地球信息導論

地球信息導論第一章地球科學為什么要學習？學習地球基礎知識，提高全民科學素養(yǎng)?！獏请A平院士使人“胸襟開闊，知識豐富”，“地相的錯綜，地層的累積，以及古生物進化的痕跡，既可了然如在指掌之上；更能穆然起深遠神秘的思想，作人格修養(yǎng)之大助”?！S壽裳1923地球科學已成為保障人類生存的科學，發(fā)展與普及地球科學關系到全人類的生存和繁榮昌盛?！略r純院士■地球科學是一門博大精深的科學■地球科學是一門充滿樂趣和詩意的科學■地球科學是一門肩負著人類歷史使命的科學地球科學是一門博大精深的科學。她牽涉到物理、化學、生物、大氣、海洋等多門學科，不僅關注地球，還牽涉遙遠的太空，充滿了奧秘和思辨，凝聚了智慧和哲理。以多學科作為研究背景，以大地作為研究對象，地球科學能使人心胸開闊、高瞻遠矚。地球科學是一門充滿樂趣和詩意的科學。既要深入到青山綠水中去觀察地球，也要透過顯微鏡去了解世界；既要監(jiān)測和預測地球的脈動，又要追尋遙遠的過去，探索已經消失了的風景……地球科學能使人浮想聯(lián)翩、詩意盎然。地球科學是一門肩負著人類歷史使命的科學。資源、環(huán)境和人口是二十一世紀世界面臨的三大難題，其中前二者都與地球科學有著最密切的聯(lián)系，既向地球科學提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，也為地球科學提供了良好的機遇和發(fā)展空間。地球科學肩負著國家、民族和人類的重大使命，大有用武之地。一、地球科學的研究對象和研究內容■地球科學簡稱地學，是數學、物理學、化學、天文學、地學、生物學六大基礎自然科學之一。地球科學以地球為研究對象，包括環(huán)繞地球周圍的氣體（大氣圈）、地球表面的水體（水圈）、地球表面形態(tài)和固體地球本身至于地球表面的生物體（生物圈），由于其研究內容廣、分支學科較多、且研究方法具有特殊性，因而已獨立成一門專門的基礎自然科學——生物學。但生物的起源與演化、生物體與生存的地球環(huán)境之間的關系也屬于地球科學的研究范疇。地球科學的學科分類體系匚按囲層屯圍II?扔寧科交叉III.^34務目前大氣科學地球尊理學國誌茁:卞遲;萱亍地誡與高空物理學地鳶學等環(huán)境地〔質）學經濟地〔質）學工程地成淳水文地（質烽遙感地（質）學航空地闔學城市地〔質）學農業(yè)地〔質）學旅鏘地〔質）學軍事地〔質）學上山學天氣預報地謖預報海洋科學物理海洋學生物海洋學環(huán)境海洋學等地球優(yōu)學無素地球化學同性盍地球優(yōu)學生物地球優(yōu)學等地理科學自熬地理學經濟地理學人文地理學區(qū)城地理學等地生物學生盍學?‘n竝“匸口蘭蘭地質科學地球物質成分學動力地質學歷史地質學區(qū)域地質學等無文地學趙地球劫力學行星地學天文地質學等數學地學數字地球等二、地球科學的研究方法地球科學的研究方法與其研究對象的特點有關，地球作為其研究對象主要有以下特點：>（1）空間的廣泛性與微觀性(2)整體性與分異性(或差異性)(3)時間的漫長性與瞬間性(4)自然過程的復雜性與有序性地球科學的研究方法：(1)野外調查(苦中有樂)(2)儀器觀測(3)大地測量(4)航空、航天和遙感技術(5)實驗室分析、測試與科學實驗(6)歷史比較法將今論古一以觀察研究現代地質作用過程和結果為基礎，再將地史時期地質作用結果與之比較，從而推斷昔日的地質作用，如珊瑚、海陸變遷、山脈形成等。(7)綜合分析(用辯證唯物主義思想，克服片面性)(8)電子計算機技術應用三、地球科學的研究意義>理論意義當代自然科學一些重大理論問題的最終解決離不開地球科學的研究，如天體演化、生命的起源等等。A實際意義在尋找、開發(fā)、利用自然資源中有重要作用。如李四光部長

發(fā)現大慶油田，張伯聲院士發(fā)現河南鞏縣小關鋁土礦等等；

