地理信息技术.docx

1、地理信息技术地理信息技术包括地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和数字地球技术。地理信息系统定义地理信息系统（Geographic Information System或 GeoInformation system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，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。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用

2、于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。基本特点通过上述的分析和定义可提出GIS的如下基本概念： 1、GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。 2、GIS的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息

3、系统的根本标志，也是其技术难点之所在。 3、GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。 4、GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。有的学者断言，“地理信息

4、系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。GIS被誉为地学的第三代语言用数字形式来描述空间实体。遥感定义遥感是以航空摄影技术为基础，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。 遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根

5、据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。遥感技术主要特点1、可获取大范围数据资料。遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。 2、获取信息的速度快，周期短。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。 3、获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然

6、条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。 4、获取信息的手段多，信息量大。根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。全球定位系统定义全球卫星定位系统(Globle Positioning System) 是一种结合卫星及通讯发展的技术，利用导航卫星进行测时和测距。全球卫星定位系统(简

7、称GPS) 是美国从本世纪70 年代开始研制，历时20 余年，耗资200 亿美元,于1994 年全面建成。具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近十年我国测绘等部门的使用表明，全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科，取得了好的经济效益和社会效益。 GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。分布在六个轨道平面内。任何地点，任何时刻地平面上空都有四颗GPS卫星。 GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分GPS星座(

8、GPS星座是由24颗卫星组成的星座，其中21颗是工作卫星，3颗是备份卫星);地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS 信号接收机。1、空间部分GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS 卫星产生两组电码, 一组称为C/ A 码( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一组称为P

9、码(Procise Code 10123MHz) ,P 码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/ A 码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用。2、地面控制部分地面控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令

10、注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历描述卫星运动及其轨道的 的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常 工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统 另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给

11、用户设备。 GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。3、用户设备部分用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电

12、源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测使用。 全球定位系统具有六大特点：第一，全天候，不受任何天气的影响；第二，全球覆盖（高达98%）；第三，七维定点定速定时高精度；第四，快速、省时、高效率；第五，应用广泛、多功能；第六，可移动定位。 我国的卫星导航系统北斗一号研制成功。在渔业等方面起到重要作用。数字地球概念：数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化后由计算机网络来管理的技术系统。 通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地

13、球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。 严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。 数字地球是对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述

14、，即虚拟地球.理解误区地理信息技术的核心是3S技术，但是并不局限于3S技术，还包括虚拟环境，网络GIS等其他技术。 现在是地理信息技术与IT其它技术集成的时代： 1、GISRSGPS3S 2、GIS多媒体技术 3、GIS数据库技术 4、GIS办公自动化技术 5、GIS移动通信技术 6、GISInternet技术 可见，地理信息技术的核心是3S技术，但不限于三大技术。现代信息技术的核心是计算机制造技术信息技术的核心主要包括：传感技术传感技术是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术和微电子技术一起，构成信息产业的核心支柱。如果说计算机是人类大脑的延伸，那么传感器就是人类五官的延伸

15、。通常，人用眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官捕获信息。随着光学技术和电子技术的发展，使用放大镜、显微镜、望远镜、照相机、摄像机、侦察卫星等可以帮助人们观察微小的、遥远的或高速运动的物体；电话机、收音机、CD唱机等可以看做是人耳功能的延伸；电子鼻以及其他测量各种气味的装置可以看做是人的嗅觉器官功能的延伸；温度表、湿度表以及各 种测量振动、压力的仪表可以看做是人的皮肤对温度和压力感觉功能的延伸。目前，科学家已经研制出许多应用现代感测技术的装置，不仅能替代人的感觉器官捕获各种信息，而且能捕获人的感觉器官不能感知的信息。同时，通过现代感测技术捕获的信息常常是精确的数字化数据，便于计算机处理。 通信技术信息

