地球空间信息学及在陆地科学中的应用
考点40 地理信息技术在区域地理研究中的应用
地理信息技术的应用一、关于地理信息技术（一）什么叫地理信息技术？指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。
（二）三种技术——RS、GPS、GIS（三）应用区域地理环境研究、资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划、区域气候变化、动态变化等二、关于RS（遥感）（一）什么叫遥感？指人们利用航空器、航天器上的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。
（二）工作原理航空器、航天器上的传感器，接受地面物质反射或辐射的电磁波信息，以图像胶片、数据磁带的形式记录下来，传送到地面接收站。
（三）应用1．改变区域分析的方法——由面到点、线2．区域地理研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化3．举例：地理事物的动态变化——城市扩张、海岸侵蚀、湖泊消长、森林火灾漫延等资源调查、环境监测、自然灾害防御监测（如洪水灾害）等农业——土地资源调查、土地利用现状调查、病虫害监测、农作物长势监测与估产等三、关于GPS（全球定位系统）（一）什么叫全球定位系统？指利用卫星，在全球范围内实时进行导航、定位的系统。
（二）工作原理1．由三大部分组成——GPS卫星星座、地面监控系统、GPS信号接收机。
2．GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成3．对全球任何地点定位，其上空至少要有4颗GPS卫星。
（三）应用1．为人们提供——三维坐标（经度、纬度、高度）、速度和时间。
2．特点：全能性、全球性、全天候、连续性、实时性。
四、关于GIS（地理信息系统）（一）什么叫地理信息系统？指专门处理地理空间数据的计算机系统。
（二）工作原理（简要程序）信息源——以各种途径获得的数据数据处理——建立空间模型与数据模型（GIS与地图的最基本差异——把表示内容转变成数据）数据库——各种图层空间分析——表达——电子地图、图像、统计图表、数字等（三）应用五、关于数字地球（一）什么叫数字地球？指数字化的地球，即把整个地球信息数字化，由计算机系统来管理的技术系统。
第2节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
真题 3
(2008· 海南地理)下图示意为某专题研究建立的地
理信息系统(GIS)图层。据此完成(1)～(2)题。
(1)该专题研究可能是 A．耕地分类和评价 B．工业分布与交通的关系 C．商业分布和规划 D．学校布局
( A )
(2)若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场的选址，在下列 图中应增加 ①大气污染 文地质 A．①② C．②③ B．①③ D．②④ ②区域规划 ( D ) ③造纸厂、印刷厂分布 ④水
解析
( D )
本题考查河流地貌的发育，意在考查考生读图分析
能力和解决实际问题的能力。对比两图可以看出河流的主 流流向是由东南改向东北；改道后原南侧河道所在区域明 显萎缩；受河流改道影响，三角洲形态发生了明显的变化。
反思· 归纳 本题主要考查判读卫星遥感影像图的能力。遥感影 像具有监测范围大、速度快、效率高的特点，在国土资 源调查、灾害监测等领域有广泛的运用。
考点规律整合
考点一 遥感技术的应用 目前遥感技术在资源普查、 环境和灾害监测等方面运 用广泛，具体应用分析如下：
应用领 域 矿 产 资 资 源 源 普 生 查 物 资 源
具体内容
作用
蕴藏矿产的地方有许多是地质 通过分析遥感图 断裂或环形构造带， 较容易借助 像划定蕴藏矿产 遥感技术“发现”矿产 的大致区域
考点二
全球定位系统和地理信息系统的应用
1．全球定位系统的应用 依据全球定位系统所具有的特征， 其广泛应用于以下领域：
2.地理信息系统的应用 (1)在区域地理环境研究中的应用
