环境信息系统复习.docx
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环境信息系统复习
第一章环境信息技术概述
1.什么是信息？
2.什么是环境信息技术？
3.什么是”3S”技术？
第二章环境信息数据表达〔重点〕
第一节信息、数据与信息编码
1.信息与数据的关系。
第二节空间投影与地图
1.什么是空间参考系？
2.什么是地图投影？
投影的分类？
几何投影？
非几何投影？
3.什么地图？
地图的分幅方法？
4.我国地形图的基本比例尺有哪些？
采用什么投影？
怎样分幅？
怎样编号？
第三节数据表达格式
1.什么是拓扑关系？
拓扑关系的表达。
2.什么是矢量数据结构？
什么是栅格数据结构？
二者的比较〔优缺点〕？
3.栅格数据的编码方法。
4.矢量数据转化为栅格数据。
第三章GIS
1.什么是GIS？
补充：
数据的输入与输出
1.环境空间数据的测量尺度2.环境信息系统获取数据的途径
第四章RS〔重点〕
1.什么是遥感技术？
2.现代遥感技术系统的组成部分。
3.遥感的分类。
第五章GPS
1.什么是GPS？
大致了解工作原理。
第六章环境信息系统〔重点〕
第一节信息系统
1.什么是系统？
构成一个系统必须满足的条件？
2.什么是信息系统？
第二节环境信息系统
1.什么是环境信息？
2.什么是环境信息系统？
3.我国的环境信息系统的状况。
存在问题。
第三节环境信息系统开发方法
1.什么是数据库?
数据库的主要特征？
△2.什么是数据模型？
常用的模型有哪些？
3.环境信息系统的开发方式？
原则？
步骤？
第四节环境信息系统开发范例
△1.环境信息系统的开发方法？
2.了解国家“七五”环境信息系统。
3.了解江苏省环境信息系统。
第一章环境信息技术概述
1.什么是信息？
2.什么是环境信息技术？
3.什么是”3S”技术？
1.什么是信息？
信息是消息或通知。
信息是前所未知的知识和消息。
信息是通过信号、符号等人们可以认识的载体或媒介来传播的，表示事物、现象或活动的内容、数量和特征的消息。
信息是客观存在的，其通过载体被人们所认知。
→信息的特征：
客观性、实用性、传输性、共享性
→信息与数据的关系。
信息来源于数据。
数据是信息的载体，信息是数据的含义。
2.什么是环境信息技术？
〔P1〕
获取、分析、处理资源环境信息以及提供信息服务的技术称之为环境信息技术。
3.什么是”3S”技术？
指RSGPSGIS
第二章环境信息数据表达〔重点〕
第一节信息、数据与信息编码
1.信息与数据的关系。
第二节空间投影与地图
1.什么是空间参考系？
2.什么是地图投影？
投影的分类？
几何投影？
非几何投影？
3.什么地图？
地图的分幅方法？
4.我国地形图的基本比例尺有哪些？
采用什么投影？
怎样分幅？
怎样编号？
第三节数据表达格式
1.什么是拓扑关系？
拓扑关系的表达。
2.什么是矢量数据结构？
什么是栅格数据结构？
二者的比较〔优缺点〕？
3.栅格数据的编码方法。
4.矢量数据转化为栅格数据。
1.信息与数据的关系（P18）
Ø信息不同与数据！
Ø信息来源于数据。
数据是信息的载体，信息是数据的含义。
Ø一定量的数据，一般都包含一定量的信息，但并不是数据量越大，信息量就越大。
Ø挑战：
数据挖掘！
－－一种新的技术或新的产业
2.空间参考系
空间参考系，是值用数学方法来定义地面实体在通用坐标系中的绝对位置和大小，即用地面实体到原点或坐标轴的距离、与坐标轴或起始线的夹角在投影面上的大小来表示。
这样，不仅可以用数学方法确定一个地面点的位置和地面实体的大小，而且可通过坐标值计算出地面实体间的空间关系。
3.地图投影
v投影：
是指建立两个点集之间一一对应的映射关系。
。
v地图投影：
建立地球外表上的点与投影平面上的点之间的一一对应的数学函数关系。
X＝F1〔L，B〕
Y＝F2〔L，B〕
v地图投影的基本任务：
寻找最正确（优）的地图投影数学函数关系。
4.地图投影的分类
（1）按地图投影变形性质分类
Ø等积投影：
没有面积变形。
Ø等角投影：
没有角度变形。
Ø任意投影：
长度、面积、角度都有变形。
（2）按构成方法分类
Ø几何投影
把椭球面上的经纬线网投影到几何平面上，然后将几何面展为平面。
分为：
A.方位投影：
投影面是一个与地球相切或相割的平面。
B.圆柱投影：
投影面是一个与地球相切或相割的圆柱面。
C.圆锥投影：
投影面是一个与地球相切或相割的圆锥面。
Ø非几何投影
非几何投影：
不借助几何面，根据某些条件用数学解析法确定球面于投影平面上点与点间的函数关系。
按经纬线网形状可分为：
A.伪方位投影：
纬线为同心圆，中央经线为直线，其余经线均为对称与中央经线的曲线且相交于纬线的共同圆心。
B伪圆柱投影：
纬线为平行直线，中央经线为直线，其余经线均为对称与中央经线的曲线。
C.伪圆锥投影：
纬线为同心圆弧，中央经线为直线，其余经线均为对称与中央经线的曲线。
D.多圆锥投影：
纬线为同周圆弧，其圆心位于中央经线上，中央经线为直线，其余经线均为对称与中央经线的曲线。
5.什么是地图？
地图分幅?