預測預報各類自然災害。如地震、西安地裂縫、滑坡、沙漠化厄爾尼諾現象、拉尼娜現象等等；改善自然環(huán)境，如溫室效應，大氣、水資源污染等等。四、地球科學的發(fā)展展望＞資源型拓寬到社會型＞21世紀將是地球科學的世紀＞上天、入地、下海、入微＞從定性到定量五、地球科學的發(fā)展的制約條件＞社會需要才能有經費投入，使科學發(fā)展；＞新技術的采用：航天、遙感、顯微、超顯微、超深鉆等；＞新思維的產生早期：達爾文進化論，萊伊爾現實主義原理；現代：地球系統(tǒng)科學（從整體認識地球，從圈層的觀點來研究地球，用運動學、動力學觀點預測未來）第二章地球信息科學地球系統(tǒng)科學與地球信息科學地球信息科學的主要內容地球信息科學的核心技術地球信息科學的社會需求與應用前景地球系統(tǒng)科學與地球信息科學>2.1.1地球系統(tǒng)科學一新的地球觀地球系統(tǒng)科學是以“地球系統(tǒng)”為研究對象，研究地球系統(tǒng)整體的結構、特征、功能和行為的一門全新的集成科學，是全球變化研究的理論基礎。?系統(tǒng)，學科眾多，相互交叉?厄爾尼諾現象>2.1.2地球信息科學的含義?生產力決定了人類認識世界、利用自然資源、保護自然環(huán)境能力。人類社會步入信息時代，有關地球科學問題的研究需要以信息科學為基礎，并以現代信息技術為手段，否則就不能適應新的社會生產力發(fā)展水平。地球信息科學，作為地球科學的一個重要分支學科，將為地球科學問題的全球變化與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究提供理論指導與技術方法的支持。地球信息是地球系統(tǒng)內部物質流、能量流和人流的一種運動狀態(tài)和方式，它包括兩部分，一部分是有關物質流、能量流和人流的運動狀態(tài)；另一部分是有關物質流、能量流和人流的運動方式。地球信息科學是一門交叉學科，是地球科學、系統(tǒng)科學和信息技術等的交叉和融合，是地球科學的一門新興的重要分支科學。它以信息流為手段研究地球系統(tǒng)的物質流、能量流和人流的運動狀態(tài)和方式。它由三部分組成：“地球信息機理”是其理論研究的主體，“地球信息技術”是其研究手段，“全球變化與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展”是其主要應用研究領域。地球信息科學的主要內容2.2.1地球信息科學的基礎理論?基礎理論研究：包括地球信息形成機制，設計地球科學的信息論、信息流、信息場、能量信息、圖形信息及存儲信息等。應用基礎理論研究：地球信息的自組織理論、自相似理論、整體性與分異性理論、空間結構與空間功能理論、熵理論、承載力理論、突變與混沌理論等技術基礎理論：圖像信息科學理論、面向對象理論、關系數據庫理論、空間數據模型理論、空間關系理論及OpenGIS理論等2.2.2地球信息獲取和處理技術包括遙感數據、全球定位系統(tǒng)數據、遙測數據，以及不同載體數據的獲取、傳輸、糾正、特征提取、分類、分析、可視化與輸出的理論和方法研究。2.2.3地球信息數字集成技術系統(tǒng)包括衛(wèi)星應用、遙感技術、地理信息系統(tǒng)技術、電腦制圖、互聯(lián)網絡等技術集成的理論和方法研究。2.2.4地球科學信息共享地理信息系統(tǒng)的標準化與規(guī)范化研究地球科學信息壓縮與復原技術?地球信息共享處理技術?超媒體地球空間信息系統(tǒng)與集成技術分布式信息系統(tǒng)遠距離互操作技術網上數據管理技術2.2.5應用技術資源、環(huán)境、社會、經濟等方面的應用技術遠距離觀測與研究技術遠距離會商決策技術遠距離數據集成及綜合顯示技術不同遙感數據的評價研究等技術2.2.6中國特色的地球科學信息資源我國地球科學信息源在世界上有獨特的優(yōu)勢。如太陽黑子、地震、旱澇災害的歷史記錄；黃土高原和季風演變；青藏高原的板塊運動和隆起；珍稀特有動植物和生物多樣性保護等2.2.7地球信息科學技術的產業(yè)化政策例如機-星-地快速反應系統(tǒng)技術、航空遙感技術、小衛(wèi)星系列等的技術政策研究等地球信息科學的核心技術>2.3.1對地觀測技術?對地觀測信息是地球的核心信息源之一。?對地觀測技術得到了長足的發(fā)展。?GOOGLEEARTH2.3.2地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)好像是個“水庫”，對地理信息起著緩沖、調節(jié)和凈化的作用。