gis原理與應(yīng)用電子教案1

1、第一章 地理信息系統(tǒng)的科學(xué)基礎(chǔ),一、含義 地球系統(tǒng)科學(xué)（Earth System Science）是研究地球系統(tǒng)的科學(xué)。地球系統(tǒng)，是指由大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈（包括人類自身）等四大圈層組成的作為整體的地球。它包括了自地心到地球的外層空間的十分廣闊的范圍，是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。,第一節(jié) 地球系統(tǒng)科學(xué),二、研究問(wèn)題 就解決人類當(dāng)前面臨的人與自然的問(wèn)題而言，如氣候變暖、臭氧洞的形成和擴(kuò)大、沙漠化、水資源短缺、

2、植被破壞和物種大量消失等，已不在是局部或區(qū)域性問(wèn)題。就學(xué)科內(nèi)容而言，它已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單一學(xué)科的范疇，而涉及大氣、海洋、土壤、生物等各類環(huán)境因子，又與物理、化學(xué)和生物過(guò)程密切相關(guān)。因此，只有從地球系統(tǒng)的整體著手，才有可能弄清這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并尋找到解決這些問(wèn)題的辦法。從科學(xué)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，特別是由全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）組成的對(duì)地觀測(cè)與分析系統(tǒng)，提供了對(duì)整個(gè)地球進(jìn)行長(zhǎng)期的、立體監(jiān)測(cè)

3、能力，為收集、處理和分析地球系統(tǒng)變化的海量數(shù)據(jù)，建立復(fù)雜的地球系統(tǒng)的虛擬模型或數(shù)字模型提供了科學(xué)工具。,第一節(jié) 地球系統(tǒng)科學(xué),三、方法 由于地球系統(tǒng)科學(xué)面對(duì)的是綜合性問(wèn)題，應(yīng)該采用多種科學(xué)思維方法，這就是大科學(xué)思維方法。 1、系統(tǒng)方法，是地球系統(tǒng)科學(xué)的主要科學(xué)思維方法。這是因?yàn)榈厍蛳到y(tǒng)科學(xué)本身就是將地球作為整體系統(tǒng)來(lái)研究的。這一方法體現(xiàn)了在系統(tǒng)觀點(diǎn)指導(dǎo)下的系統(tǒng)分析和在系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上的系統(tǒng)綜合的科學(xué)認(rèn)識(shí)的過(guò)程。 2、分析與

4、綜合統(tǒng)一的方法，從地球系統(tǒng)科學(xué)的概念和所要解決的問(wèn)題來(lái)看，這也是地球系統(tǒng)科學(xué)的科學(xué)思維方法。包括從分析到綜合的思維方法和從綜合到分析的思維方法，實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)方法的擴(kuò)展和具體化。 3、模型方法，針對(duì)地球系統(tǒng)科學(xué)所要解決的問(wèn)題及其特點(diǎn)，建立正確的數(shù)學(xué)模型，或地球的虛擬模型、數(shù)字模型，是地球系統(tǒng)科學(xué)的主要科學(xué)思維方法之一。這對(duì)研究地球系統(tǒng)的構(gòu)成內(nèi)容的描述、過(guò)程推演、變化預(yù)測(cè)等是至關(guān)重要的。,第一節(jié) 地球系統(tǒng)科學(xué),關(guān)于地球系統(tǒng)科學(xué)的研究?jī)?nèi)容

5、，目前得到國(guó)際公認(rèn)的主要包括氣象和水系、生物化學(xué)過(guò)程、生態(tài)系統(tǒng)、地球系統(tǒng)的歷史、人類活動(dòng)、固體地球、太陽(yáng)影響等。 地球系統(tǒng)科學(xué)是研究組成地球系統(tǒng)的各個(gè)圈層之間的相互關(guān)系、相互作用機(jī)制、地球系統(tǒng)變化規(guī)律和控制變化的機(jī)理，從而為全球變化預(yù)測(cè)，解決人類面臨的問(wèn)題建立科學(xué)基礎(chǔ)，并為地球系統(tǒng)科學(xué)管理提供依據(jù)。,第一節(jié) 地球系統(tǒng)科學(xué),第二節(jié) 地球信息科學(xué),一、含義 地球信息科學(xué)（Geo-Informatics, 或 Geo Infor

