第十二章數(shù)字地球

一、數(shù)字地球的含義三、數(shù)字地球的應(yīng)用二、數(shù)字地球的技術(shù)基礎(chǔ)四、數(shù)字中國(guó)與數(shù)字城市數(shù)字地球按照戈?duì)柼岢龅臅r(shí)間表,“數(shù)字地球”的基本實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)在2020年,而“數(shù)字地球”的初步實(shí)現(xiàn)設(shè)定在2005年左右.提出特點(diǎn)技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用1998年1月31日,美國(guó)副總統(tǒng)阿爾·戈?duì)栐诩永Ｄ醽喛茖W(xué)中心的講演中正式提出了“數(shù)字地球”(DigitalEarth)的概念.他說(shuō):“我相信我們需要一個(gè)數(shù)字地球即一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)﹑對(duì)我們星球所做的多分辯率﹑三維的地球描述，即“虛擬地球”遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)、災(zāi)害、資源、教育等方面一、數(shù)字地球的含義嚴(yán)格地講：以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模儲(chǔ)存技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運(yùn)用海量地球信息對(duì)地球進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)空和多種類的三維描述，并利用它來(lái)作為工具支持和改善人類的活動(dòng)和生活質(zhì)量。通俗地講：用數(shù)字的方法將地球、地球上的活動(dòng)及整個(gè)地球環(huán)境的時(shí)空變化裝入電腦中，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的流通，并使之最大限度地為人類生存、可持續(xù)發(fā)展和日常的工作、學(xué)習(xí)、生活、娛樂(lè)服務(wù)。數(shù)字地球是信息化的地球——地球的虛擬對(duì)照體返回信息高速公路和高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)空間信息技術(shù)與空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)高性能計(jì)算能力二、數(shù)字地球的技術(shù)基礎(chǔ)一、全球定位系統(tǒng)(GPS)1.概念：具有在海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。通俗地說(shuō)：利用衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)適時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)是美國(guó)從本世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(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)。目前的全球覆蓋率為98%。在美國(guó),GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)與“阿波羅”飛船登月,航天飛機(jī)升空,共同位列為20世紀(jì)“三大航天工程”它能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量“四度”：經(jīng)度、緯度、高度、速度。

2.組成：包括三大部分空間部分、地面控制部分、用戶設(shè)備部分GPS組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間位置組成和分布全球定位系統(tǒng)空間由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)地面由分布在全球的5個(gè)地面站組成（5個(gè)監(jiān)控站、1個(gè)主控站和3個(gè)注入站）用戶導(dǎo)航接收機(jī)、測(cè)地型接收機(jī)、授時(shí)接收機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算出三維坐標(biāo)\速度以及時(shí)間GPS衛(wèi)星星座地面監(jiān)控系統(tǒng)GPS信號(hào)接收機(jī)空間部分各軌道平面相對(duì)于赤道平面的傾角為55o，軌道平面間距60o。在每一軌道平面內(nèi)，各衛(wèi)星升交角距差90o為了減少誤差，一般要求4顆衛(wèi)星，用于定位的4顆衛(wèi)星稱為定位星座。地面監(jiān)控部分主控站位于美國(guó)科羅拉多的斯平士（ColoradoSprings）的聯(lián)合空間執(zhí)行中心（CSOC），三個(gè)注入站分別設(shè)在大西洋、印度洋和太平洋的三個(gè)美國(guó)軍事基地上，即大西洋的阿松森（Ascension）島、印度洋的狄哥·伽西亞(DiegoGarcia)和太平洋的卡瓦加蘭(Kwajalein),五個(gè)監(jiān)測(cè)站設(shè)在主控站和三個(gè)注入站以及夏威夷島。返回衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作,是否一直沿預(yù)定軌道運(yùn)行,要由地面設(shè)備監(jiān)控主控站收集各監(jiān)控站提供的GPS衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、各監(jiān)測(cè)站和注入站自身的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，完成各項(xiàng)工作：(1)如及時(shí)編算每顆衛(wèi)星的導(dǎo)航電文并傳送給注入站；(2)控制和協(xié)調(diào)監(jiān)測(cè)站間、注入站間的工作，檢驗(yàn)注入衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是否正確以及衛(wèi)星是否將導(dǎo)航電文發(fā)給了gps用戶系統(tǒng)(3)診斷衛(wèi)星工作狀態(tài)，改變偏離軌道的衛(wèi)星位置及姿態(tài)，調(diào)整備用衛(wèi)星取代失效衛(wèi)星。注入站:在每顆衛(wèi)星運(yùn)行到上空時(shí),將導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星.用戶設(shè)備類型應(yīng)用用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，分為車載型、航海型、航空型和星載型能夠?qū)崟r(shí)給出載體的位置和速度，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛測(cè)地接收機(jī)定位精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴授時(shí)接收機(jī)用于天文臺(tái)及無(wú)線電通訊利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間進(jìn)行授時(shí)用于精密大地測(cè)量@