地理信息系統(tǒng)是一個能夠獲取、存貯、查詢、模擬和分析地理信息的計算機系統(tǒng)，是一種能夠處理和分析大量地理數據的通用地理信息技術，它匯集來自多方面的數據，按照地理空間框架進行數據管理、查詢與檢索，通過地球信息模擬和分析軟件包進行地球信息的加工、再生，為空間輔助決策的分析打下基礎。2.3.3地球信息數據庫數據庫信息庫知識庫思想庫2.3.4地球數學模型與數據挖掘模型是人類的數學思維方式之一。計量地理學的危機。我國資源環(huán)境領域運用數學模型，取得了許多輝煌的成就。地球信息科學的社會需求與應用前景2.4.1信息時代的社會危機?資源、能源危機?天氣變熱？——溫室效應、海平面升高、臭氧空洞一一工業(yè)轉型、能源改造——綠色能源、海洋資源的充分利用城市也是信息社會人地關系的矛盾生活質量和健康海量信息2.4.2縮小數字鴻溝的差距與發(fā)達國家的差距：遙感信息資源與數據庫缺乏融合多源、多時相、多目標信息合成應用的國產平臺缺乏自然基礎地理空間數據與人文、社會經濟發(fā)展時態(tài)統(tǒng)計數據融合或一體化的模型、算法和軟件。與國家通訊、網絡、計算技術的快速發(fā)展不相稱數字省區(qū)、流域、城市等缺乏統(tǒng)計標準和國家頂層設計太空、海洋的對抗能力和對災害、突發(fā)事件的應變能力還存在問題2.4.3應對衛(wèi)星通訊網絡的全球化構成信息社會的基礎設施，不僅是地面光纜數字通信網絡系統(tǒng)，同時還包括通信衛(wèi)星、衛(wèi)星定位系統(tǒng)和資源、環(huán)境、災害監(jiān)測技術系統(tǒng)。此外，還要有不斷更新的社會、經濟統(tǒng)計數據和自然資源數據庫系列，以及為宏觀調控、規(guī)劃決策和工程設計服務的知識庫、邏輯推理機等人工智能系統(tǒng)。只有將他們有機的結合才能有效的實現以信息流代替人流、能流量、物質流，達到白領工人超過藍領工人的社會生產方式。2.4.4國際空間合作?聯(lián)合國為推動空間技術應用建立了12個行動組，中國、加拿大和法國共同擔任第7行動小組的輪值主席。與40多個國家和國際組織建立了合作關系。與巴西合作發(fā)射衛(wèi)星2004年，中美實現了10年來的破冰之旅。中加合作、中俄合作等2.4.5國家安全的需求國家安全泛指國防安全和國家公共安全。包括環(huán)境安全、生態(tài)安全與信息安全等。涉及區(qū)域導彈防御體系、生物秘密武器、病毒傳染、生物入侵，以及地震、地質災害、洪澇、干旱、沙塵暴以及黑客干擾、文化入侵、信息干擾、電子對抗等。第三章遙感概論遙感的基本概念遙感技術系統(tǒng)遙感的類型遙感的特點遙感發(fā)展簡史中國遙感事業(yè)的發(fā)展遙感應用遙感的基本概念?狹義遙感：利用電磁波進行遙感?廣義遙感：除電磁波外，還包括對電磁場、力場、機械波(聲波、地震波)等的探測。從對象上來說：?狹義遙感：主要指空對地的遙感。?廣義遙感：指空對地、地對空、空對空遙感。遙感的定義：從不同高度的平臺(Platform)上，使用各種傳感器(remotesensor)，接收來自地球表層各類地物的電磁波信息，并對這些信息進行加工處理，從而對不同的地物及其特性進行遠距離的探測和識別的科學技術。遙感技術系統(tǒng)遙感技術系統(tǒng)：是一個從地面到空中直至空間；從信息收集、存儲、傳輸處理到分析判讀、應用的完整技術系統(tǒng)。其組成有：空間信息采集系統(tǒng)(獲取遙感數據)：?地面接收和預處理系統(tǒng)?地面實況調查系統(tǒng)?信息分析與應用系統(tǒng)遙感技術系統(tǒng)的組成：?目標物的電磁波特性?遙感信息的獲?。浩脚_與傳感器?遙感信息接收：傳輸與記錄?遙感信息處理：遙感圖像處理?遙感信息應用：※信息分析與應用系統(tǒng)遙感信息的使用者為了自己的應用目的而采取的各種技術，主要包括：遙感信息的選擇技術遙感信息的處理技術專題信息提取技術制圖技術參數量算與反演技術數據統(tǒng)計技術遙感的分類按遙感平臺分類航天遙感：平臺處于海拔高度大于80km的空中的遙感。