16、只有通过交流才能发挥效益，信息的交流直接影响着人类的生活和社会的发展。人们使用电报、电话、电视、广播等通信手段传递信息。20世纪以来，微波、光缆、卫星、计算机网络等通信技术得到迅猛发展，手持移动通信装置正以惊人的速度普及。“任何人可以在任何时间任何地方同任何人通信”的时代已经到来。 计算机技术计算机技术是信息处理的核心。计算机从诞生以来就不停地为人们处理大量的信息，而且随着计算机技术的不断发展，使其功能越来越强大。计算机不但能够处理数值信息，而且还能够处理各种文字、图形、图像、动画、声音等非数值信息。在人造地球卫星轨道的计算、天气预报、地震预测、自动控制、计算机辅助设计（CAD）、数据处理、计

17、算机辅助教学（CAI）、计算机网络通信、电子商务（E-business）等各个领域中，都要利用计算机来处理、加工信息。计算机处理信息的能力在不断地增强，计算机技术已经渗透到人们生活的方方面面，帮助人们更好地存储信息、检索信息、加工信息和再生信息。再加上计算机网络技术的不断成熟，使得计算机如虎添翼，人们利用计算机网络可以更广泛、快捷地获取信息、交流信息和传递信息，实现信息资源的共享。现代信息技术每时每刻都离不开计算机技术。 微电子技术微电子技术是现代信息技术的基石，微电子技术的发展，使器件的尺寸不断缩小，集成度不断提高，功耗不断降低，器件性能得到大幅度提高。在短短的几十年中，微电子技术取得了突飞

18、猛进的发展，它的每一次重大突破都给电子信息技术带来一次重大革命。今天，一切技术领域的发展都离不开微电子技术，尤其对于计算机技术来讲它更是基础和核心。地理信息技术简介 RS是指利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，从远离地面的不同工作平台（如人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机、飞机、气球和高塔等），利用紫外线、可见光、红外线、微波等传感器，通过摄影、扫描等各种方式，接收并记录来自地球表层各类地物的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而识别地面物质的性质和状态的综合技术。遥感技术具有宏观、快速、动态性强、受地面条件影响少等众多优点，可以大面积、全天时、全天候地开展灾害监测与调查，提供常规监测手段难

19、以获得的各种遥感数据，已成为灾害监测的重要技术手段。广泛应用于地学、环境、军事、测绘、农林等各个方面。它作为地理信息技术中的一个重要组成部分，是获取地理信息的重要手段。通过本部分内容的学习，一是要使学生了解遥感基本工作原理，二是要使学生学会初步判读遥感图像。判读遥感图像对学生学习地理和日常学习、工作中分析所遇到的卫星云图等都是很有益的。 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。80年代以来，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

20、到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，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。不久的将来，人人可以戴上GPS手表，加上移动电话，你的活动就可以自动进入数字地球中去。另外，GPS在车辆监控导航中的应用也初见端倪，是GPS一个最大的民用市场，能够有效的解决城市交通堵塞等问题，是未来智能交通系统的发展方向，也是现代城市交通规划中一个十分重要的考虑因素。 GIS的最显著特点是能够科学管理和综合分析空间数据，反映地理分布特征及其之间的拓扑关系。并具有决策功能。GIS为数字城市规

21、划提供基础平台，负责规划数据的编辑、转换、存储、检索、分析、模拟、表达与输出等功能。地理信息系统可以使得各种各样的信息，可以以不同的形式集合在一起，拓展了研究者与学习者的视角，为学科的研究、学习提供了一种新的方法、新的尝试。3S技术在现实的应用极其广泛。如对全球变化与社会可持续发展的作用；对社会经济和生活的影响；促进精细农业、智能化交通发展；利于城市的可持续发展和提高市民的生活质量等；战时利用GPS、RS和GIS进行战场侦察，信息的更新，军事指挥与调度，武器精确制导；战时与战后的军事打击效果评估等等。总之，随着三S技术及相关技术的发展，将对社会生活的各个方面产生巨大的影响。其中有些影响我们可以

