地理信息技術(shù)應(yīng)用-my課件

地理信息技術(shù)應(yīng)用地理信息技術(shù)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用遙感及其應(yīng)用全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用數(shù)字地球3S技術(shù)地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用(一)地理信息系統(tǒng)(GIS)的概念

地理信息系統(tǒng)是對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、編輯、存儲(chǔ)、分析和輸出的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)的處理對(duì)象是地理空間數(shù)據(jù)，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。定義明確提出了地理信息系統(tǒng)的基本功能。地理信息系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)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。

地理數(shù)據(jù)：地理數(shù)據(jù)是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號(hào)化表達(dá)。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(mén)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(xún)方式不同，地理信息系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行查詢(xún)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(hù)時(shí)代3、80年代：大發(fā)展期（三）GIS的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與功能地理信息系統(tǒng)按其內(nèi)容分為三大類(lèi)：專(zhuān)題地理信息系統(tǒng)（ThematicGIS）：是指以某一專(zhuān)業(yè)、任務(wù)或現(xiàn)象為主要內(nèi)容的系統(tǒng)。為特定的專(zhuān)門(mén)的目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場(chǎng)資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)等。區(qū)域地理信息系統(tǒng)（RegionalGIS）：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。如國(guó)家級(jí)、地區(qū)級(jí)、市級(jí)或縣級(jí)等。工具地理信息系統(tǒng)

(GIS—Tools）：它是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲(chǔ)管理、查詢(xún)檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。1、GIS的類(lèi)型1.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)3.空間數(shù)據(jù)4.系統(tǒng)使用管理和維護(hù)人員2、GIS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(lèi)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。空間模型是用點(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(lèi)、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。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)?、自?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)應(yīng)用應(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)用浦東新區(qū)從業(yè)人員密度圖人口GIS上海市舊房改造（應(yīng)用GIS和RS技術(shù)）2000年彩紅外航空遙感調(diào)查的舊區(qū)2002年已改造舊區(qū)的綠地遙感特征32國(guó)家統(tǒng)計(jì)局人口統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)該系統(tǒng)是利用國(guó)家統(tǒng)計(jì)局關(guān)于全國(guó)第五次人口普查的結(jié)果，在GIS平臺(tái)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)。實(shí)時(shí)作出統(tǒng)計(jì)分析、動(dòng)態(tài)制作統(tǒng)計(jì)圖表，通過(guò)該系統(tǒng)用戶(hù)可以在客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)對(duì)某年,某省的總?cè)丝?、人口密度、出生率、死亡率、自然增長(zhǎng)率等指標(biāo)的查詢(xún)，方便快捷而直觀。33北京數(shù)字綠化帶信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)是北京市十五計(jì)劃重點(diǎn)工程之一。該系統(tǒng)解決了大數(shù)據(jù)量衛(wèi)星圖像在網(wǎng)上傳輸，分級(jí)管理，矢量柵格疊加等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。屬?lài)?guó)際領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。34