地图是按照一定的数学法则，采用特定的地图语言（地图符号等）并经过一定地图制作，开表示地球外表形态和各种要素的工具。
地图有两种分幅方式，即：
A.矩形分幅
每幅地图的图廓都是矩形，因此，相邻图幅是以直线划分的。
矩形的大小多根纸张和印刷机的规格而定。
矩形分幅又可分为拼接和不拼接的两种。
优点：
方便拼接使用；可有意识的避开重要物体，以保持其图形的完整。
缺点：
整个制图区域只能一次投影制成。
B.经纬线分幅〔梯形分幅〕
每幅地图的图廓由经纬线构成。
这是当前世界各国地形图和大区域的小比例尺分幅地图所采用的主要分幅形式。
优点：
每个图幅有明确的地理位置概念。
缺点：
经纬线被描述为曲线时，图幅拼接不方便。
经常会破坏重要物体（大城市）的完整性。
我国的基本比例尺地图就是以经纬线划分图幅的。
6.我国基本比例尺地图的分幅与编号
1〕.20世纪70～80年代
Ø1:
100万地图采用国际编号标准：
从赤道起算，每纬差4°为一行，至88°，南北半球各分22横行，依次编号A～V；
由经度180°起自西向东每6°为一列，全球共60列，依次编号1~60。
如:
海南在第5行，49列，1:
100万的海南地图编号为：
E49
北京在第10行，50列，1:
100万的北京地图编号为：
J50
Ø其它基本比例尺地图
我国其它基本比例尺地形图的分幅与编号，是在国际规定1:
100万地形图基础上，按照经纬线进行分幅和编号的。
表120世纪70~80年代我国基本比例尺地形图分幅编号表
比例尺
图幅大小
分幅
编号
例如
经差
纬差
1:
100万
6°
4°
䦋㌌㏒㧀좈琰茞ᓀ㵂Ü
䦋㌌㏒㧀좈琰茞ᓀ㵂Ü
J-50
1:
50万
3°
2°
1:
100万分4幅
A,B,C,D
J-50-A
1:
20万
1°
40’
1:
100万分36幅
（1）~（36）
J-50-
（1）
1:
10万
30’
20’
1:
100万分144幅
1,2~144
J-50-1
1:
5万
15’
10’
1:
10万分4幅
A,B,C,D
J-50-1-A
1:
2.5万
7’30’’
5’
1:
5万分4幅
1,2,3,4
J-50-1-A-1
1:
1万
3’40’’
2’30’’
1:
10万分64幅
（1）~（64）
J-50-1-
（1）
2〕.20世纪90年代以后
A.增加1:
5000列为国家基本比例尺地形图系列；
B.各个比例尺地图分幅全部以1:
100万地图为基础；
C.编号中增加比例尺代码；
D.1:
50万～1:
5000地形图的编号均已1:
100万地形图编号为基础，采用行列编号方法，横行从上到下，纵列从左到右，按顺序分别用阿拉伯数字编号；表示图幅编号的行、列代码均采用3位数字码〔不足3位前补0〕；行前列后标记。
表2基本比例尺代码
比例尺
1:
50万
1:
20万
1:
10万
1:
5万
1:
2.5万
1:
1万
1:
5000
代码
B
C
D
E
F
G
H
表3基本比例尺地图分幅与编号
比例尺
图幅大小
分幅
例如
经差
纬差
1:
100万
6°
4°
䦋㌌㏒㧀좈琰茞ᓀ㵂Ü
J50
1:
50万
3°
2°
1:
100万分4幅
J50B001002
1:
20万
1°
40’
1:
100万分36幅
J50C001002
1:
10万
30’
20’
1:
100万分144幅
J50D001002
1:
5万
15’
10’
1:
100万分576幅
J50E001002
1:
2.5万
7’30’’
5’
1:
100万分2304幅
J50F001002
1:
1万
3’40’’
2’30’’
1:
100万分9216幅
J50G001002
1:
5000
1’52.5’’
1’15’’
1:
100万分36864幅
J50H001002
7.空间数据表达的两种格式（见笔记）
第三章GIS
1.什么是GIS？
补充：
数据的输入与输出
1.环境空间数据的测量尺度
2.环境信息系统获取数据的途径
1.什么是地理信息系统（GIS）
地理信息系统〔GeographicInformationSystem,GIS〕，顾名思义，地理信息系统是处理地理信息的系统。
地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。
一般来说，GIS可定义为：
"用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的电脑系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术"。
从GIS系统应用角度，可进一步描述为：