(2)在城市管理中的应用 应用 城市信息管 理与服务 城市规划 城市道路交 通管理 城市抗灾 减灾 城市环境 管理 主要功能 向城市居民提供工作与生活所需的各种信息 进行城市与区域多目标的开发和规划 显示路况、交通流量、沿线环境等空间和属性 信息 实时跟踪灾害发生、发展过程，对灾害进行快 速分析、评价和模拟，并辅助开展灾后的应急 和恢复工作 环境规划与决策、监测、评价、预测与模拟
简述地理信息科学前沿研究及其在中
2022年12月第50期Dec. 2022No.50教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM简述地理信息科学前沿研究及其在中学教学的意义彭国强（陕西师范大学 地理科学与旅游学院，陕西 西安 710119）［摘 要］ 地理信息科学是地理学的重要分支学科之一，有着重要的科学研究和社会应用意义，但目前中学阶段的理论教学和实践教学中涉及地理信息科学及其相关技术的内容并不多。
论文面向中学教育工作者及中学生，简要介绍地理信息科学的主要研究内容及当前研究热点，阐述其在地理学科学体系中的重要位置，在此基础上，论述在中学地理教学中进一步开展地理信息科学与技术相关教学内容的意义和基本实施方法，并结合中学地理教学中的知识点进行例证说明。
［关键词］ 地理信息科学；中学地理；地理教学；前沿研究［基金项目］ 2021年陕西省自然科学基金青年项目“耦合物理过程模拟与智能分析的西安市雨洪优化管理研究”（2021JQ-312）［作者简介］ 彭国强（1987—），男，四川广安人，博士，陕西师范大学地理科学与旅游学院讲师，主要从事地理信息科学与工程、图形学与数字孪生技术，城市雨洪过程建模与模拟等研究。
［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）50-0053-04 ［收稿日期］ 2022-10-23引言地理信息科学（Geographic Information Sci-ence, GIS）是地理学一级学科的重要分支学科之一，目前国内大约有190所大学开设了地理信息科学相关专业［1］。
在技术和工具层面GIS被定义为一种特定的十分重要的空间信息系统，它是在计算机软硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据，进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统［2］。
在科学层面，GIS更加强调与综合运用信息技术、计量地理学、空间科学等相关学科所提供的技术和方法支撑，探索和揭示地理现象和要素的分布形态、时空演化规律、相互作用和影响机制，从而服务于地理决策支持［3］。
地球信息科学与技术
地球信息科学与技术地球信息科学与技术地球信息科学与技术（Geographic Information Science and Technology，简称GIST）是一个综合性学科，涉及地球信息的获取、存储、管理、分析和应用等方面。
地球信息科学与技术是将地理空间信息与计算机科学、遥感技术、大数据分析等领域相结合的交叉学科，其研究内容涵盖了地理空间数据的采集与处理、地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）的构建与应用、地理空间分析模型的开发与运用、地理位置智能技术与应用等。
地球信息科学与技术的理论基础主要包括地理学、数学、计算机科学、地理信息系统等学科内容。
地理学为地球信息科学与技术研究提供了空间分析的理论基础，数学为地理信息数据的测量、计算和模型构建提供了数理基础，计算机科学为地理空间数据管理、处理和可视化提供了技术手段，地理信息系统为地理信息的存储、处理和分析提供了软硬件平台。
地球信息科学与技术的应用领域广泛，包括地质灾害评估与预警、城市规划与土地利用、环境保护与资源管理、社会经济发展与政府决策等。
在地质灾害评估与预警方面，地球信息科学与技术可以利用多源遥感数据和地面监测数据，构建地震、火山、泥石流等地质灾害的空间分析模型，实现对灾害风险的评估和预警，提供给有关部门决策依据。