航空遙感：平臺處于海拔高度小于80km的空中的遙感。地面遙感：平臺放在地面上的遙感。航宇遙感：平臺設置在星際飛船上，對月球系統(tǒng)外的目標的探測?！飩鞲衅?遙感器：接收、記錄目標物反射或發(fā)射電磁波特征的儀器（各種光學無線電儀器），如掃描儀、雷達、攝影機、攝像機、輻射計等。332、按照探測電磁波的工作波段分類紫外遙感：探測波段在0.05—038pm之間；可見光遙感：探測波段在0.38—0.76pm之間：紅外遙感；探測波段在0.76-1000pm之間；微波遙感：探測波段在1mm-10m之間；e?多波段遙感：指探測波段在可見光波段和紅外波段范圓內，再分成若干窄波段來探測目標333、按照按應用領域分類遙感可分為：城市遙感、地質遙感、地貌遙感、農業(yè)遙感、林業(yè)遙感、草原遙感、水文遙感、測繪遙感、環(huán)境遙感、災害遙感、土地遙感、海洋遙感、大氣遙感和軍事遙感等。334、按遙感器的工作方式分類被動遙感（無源遙感）遙感器本身不發(fā)射任何人工探測信號，它只能被動地接收從對象那里來的信息進行遙感，這樣的遙感是被動遙感。主動遙感（有源遙感）遙感器本身發(fā)射人工探測信息，這信息碰到對象后有一部分被反射回來，又被遙感器所接收，依靠這種信息進行的遙感是主動遙感。遙感的特點?宏觀性與同步性：大面積的同步觀測；?時效性與動態(tài)性：快速、及時?多時相性?綜合性?多波段性?客觀?經濟性?局限性■宏觀性覆蓋范圍大、信息豐富。一景TM影像為185x185平方公里；影像包含各種地表景觀信息，有可見的，也有潛在的?！龆嗖ǘ涡圆ǘ蔚难娱L使對地球的觀測走向了全天候。1、遙感的發(fā)展簡史?術語的提出：美國學者普魯伊特（Pruitt）于I960年提出，1961年“環(huán)境遙感國際研討會”召開之后，遙感學科在世界范圍內得以飛速發(fā)展。?遙感發(fā)展經歷了四個階段：無記錄的地面遙感階段有記錄的地面遙感階段（萌芽階段）航空遙感階段航天遙感階段（1）無記錄的地面遙感階段（1608-1838）1608年，漢斯?李波爾賽制造了世界第一架望遠鏡；1609年伽利略制作了放大倍數3倍的科學望遠鏡，從而為觀測遠距離目標開辟了先河。但望遠鏡觀測不能把觀測到的事物用圖像的方式記錄下來。（2）有記錄的地面遙感階段（1839-1857）對探測目標的記錄與成像開始于攝影技術，與望遠鏡相結合發(fā)展為遠距離攝影。1839年，達蓋爾發(fā)表了他和尼普斯拍攝的照片，第一次成功地把拍攝到的事物形象地記錄在膠片上。1849年，法國人勞塞達特制定了攝影測量計劃，成為有目的、有記錄的地面遙感發(fā)展階段的標志。（3）空中攝影測量階段（1858-1956）1858年，陶納喬用系留氣球拍攝了法國巴黎的“鳥瞰”像片1860年，布萊克與金乘氣球升空至603m成功拍攝了美國波士頓市的照片1903年，萊特兄弟發(fā)明了飛機，促進了航空遙感向實用化邁進。1924年，彩色膠片的出現，使得航空攝影記錄地面目標信息更加豐富；1935年彩色膠片投入市場后，為后來的航空遙感打下了基礎。在該階段，空中攝影測量技術得到了較快發(fā)展，應用涉及到軍事等多個領域，與之相關的研究提高較快，建立了相關的機構，出版了許多專業(yè)刊物（如《攝影測量工程與遙感》）。（4）航天遙感階段（1957-）1957年10月4日，蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星的發(fā)射成功，標志著人類從空間觀測地球和探索宇宙奧秘進大了新的紀元。1959年9月美國發(fā)射的“先驅者2號”探測器拍攝了地球云圖，同年10月蘇聯(lián)的“月球3號”航天器拍攝了月球背面的照片。真正從航天器上對地球進行長期觀測是從I960年美國發(fā)射TIROS-I和NOAA-1太陽同步氣象衛(wèi)星開始的。這一時期遙感發(fā)展的主要特點有：a）遙感平臺方面：不同高度、不同用途的衛(wèi)星構成了對地球和宇宙空間的多度角、多周期觀測。