"GIS通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务"
2.空间数据测量尺度〔4类〕
测量的尺度大致可以分成四个层次，由粗略至详细依次为：
1.命名量
是定性而非定量，不能进行任何算术运算。
比方：
城市名称、污染类型等。
对于命名数据的逻辑运算只有“等于”和“不等于”两种。
2.次序量
是线性坐标上不按值的大小，而是按顺序排列的数。
例如：
污染程度、危险等级等。
对于次序数据的逻辑运算除了“等于”和“不等于”之外，还可以比较它们的大小即“大于”、“等于”和“小于”。
3.间隔量
是不参照某个固定点，而是按照间隔表示相对位置的数。
例如，温度。
间隔数据之间可以比较大小，并且它们的差值大小是有意义的。
可用于加、减等运算。
4.比率量
是比例测量尺度的测量值，指那些有真零值而且测量单位的间隔是相等的数据。
例如，降水量。
比例数据可用于加、减、乘、除等运算，可以求算术平均值。
3.GIS获取途径〔6类〕
环境信息系统获取数据途径主要有6种：
一、野外实地测量
野外实地测量是传统的测量方法，这种方法获得的资料具体、准确，但花费人工多，工作周期长。
一般是测得资料后先制成地图，再输入环境信息系统的数据库中。
二、地图数据
地图是GIS的主要数据源。
地图中不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。
按内容可分为：
普通地图和专题地图。
Ø普通地图：
又分为地形图和地理图。
地形图为GIS的图形库中地图提供最基本框架。
Ø专题地图：
是突出表示某一种或几种主题要素或现象的地图。
强调特色。
三、遥感测量
遥感数据是GIS数据更新的重要手段。
长期在地球轨道上运行的遥感卫星可时时刻刻地向地面传送探测到的信息，具有范围大、速度快、信息广的特点。
遥感数据是大范围的资源、环境调查的主要数据源。
遥感技术的优势：
两个“大”----范围大、信息量大
一个“高”----详细程度高
一个“快”----获取数据速度快
一个“少”----限制少
四、现场专题考察与调查
五、社会调查与统计
六、历史资料
第四章RS〔重点〕
1.什么是遥感技术？
2.现代遥感技术系统的组成部分。
3.遥感的分类。
1.遥感的基本概念
教材中的定义（P41）：
以电磁波为信息载体，与目标地物保持相当距离，通过一个技术系统获取地球外表的信息分布状况，并以图像的方式进行记录的技术称之为遥感技术，或空间对地观测遥感系统。
2.遥感技术系统的构成〔P42〕
⏹现代遥感技术系统一般由五部分组成：
〔1〕传感器〔sensor〕
〔2〕遥感平台〔RSPlatform〕
〔3〕地面控制系统
〔4〕数据接收处理系统
〔5〕遥感资料分析解译系统〔遥感应用系统〕
3.遥感的主要分类——
按传感器工作波段分类
⏹可见光/近红外遥感，主要指利用可见光（0.4-0.7微米〕和近红外（0.7-2.5微米〕波段的遥感技术统称，前者是人眼可见的波段,后者即是反射红外波段，人眼虽不能直接看见,但其信息能被特殊遥感器所接受。
它们的共同的特点是，其辐射源是太阳，在这二个波段上只反映地物对太阳辐射的反射，根据地物反射率的差异，就可以获得有关目标物的信息，它们都可以用摄影方式和扫描方式成象。
⏹红外遥感，指通过红外敏感元件，探测物体的热辐射能量，显示目标的辐射温度或热场图象的遥感技术的统称。
遥感中指8-14微米波段范围。
地物在常温（约300K）下热辐射的绝大部分能量位于此波段，在此波段地物的热辐射能量，大于太阳的反射能量。
热红外遥感具有昼夜工作的能力。
按传感器工作波段分类
⏹微波遥感，指利用波长1-1000毫米电磁波遥感的统称。
通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。
微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天侯工作。
⏹紫外遥感及多光谱遥感
按传感器成像机制分类
⏹被动遥感〔passiveRS〕〔P42〕：
接受地物反射的太阳辐射能量信息或地物本身辐射能量信息。
⏹主动遥感〔activeRS〕〔P42〕：
遥感传感器天线向地面发射电磁波，同时接收地面对电磁波的回波信息，根据回波能量大小成像。
按遥感平台的高度分类
⏹航天遥感又称卫星遥感，泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统，以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内，从外层空间对地球目标所进行的遥感。