22、想象，有些影响也许我们今日还无法想象。当然对于我们今天的高中教育教学同样意义重大。我国地理信息技术实现突破长期以来,软件一直是我国的“软肋”,操作系统、数据库、办公软件等绝大部分国产软件市场份额仅仅只有5左右。然而,地理信息技术中应用最为广泛的地理信息系统(简称GIS)软件的市场份额已经高达30以上,打破了该领域曾经被国外软件一统江山的局面。 地理信息技术从广义上来讲,包括地理信息系统(简称GIS)、遥感技术(简称RS)、全球卫星定位系统(简称GPS),统称3S。三项技术取长补短、结合应用,三者之间的相互作用形成了“一个大脑,两只眼睛”的框架,即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定

23、位,GIS进行相应的空间分析,以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息,并进行综合集成,构成对空间数据实时进行采集、更新、处理、分析及为各种实际应用提供科学的决策咨询的强大技术体系。 地理信息技术中应用最为广泛的是GIS,虽然很多人对GIS还很陌生,但是其技术本身已经广泛触及到了社会生活的各个角落。电子地图、GPS卫星导航、手机地图、数字地球、数字城市,还有很多人津津乐道的Google Earth这些眼下最时尚的新事物,其核心技术正是GIS技术。 中科院地理科学与资源研究所所长刘纪远日前对媒体表示,“上世纪90年代,在中国地理信息技术的发源地上,中科院地理信息产业发展中心等单位又开创

24、了地理信息技术自主创新和产业化之路,推动了如北京超图地理信息技术公司等一批具有国际竞争力的高科技企业,涌现出了以SuperMap GIS软件等为代表的自主创新的优秀品牌,这些企业已经赢得了该领域软件市场的近半壁江山。”据了解,中科院旗下的SuperMap是我国具有完全自主知识产权的软件产品。目前已在我国国土、交通、民航、房产、电力、电信等领域广泛应用,成为我国主流的GIS平台,不仅彻底打破国外软件一统江山的尴尬局面,还成功进入日本、韩国、印度、美国、法国、澳洲、意大利、香港等国家和地区,开创了我国GIS软件国际化的先河。在向来最为挑剔的日本市场,SuperMap已经成为日本用户软件选型的主流地

25、理信息技术在消防信息中的应用及发展趋势摘要：本文在分析目前地理信息技术在消防领域应用现状的基础上，结合GIS的最新技术发展动向，提出了今后的消防地理信息系统将以WEBGIS为主流，能和其它地理信息系统资源共享，互相操作，并结合其它前沿技术，使其在消防信息中得到更广泛、更高层次应用。 关键词：地理信息技术 消防 应用 发展趋势 1 引言 地理信息系统简称GIS(Geographical Information System)。它是以地理空间数据库为基础，在计算机硬、软件环境的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，适时提供空间和动态的地理信息，为决策服务的一类信息系统。消防

26、部门担负着保护生命和财产安全的重任，无论是为了灭火救援的快速反应，需要火警的定位、路径选择、相应火警点的水源、建筑物查询等等，还是日常的防火管理，需要了解人员密集场所的消防通道、危险物品存放等等，都需要消防地理信息系统来辅助管理决策。现在，地理信息技术、卫星成像及有关救灾领域的科学研究，使得灭火救援、救灾减灾等工作变得更加高效有序。 2 地理信息技术在消防领域的发展现状 2.1 在119接处警中的应用 GIS作为在119中运用的最早也是最能体现成果的技术，目前运用得比较成熟。GIS作为火警受理和智能决策系统有力的辅助手段，主要完成报警信息定位、GPS定位、信息查询统计、数据的分析显示，能够利用

27、GIS系统准确、迅速确定报警人的地点及火灾位置，通过优化择选和计算能确定最佳行车路线，另外通过车辆GPS定位系统，能够在地图上实时观察车辆的行车轨迹，以判断车辆是否按照指定的路线行驶。 2.2 在消防规划中的应用 由于GIS基于图形方式，相关信息内容比较详细、精确，并且在计算机上能比较直观地反映各种数据实图，可以及时进行各种消防重点单位的选址、规划、建设，消防站点的规划，以及消防水源的建设规划。通过将各种规范数据输入计算机，GIS系统将自动判断出规划的合理性及计算间距。以改变传统人为判断的失误和不准 确。 2.3 在分析消防信息数据中的应用 一是统计分析火灾数据，以前统计都是简单、枯燥的文字说