b）傳感器方面：光學傳感器的波段范圍不斷延伸，波段分割越來越細、空間分辨率越來越高；微波傳感器所獲取的信息也向多頻率多角度、多極化、多分辨率的方向發(fā)展。激光測距與遙感成像的結合使得三維實時成像成為可能；多種探測技術的集成日趨成熟c）（3）遙感信息處理方面：在攝影成像、膠片記錄的年代，光學處理和光電子學影像處理起著主導的作用。隨著數字成像技術和計算機圖像處理技術的迅速發(fā)展，遙感信息的計算機處理越來越重要。d）（4）遙感應用方面：應用領域越來越廣泛，對于推動經濟發(fā)展、社會進步、環(huán)境改善、國防建設等方面起到了重要作用。2、我國的遙感事業(yè)20世紀30年代，于個別城市進行過航空攝影；20世紀50年代開始系統(tǒng)的航空攝影，并應用于多個領域；20世紀70年代以來，遙感事業(yè)有了長足進步，騰沖遙感綜合實驗獲得巨大成功，1970年4月24發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。80年代以來是大發(fā)展階段?！钜M和培訓；☆應用大項目：從“六五”開始；☆進展：全方位的，包括軟硬件、技術、算法等；☆遙感機構：各部門、教育、出版物；3.6中國遙感事業(yè)的發(fā)展50年代航空攝影和應用工作。60年代，航空攝影工作初具規(guī)模，應用范圍不斷擴大。70年代，騰沖遙感實驗獲得巨大成功。70.4.24發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號”。80年代是大發(fā)展階段。1986年建成遙感衛(wèi)星地面站目前，某些方面已經進入世界先進水平行列。我國遙感發(fā)展的特點國家的重視和支持，為遙感的快速發(fā)展奠定了基礎。集中人力、物力重點公關，重點突破。全國性、大區(qū)域遙感工程的完成，充分顯示了我國遙感的特色和水平。遙感技術發(fā)展趨勢多國發(fā)射衛(wèi)星的局面已經形成?高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速?雷達衛(wèi)星遙感日益受到青睞?高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發(fā)展的核心內容。?遙感應用不斷深化遙感分析技術從“定性”向“定量”轉變，定量遙感成為遙感應用的發(fā)展熱點。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展與支持是遙感發(fā)展的又一進展和動向。MainReferences(ChineseJournals)遙感學報遙感技術與應用測繪學報測繪通報遙感信息自然資源學報國土資源遙感地理學與國土研究遙感機構(中國)科學技術部國家遙感中心，北京國家航天局航天遙感論證中心，北京中國科學院遙感應用研究所，北京北京大學遙感與GIS研究所，北京北京師范大學遙感與GIS中心，北京武漢大學遙感信息工程學院，武漢中國科學院暨香港中文大學地球信息科學聯(lián)合實驗室，香港中科院地理所資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室，北京地理學會環(huán)境遙感分會，北京空間學會空間遙感分會，北京地方遙感協(xié)會，各地第四章地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的基本概念地理信息系統(tǒng)的特點地理信息系統(tǒng)的分類地理信息系統(tǒng)的基本構成地理信息系統(tǒng)的功能簡介地理信息系統(tǒng)的研究內容地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢地理信息系統(tǒng)的基本概念■數據是客觀事物的屬性、數量、位置及其相互關系等的抽象表示，隨載荷它的物理設備的形式而改變。信息是向人們或機器提供關于現實世界各種事實的知識，是數據、消息中所包含的意義。它不隨載體的物理形式的改變而改變。