⏹航空遥感。
平台为飞机或气球，是从空中对地面目标的遥感。
⏹车载地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统，地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上,可进行各种地物波谱测量。
按研究对象分类
⏹资源遥感：
以地球资源作为调查研究的对象的遥感方法和实践，调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化，是遥感技术应用的主要领域之一。
利用遥感信息勘测地球资源，成本低，速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制，减少勘测投资的盲目性。
⏹环境遥感：
利用各种遥感技术，对自然与社会环境的动态变化进行监测或作出评价与预报的统称。
由于人口的增长与资源的开发、利用，自然与社会环境随时都在发生变化,利用遥感多时相、周期短的特点，可以迅速为环境监测、评价和预报提供可靠依据。
第五章GPS
1.什么是GPS？
大致了解工作原理。
1.什么是GPS？
GPS即全球定位系统〔GlobalPositioningSystem〕。
简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。
这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。
这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。
2.GPS定位原理
GPS的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。
当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码〔简称伪码〕发射导航电文。
GPS接收机通过对伪码的量测就可得到卫星到接收机的距离。
由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。
对C/A码测得的伪距称为A码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。
GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。
然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。
所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。
按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位〔差分定位〕。
单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。
相对定位〔差分定位〕是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。
GPS在“3S”技术中的地位就是提供精度极高的控制点坐标数据，以校正遥感图像数据以及大地测量数据。
第六章环境信息系统〔重点〕
第一节信息系统
1.什么是系统？
构成一个系统必须满足的条件？
古希腊语中：
系统意为“部分组成的整体”。
贝塔朗菲：
“相互作用的诸要素的复合体”，他认为，“系统为处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组成部分（要素）的总体（集）”。
系统必须满足以下三个条件：
〔1〕由两个以上的元素组成。
〔2〕元素间存在有机联系。
〔3〕系统（内部）与环境（外部）间存在物质、能量和信息流动。
2.什么是信息系统？
所谓信息系统，就是输入数据经过加工后又输出信息的系统。
第二节环境信息系统
1.什么是环境信息？
简单说，环境信息就是通过加工的、能够用于环境保护工作的数据和符号，它反映了环境系统各个环节的时间、空间和状态特征。
2.什么是环境信息系统？
教材中定义为：
对各种各样的环境信息加以系统化和科学化的信息系统。
是环境信息采集系统、环境信息监测系统、环境信息处理系统、环境资源信息系统、环境管理信息系统等与环境相关的信息系统的总称。