在城市规划与土地利用方面，地球信息科学与技术可以利用高分辨率遥感影像数据和空间分析模型，评估城市发展的压力与潜力，制定合理的规划方案和土地利用政策。
在环境保护与资源管理方面，地球信息科学与技术可以利用遥感数据和地理信息系统，分析森林、湿地、草地等自然资源的空间分布与变化，制定有效的保护措施和合理的资源利用方案。
在社会经济发展与政府决策方面，地球信息科学与技术可以利用大数据分析和地理信息系统，分析人口、交通、经济等社会经济数据的空间分布与关联，为政府决策提供科学支持。
地球信息科学与技术的发展离不开遥感技术的支持。
高中地理学习中的地理信息系统与遥感技术
高中地理学习中的地理信息系统与遥感技术地理学是一门研究地球表面的学科，而地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）和遥感技术则是在地理学研究中不可或缺的工具。
在高中地理学习中，地理信息系统和遥感技术的运用为我们提供了更准确、全面的地理数据，促进了地理学科的发展和应用。
本文将介绍地理信息系统和遥感技术在高中地理学习中的应用与意义。
一、地理信息系统的应用地理信息系统是一种用于采集、管理、分析和展示地理信息的技术工具。
在高中地理学习中，地理信息系统的应用广泛存在。
首先，地理信息系统可以用于地理数据的采集和管理。
通过采集各种地理数据，如地形图、气象数据、人口统计等，我们可以获取到大量的地理信息，为地理学习提供了丰富的素材。
其次，地理信息系统可以进行地理现象的分析和研究。
通过对采集到的地理数据进行处理和分析，我们可以揭示地球表面上的一些规律和趋势，如人口分布、城市发展、自然灾害等。
这些分析结果有助于我们更深入地理解和学习地理知识。
最后，地理信息系统可以将地理数据以图形化的形式进行展示。
通过地图、图表等形式的展示，我们可以更直观、清晰地了解地理现象和地理关系。
这不仅有助于我们对地理概念的理解，还能提高地理学习的兴趣和效果。
二、遥感技术的应用遥感技术是利用卫星或飞机等远距离传感器对地球表面进行观测和监测的技术手段。
在高中地理学习中，遥感技术的应用也十分广泛。
首先，遥感技术可以用于地表地貌和地质构造的研究。
通过卫星图像的获取和解析，我们可以观察和分析地球表面的地形、河流、湖泊等地貌特征，以及火山、地震等地质构造。
其次，遥感技术可以进行环境资源的监测和评估。
通过遥感技术获取的图像，我们可以了解到森林覆盖率、水资源分布、土地利用等环境资源的情况。
这对于环境保护和资源管理具有重要意义，也促进了环境教育和可持续发展的推进。
最后，遥感技术可以用于灾害监测和预警。
通过监测卫星图像的变化，我们可以及时发现和预警地震、洪水、干旱等自然灾害，为灾害应对和减灾工作提供及时、准确的信息支持。
数字地球的原理及应用
数字地球的原理及应用什么是数字地球？数字地球是指通过计算机和通信技术，将地球表面的各种地理信息以数字的形式进行呈现、管理和分析的一种技术和应用模式。
它是一种将地球表面的自然、人文、社会等多种地理信息进行整合、分析和展示的工具，能够为各行各业提供支持和决策的依据。
数字地球的原理数字地球的实现依赖于多种技术和数据源的集成，下面是数字地球实现的基本原理：1. 地理信息系统（GIS）地理信息系统（GIS）是数字地球的核心技术之一。
GIS能够将地理数据与属性数据进行关联、整合和分析，并以地图的形式进行可视化展示。
通过GIS技术，我们可以将地球表面的各种地理要素（如地形、水域、道路、建筑等）进行数字化处理，从而实现对地球的全方位、立体化描述。
2. 遥感技术遥感技术是数字地球数据源中的重要组成部分。
借助于卫星、飞机等遥感设备，我们可以获取大范围、高分辨率的地球表面图像数据。
这些图像数据可以用来提取地表特征、监测环境变化、进行地理分析等，为数字地球提供了丰富的地理数据资源。
3. 全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是数字地球的定位和导航基础设施。
通过接收来自卫星的定位信号，GPS能够准确地确定地球上任何一个点的位置坐标。
在数字地球中，GPS被广泛应用于位置服务、路径规划、车辆追踪等领域，为人们提供了准确定位和导航的功能。