導(dǎo)航接收機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域性能優(yōu)點(diǎn)功能手持型GPS接受機(jī)多為導(dǎo)航使用液晶顯示，導(dǎo)航畫(huà)面清晰，配有背景燈，方便夜間操作，功能齊全不需要地面設(shè)備，只要收到衛(wèi)星信號(hào)，就能快速定位，不受天氣、行政區(qū)域的限制能夠計(jì)算當(dāng)?shù)氐膰?guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還能指出正北方，并將經(jīng)過(guò)的地點(diǎn)、路線記錄下來(lái)，方便返回時(shí)用；計(jì)算兩點(diǎn)的距離，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換；計(jì)算日出、日落時(shí)間手持型GPS接收機(jī)3、特點(diǎn)和用途

全能性、全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性

提供精密的三維坐標(biāo)，三項(xiàng)速度和時(shí)間信息GPS特點(diǎn)

(1)全球,全天候工作

(2)實(shí)時(shí)性,能提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維位置、速度和精密時(shí)間，不受天氣的影響。（3）高精度（4）自動(dòng)測(cè)量它能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量“四度”：經(jīng)度、緯度、高度、速度GPS功能1、定位:2、導(dǎo)航:我現(xiàn)在在哪里？我要去哪里？如何去？3、跟蹤:跟蹤-監(jiān)視人或物體的運(yùn)動(dòng)。4、繪圖:用于繪制世界地圖。5、定時(shí):提供精確的時(shí)間。二、GPS與定位導(dǎo)航GPS應(yīng)用軍事:導(dǎo)彈的飛行、飛機(jī)的導(dǎo)航、精確打擊的實(shí)現(xiàn)測(cè)繪：有哪些優(yōu)勢(shì)？有哪些具體應(yīng)用領(lǐng)域？交通：關(guān)鍵是導(dǎo)航救援：關(guān)鍵是定位農(nóng)業(yè)：什么是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作？其優(yōu)勢(shì)在哪里？娛樂(lè)旅游GPS應(yīng)用領(lǐng)域主要功能在林業(yè)管理方面的應(yīng)用GPS技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計(jì)算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置，對(duì)森林火災(zāi)周邊測(cè)量，尋找水源和測(cè)定地區(qū)邊界方面可以發(fā)揮獨(dú)特的重要作用在合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理方面的應(yīng)用依據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量分布圖，設(shè)置有GPS接收機(jī)的“受控應(yīng)用”的噴施器，在GPS的控制下，依據(jù)土壤養(yǎng)分含量分布圖，能夠精確地給田地各點(diǎn)施肥。(1)可以監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量(計(jì)算機(jī)\產(chǎn)量監(jiān)視器\GPS接收機(jī))(2)幫助合理施肥(3)應(yīng)用于土壤養(yǎng)分的分布調(diào)查(GPS接收機(jī)把樣品的位置)在精確定時(shí)方面的應(yīng)用每顆GPS衛(wèi)星上都有精密的原子鐘，所以GPS接受器可以接收到精確的時(shí)間信息信息接收信息發(fā)射應(yīng)用領(lǐng)域通過(guò)車載GPS可以在屏幕上及時(shí)查看車輛所在的經(jīng)緯度、運(yùn)行軌跡、速度、行進(jìn)方向車載電臺(tái)把定位信息發(fā)給監(jiān)控中心，在電子地圖上顯示出來(lái)，可對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)度指揮城市公共汽車調(diào)度管理，旅游區(qū)車輛報(bào)警與調(diào)度，海關(guān)、公安、海防等部門對(duì)車輛的調(diào)度與監(jiān)控1、車載GPS的功用P100使裝有GPS的出租車配備合理，能最大程度的滿足乘客的要求，從而減少了空載率，降低能源消耗，節(jié)省運(yùn)行成本，并使行車、乘車安全系數(shù)大大提高等功能。應(yīng)用類型應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用作用向用戶提供船舶的位置、航速、航向、時(shí)間信息、海圖、海跡顯示避免船只沖撞，確保航行安全現(xiàn)在很難想象那艘船舶不裝備GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和設(shè)備