環(huán)?？臻g信息共享與服務(wù)示范系統(tǒng)該系統(tǒng)是國(guó)家環(huán)保局以江蘇省環(huán)保信息為數(shù)據(jù)所做的一個(gè)示范系統(tǒng)，它又包括了十二個(gè)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了柵格式與矢量格式，用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端不但能進(jìn)行一般的地理信息查詢(xún)，還可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、專(zhuān)題圖制作、緩沖區(qū)分析、圖形的分級(jí)放大與縮小等功能。環(huán)?？臻g信息共享與服務(wù)示范系統(tǒng)遙感及其應(yīng)用遙感(RS)技術(shù)及其應(yīng)用一、遙感技術(shù)三、遙感與環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測(cè)二、遙感與資源普查（一）遙感的概念與發(fā)展（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類(lèi)型246810120.20.40.60.81.01.52.03.0輻射能力[J/(cm2.min.um)波長(zhǎng)（um）紫外線可見(jiàn)光紅外線0.760.4不同的物體對(duì)電磁波發(fā)射、反射和吸收的特征不同（一）遙感的概念與發(fā)展①②③可見(jiàn)光紅外光返回地物類(lèi)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2.遙感技術(shù)的主要環(huán)節(jié)遙感平臺(tái)→傳感器→傳輸與接受→數(shù)字\圖像處理設(shè)備3.遙感的特點(diǎn):探測(cè)的范圍廣、獲得資料的速度快、周期短，受地面條件限制少、成本低、效益大等1.遙感(RS)”千里眼”遙感：人們利用一定的技術(shù)裝備，在航空器或航天器上，在不與探測(cè)目標(biāo)接觸情況下,記錄目標(biāo)物對(duì)電磁波的輻射、反射、散射等信息。并通過(guò)分析，揭示目標(biāo)物的特征、性質(zhì)及其變化的綜合探測(cè)技術(shù)。遙感平臺(tái)傳感器傳輸分析與應(yīng)用物體輻射和反射電磁波收集接受與處理標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型運(yùn)載工具電磁波的波譜范圍應(yīng)用領(lǐng)域或?qū)ｎ}環(huán)境遙感、大氣遙感、資源遙感、海洋遙感、地質(zhì)遙感\(zhòng)農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感傳感器的工作特點(diǎn)（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類(lèi)型A航天遙感、航空遙感、近地遙感紫外遙感、可見(jiàn)光遙感、紅外遙感微波遙感、多譜段遙感主動(dòng)式、被動(dòng)式分類(lèi)特征傳感器工作方式被動(dòng)式傳感器被動(dòng)地探測(cè)目標(biāo)物所反射或輻射的電磁波攝影機(jī)照相機(jī)、紅外掃描儀、多波段掃描儀主動(dòng)式傳感器本身發(fā)射電磁波然后接受回波雷達(dá)記錄方式成像傳感器以影像表示探測(cè)信息攝影機(jī)、掃描儀、成像雷達(dá)非成像傳感器以數(shù)字或圖形輸出探測(cè)信息光譜儀、紅外輻射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)算攝影機(jī)主要用于可見(jiàn)光范圍，掃描儀的工作波段較寬，雷達(dá)用于微波波段（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類(lèi)型B類(lèi)型概念優(yōu)點(diǎn)航天遙感利用位于大氣層外的衛(wèi)星、航天飛機(jī)、宇宙飛船、航天空間站等攜帶遙感儀器的遙感覆蓋范圍大，不受領(lǐng)空限制，可進(jìn)行重復(fù)不定期觀測(cè)航空遙感利用大氣層內(nèi)飛機(jī)攜帶遙感儀器的遙感。包括600—10000米的低、中空遙感和10000-25000米的高空超高空遙感機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，可以根據(jù)研究主題選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅?、適當(dāng)?shù)娘w行高度和飛行區(qū)域近地遙感距地面高度在幾十米以?xún)?nèi)的遙感用于城市遙感、海面污染監(jiān)測(cè)、森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)等中、高分辨率的遙感活動(dòng)（二）遙感技術(shù)系統(tǒng)與遙感類(lèi)型CD遙感片類(lèi)型成像電磁波波段地物特征彩色航空遙感片利用可見(jiàn)光波段遙感片上地物與天然色實(shí)物十分接近近紅外遙感片黑白遙感片利用可見(jiàn)光和近紅外波段對(duì)近紅外光吸收能力越強(qiáng)，色彩越深彩色遙感片相片的合成為人工合成，與天然實(shí)物色彩不同，對(duì)近紅外光吸收能力越強(qiáng)、色彩越深熱紅外遙感片利用物體發(fā)射的熱能量掃描成圖一般與物體溫度有關(guān)，物體溫度越高則顏色越淺，反之越深側(cè)視雷達(dá)遙感片利用物體反射的雷達(dá)波掃描成圖一般與物體反射的雷達(dá)波能力有關(guān)，回波能力越強(qiáng)顏色越淺遙感的應(yīng)用領(lǐng)域林業(yè)：清查森林資源、監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)和病蟲(chóng)害。農(nóng)業(yè)：作物估產(chǎn)、作物長(zhǎng)勢(shì)及病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)。水文與海洋：水資源調(diào)查、水資源動(dòng)態(tài)研究、冰雪監(jiān)控、海洋漁業(yè)。國(guó)土資源：國(guó)土資源調(diào)查、規(guī)劃和政府決策。氣象：天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)報(bào)、全球氣候演變研究。