4. 数据库技术数字地球需要处理大量的地理数据，因此数据库技术在数字地球的实现中起着重要的作用。
通过数据库技术，我们可以对地理数据进行存储、检索和管理，并实现数据的共享和集成。
数据库技术能够提高数据的处理效率和管理能力，为数字地球的应用提供强大的支持。
数字地球的应用数字地球在各个领域都有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用场景：1. 城市规划与管理数字地球可以帮助城市规划师和管理者更好地了解城市的空间结构和发展趋势。
通过利用GIS技术和地理数据，可以进行城市土地利用分析、交通规划、设施布局等工作，为城市的规划和管理提供决策支持。
地理信息科学专业认识
地理信息科学专业认识1. 引言地理信息科学（Geographic Information Science，简称GIS）是一门综合运用地理学、测绘学、计算机科学等学科知识的学科。
GIS的迅速发展和广泛应用已经在许多领域产生了重大的影响。
本文将介绍地理信息科学专业的相关背景和认识。
2. 专业背景地理信息科学专业致力于对地球表层空间信息进行采集、存储、处理、分析和展示。
随着技术的进步和数据的广泛应用，GIS专业已成为信息时代的核心学科之一。
3. 学科内容地理信息科学专业的学科内容包括以下几个方面：•地理信息系统：研究和开发地理空间数据管理、数据分析和数据可视化的方法和工具；•遥感：利用卫星、航空和无人机等遥感数据获取地球表面信息，并进行图像解译和应用；•全球定位系统：利用卫星和地面设备实现准确的地理定位和导航；•测绘学：使用测量和制图技术获取和描述地球上的地理现象和信息；•空间分析和建模：应用统计和数学方法对地理空间数据进行分析和模拟。
4. 学习与就业前景地理信息科学专业的学习与就业前景良好。
随着各行各业对地理信息技术的需求不断增加，GIS专业的市场需求也在逐年增长。
在学习方面，学生将掌握GIS软件和工具的操作技能，掌握地理信息系统的基本理论和方法，以及空间数据的处理和分析技术。
学生还将学习如何在地理信息领域中解决实际问题，并进行空间决策和规划。
在就业方面，地理信息科学专业的毕业生可以在政府部门、测绘和勘探单位、环境保护机构、地理信息服务公司等领域找到工作。
他们可以从事地图制作、空间数据分析、遥感图像解译、城市规划等工作。
此外，一些GIS专业毕业生还可以从事教育和研究工作。
5. 结论地理信息科学专业在当今信息时代中发挥着重要的作用。
通过学习GIS专业，学生可以掌握丰富的地理信息技术和数据处理技能，为地球科学的发展做出贡献。
同时，GIS专业的就业前景广阔，为学生提供了广泛的就业机会和发展空间。
以上是对地理信息科学专业的认识的概要介绍。
测绘地理信息技术在国土空间规划中的应用_22
测绘地理信息技术在国土空间规划中的应用发布时间：2022-06-01T02:49:09.707Z 来源：《工程建设标准化》2022年2月第3期作者：满高奇[导读] 国土空间规划是我国空间发展的重要指南，是各类开发建筑活动的主要依据满高奇滕州市测绘院山东滕州 277599摘要:国土空间规划是我国空间发展的重要指南，是各类开发建筑活动的主要依据，在形成绿色生产、生活方式和推动生态文明建设方面起到了不可替代的重要作用。
在数据获取方面，测绘地理信息技术具有可靠性、及时性和准确性等优势，其在数据类型应用中具有多样性与互补性特征，是服务于国土空间规划的有效工具。
通过对地理信息数据的搜集、整理与分析，可以为国土资源利用及分配提供科学依据，在一定程度上为国土空间规划提供多样化选择。
关键词：测绘；地理信息技术；国土空间规划引言我国国土空间具有面积广阔、地形复杂、开发利用难度日渐提升等特征，为始终贯彻因地制宜原则，推动各土地产业发展，还需配合使用先进的测绘地理信息手段与数据成果服务项目，为国土空间规划工作提供充足的数据支撑。
1国土空间规划概述 1.1国土空间规划体系分级国土空间规划体系可分为国家级、省级、市级、县级与乡镇级。
在实际规划工作开展期间，不同级的规划分工与编制重点不同，需要策划部门加大各层级之间的统筹监管力度，注重协调不同层级规划工作难度。