把自己的位置和航向發(fā)送到航海管理中心便于中心的跟蹤、搜尋和救援3、航空應(yīng)用p100空域航路、著陸、機(jī)場(chǎng)監(jiān)視和管理實(shí)現(xiàn)空域劃分、空中交通流量管理、飛行路徑管理2、航海應(yīng)用P1004．GPS系統(tǒng)的應(yīng)用范例

(1)當(dāng)奔馳的車輛行駛在車流熙攘的高速公路上時(shí)，司機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，就可悠然自得地讀書(shū)看報(bào)。車輛能自動(dòng)與前車保持距離，自動(dòng)剎車或超車，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠精確到厘米。在不打攪車內(nèi)乘客讀書(shū)看報(bào)的情況下，它能自動(dòng)選擇一條能避免堵塞的道路前進(jìn)。到達(dá)目的地后它會(huì)自動(dòng)報(bào)告：“您已到達(dá)?！边@些聽(tīng)起來(lái)猶如神話，其實(shí)它都依賴于來(lái)自太空的信號(hào)。這種高度精確的太空信號(hào)就是由比GPS更先進(jìn)的歐洲“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的。(2)汽車安裝上GPS接收機(jī)，不僅能利用電子地圖知道自己的方位和其他街區(qū)的車輛行駛狀況，從而繞開(kāi)堵車地區(qū)，選擇最便利的路線行駛，還能在遇到劫匪報(bào)警時(shí)向警方提供自己精確的所在位置，使警方盡快趕+到．據(jù)介紹：日本90％的機(jī)動(dòng)車都安裝有GPS接收機(jī)。(3)GPS電子站牌現(xiàn)身上海街頭:下一輛車離本站還有1.2千米,約3分鐘內(nèi)到達(dá).上海的許多出租車上裝備了GPS系統(tǒng).公司可以根據(jù)GPS對(duì)出租車定位,并提供無(wú)線電聯(lián)系以及電子地圖第二節(jié)遙感(RS)技術(shù)及其應(yīng)用數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理時(shí)使用電子計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行信息處理的一門技術(shù)。圖像的恢復(fù)數(shù)據(jù)的壓縮影像的增強(qiáng)信息的提取地物類型吸收和反射電磁波的特征彩色航空片黑白近紅外遙感片彩色近紅外遙感片紅外遙感片水體對(duì)藍(lán)綠光難以吸收對(duì)近紅外波段吸收能力很強(qiáng)水體中雜質(zhì)對(duì)吸收能力會(huì)造成影響呈藍(lán)綠色的封閉區(qū)域有時(shí)會(huì)有白點(diǎn)和黑色的污染物呈深色以深灰和黑色為主污水顏色會(huì)相對(duì)較淺呈深色以黑色和藍(lán)灰色為主污水多呈青色甚至黃色早晨為淺色夜晚為深色植被對(duì)可見(jiàn)光吸收強(qiáng)烈，反射綠光對(duì)近紅外反射強(qiáng)烈不同植物的反射能力與葉綠素含量有關(guān)不同季節(jié)植物因葉綠素含量的變化使反射能力也發(fā)生變化多為綠色成片分布顏色隨季節(jié)變化很大色調(diào)多為淺色，多呈黃色甚至紅色植物越鮮嫩則顏色越深如粉紅色顏色較深城市居民區(qū)由于城市居民區(qū)多為混泥土結(jié)構(gòu)，而混泥土吸收能力極差，反射能力強(qiáng)混泥土比熱容量很小，白天和晚上的溫度差異很大灰白色甚至白色顏色很淺白色和灰色白色淺灰色深色色調(diào)較淺，多為灰白色植物越鮮嫩則顏色越淺@實(shí)用的資源衛(wèi)星系統(tǒng)遙感只是一種獲取信息的手段。