地理信息科學(xué)新進(jìn)展_李滿春

1、 Part 1 地理信息科學(xué)的學(xué)科體系 Part 2 國際地理信息科學(xué)與技術(shù)大會(huì) Part 3 地理信息科學(xué)的技術(shù)與應(yīng)用 Part 4 結(jié)語 地理信息科學(xué)由三部分組成 地理信息機(jī)理 地理信息技術(shù) 地理信息應(yīng)用地理信息科學(xué)理論技術(shù)應(yīng)用地理信息技術(shù)信息獲取技術(shù)信息模擬技術(shù)信息傳播技術(shù)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展區(qū)域農(nóng)業(yè)區(qū)域工業(yè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)區(qū)域社會(huì)地理信息機(jī)理地理信息特征信息傳輸機(jī)理全球變化氣候變化自然災(zāi)害人類活動(dòng)環(huán)境生態(tài)地理信息科學(xué)體系(據(jù)陳述彭等改編) 今年6月1日至3日在南京召開 會(huì)議得到政府部門、全球華人GIS組織、南京大學(xué)以及科技界的高度重視 包括Goodchild、Michael Batty、徐冠華在內(nèi)的

2、國內(nèi)外著名專家、學(xué)者300余人參加了本次學(xué)術(shù)研討會(huì) 會(huì)議主題是地理信息科學(xué)與技術(shù)在全球變化和可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用Geoinformatics for Global Change Studies & Sustainable Development 大會(huì)分信息提取技術(shù)、分布式GIS、空間數(shù)據(jù)分析和建模、全球定位系統(tǒng)和導(dǎo)航技術(shù)、空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、土地利用與覆蓋變化、空間決策支持系統(tǒng)等十多個(gè)專題，進(jìn)行多場學(xué)術(shù)報(bào)告 著名專家作了精彩的主題報(bào)告，成為大會(huì)諸多亮點(diǎn)之一 GIS in the Field (Michael Goodchild) Global Observations of Forest

3、Cover: the Role of Remote Sensing in Monitoring the Worlds Forests (John Townshend) A Decade of GIS, Whats Next? (Michael Batty) Spatially Explicit Forest Carbon Cycle Modeling Based on Remote Sensing and GIS (Jingming Chen) Climate Change Impact Assessment and Sustainable Development (Yongyuan Yin)

4、 密執(zhí)根州立大學(xué)Prof. Jiaguo Qi首次提出將土地景觀與聲覺景觀相結(jié)合的新概念 伯克利加州大學(xué)Dr. Yinyan Guo首次發(fā)表利用GIS研究美國土壤多樣性的重要發(fā)現(xiàn) 美國海岸、陸地和大氣研究所Dr. Zhaohua Wu將數(shù)學(xué)領(lǐng)域一種新的變換方法（Huang-Hilbert變換）應(yīng)用于海洋表面溫度變化驅(qū)動(dòng)因子的分解和識(shí)別上，為遙感和GIS數(shù)據(jù)處理提供了新的分析方法 Michael Batty教授在會(huì)議最后一場報(bào)告結(jié)束后，面對會(huì)議現(xiàn)場極為活躍的學(xué)術(shù)氣氛，衷心贊揚(yáng)本次會(huì)議的學(xué)術(shù)水平高、學(xué)術(shù)氛圍濃 對本次大會(huì)的報(bào)道 地理信息科學(xué)應(yīng)用 全球變化研究 區(qū)域可持續(xù)發(fā)展 其他應(yīng)用 地理信息科學(xué)

5、技術(shù) 信息獲取技術(shù) 信息模擬技術(shù) 信息傳播技術(shù) 攝影測量技術(shù) 遙感技術(shù) GPS 實(shí)地測量、觀測、統(tǒng)計(jì) 攝影測量獲得城市要素的三維信息，建設(shè)虛擬城市 遙感獲取自然資源、土地利用/覆被變化、環(huán)境等信息 GPS獲取地理實(shí)體的空間位置、空間位移等信息 有時(shí)需要對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如 投影變換 輻射糾正 幾何糾正 數(shù)據(jù)提取 美國地質(zhì)勘查局(USGS)對柵格數(shù)據(jù)坐標(biāo)/投影轉(zhuǎn)換進(jìn)行研究，提出提高轉(zhuǎn)換精度的多種解決方案 研究動(dòng)態(tài)投影：根據(jù)緯度調(diào)整投影參數(shù)，使投影后柵格單元的大小不變 建立決策支持系統(tǒng)，考慮像素大小、面積范圍、重取樣方法等多重因素，選擇最優(yōu)投影方案 對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行操作可以獲取新的信息，加深對地理