上级规划部门需要肩负起制定规划目标、规划任务的职责，约束下级规划部门各类规划行为；下级部门需要落实上位规划，严格遵循上位规划的刚性要求。
1.2国土空间规划体系种类国土空间规划体系包括总体规划、详细规划、专项规划三种类型。
在规划工作开展期间，应以总体规划为基础，约束并控制详细规划开展情况，各专项规划应对总体规划内容进行补充。
详细规划的编制工作不可突破总体规划强制内容。
1.3国土空间规划重要内容国土空间规划体系主要包括审批体系、监督体系、法律政策体系、技术标准体系。
要求空间规划体系的编制工作始终保持协调性、科学性、可操作性特征，建立起动态评估与监管机制，并对总体国土空间规划全过程进行动态调整及完善。
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地球空间信息学及在陆地科学中的应用李德仁中国科学院院士,中国工程院院士,武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉430079
关键词 地球空间信息学 陆地科学 遥感 地理信息系统 全球定位系统
地球空间信息技术与纳米技术、生物技术一起被美国劳动部确认为正在发展和具有前途的三大重要技术。本文简要叙述地球空间信息学的定义、内涵、基本科学问题及其发展趋势,进而介绍地球空间信息学在测绘学、土地利用规划、环境监测、自然灾害防治、资源调查和城市发展等陆地科学中的应用。
1地球空间信息学 地球空间信息科学(Geo2spatialinformationscience,
简称Geomatics)是以全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)等空间信息技术为主要内容,并以计算机技术和通讯技术为主要技术支撑,用于采集、量测、分析、存贮、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关数据的一门综合和集成的信息科学和技术。地球空间信息科学是以“3S”技术为其代表,包括通讯技术、计算机技术的新兴学科。它是地球科学的一个前沿领域,是地球信息科学的重要组成部分,是数字地球的基础。
1.1地球空间信息学的形成 随着社会和经济的迅速发展,人类活动引起的全球变化日益成为人们关注的焦点。从最近几个世纪的历史看,人类活动对生态环境的影响主要是向变坏的方面发展。随着世界人口的急剧增加,造成的资源大量消耗、生态环境恶化也成为有目共睹的事实。地球及其环境是一个复杂的巨系统,为了解决上述问题,要求以整体的观点认识地球。随着人类社会步入信息时代,有关地球科学问题的研究需要以信息科学为基础,并以现代信息技术为手段,建立地球信息的科学体系。地球空间信息科学,作为地球信息科学的一个重要分支学科,将为地球科学问题的研究提供数学基础、空间信息框架和信息处理的技术方法。 地球空间信息广义上指各种空载、星载、车载和地面测绘遥感技术所获取的,地球系统各圈层物质要素存在的,空间分布和时序变化及其相互作用信息的总体。“地球空间信息科学”作为信息科学和地球科学的边缘
交叉学科,它与区域乃至全球变化研究紧密相连,是现代地球科学为解决社会可持续发展问题的一个基础性环节。 空间定位技术、航空和航天遥感、地理信息系统和互联网等现代信息技术的发展及其相互间的渗透,逐渐形成了地球空间信息的集成化技术系统。近二三十年来,这些现代空间信息技术的综合应用有了飞速发展,
使得人们能够快速及时和连续不断地获得有关地球表层及其环境的大量几何与物理信息,形成地球空间数据流和信息流,从而促成了“地球空间信息科学”的产生。 地球空间信息科学不仅包含现代测绘科学的所有内容,而且体现了多学科的交叉与渗透,并特别强调计算机技术的应用。地球空间信息科学不局限于数据的采集,而是强调对地球空间数据和信息从采集、处理、量测、分析、管理、存储、到显示和发布的全过程。这些特点标志着测绘学科从单一学科走向多学科的交叉;从利用地面测量仪器进行局部地面数据的采集到利用各种星载、机载和舰载传感器实现对地球表面及其环境的几何、物理等数据的采集;从单纯提供静态测量数据和资料到实时/准实时地提供随时空变化的地球空间信息。