它是人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然過(guò)程中信息傳遞的一個(gè)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在，遙感應(yīng)用越來(lái)越多的服務(wù)于生產(chǎn)，直接解決生產(chǎn)上提出的問(wèn)題。二、遙感與資源普查A應(yīng)用領(lǐng)域具體內(nèi)容備注礦產(chǎn)資源蘊(yùn)藏礦產(chǎn)的地方有許多是地質(zhì)斷裂或環(huán)行構(gòu)造帶，較容易借助遙感技術(shù)發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)人們只需要分析遙感圖像就可以劃定蘊(yùn)藏礦產(chǎn)的大致區(qū)域生物資源為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市綠化、環(huán)境保護(hù)等部門服務(wù)通過(guò)遙感圖象解譯或圖象處理技術(shù)，提取植被的分布、類型、結(jié)構(gòu)、健康狀況、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)B應(yīng)用領(lǐng)域具體內(nèi)容備注環(huán)境監(jiān)測(cè)有利于人們了解環(huán)境變化，使環(huán)境得到保護(hù)和改善災(zāi)害監(jiān)測(cè)旱情、水災(zāi)、滑坡、泥石流、地震、農(nóng)林病蟲(chóng)害、森林火災(zāi)有利于防災(zāi)減災(zāi)荒漠化、土壤鹽漬化、海洋生態(tài)、植被變化、水體變化污染、大氣污染、海上冰山、全球氣候變化C部門應(yīng)用主要原理林業(yè)清查森林資源、監(jiān)測(cè)火災(zāi)和病蟲(chóng)害著火樹(shù)木、病害樹(shù)木與正常樹(shù)木反射光譜不同農(nóng)業(yè)識(shí)別農(nóng)作物、估算產(chǎn)量、災(zāi)情預(yù)報(bào)植物生長(zhǎng)情況不同，其反射波譜特征不同遙感在林業(yè)和農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用部門應(yīng)用主要原理林業(yè)清查森林資源、檢測(cè)火災(zāi)和病蟲(chóng)害著火樹(shù)木，病害樹(shù)木與正常樹(shù)木反射光譜不同農(nóng)業(yè)識(shí)別農(nóng)作物、估算產(chǎn)量、災(zāi)情預(yù)報(bào)植物生長(zhǎng)情況不同，其反射波譜特征不同思考:重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波段是地物的不同狀況,有不同的反射率,根據(jù)這一原理,可以利用遙感的工作領(lǐng)域有:判斷水體污染,分析城市大氣污染,監(jiān)測(cè)災(zāi)害,糧食作物的產(chǎn)量等.在特定的衛(wèi)星圖上,健康的植被往往呈鮮紅色,長(zhǎng)勢(shì)弱的植被顏色較淺，由此可以判斷植被生長(zhǎng)的狀況。遙感與環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測(cè)

