定位系统具有六大特点:第一,全天候,不受任何天气的影响,能够对汽车、轮船、飞机等交通工具提供不间断的导航服务,减少因天气原因造成的各类事故；第二,全球覆盖(高达98%),在有人类活动的地域都可享受GPS服务,在一些特殊地理环境中,如地磁异常地带,都可运用GPS来进行导航；第三,四维定点定速定时高精度,