遙感的應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境監(jiān)測(cè)：水污染、海洋油污染、大氣污染、固體垃圾等及其預(yù)報(bào)。測(cè)繪：航空攝影測(cè)量測(cè)繪地形圖、編制各種類(lèi)型的專(zhuān)題地圖和影像地圖。城市：城市綜合調(diào)查、規(guī)劃及發(fā)展?？脊牛哼z址調(diào)查、預(yù)報(bào)。地理信息系統(tǒng)：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)。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(mén)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(lèi)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(mén)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。實(shí)驗(yàn)原理舉例利用高真空、強(qiáng)輻射、失重等地面實(shí)驗(yàn)難以模擬的物理?xiàng)l件，可以在衛(wèi)星上進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)作物空間育種微生物菌種實(shí)驗(yàn)從衛(wèi)星搭載的變異種子中，選育優(yōu)良品種菌種在軌道飛行時(shí)比地面生長(zhǎng)快，樣品返回可用于生產(chǎn)抗菌素，生物酶等醫(yī)藥產(chǎn)品D遙感衛(wèi)星的科學(xué)實(shí)驗(yàn)功能返回利用遙感技術(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62植被監(jiān)測(cè)農(nóng)作物、森林等植被的葉片對(duì)太陽(yáng)光的紅光有強(qiáng)烈的吸收作用，對(duì)紅外光有強(qiáng)烈的反射作用63洪澇監(jiān)測(cè)從氣象衛(wèi)星多通道彩色合成產(chǎn)品就可以清晰看到地表水體、植被、山體、海洋等地物，所以，利用發(fā)生水災(zāi)前后監(jiān)測(cè)到的同一區(qū)域的水體，尤其是植被變化（因?yàn)椋転?zāi)后被淹區(qū)域地表光譜反射率發(fā)生明顯變化），通過(guò)圖象合成和模式計(jì)算，可以獲得受災(zāi)區(qū)域分布及面積火災(zāi)監(jiān)測(cè)1987年利用氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到的大興安嶺火災(zāi)發(fā)生時(shí)的情況當(dāng)溫度升高時(shí)，輻射峰值波長(zhǎng)移向短波方向。當(dāng)?shù)乇硖幱诔貢r(shí)，輻射鋒值在傳感器的4、5通道的波長(zhǎng)范圍，而當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)火點(diǎn)等高溫目標(biāo)時(shí)，其峰值就移向通道3，使通道3的輻射率增大數(shù)百倍，利用這一原理，通過(guò)連續(xù)不斷地觀測(cè)，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)65沙塵暴監(jiān)測(cè)目前，利用可見(jiàn)光和紅外多光譜衛(wèi)星通道信息判別沙塵暴仍是較好的方法之一揚(yáng)沙區(qū)66水污染監(jiān)測(cè)水污染主要是由于工業(yè)和生活廢水排入城市周?chē)乃w中，使水質(zhì)發(fā)生變化，從而引起水的溫度、密度、色度、透明度等物理性質(zhì)的變化，以及化學(xué)組成和生物組成的改變，而導(dǎo)致水體發(fā)射波譜能量的變化，污水排放入江后的擴(kuò)散特征，在遙感圖像上極易識(shí)別,這些變化可以通過(guò)遙感手段監(jiān)測(cè)到。應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)調(diào)查水體的污染時(shí)，主要通過(guò)假彩色合成圖像中水體的顏色、色調(diào)以及相關(guān)位置進(jìn)行解譯常見(jiàn)的遙感系統(tǒng)