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感將不僅為人們提供信息資源，改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活與交往方式，而且在環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警等方面發(fā)揮巨大作用，有助于災(zāi)害的預(yù)防、環(huán)境的治理和保護(hù)。返回利用遙感技術(shù)可以及時(shí)探知森林火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)和范圍,可分析大火蔓延的方向,為滅火總指揮制定滅火計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù).電磁波的熱紅外波段(更亮的淺色調(diào))葛洲壩與三峽工地遙感圖片地理信息系統(tǒng)GIS第三節(jié)3.1地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用第一節(jié)地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用一、地理信息系統(tǒng)二、地理信息系統(tǒng)與城市管理(一)地理信息系統(tǒng)的概念(二)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展(四)地理信息系統(tǒng)的工作過(guò)程(三)地理信息系統(tǒng)的組成(一)地理信息系統(tǒng)(GIS)的概念是一種以采集、儲(chǔ)存、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。與一般信息系統(tǒng)的差別是，它采集的信息是按地理空間分布特征來(lái)反映地理實(shí)體結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的。從學(xué)科的角度，GIS是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)量學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門學(xué)科，具有獨(dú)立的學(xué)科體系；從功能上，GIS具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能地理信息系統(tǒng)與地圖的區(qū)別(1)不僅有平面信息,還有三維立體的信息(2)有很多的檢索功能和大容量的信息庫(kù)(3)隨時(shí)進(jìn)行信息的切換\縮放\補(bǔ)充測(cè)算等,獲得更新的信息(4)不僅有空間數(shù)據(jù)信息,還有景觀照片和動(dòng)態(tài)的影像信息(5)查詢方式不同,地理信息系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行查詢和數(shù)據(jù)更新,而地圖通過(guò)肉眼進(jìn)行判讀,獲得地理信息。地理信息系統(tǒng)的信息更有針對(duì)性,速度也更快.（二）地理信息系統(tǒng)的發(fā)展地理信息系統(tǒng)發(fā)展（二十世紀(jì)）1、60年代：開(kāi)拓期2、70年代：鞏固發(fā)展期4、90年代：用戶時(shí)代3、80年代：大發(fā)展期組成功能包括的內(nèi)容硬件用于數(shù)據(jù)和信息的采集、處理、加工、分析和輸出軟件提供儲(chǔ)存分析、顯示地理數(shù)據(jù)的功能包括數(shù)據(jù)輸入與編輯、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)操作以及數(shù)據(jù)顯示和輸出等地理數(shù)據(jù)是GIS建立的基礎(chǔ)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)人員GIS是一個(gè)動(dòng)態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)的軟硬件和數(shù)據(jù)，還不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人員進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新包括GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的專業(yè)人員和采用GIS完成工作的用戶應(yīng)用模型應(yīng)用模型是在對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的具體對(duì)象過(guò)程進(jìn)行大量研究的基礎(chǔ)上總結(jié)出的規(guī)律表示，GIS應(yīng)用就是利用這些模型對(duì)大量空間數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析解決實(shí)際問(wèn)題包括人口擴(kuò)散模型、商業(yè)選址模型、路徑分析模型包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備（三）地理信息系統(tǒng)的組成（四）地理信息系統(tǒng)的工作過(guò)程信息源（地圖、遙感圖象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)處理（即建立空間模型和數(shù)據(jù)模型）數(shù)據(jù)庫(kù)（關(guān)于某一研究區(qū)域的若干圖層的總和）數(shù)據(jù)分析（使各類數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以直觀的形式表現(xiàn)出來(lái)，如圖形、地圖或表格）表達(dá)（將系統(tǒng)分析的結(jié)果形成地圖、圖象、圖表、數(shù)字等產(chǎn)品）采集儲(chǔ)存分析輸出返回信息源數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫(kù)空間分析表達(dá)信息源:地圖、遙感圖象、野外考察、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)獲得。數(shù)據(jù)處理：建立空間模型和數(shù)據(jù)模型?？臻g模型是用點(diǎn)、線、面來(lái)表示地物的空間特征（如位置、形狀）和屬性特征（如種類、大?。?。數(shù)據(jù)模型是通過(guò)一定的方式將所要表達(dá)的內(nèi)容轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)，這是GIS與地圖最基本的差異。數(shù)據(jù)庫(kù)：地物空間特征和屬性的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的結(jié)合，構(gòu)成某一主題的圖層，如地貌圖層、土壤圖層、土地利用圖層等。關(guān)于某一研究區(qū)域的若干圖層就組成GIS數(shù)據(jù)庫(kù)?？臻g分析：按一定規(guī)劃對(duì)所研究的局部進(jìn)行空間分析，也可對(duì)局部及其相鄰的部分，以至整個(gè)區(qū)域進(jìn)行綜合分析。數(shù)據(jù)庫(kù)中各圖層上有關(guān)的數(shù)據(jù)，都可供分析。表達(dá)：將系統(tǒng)處理，分析的結(jié)果，形成可供研究、規(guī)劃和決策人員使用的產(chǎn)品，主要形式有：地圖、圖象、統(tǒng)計(jì)圖表、數(shù)字等。GIS與CAD

