地理信息技术应用——my.ppt
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1、地理信息技术应用,华池一中 谷昕茂,地理信息技术应用,地理信息系统及其应用,遥感及其应用,全球定位系统及其应用,数字地球,3S技术,地理信息系统及其应用,地理信息系统及其应用,一、地理信息系统,二、地理信息系统应用,(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,地理信息系统是对地理空间数据进行采集、编辑、存储、分析和输出的计算机信息系统。 地理信息系统的处理对象是地理空间数据,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等。 定义明确提出了地理信息系统的基本功能。 地理信息系统是计算机信息
2、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。,地理数据: 地理数据是各种地理特征和现象间 关系的符号化表达。,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
3、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。,特点: 研究对象有地理分布特征。 强调空间分析的能力。 对图形操作,且图形和属性一体化管理。 是一项工程不但取决于技术体系,还取决于工程组织体系。,(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) GIS的类型、结构与功能,地理信息系统按其内容分为三大类: 专题地理信息系统(Thematic GIS):是指以某一专业、任务或现象为主要内容的系统。为特定的专
4、门的目的服务,如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统、环境管理信息系统等。 区域地理信息系统(Regional GIS):主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。如国家级、地区级、市级或县级等。 工具地理信息系统 (GISTools):它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。,1、GIS的类型,1.计算机硬件系统 2.计算机软件系统 3.空间数据 4.系统使用管理和维护人员,2、GIS的组成,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
5、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,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
6、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、地理信息系统应用,GIS应用范畴,地理信息系统在道路交通中的应用,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
7、感特征,32,国家统计局人口统计系统 该系统是利用国家统计局关于全国第五次人口普查的结果,在GIS平台系统的基础上进行的二次开发。实时作出统计分析、动态制作统计图表,通过该系统用户可以在客户端实现对某年,某省的总人口、人口密度、出生率、死亡率、自然增长率等指标的查询,方便快捷而直观。,33,北京数字绿化带信息系统 该系统是北京市十五计划重点工程之一。该系统解决了大数据量卫星图像在网上传输,分级管理,矢量栅格叠加等关键技术问题。属国际领先,国内首创。,34,环保空间信息共享与服务示范系统 该系统是国家环保局以江苏省环保信息为数据所做的一个示范系统,它又包括了十二个子系统。该系统采用了栅格式与矢量
8、格式,用户通过客户端不但能进行一般的地理信息查询,还可进行统计、专题图制作、缓冲区分析、图形的分级放大与缩小等功能。,环保空间信息共享与服务示范系统,遥感及其应用,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
9、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,遥感的应用领域,林业:清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。 农业:作物估产、作物长势及病虫害预报
10、。 水文与海洋:水资源调查、水资源动态研究、冰雪监控、海洋渔业。 国土资源:国土资源调查、规划和政府决策。 气象:天气预报、气候预报、全球气候演变研究。,遥感的应用领域,环境监测:水污染、海洋油污染、大气污染、固体垃圾等及其预报。 测绘:航空摄影测量测绘地形图、编制各种类型的专题地图和影像地图。 城市:城市综合调查、规划及发展。 考古:遗址调查、预报。 地理信息系统:基础数据、更新数据。,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
11、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,62,植被监测,农作物、森林等植被的叶片对太阳光的红光有强烈的吸收作用,对红外光有强烈的反射作用,63,洪涝监测,从气象卫星多通道彩
12、色合成产品就可以清晰看到地表水体、植被、山体、海洋等地物,所以,利用发生水灾前后监测到的同一区域的水体,尤其是植被变化(因为,受灾后被淹区域地表光谱反射率发生明显变化),通过图象合成和模式计算,可以获得受灾区域分布及面积,火灾监测,1987年利用气象卫星监测到的大兴安岭火灾发生时的情况 当温度升高时,辐射峰值波长移向短波方向 。 当地表处于常温时,辐射锋值在传感器的4、5通道的波长范围,而当地面出现火点等高温目标时,其峰值就移向通道3,使通道3的辐射率增大数百倍,利用这一原理,通过连续不断地观测,就可以及时发现火点,65,沙尘暴监测 目前,利用可见光和红外多光谱卫星通道信息判别沙尘暴仍是较好的
13、方法之一,扬沙区,66,水污染监测 水污染主要是由于工业和生活废水排入城市周围的水体中,使水质发生变化,从而引起水的温度、密度、色度、透明度等物理性质的变化,以及化学组成和生物组成的改变,而导致水体发射波谱能量的变化,污水排放入江后的扩散特征,在遥感图像上极易识别,这些变化可以通过遥感手段监测到。,应用遥感数据调查水体的污染时,主要通过假彩色合成图像中水体的颜色、色调以及相关位置进行解译,常见的遥感系统,NOAA Landsat Spot EO-1 Terra/Modis Ikonos QuickBird 风云系列,Landsat TM,Landsat TM,Landsat TM,Spot,I
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