6、mation Science, 簡(jiǎn)稱 GISci）是地球系統(tǒng)科學(xué)的組成部分，是研究地球表層信息流的科學(xué)，或研究地球表層資源與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的綜合信息流的科學(xué)。就地球信息科學(xué)的技術(shù)特征而言，它是記錄、測(cè)量、處理、分析和表達(dá)地球參考數(shù)據(jù)或地球空間數(shù)據(jù)學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)。,第二節(jié) 地球信息科學(xué),二、問(wèn)題 地球信息科學(xué)屬于邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科或綜合學(xué)科。它的基礎(chǔ)理論是地球科學(xué)理論、信息科學(xué)理論、系統(tǒng)理論和非線性科學(xué)理論的綜合，是以信息流

7、作為研究的主題，即研究地球表層的資源、環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等一切現(xiàn)象的信息流過(guò)程，或以信息作為紐帶的物質(zhì)流、能量流，包括人流、物流、資金流等等的過(guò)程。這些都被認(rèn)為是由信息流所引起的。 信息流程都明顯表示為： 信息獲取→存儲(chǔ)檢索→分析加工→最終視覺(jué)產(chǎn)品 在信息時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代 ： 信息獲取→存儲(chǔ)檢索→分析加工→最終視覺(jué)產(chǎn)品→信息服務(wù),第二節(jié) 地球信息科學(xué),三、方法 地球信息科學(xué)的主要

8、技術(shù)手段包括遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、和全球定位系統(tǒng)（GPS）等高新技術(shù)，即 “3S”技術(shù)?；蛘哒f(shuō)，地球信息科學(xué)的研究手段，就是由 RS、GIS 和 GPS 構(gòu)成的立體對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)。其運(yùn)作特點(diǎn)是，在空間上是整體的，而不是局部的；在時(shí)間上是長(zhǎng)期的，而不是短暫的；在時(shí)序上是連續(xù)的，而不是間斷的；在時(shí)相上是同步的、協(xié)調(diào)的，而不是異相的、分屬于不同歷元的；在技術(shù)上不是孤立的，而是由 RS、GIS 和 GPS 三種技術(shù)集成的。它們共同

9、組成對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的核心技術(shù)。 在對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)中，遙感技術(shù)為地球空間信息的快速獲取、更新提供了先進(jìn)的手段，并通過(guò)遙感圖象處理軟件、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件等提供影像的解譯信息和地學(xué)編碼信息。地理信息系統(tǒng)則對(duì)這些信息加以存儲(chǔ)、處理、分析和應(yīng)用，全球定位系統(tǒng)則在瞬間提供對(duì)應(yīng)的三維定位信息，作為遙感數(shù)據(jù)處理和形成具有定位定向功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、具有導(dǎo)航功能的地理信息系統(tǒng)的依據(jù) 。,第三節(jié) 地理信息科學(xué),一、含義 地理信息科學(xué)

10、（Geographic Information Science）是信息時(shí)代的地理學(xué)，是地理學(xué)信息革命和范式演變的結(jié)果。它是關(guān)于地理信息的本質(zhì)特征與運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門(mén)科學(xué)，它研究的對(duì)象是地理信息，是地球信息科學(xué)的重要組成成分。,第三節(jié) 地理信息科學(xué),二、研究問(wèn)題 地理信息科學(xué)主要研究在應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)地理信息進(jìn)行處理、存貯、提取以及管理和分析過(guò)程中所提出的一系列基本理論和技術(shù)問(wèn)題，如數(shù)據(jù)的獲取和集成、分布式計(jì)算、地理信息的認(rèn)知和表達(dá)、空間