EIS是以环境空间数据库为基础，在电脑软硬件的支持下，对环境相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法适实提供多种空间和动态的环境信息并应用和传播环境信息，为决策服务而建立起来的电脑技术体系。
3.我国的环境信息系统的状况。
存在问题。
我们有什么能力解决？
〔论述题〕
1.我国环境信息系统的结构和功能
五个层次：
国家、省（市）、地（市）、县（市）、乡（镇）
三级系统：
国家、省（市）、地（市）
2.我国环境信息系统的发展历史
〔1〕信息标准化：
国家“七五”计划（1986~1990年）
〔2〕省级环境信息系统建设：
建立了27个省环境信息中心〔B-1项目〕
〔3〕地市级环境信息系统建设：
建立了23个城市环境信息中心〔B-1扩展项目〕
〔4〕环境管理广域网建立：
目前已经完成了省级环境信息中心和国家信息中心的联网工作。
3.我国已建成并在用的环境信息系统：
〔1〕环境和资源信息系统
环境质量监测信息系统
国家有毒化学品信息管理系统
〔2〕国家环保局各司、处的管理软件
全国乡镇污染源调查数据库
污染源调查数据库系统
〔3〕地方环境管理信息系统
吉林市、常州市、平顶山市、石嘴山市、呼和浩特市等。
我国第一个省级环境信息系统：
江苏环境信息系统。
〔4〕环保局办公自动化系统
3.我国环境信息系统现存问题
Ø环境信息获取手段有待发展。
Ø环境信息并未得到有效利用。
Ø环境信息并未实现共享。
Ø环境信息标准化急需加快建设。
Ø环境信息系统的开发和应用有待进一步深化。
4.我国环境信息系统的发展目标
《国家环境信息化“九五”计划和2010年远景目标纲要》根据我国环境管理所采取的分层管理体制，确定我国环境信息系统建设分为国家级、省级、地市级、区县级四级系统。
每一级环境信息系统运行过程包括数据采集、数据存储、数据分析、数据挖掘、数据传输、空间数据表现和数据输出几个部分。
5.我国环境信息系统的发展方向
〔1〕加强环境信息系统标准标准的建设。
〔2〕从数据管理向决策分析发展。
〔3〕提供宏观环境问题研究的手段。
〔4〕发展信息种类，拓宽信息服务领域。
6.我国环境信息系统的新技术
〔1〕现代化环境监测技术
智能化环境监测仪；3S技术的结合应用
〔2〕环境信息处理新技术
海量数据的存储和处理；数据仓库技术等
〔3〕环境信息传播新技术
电脑通信技术；网络多媒体技术
国务院近日发布《国家环境保护“十一五”规划》〔以下简称规划〕，明确了１１３个城市为环保重点城市。
〔2007-11-27〕
第三节环境信息系统开发方法
1.什么是数据库?
数据库的主要特征？
◆数据库〔database，DB〕
数据库是通用化的、综合性的、相互关联的数据的集合，是数据管理的一种科学方法。
具体而言，是指长期保存在电脑的存储设备上，并按照某种模型组织起来，可以被各种特定的用户或应用所共享的数据的集合。
数据库的主要特征:
Ø数据集中控制
Ø数据冗余度小
Ø数据独立
Ø复杂的数据模型
Ø数据保护
2.什么是数据模型？
常用的模型有哪些？
常用的数据模型：
五种：
层次模型
网络模型
关系模型
面向对象模型
时空一体化模型
3.环境信息系统的开发方式？
原则？
步骤？
1.开发方式
（1）.独立开发:
有人、没钱
（2）.委托开发：
有钱、没人
（3）.合作开发：
有钱但不多
（4）.购买现成软件：
有钱但不多
2.开发原则
（1）.系统性
（2）.科学性
（3）.实用性
（4）.预见性：
可改造、可伸缩
3.开发步骤
（1）.总体规划
（2）.分析
（3）.设计
（4）.实施
（5）.测试
（6）.运行、评价和维护
第四节环境信息系统开发范例
1.环境信息系统的开发方法？
2.了解国家“七五”环境信息系统。
“七五”国家环境信息系统
一、建设背景
〔1〕我国环境污染状况十分严重
〔2〕环境管理工作亟待科学化和现代化
〔3〕电脑技术高速发展
二、开发环境信息系统的传统方法
〔1〕原型法
〔2〕结构化信息系统开发方法
〔3〕面向对象开发方法
〔4〕CASE方法
〔1〕原型法
•基本思想：
首先构造一个初始系统模型，然后不断修改和完善。
•优缺点：
用户和开发者沟通较多；
对初始模型〔原型〕要求较高。
•适用范围：
简单系统、小型系统
〔2〕结构化信息系统开发方法
•基本思想：
–自顶向下对系统进行设计
–自底向上逐步实施模块开发
–划分工作阶段，首尾相连成一个生命周期
•优缺点：
强调整体性、全局性；
区分工作阶段便于总结反馈
周期长；与用户沟通少
•适用范围：
复杂系统、大型系统
三、我国“七五”环境信息系统的开发方法－－并行法，即兼顾原
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