28、明，不如图形的直观、醒目，利用GIS可以在地图上直观地反映区域、行业火灾分布情况，以便于制定科学的措施和对策，减少火灾事故的发生。二是分析火灾隐患，通过建立基于GIS的火灾隐患信息管理系统，既能形象地反映情况，又能便于动态管理，通过一些信息查询、分析评价与科学决策，能够对于城市突发性事件进行科学预测，一定会产生非常明显的社会效益和经济效益，为各级政府决策提供科学依据，便于各级安全监督部门有针对性地加强督查工作。 2.4 制定灭火预案中的应用 由于GIS内容丰富，目前许多系统采用的是影像甚至立体图形，便于指挥员人员人空中了解观察周围情况。对于指挥员综合各种因素，制定有效的灭火预案有极大的帮助。

29、2.5 GPS在执勤备战和灭火战斗中的作用 GPS是全球定位系统(GlobalPositioningSystem)的缩写，是一种卫星网络，具有全天候、精度高和应用广等特点，在定位勘察、测量与导航等领域有着广泛的应用。目前，全国部分地区的消防部队开始装备GPS。 一方面，GPS能迅速、准确地显示执勤车辆所处的地理位置。只要在消防总(支、大)队调度指挥中心监控室GPS定位查询系统平台上点击装有GPS接收机的执勤车车牌号，调度室GPS查询系统平台的液晶显示屏便会显示该执勤车的位置，且误差不超过10米。 另一方面，GPS能迅速、准确地显示执勤车辆所处的状态。根据GPS的工作原理，GPS的服务供应商进行

30、了大量的科研和开发，除提供位置查询外，还可以通过手机短信或因特网，提供抢险救援等多项服务，在消防车上装备GPS，上级指挥员只需在调度室GPS监控查询系统平台轻轻点击，就可迅速知道该车动、静时所处的状态。如行驶速度、监视车门及点火系统的打开和关闭情况；静态的位移情况；GPS接收机防拆卸的断电保护报警功能；当该车遇到意外，系统设有人工报警仅触动一个隐蔽的按钮，使可获得外援等。同时，大队、中队指挥员可通过GSM网，迅速在手机短信上获得上述情况。 3 地理信息技术在消防信息中的发展趋势 3. 1基于WEBGIS的将在消防信息成为主流 万维网地理信息系统(简称WebGIS)是Internet技术与GIS

31、相结合的产物，是在Internet或Intranet网络环境下的一种兼容、存储、处理、分析和显示与应用地理信息的计算机信息系统。 用基于WEBGIS的消防地理信息系统相比原来的C/S结构的消防地理信息系统，有明显的优点，主要体现在使用将更广泛、简便:消防网络上的所有授权用户无须安装客户端，只需使用浏览器就可访问GIS数据，并可进行数据管理、更新，从而增强了对空间数据管理的时效性。而且浏览器操作简便、通用、无须培训。WEBGIS是当今GIS的热点，目前的WEBGIS产品主要应用插件(Plugins)、ActiveX和JavaApplet等技术。但各个厂商采用所使用的ActiveX控件和JavaA

32、pplet都是针对自己的软件和数据格式。由于不同部门采用不同的数据模型描述空间对象，给信息共享和数据的访问带来了极大的不便。GML是由OpenGIS联盟(OGC)发布的，为了解决地理空间信息的网络发布及共享，把XML应用到地理空间信息领域，基于XML对地理信息(包括地理特征的几何和属性)的传输和存储的编码规范。目前GML已经被大多数的GIS开发商所接受并得到进一步的开发，因此，消防地理信息系统将来会主要采取基于GML的WEBGIS技术。 结合“数字城市”概念，消防地理信息系统将与其它地理信息系统实现数据交换和互相操作数字城市主要指应用地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感(Remote sensing， RS)(简称3S技术)、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统。现在很多城市都在搞“数字城市”工程。由市政府统一提供基础地图，各个有关部门分别负责专题数据