11、分析、地理信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、地理數(shù)據(jù)的不確定性及其對(duì)于地理信息系統(tǒng)操作的影響、地理信息系統(tǒng)的社會(huì)實(shí)踐等。并在理論、技術(shù)和應(yīng)用三個(gè)層次，構(gòu)成地理信息科學(xué)的內(nèi)容體系。,第三節(jié) 地理信息科學(xué),,第四節(jié) 地球空間信息科學(xué),一、含義 地球空間信息科學(xué)(Geo Spatial Information Science 簡(jiǎn)稱 Geomatics)是以全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)為主要內(nèi)容，并以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)

12、為主要技術(shù)支撐，用于采集、量測(cè)、分析、存貯、管理、顯示、傳播和應(yīng)用與地球和空間分布有關(guān)數(shù)據(jù)的一門(mén)綜合和集成的信息科學(xué)和技術(shù)。,第四節(jié) 地球空間信息科學(xué),二、發(fā)展 地球空間信息科學(xué)是地球科學(xué)的一個(gè)前沿領(lǐng)域，是地球信息科學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是以“3S”技術(shù)為其代表，包括通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的新興學(xué)科。其理論與方法還處于初步發(fā)展階段，完整的地球空間信息科學(xué)理論體系有待建立，一系列基于“3S”技術(shù)及其集成的地球空間信息采集、存貯、

13、處理、表示、傳播的技術(shù)方法有待發(fā)展。,第四節(jié) 地球空間信息科學(xué),三、術(shù)語(yǔ) 地球空間信息科學(xué)作為一個(gè)現(xiàn)代的科學(xué)術(shù)語(yǔ)，是 80 年代末 90 年代初才出現(xiàn)的。而作為 一門(mén)新興的交叉學(xué)科，由于人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)又各不相同，出現(xiàn)了許多相互類似，但又不完全一致的科學(xué)名詞，如：地球信息機(jī)理(Geo Informatics)、圖像測(cè)量學(xué)(Iconicmetry)、圖像信息 學(xué)(Iconic Informatics)、地理信息科學(xué)(Geogra

14、phic Information Science)、地球信息科學(xué)(Geo Information Science)等。這些新的科學(xué)名詞的出現(xiàn)，無(wú)一不與現(xiàn)代信息技術(shù),如遙感、數(shù)字通信、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)的發(fā)展密切相關(guān)。,第四節(jié) 地球空間信息科學(xué),四、與地球空間信息科學(xué)關(guān)系 地球空間信息科學(xué)與地理空間信息科學(xué)在學(xué)科定義和內(nèi)涵上存在重疊。甚至人們認(rèn)為是對(duì)同一個(gè)學(xué)科內(nèi)容，從不同角度給出的科學(xué)名詞。 從測(cè)繪的角度理

15、解，地球空間信息科學(xué)是地球科學(xué)與測(cè)繪科學(xué)、信息科學(xué)的交叉學(xué)科。 從地理科學(xué)的角度理解，地球空間信息科學(xué)是地理科學(xué)與信息科學(xué)的交叉學(xué)科，即被稱之為地理空間信息科學(xué)。 地球空間信息科學(xué)的概念要比地理信息科學(xué)要廣，它不僅包含了現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)的全部?jī)?nèi)容，也包含了地理空間信息科學(xué)的主要內(nèi)容，而且體現(xiàn)了多學(xué)科、技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域知識(shí)的交叉與滲透。研究的重點(diǎn)與地球信息科學(xué)接近，但它更側(cè)重于技術(shù)、技術(shù)集成與應(yīng)用，更強(qiáng)調(diào)“空間”的概

16、念。,第五節(jié) 地理信息系統(tǒng),一、含義 地理信息系統(tǒng)是地球空間信息科學(xué)的重要內(nèi)容之一。它更多地強(qiáng)調(diào)在技術(shù)層面對(duì)地球空間信息的存儲(chǔ)、處理和空間分析利用。因而人們認(rèn)為將地理信息系統(tǒng)稱之為一門(mén)空間信息管理和分析的技術(shù)更為合適。,第五節(jié) 地理信息系統(tǒng),二、特點(diǎn) 地理信息系統(tǒng)(GIS)作為一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是以采集、存貯、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面(包括大氣層在內(nèi))與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。