信息與數據是不可分離的，數據是信息的表達，信息是數據的內涵。數據本身并沒有意義,數據只有對實體行為產生影響時才成為信息。地理信息是指表示地理環(huán)境諸要素的數量、質量、分布特征及其相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數字、文字、圖象和圖形等的總稱。地理信息系統(tǒng)(Geographicalinformationsystem，簡稱GIS)是一種以采集、存儲、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關數據的空間信息系統(tǒng)。GIS在數字化時代的今天，應用非常廣泛且深刻，已延伸到各行各業(yè)，千家萬戶，尤其在電子地圖、數據分析與決策管理方面的功能，更是獨領風騷。地理信息系統(tǒng)與一般信息系統(tǒng)的區(qū)別：一般信息系統(tǒng)：只能存儲、管理數據，不能將數據在空間上的分布表現出來。地理信息系統(tǒng)：除了一般信息系統(tǒng)的功能外，還能顯示數據的空間分布，并且有強大的空間查詢、分析、模擬、統(tǒng)計和預測等功能。地理信息系統(tǒng)的特點公共的地理定位基礎所有的地理要素，要按經緯度或者特有的坐標系統(tǒng)進行嚴格的空間定位，才能使具有時序性、多維性、區(qū)域性特征的空間要素進行復合和分解，將隱含其中的信息變?yōu)轱@示表達，形成空間和時間上連續(xù)分布的綜合信息基礎，支持空間問題的處理與決策。具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的系統(tǒng)以分析模型驅動，具有極強的空間綜合分析和動態(tài)預測能力，并能產生高層次的地理信息由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數據管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或專門的地理分析方法，作用于空間數據，產生有用信息，完成人類難以完成的任務。以地理研究和地理決策為目的，是一個人機交互式的空間決策支持系統(tǒng)以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預測的能力；并能產生高層次的地理信息。地理信息系統(tǒng)的分類4.3.1從研究內容看GIS分類■專題地理信息系統(tǒng)(SubjectGIS):是具有有限目標和專業(yè)特點的地理信息系統(tǒng)。為特定的專門的目的服務，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產資源信息系統(tǒng)、農作物估產信息系統(tǒng)、草場資源管理信息系統(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為目標。如國家級、地區(qū)級、市級或縣級等?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)工具(GIS—Tools):它是一組具有圖形圖像數字化、存儲管理、查詢檢索、分析運算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。4.3.2從提供的性能角度看GIS分類空間管理型GIS大眾型空間分析型GIS傳統(tǒng)型空間決策型GIS決策型>4.3.3從系統(tǒng)開發(fā)角度看GIS的分類1）最終用戶用GIS2）專業(yè)人士用GIS3）軟件開發(fā)者/系統(tǒng)集成者用GIS>4.3.4從系統(tǒng)結構角度看GIS的分類1）單機GIS2）網絡GIS>4.3.5從數據結構角度看GIS的分類1）矢量數據結構GIS2）柵格數據結構GIS3）混合型數據結構地理信息系統(tǒng)的構成軟件系統(tǒng)用戶地理數據庫匚地理數據J數據輸入數據存儲信息輸入系統(tǒng)操作系統(tǒng)支持地理分析GIS軟件應用分析程序軟件系統(tǒng)用戶地理數據庫匚地理數據J數據輸入數據存儲信息輸入系統(tǒng)操作系統(tǒng)支持地理分析GIS軟件應用分析程序計算機系統(tǒng)軟件輸出設備輸入設備存儲設備1）GIS的硬件系統(tǒng)?