6、對象的認(rèn)識(shí) 由植被指數(shù)和紅邊參數(shù)估計(jì)森林葉面積指數(shù)(Ruiliang Pu) 從等高線中自動(dòng)提取地形構(gòu)造線(Tinghua Ai) 用二叉樹表達(dá)曲線彎曲深度層次結(jié)構(gòu) 自動(dòng)提取地形要素，并根據(jù)曲線彎曲將流域系統(tǒng)組織成樹形結(jié)構(gòu) 核心是利用狄洛尼三角化方法檢測每根等高線的彎曲深度層次結(jié)構(gòu) GIS/SDSS(空間決策支持系統(tǒng))與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，用于 科學(xué)預(yù)測 使用GIS和水動(dòng)力模型預(yù)測洪水險(xiǎn)情 動(dòng)態(tài)模擬 元胞自動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行城市發(fā)展動(dòng)態(tài)模擬 輔助決策 位置-分配模型輔助小學(xué)選址 元胞自動(dòng)機(jī)模型(Cellular Automata，簡稱CA模型) 框架簡單、開放、易于用計(jì)算機(jī)模擬 在地理學(xué)，尤其是在城市發(fā)

7、展動(dòng)態(tài)模擬中得到廣泛的應(yīng)用 香港大學(xué)的Anthony Gar-On Yeh集成CA模型與GIS，把城市規(guī)劃中的標(biāo)準(zhǔn)融入CA模型中，演化出 環(huán)境限制CA模型 發(fā)展密度限制CA模型 綜合限制CA模型 農(nóng)業(yè)適宜性限制CA模型的模擬結(jié)果 用于農(nóng)田保護(hù) 發(fā)展密度限制CA 模型的模擬結(jié)果 用于城市規(guī)劃 地理信息的傳播主要通過信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，信息的共享和互操作實(shí)現(xiàn) WebGIS使地理信息及服務(wù)走向社會(huì)，通過網(wǎng)絡(luò)極大的擴(kuò)展了信息的傳播范圍 Vincent Tao基于開放式對象體系設(shè)計(jì)分布式地理信息服務(wù)模型，并開發(fā)出基于網(wǎng)絡(luò)的地理信息服務(wù)引擎 GeoServNet 通過標(biāo)準(zhǔn)的因特網(wǎng)瀏覽器獲取、裝配、租用地理處

8、理組件 提供地理空間顯示、地理數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地形分析、三維顯示等服務(wù) 開放性和互操作性(基于Open GIS標(biāo)準(zhǔn)) 交互性(基于智能客戶線程協(xié)議技術(shù)) 可靠性和可擴(kuò)充性(基于Java分布式對象計(jì)算技術(shù)) 可升級性和易獲取性(基于高度平衡的服務(wù)器聚類技術(shù)) 安全性(數(shù)據(jù)和系統(tǒng)建于企業(yè)級的安全控制之上) GSN Viewer 客戶端二維和三維空間顯示和分析工具 GSN Server 高性能的服務(wù)器集，提供地理空間信息服務(wù) GSN Author 預(yù)處理及管理地理空間數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫鷹眼描述信息工具欄地圖區(qū)域三維顯示Moose山 全球變化：全球環(huán)境中能改變地球承載生命能力的變化 側(cè)重研究地球系統(tǒng)各個(gè)

9、圈層的相互作用以及人類活動(dòng)對全球環(huán)境的影響 全球變化研究的主要問題 碳循環(huán) 全球氣候變暖 厄爾尼諾現(xiàn)象 土地利用/覆被變化 地理信息科學(xué)技術(shù)用于全球變化研究 獲取對地觀測數(shù)據(jù) 模擬自然過程 研究人地關(guān)系 進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào) 氣候變化主要表現(xiàn)在地區(qū)尺度上，變化的幅度與影響范圍在不同地區(qū)間存在差異 在較小的空間尺度與較大的時(shí)間范圍內(nèi)模擬氣候變化及過程是全球氣候研究的重點(diǎn) 研究對象 威斯康星洲北部闊葉林 研究目的 全球變暖對森林優(yōu)勢種演替的影響 森林砍伐能否有效延長演替過程 研究方法 Gap model 與 Landscape transition model相結(jié)合 Gap model (LINKAGES