GIS與CAD共同點(diǎn)

GIS與CAD

不同點(diǎn)都有空間坐標(biāo)系統(tǒng)；都能將目標(biāo)和參考系聯(lián)系起來(lái)；都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系；

都能處理屬性和空間數(shù)據(jù)●CAD研究對(duì)象為人造對(duì)象—規(guī)則幾何圖形及組合；●圖形功能特別是三維圖形功能強(qiáng)，屬性庫(kù)功能相對(duì)較弱；●CAD中的拓?fù)潢P(guān)系較為簡(jiǎn)單；●一般采用幾何坐標(biāo)系?！馟IS處理的數(shù)據(jù)大多來(lái)自于現(xiàn)實(shí)世界，較之人造對(duì)象更復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大；數(shù)據(jù)采集的方式多樣化；●GIS的屬性庫(kù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大；●強(qiáng)調(diào)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析，圖形屬性交互使用頻繁；●GIS采用地理坐標(biāo)系。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用城市規(guī)劃與管理城市規(guī)劃的設(shè)計(jì)、工程選址、城市管理和輔助決策基礎(chǔ)設(shè)施管理（道路交通、電力、電信、燃?xì)狻⒆詠?lái)水、排污）工程設(shè)計(jì)、應(yīng)急搶修、日常維護(hù)土地利用管理（土地使用性質(zhì)變化，地塊輪廓變化、土地權(quán)屬關(guān)系變更）土地利用狀況的監(jiān)控和管理生態(tài)環(huán)境管理城市生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境評(píng)價(jià)、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策分析、環(huán)保設(shè)施管理二、地理信息系統(tǒng)與城市管理應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用道路交通管理道路的通行狀況,定位事故地點(diǎn),提供交通疏散道路設(shè)計(jì)最佳路徑分析、最小造價(jià)分析道路建設(shè)工程進(jìn)度、工程質(zhì)量道路管理路況信息、道路養(yǎng)護(hù)地理信息系統(tǒng)在道路交通中的應(yīng)用GIS能夠回答的問(wèn)題?1．位置問(wèn)題。即“在某個(gè)特定位置有什么”的問(wèn)題。位置可以用多種方式描述，如名稱，郵編，地理參照物等。

2．條件問(wèn)題。即“在哪里”的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題與上述相反，并且需要依靠空間分析來(lái)回答。這個(gè)問(wèn)題要求找到滿足某個(gè)條件的地點(diǎn)。（比如要找到一塊無(wú)林地，要求是面積為2000平方米，距離公路100米以內(nèi)，土壤可以支撐建筑物）。

3．趨勢(shì)問(wèn)題。即“自從……以來(lái)發(fā)生了哪些變化？”的問(wèn)題?？梢杂^察某地區(qū)隨時(shí)間的變化。

4．格局問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題較為復(fù)雜。比如要確定核電站附近的居民，其死亡是否主要由癌癥所致。