由主機、外設和網絡組成，用于存儲。處理。傳輸和顯示空間數據。2）GIS軟件系統(tǒng)?由系統(tǒng)管理軟件、數據庫軟件和基礎GIS軟件組成，用于執(zhí)行GIS功能的數據采集、存儲、管理、分析、建模和輸出等操作。3）空間數據?由數據庫實體和數據庫管理系統(tǒng)組成，用于空間數據的存儲、管理、查詢、檢索和更新等。4）應用人員5）應用模型?由數學模型、經驗模型和混合模型組成，用于解決某項實際應用問題，獲取經濟效益和社會效益。土地利用適宜性模型公園選址模型洪水預測模型人口擴散模型森林增長模型水土流失模型地理信息系統(tǒng)的功能簡介■基本功能-數據采集與編輯；■數據存儲與管理；■數據處理和變換；空間分析和統(tǒng)計；產品制作與顯示；二次開發(fā)和編程?！鰬霉δ苜Y源管理；區(qū)域規(guī)劃；■國土監(jiān)測；■輔助決策；■定位服務。地理信息系統(tǒng)的主要內容基本理論:概念、定義、內涵構成、特點、功能和任務理論體系發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢技術系統(tǒng)：硬件配置數據結構與表示輸入輸出系統(tǒng)地理數據管理用戶界面GIS工具軟件研制應用方法：應用系統(tǒng)設計數據采集與校驗專題分析模型3S結合地學專家系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢起步階段（60年代），注重空間數據的地學處理。1963年，加拿大測量學家R.T.Tomlinson首先提出GIS這一術語，建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）;1969年，ESRI（環(huán)境系統(tǒng)研究所）建立；1969年，Integraph公司建立。發(fā)展階段（70年代），注重空間地理信息的管理，受到政府部門、商業(yè)公司和大學的普遍重視。1978年，ERDAS成立。推廣應用階段（80年代），注重空間決策支持分析。1981年，ESRIARC/INFOGIS發(fā)布；1985年，GPS成為可運行系統(tǒng)；年，MapInfo建立；1986年，SPOT衛(wèi)星首次發(fā)射；年，地理信息系統(tǒng)的國際雜志出版；1988年，美國人口調查局第一次公開發(fā)布TIGER；年，GISWorld首次發(fā)行；年，Ingegraph發(fā)布MGE；4?用戶時代（90年代后），注重GIS社會應用與服務，GIS技術迅猛發(fā)展?？丶紾IS成為GISTools的發(fā)展方向；WebGIS蓬勃發(fā)展;三維GIS嶄露頭角。5.國外主流GIS軟件ARC/INFO(ArcView、ArcObject、ArcIMS)GENAMAPMGE(ModularGISEnvironment)(GeoMedia)MapInfo(MapinfoProserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare)ERDAS二、我國GIS的發(fā)展準備階段(70年代)試驗階段(80年代)全面發(fā)展階段(90年代)國產主流GIS軟件GeoStarMapGISSuperMapCityStarGIS與遙感和全球定位系統(tǒng)進一步結合，構成地理學日趨完善的技術體系；空間數據結構與數據管理的研究更加深入；GIS應用模型開發(fā)日趨加強；GIS智能化；GIS網絡化；三維GIS的研究不斷深入；宏觀與微觀應用進一步加強，并形成新的產業(yè)。