10、)模擬單個(gè)森林物種的變化 Landscape transition model (LANDIS)結(jié)合gap model的模擬結(jié)果，模擬森林地景的變化 研究結(jié)果 全球變暖使得其他物種將取代現(xiàn)有優(yōu)勢種 森林砍伐能延緩優(yōu)勢種的演替過程，但不會(huì)影響全球變暖長期作用的效果 概念 LUCC：Land Use/Cover Change 土地利用反映人類對土地資源的利用方式和利用狀況 土地覆被指覆蓋地面的自然物體和人工建筑物 研究意義 土地利用導(dǎo)致土地覆被發(fā)生變化，從而影響地球系統(tǒng)氣候、水文、生物多樣性等的重大變化 LUCC問題是全球變化研究的重要內(nèi)容 LUCC研究的實(shí)質(zhì)是人地關(guān)系 選擇有代表性的LUCC研究

11、區(qū)域 深圳市 北京市 黃河三角洲 獲取土地利用/覆被變化及驅(qū)動(dòng)因子數(shù)據(jù) 遙感影像 人口數(shù)據(jù) 經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù) 使用模型模擬并綜合分析土地利用/覆被變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制與環(huán)境效應(yīng) 使用NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)研究沙塵暴與土地覆被的關(guān)系(Yida Fan) 使用TM數(shù)據(jù)研究黃河三角洲耕地變化的驅(qū)動(dòng)因素(Gengxing Zhao) 使用MSS和TM數(shù)據(jù)，研究深圳市土地利用變化及城市化過程(Yuan Yi) 用IKONOS影像生成城市土地利用圖(Jinfei Wang) 概念：社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展 可持續(xù)發(fā)展依賴于是否能夠融合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)及技術(shù)，并將它們成功的應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、管

12、理等各個(gè)部門 北美的大湖區(qū)信息網(wǎng)(GLIN) 集成GIS技術(shù)和空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施 促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展 GLIN網(wǎng)站(www.great-)成立于1995年，是國家、州和地區(qū)多級組織、機(jī)構(gòu)的合作項(xiàng)目 從1998年起提供網(wǎng)上制圖和空間數(shù)據(jù)下載服務(wù) 為人們提供了大湖區(qū)信息獲取和共享的核心框架 促進(jìn)了大湖區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等的協(xié)調(diào)發(fā)展 在滬寧杭等地區(qū)也可以嘗試采用這種方式提供信息與數(shù)據(jù)的共享 專題 大湖區(qū) 環(huán)境 經(jīng)濟(jì) 教育 地圖與GIS 旅游 地圖與GIS 以多種索引方式組織區(qū)域地理數(shù)據(jù) 提供交互式制圖模塊 鏈接地圖與影像庫 主題 GIS數(shù)據(jù) 在線制圖 影像集 其他資源主題新聞獲取密歇根洲的地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

13、 包括USGS制圖產(chǎn)品(DLG、DEM、DOQ、DRG)鏈接到USGS網(wǎng)站通過ftp下載數(shù)據(jù)的基本情況及獲取方式GIS數(shù)據(jù)獲取 城市管理 醫(yī)療保健 交通運(yùn)輸 商業(yè) 使用GIS空間分析功能輔助小學(xué)規(guī)劃 以往研究往往在小學(xué)的周圍建緩沖區(qū) Peng Mingjun使用位置-分配模型研究學(xué)校的鄰近度、學(xué)校-學(xué)生的供需平衡及模擬新增學(xué)校的效果 研究表明：學(xué)校的服務(wù)范圍與其規(guī)模密切相關(guān) 利用空間分析輔助城市規(guī)劃，規(guī)劃學(xué)校規(guī)模與數(shù)量 使用3S技術(shù)研究血吸蟲病 血吸蟲病傳播與土地覆蓋/利用類型密切相關(guān) 從遙感影像分類和實(shí)地調(diào)查資料了解血吸蟲傳播寄主的分布模式 將寄主分布模式與人類活動(dòng)模式相比較，了解人類感染血吸蟲病過程 制訂血吸蟲病防治策略 車載GPS與地圖匹配相結(jié)合，提高定位精度 GIS用于物流研究 使用空間分析輔助商業(yè)決策 澳大利亞墨爾本市某汽車代理商使用空間分析優(yōu)化代理網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用Arc/Info的位置-分配模型 墨爾本市現(xiàn)有5個(gè)汽車代理網(wǎng)點(diǎn) 為提高市場滲透率，決定新增一個(gè)網(wǎng)點(diǎn) 代理商把主要顧客定位為工薪階層，并繪制就業(yè)人口分布圖及到網(wǎng)點(diǎn)的10km、30km等距離線作為決策的基礎(chǔ)基于MAXCOVER模型生成的代理網(wǎng)絡(luò) 設(shè)定距代理點(diǎn)30Km為距離的閾值 使得在30Km的范圍內(nèi)代理網(wǎng)點(diǎn)服