5．模型問(wèn)題。即“如果……，會(huì)發(fā)生什么？”的問(wèn)題。例如如果一條新道路加入網(wǎng)絡(luò)，或一種有毒物質(zhì)滲漏至當(dāng)?shù)厮垂?yīng)的地方時(shí)，會(huì)發(fā)生什么事情?；卮疬@些問(wèn)題需要有關(guān)地理學(xué)以及其他的信息虛擬洛杉磯浦東新區(qū)從業(yè)人員密度圖人口GIS4.地理信息系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀4.1國(guó)內(nèi)外常用的地理信息系統(tǒng)軟件4.2地理信息系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用一是利用GIS系統(tǒng)來(lái)處理用戶的數(shù)據(jù)；二是在GIS的基礎(chǔ)上，二次開(kāi)發(fā)用戶的專用地理信息系統(tǒng)軟件。3S集成（3SIntegration）

RS與GIS的集成

GPS與GIS的集成

3S的集成

3S集成應(yīng)用領(lǐng)域第四節(jié)GPS、RS與GIS集成3S集成綜述GPS是空間實(shí)體快速、精密定位的現(xiàn)代化工具；GIS是空間信息集成、分析、處理的有力武器；RS是空間信息覆蓋面最大最迅速的采集手段，三者的結(jié)合簡(jiǎn)稱3S集成。3S集成（3SIntegration）

——RS與GIS的集成

GIS是分析、處理和顯示空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，而遙感影像則是空間數(shù)據(jù)的一種形式，類似于GIS中的柵格數(shù)據(jù)。因此，GIS和RS很容易在數(shù)據(jù)的功能上進(jìn)行集成：

GIS作為遙感圖像的處理工具基于GIS數(shù)據(jù)的幾何糾正和輻射糾正圖像分類感興趣區(qū)域的選取

RS作為GIS的數(shù)據(jù)來(lái)源地物要素的提取

DEM數(shù)據(jù)生成土地利用變化以及地圖數(shù)據(jù)更新GIS與RS結(jié)合的必要性兩者操作對(duì)象都是空間實(shí)體，相互聯(lián)系支持、補(bǔ)充關(guān)系，兩者的結(jié)合，是技術(shù)上的必須。1、遙感是GIS重要的數(shù)據(jù)源，有效的數(shù)據(jù)更新手段遙感手段能夠迅速、準(zhǔn)確、綜合性地大范圍地采集環(huán)境和資料數(shù)據(jù)，同時(shí)，遙感數(shù)據(jù)具有多光譜和的動(dòng)態(tài)多時(shí)相特點(diǎn)，它為GIS數(shù)據(jù)更新提供了全方位的手段和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)源。2、GIS可為遙感分析提供有用的輔助信息和手段

GIS有助于提高遙感數(shù)據(jù)自動(dòng)分類的精度，為遙感應(yīng)用分析提供一個(gè)良好的環(huán)境，從而大大提高遙感信息識(shí)別的精度和效率。圖片摘自張超GIS與RS結(jié)合的途徑

(a)發(fā)展一個(gè)能綜合處理矢量和柵格數(shù)據(jù)的矢柵一體的GIS(b)通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)交換格式作中間媒介、相互轉(zhuǎn)換(c)通過(guò)GIS與遙感系統(tǒng)間建立接口，實(shí)現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)傳送三、例子以遙感圖像與原始數(shù)據(jù)，應(yīng)用GIS提供的分析功能，對(duì)深圳市城市用地空間分布進(jìn)行了定量的描述和分析，給出了它的形態(tài)、結(jié)構(gòu)，找出了深圳市用地?cái)U(kuò)展規(guī)律性。3S集成（3SIntegration）

——GPS與GIS的集成

GPS與GIS的集成主要是利用GPS的實(shí)時(shí)空間定位數(shù)據(jù)以及