将空间数据和其他专业数据进行综合分析,其应用已扩展到与空间分布有关的诸多方面,如:环境监测与分析、资源调查与开发、灾害监测与评估、现代化农业、城市发展、智能交通等。 推动地球空间信息科学发展的动力有两个方面:一是现代航天、计算机和通讯技术的飞速发展为地球空间信息科学的发展提供了强有力的技术支持;另一方面全球变化和社会可持续发展日益成为人们关注的焦点,而作为其主要支撑技术的地球空间信息科学已成为优先发展的领域。一方面,地球空间信息科学理论框架逐步完善,技术体系逐步建立;另一方面,应用领域进一步扩・613・
ChineseJournalofNature Vol.27No.6
InvitedSpecialPaper大,产业部门逐步形成。美国劳动部在2004年初已经将地球空间信息技术和纳米技术、生物技术一起列为正在发展中和最具前途的三大重要技术[1]。1.2地球空间信息学的基本科学问题[2] 地球空间信息科学理论框架的核心是地球空间信息机理。地球空间信息机理作为形成地球空间信息科学的重要理论支撑,通过对地球圈层间信息传输过程与物理机制的研究,揭示地球几何形态和空间分布及变化规律。主要内容包括:地球空间信息的基准、标准、时空变化、认知、不确定性、解译与反演、表达与可视化等基础理论问题。 (1)地球空间信息基准 地球空间信息基准包括几何基准、物理基准和时间基准,是确定一切地球空间信息几何形态和时空分布的基础。地球参考坐标系轴向对地球体的定向是基于地球自转运动定义的,地球动力过程使地球自转矢量以各种周期不断变化;另一方面,作为参考框架的地面基准站又受到全球板块和区域地壳运动的影响。因此,区域定位参考框架与全球参考框架的连接和区域地球动力学效应问题,是地球空间信息科学和地球动力学交叉研究的基本问题。 (2)地球空间信息标准 地球空间信息具有定位特征、定性特征、关系特征和时间特征,它的获取主要依赖于航空、航天遥感等手段。各种遥感仪器所感受的信号,取决于错综复杂的地球表面和大气层对不同电磁波段的辐射与反射率。地球空间信息产业发展的前提是信息的标准化,它作为一种把地球空间信息的最新成果迅速地、强制性地转化为生产力的重要手段,其标准化程度将决定以地球空间信息为基础的信息产业的经济效益和社会效益。主要包括:空间数据采集、存贮与交换格式标准、空间数据精度和质量标准、空间信息的分类与代码、空间信息的安全、保密及技术服务标准等。 (3)地球空间信息时空变化 地球及其环境是一个时空变化的巨系统,其特征之一是在时间空间尺度上演化和变化的不同现象,时空尺度的跨度可能有十几个数量级。地球空间信息的时空变化理论,一方面从地球空间信息机理入手,揭示和掌握地球空间信息的时空变化特征和规律,并加以形式化描述,形成规范化的理论基础,使地球科学由空间特征的静态描述有效地转向对过程的多维动态描述和监测分析。另一方面,针对不同的地学问题,进行时间优化与空间尺度的组合,以解决诸如不同尺度下信息的衔接、共享、融合和变化检测等问题。 (4)地球空间信息认知 地球空间信息以地球空间中各个相互联系、相互制约的元素为载体,在结构上具有圈层性,各元素之间的空间位置、空间形态、空间组织、空间层次、空间排列、空间格局、空间联系以及制约关系等均具有可识别性。通过静态上的形态分析、发生上的成因分析、动态上的过程分析、演化上的力学分析以及时序上的模拟分析来阐释与推演地球形态,以达到对地球空间的客观认知。 (5)地球空间信息不确定性 由于地球空间信息是在对地球各种现象的观测,量测基础上的抽象和近似描述,因此存在不确定性,而且它们可能随着时间发生变化,这使得地球空间信息的管理非常复杂、困难。同时,这些差异会对信息的处理、分析结果产生影响。地球空间信息的不确定性包括:类型的不确定性、空间位置的不确定性、空间关系的不确定性、时域的不确定性、逻辑上的不一致性和数据的不完整性。 (6)地球空间信息解译与反演 通过对地球空间信息的定性解译和定量反演,揭示和展现地球系统现今状态和时空变化规律。从现象到本质地回答地球科学面临的资源、环境和灾害等诸多重大科学问题是地球空间信息科学的最终科学目标。地球空间信息的解译与反演涉及范围广泛的各种地球学科。 (7)地球空间信息表达与可视化 由于计算机中的地球空间数据和信息均以数字形式存贮,为了使人们更好地了解和利用这些信息,需要研究地球空间信息的表达与可视化技术方法。主要涉及到空间数据库的多尺度(多比例尺)表示、数字地图自动综合、图形可视化、空间信息网格、动态仿真和虚拟现实等。