第五章全球定位系統(tǒng)(GPS)GPS的發(fā)展歷程GPS的應用GPS的特點GPS的發(fā)展歷程GPS是全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem，簡稱為GPS)，是隨著現代科學技術的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。1978年2月22日，第一顆GPS實驗衛(wèi)星發(fā)射成功。1989年2月14日，第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，宣告GPS系統(tǒng)進入了營運階段。1994年3月28日完成第24顆工作衛(wèi)星的發(fā)射工作。GPS共發(fā)射了24顆衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星可覆蓋全球約38%的面積。衛(wèi)星的分布可保證在地球上任何地點、任何時刻，同時能觀測到4顆衛(wèi)星。1、早期的衛(wèi)星定位技術2、衛(wèi)星開普勒定位系統(tǒng)3、全球衛(wèi)星定向系統(tǒng)主要包括GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、NAVSAT衛(wèi)星導航系統(tǒng)。4、伽利略全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)5、“北斗”導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)※.伽利略定位衛(wèi)星（GNS）（1）1999年，歐盟提出伽利略計劃（目的是從空間技術上建立歐洲獨立自主的戰(zhàn)略地位），2002年正式批準，2003年9月與中國簽訂了合作計劃，2004年10月正式簽署《中歐伽利略計劃技術合作協(xié)議》。（2）中國投資7億參與伽利略計劃的“計劃管理決策”和“核心技術的開發(fā)”。（3）整個系統(tǒng)由位于2.4萬公里太空的38顆衛(wèi)星組成（8顆備用），其精度比GPS高10倍，預計在2008年投入使用。2010年1月7日，歐盟委員會稱，歐盟的伽利略定位系統(tǒng)將從2014年起投入、—II運營。淡GLONASS（俄）前蘇聯(lián)從上世紀80年代初開始建設，與GPS類似，空間部分由24顆衛(wèi)星組成，其系統(tǒng)為軍民合用、完全開放，但應用普及情況不及GPS。由于經濟方面的原因，原有衛(wèi)星陸續(xù)退役，目前只有6顆在軌運行，不能獨立組網，只能與GPS合用?！?北斗星（中國自行研發(fā)的衛(wèi)星定位與導航系統(tǒng)）2007年2月3日，中國用“長征三號甲”火箭成功發(fā)射了第四顆北斗導航定位衛(wèi)星。此前分別于2000年10月、12月及2003年5月，發(fā)射3顆導航定位衛(wèi)星。而此類導航衛(wèi)星每次成功發(fā)射，都會在美國內引發(fā)“非議”，這次也不例外。（摘自《世界新聞報》2007.2.11）《歐洲日報》報道說，在中國成功發(fā)射第四顆導航定位衛(wèi)星第二天，美國務院負責東亞事務的副助理國務卿柯慶生再提此前中國在今年1月進行的那次太空試驗，稱這是解放軍現代化過程中一項“令人焦慮的發(fā)展”。更有美“專家”對媒體表示，中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，“不僅具備在任何時間、任何地點為用戶確定其所在的地理經緯度和海拔高度的能力，而且在定位性能上有所創(chuàng)新，將對美國構成‘威脅'”。美國一些分析人士認為，擴展后的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，將極大地推動解放軍的精確打擊能力，如透過衛(wèi)星引導，從潛艇或遠程轟炸機發(fā)射巡航導彈。（摘自《世界新聞報》2007.2.11）GPS測量技術應用1、導航、授時、高精度、高效率的地面測量、GPS連續(xù)運行站網和綜合服務系統(tǒng)的應用、GPS在衛(wèi)星測高、地球重力場中的應用、GPS在大氣監(jiān)測中的應