NOAALandsatSpotEO-1Terra/ModisIkonosQuickBird風(fēng)云系列LandsatTMLandsatTMLandsatTMSpotIKONOS衛(wèi)星圖像IKONOS圖像地區(qū)：上海浦東分辨率：1m采集時(shí)間：2000年3月26日EO-1FY-2E拍攝印度洋兩個(gè)氣旋應(yīng)用實(shí)例：遙感影像下的汶川地震全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用一、全球定位系統(tǒng)二、全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航（1）全球定位系統(tǒng)的組成（2）全球定位系統(tǒng)的的基本原理現(xiàn)有的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GLONASS全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（BDS），是繼美全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶(hù)端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力，定位精度優(yōu)于20m，授時(shí)精度優(yōu)于100ns。2012年12月27日，北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件正式版正式公布，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對(duì)亞太地區(qū)提供無(wú)源定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。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(hù)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(hù)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(chēng)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。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(hù)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(hù)設(shè)備類(lèi)型應(yīng)用用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，分為車(chē)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：大地測(cè)量，地球地理學(xué)的研究，地區(qū)性測(cè)量的控制網(wǎng)的聯(lián)測(cè)，海洋測(cè)量，精密工程測(cè)量，工程變形監(jiān)測(cè)和低級(jí)測(cè)量等。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(chē)載GPS可以在屏幕上及時(shí)查看車(chē)輛所在的經(jīng)緯度、運(yùn)行軌跡、速度、行進(jìn)方向車(chē)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(chē)輛進(jìn)行調(diào)度指揮城市公共汽車(chē)調(diào)度管理，旅游區(qū)車(chē)輛報(bào)警與調(diào)度，海關(guān)、公安、海防等部門(mén)對(duì)車(chē)輛的調(diào)度與監(jiān)控1、車(chē)載GPS的功用使裝有GPS的出租車(chē)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(chē)、乘車(chē)安全系數(shù)大大提高等功能。應(yīng)用類(lèi)型應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用作用向用戶(hù)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4．GPS系統(tǒng)的應(yīng)用范例

(1)當(dāng)奔馳的車(chē)輛行駛在車(chē)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(chē)輛能自動(dòng)與前車(chē)保持距離，自動(dòng)剎車(chē)或超車(chē)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠精確到厘米。在不打攪車(chē)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)。”這些聽(tīng)起來(lái)猶如神話，其實(shí)它都依賴(lài)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(chē)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(chē)輛行駛狀況，從而繞開(kāi)堵車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)上裝備了GPS系統(tǒng).公司可以根據(jù)GPS對(duì)出租車(chē)定位,并提供無(wú)線電聯(lián)系以及電子地圖一、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(lèi)的三維描述，并利用它來(lái)作為工具支持和改善人類(lèi)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(lèi)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)“信息高速公路”的含義“國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施”（美國(guó)-1993年）“信息高速公路”是一個(gè)集電話、電視、電腦等功能于一體，能夠綜合處理圖、文、聲、像等各種信息的一個(gè)全社會(huì)的立體化通信網(wǎng)。國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)（Internet），又叫因特網(wǎng)是信息高速公路的具體體現(xiàn)。意為一個(gè)大容量、高速度的信息傳遞網(wǎng)絡(luò)。它的正式名稱(chēng)是“國(guó)家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)”，簡(jiǎn)稱(chēng)NII1.計(jì)算科學(xué)技術(shù):隨著高速計(jì)算機(jī)的使用,才能模擬那些不容易觀察到的現(xiàn)象,并能更好地理解已經(jīng)觀察到的數(shù)據(jù).2.大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù):數(shù)字化地球?qū)⒁蟠鎯?chǔ)1015字節(jié)的信息.3.高分辨率衛(wèi)星圖象技術(shù):衛(wèi)星圖象分辨率達(dá)1米的商業(yè)衛(wèi)星系已于1999年投入運(yùn)營(yíng).4.寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù):當(dāng)前,電訊營(yíng)運(yùn)者已經(jīng)在試驗(yàn)每秒10億信息單位的網(wǎng)絡(luò),1015信息單位的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是因特網(wǎng)下一代的技術(shù)目標(biāo)之一.5.互操作性:因特網(wǎng)和萬(wàn)維網(wǎng)之所以能夠取得成功,關(guān)鍵在于達(dá)成統(tǒng)一的協(xié)議.這樣,有關(guān)的地理信息就能被共享.6.元數(shù)據(jù):元數(shù)據(jù)是指“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”以了解信息的名稱(chēng)﹑位置﹑作者或信息來(lái)源﹑數(shù)據(jù)﹑數(shù)據(jù)形式﹑分辨率等有助于建立其他的地理坐標(biāo)信息系統(tǒng).

三、數(shù)字中國(guó)與數(shù)字城市（一）概況：“數(shù)字地球”不僅僅在于超越空間和時(shí)間的界限,更在于它能幫助人類(lèi)緩解環(huán)