1.3地球空间信息学的技术体系[3] 地球空间信息科学的技术体系是指贯穿地球空间信息采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的一系列技术方法所构成的一组完整的技术方法的总和。它是实现地球空间信息从采集到应用的技术保证,并能在自动化、时效性、详细程度、可靠性等方面满足人们的需要。地球空间信息科学技术体系是地球空间信息科学的重要组成部分,它的建立依赖于地球空间信息科学基础理论及其相关科学技术的发展,包括以下几个大的方面.
(1)空间定位(GPS)技术 GPS作为一种全新的现代定位方法,已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子仪器。20世纪80年・713・
自然杂志 27卷6期特约专稿 代以来,尤其是90年代以来,GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合,在空间定位技术方面引起了革命性的变化。用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间,从静态扩展动态,从单点定位扩展到局部与广域差分,从事后处理扩展到实时(准实时)定位与导航,绝对和相对精度扩展到米级、厘米级乃至亚毫米级,从而大大拓宽它的应用范围和在各行各业中的作用。 (2)航空航天遥感(RS)技术 当代遥感的发展主要表现在它的多传感器、高分辨率和多时相特征。国内外已有或正研制地面分辨率为0.5～2m的航天遥感系统,俄罗斯也将原军方保密的分辨率为2m的卫星影像公开出售。在影像处理技术方面,开始尝试智能化专家系统。遥感信息的应用分析已从单一遥感资料向多时相、多数据源的复合分析,从静态分析向动态监测过渡,从对资源与环境的定性调查向计算机辅助的定量自动制图过渡,从对各种现象的表面描述向软件分析和计量探索过渡。近年来,航空遥感具有的快速机动和高分辨率的显著特点使之成为卫星遥感的重要补充。 (3)地理信息系统(GIS)技术 随着“数字地球”这一概念的提出和人们对它的认识的不断加深,从二维、静态向多维、动态以及网络方向发展是地理信息系统发展的主要方向,也是地理信息系统理论发展和诸多领域如资源、环境、城市等的迫切需要。在技术发展方面,一个发展是基于Client/Server结构,即用户可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一个发展是通过互联网络发展InternetGIS或Web2GIS,可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据,包括图形和图像,而且可以进行各种地理空间分析,这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路和新一代互联网(GreatGlobalGrid)相接轨。 (4)数据通信技术 数据通信技术是现代信息技术发展的重要基础。地球空间信息技术的发展在很大程度上依赖于数据通讯技术的发展,在GPS、GIS和RS技术发展过程中,高速度、大容量、高可靠性的数据通信是必不可少的。目前在世界范围内通讯技术正处于飞速发展阶段,特别是宽带通信、多媒体通信、3G无线通信、卫星通信等新技术的应用以及迅速增长的需求,为数据通信技术的发展创造了良好的外部环境。1.4地球空间信息学的未来发展 地球空间信息科学是在20世纪八九十年代形成的。随着信息技术、通信技术、航天遥感、宇航定位技术的发展,在本世纪地球空间信息学将形成海陆空天一体化的传感器网络并与全球信息网格相集成,从而实现自动化、智能化和实时化地回答何时(When)、何地(Where)、何目标(WhatObject)发生了何种变化(What