中圖版地理選修5《地理信息技術(shù)與防災(zāi)減災(zāi)》教學(xué)參考

1、4 / 4最新中圖版地理選修5地理信息技術(shù)與防災(zāi)減災(zāi)教學(xué)參考3.3地理信息技術(shù)與防災(zāi)減災(zāi) 相關(guān)素材地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) G Geographic Information System 或 Geo Information system, GIS）有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分 重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描 述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對(duì)象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等

2、，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。通過上述的分析和定義可提出GIS的如下基本概念：1、GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，它又由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品輸出子系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣、結(jié)構(gòu)直接影響著GIS的硬件平臺(tái)、功能、效率、數(shù)據(jù)處理的方式和產(chǎn)品輸出的類型。2、GI S的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù) ，即點(diǎn)、線、面、體這類有三維要素的地理實(shí)體。空，實(shí)現(xiàn)對(duì)其定位、定性,也是其技術(shù)難點(diǎn)之所,可以得到常規(guī)方法或間數(shù)據(jù)的最根本特點(diǎn)是每一個(gè)數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼和定量的

3、描述、這是 GIS區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志 在。3、GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于它的數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析評(píng)價(jià)能力普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息，實(shí)現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預(yù)測(cè)。4、GIS與測(cè)繪學(xué)和地理學(xué)有著密切的關(guān)系。大地測(cè)量、工程測(cè)量、礦山測(cè)量、地籍測(cè)量、航空攝影測(cè)量和遙感技術(shù)為GIS中的空間實(shí)體提供各種不同比例尺和精度的定位數(shù)；電子速測(cè)儀、GPS全球定位技術(shù)、解析或數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站、遙感圖像處理系統(tǒng)等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的使用，可直接、快速和自動(dòng)地獲取空間目標(biāo)的數(shù)字信息產(chǎn)品，為GIS提供豐富和更為實(shí)時(shí)的信息源，并促使GIS向更高層次發(fā)展。地理學(xué)是GIS的理論依托。有的學(xué)者斷言，“地理信息系統(tǒng)和

4、信息地理學(xué)是地理科學(xué)第二次革命的主要工具和 手段。如果說 GIS的興起和發(fā)展是地理科學(xué)信息革命的一把鑰匙，那么，信息地理學(xué)的興起和發(fā)展將是打開地理科學(xué)信息革命的一扇大門，必將為地理科學(xué)的發(fā)展和提高開辟一個(gè)嶄新的天地”。GIS被譽(yù)為地學(xué)的第三代語言一一用數(shù)字形式來描述空間實(shí)體。遙感遙感是以航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，在本世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。開始為航空遙感，自1972年美國發(fā)射了第一顆陸地衛(wèi)星.后，標(biāo)志著航天遙感時(shí)代的開始。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于資源環(huán)境、水文、氣象，地質(zhì)地理等領(lǐng)域，成為一門實(shí)用的，先進(jìn)的空間探測(cè)技術(shù)。遙感是利用遙感器從空中來探測(cè)地面物體性質(zhì)的，它根據(jù)

5、不同物體對(duì)波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理，識(shí)別地面上各類地物 ，具有遙遠(yuǎn)感知事物的意思。也就是利用地面上空的飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的遙感器收集地面數(shù)據(jù)資料，并從中獲取信息，經(jīng)記錄、傳送、分析和判讀來識(shí)別地物。遙感技術(shù)主要特點(diǎn)：1、可獲取大范圍數(shù)據(jù)資料。遙感用航攝飛機(jī)飛行高度為10km左右，陸地衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道高度達(dá) 910km左右，從而，可及時(shí)獲取大范圍的信息。2、獲取信息的速度快，周期短。由于衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能及時(shí)獲取所經(jīng)地區(qū)的各種自然現(xiàn)象的最新資料，以便更新原有資料，或根據(jù)新舊資料變 化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這是人工實(shí)地測(cè)量和航空攝影測(cè)量無法比擬的3、獲取信息受條件限制少。在地球上有很多地方，自然

6、條件極為惡劣，人類難以到達(dá)，如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。采用不受地面條件限制的遙感技術(shù)，特別是航天遙感可方便及時(shí)地獲取各種寶貴資料。4、獲取信息的手段多 ，信息量大。根據(jù)不同的任務(wù)，遙感技術(shù)可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可采用可見光探測(cè)物體，也可采用紫外線，紅外線和微波探測(cè)物體。利用不同波段對(duì)物體不同的穿透性，還可獲取地物內(nèi)部信息。例如，地面深層、水的下層，冰層下的水體，沙漠下面的地物特性等，微波波段還可以全天候的工作。全球定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) （Globle Positioning System）是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱G

7、PS）是美國從本世紀(jì) 70年代開始研制，歷時(shí)20余年，耗資200億美元，于1994年全面建成。具有海陸空全 方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)過近十年我國測(cè)繪等部 門的使用表明，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等特點(diǎn)，成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)測(cè)量、工程變形 測(cè)量、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科，取得了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分一GPS星座（GPS星座是由24顆衛(wèi)星組成的星座，其中21顆是工彳衛(wèi)星,3顆是備份衛(wèi)星）；地面控制部分一地面監(jiān)控系統(tǒng)； 用戶設(shè)備部分一 GPS信號(hào)接

8、收機(jī)。1、空間部分GPS的空間部分是由 24顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表 20 200km的上空，均勻分 布在6個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面4顆），軌道傾角為55°。此外，還有4顆有源備份衛(wèi) 星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4顆以上白衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼 ,一組稱為 C/ A 碼(Coarse/ Acquisition Code11023MHz);一組稱為P碼(Procise Code 10123MHz) ,P碼因頻率較高，不易受干擾，定位精度高，因此受美國軍方管制，并設(shè)有密碼，

9、一般民間無法解讀，主要為美國軍方服務(wù)。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后，主要開放給民間使用。2、地面控制部分地面控制部分由一個(gè)主控站，5個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和 3個(gè)地面控制站組成。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的葩鐘和能夠連續(xù)測(cè)量到所有可見衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù) 據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù)，然后將結(jié)果送到 3個(gè)地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)彳T至上空時(shí)，把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對(duì)每顆GPS衛(wèi)星每天一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站 發(fā)生故障，那么在衛(wèi)

10、星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間，但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。對(duì)于導(dǎo)航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷一描述衛(wèi)星 運(yùn)動(dòng)及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆 GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi) 星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)一GPS時(shí)間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)間，求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。3、用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分即 GPS信號(hào)

11、接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，即可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的目的在于更換外電源時(shí) 不中斷連續(xù)觀測(cè)。在用機(jī)外電源時(shí)機(jī)內(nèi)電池自動(dòng)充電。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為 RAM存儲(chǔ)器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類型的接受機(jī)體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測(cè)使用。 全球定位系統(tǒng)具有六大特點(diǎn)：第一，全天候，不受任何天氣的影響；第二，全球覆蓋(高達(dá)98%);第三，七維定點(diǎn)定速定時(shí)高精度；第四，快速、省時(shí)、高效率；第五 ，應(yīng)用廣泛、多功能；第六，可移動(dòng)定位。數(shù)字地球數(shù)字地球是對(duì)真實(shí)地球及其相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識(shí)。其核心思想是用數(shù)字化的手段來處理整個(gè)地球的自然和社會(huì)活動(dòng)諸方面的問題，最大限度地利用資源，并使普通百姓能夠通過一定方式方便地獲得他們所想了解的有關(guān)地球的信息，其特點(diǎn)是嵌入海量地理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多分辨率、三維對(duì)地球的描述，即"虛擬地球"。通俗地