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1、地球科学概论课件内容摘要doc 地球科学概论课件内容摘要地球科学概论课件内容摘要（第三部分：遥感、地理信息系统与全球导航卫星系统技术概论）第一讲 遥感原理一、遥感概述狭义的遥感：遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的科学及综合性探测技术。广义的遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测（实际工作中，重力、磁力、声波、地震波等的探测为物理探测的范畴。因而，只有电磁波探测属于遥感的范畴。二、遥感技术系统（一）遥感过程的要素 1、能量来源：电磁能量 2、辐射与大气 3、与目标的作用

2、4、用传感器记录电磁辐射 5、传输、接收和处理 6、解释和分析 7、应用（二）遥感技术系统的组成 传感器、平台、地面接收站（三）传感器及遥感平台 1、传感器概念：接收从目标中反射或发射来的电磁波的装置。（如照相机、扫描仪） 2、遥感中使用的传感器类型： （1）成像传感器（摄影传感器，扫描成像传感器，雷达成像传感器） （2）非成像传感器 3、遥感平台：搭载遥感传感器的载体（如地面三角架、遥感车、气球、航天飞机、人造地球卫星等） 4、遥感平台的分类 按高度分：近地平台（地基） 航空平台（空基） 航天平台（天基）（四）遥感卫星地面站 1、是复杂的高技术系统。 2、其任务是：接收、处理、存档和分发各类

3、遥感卫星数据，并进行卫星接收方式、数据处理方法和相关技术的研究，3、其生产运行系统包括接收站、数据处理中心和光学处理中心（五）遥感的分类1、按工作平台：地面遥感、航空遥感、航天遥感2、按电磁波工作波段： 紫外遥感：0.05-0.38m 可见光遥感：0.38-0.76m 此三者为光学遥感红外遥感：0.76-1000m微波遥感：1mm-10m3、按传感器工作原理：主动遥感：传感器从传感平台主动发射出能源，然后接受目标反射或辐射回来的电磁波。被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅接受目标地物反射及辐射外部能源的电磁波，如对太阳辐射的反射和地球辐射。4、按获取方式：成像遥感：将目标电磁辐射转换成可以显

4、示的图像的遥感数据。非成像遥感：目标电磁辐射数据输出或记录载磁带上而不产生图像。5、按波段宽度和连续性宽波段遥感（常规遥感）：波段宽度一般大于100nm，且波段不连续；高光谱遥感：利用很多狭窄的电磁波波段（波段宽度通常小于10nm）产生光谱连续的图像数据。二、遥感电磁辐射基础（一）电磁波谱和黑体辐射 1、电磁波谱：按照电磁波在真空中传播的波长或频率排列成一个连续谱带。系统辐射校正=大气辐射校正=几何校正=（图形镶嵌）=增强处理=指标/分类/变化检测/定量反演=专题信息提取第三讲 图像目视解译与应用一、遥感图像目视解译（一）概念 运用专业背景知识，通过肉眼观察，经过综合分析、逻辑推理、验证检查把

5、遥感图像中包含的地物信息提取和解析出来的过程。是人们通过遥感技术获取目标信息的最直接、最基本的方法。（二）意义 1、是基本技术和方法（技能） 2、有助于识别地物、提取信息 3、辅助分析 4、辅助定量、数字图像处理（三）原理 目视解译是遥感成像的逆过程。 地表景观=成像过程=遥感图像=目视解译=地表景观（四）解译标志遥感图像上那些能够作为识别、分析、判断景观地物的影像特征。1、直接解译标志：是判读目标自身特点在影像上的直接表现形式（1）形状：地物轮廓在影像表面的投影（2）大小：地物的尺寸、面积、体积等按比例缩小的相似纪录（3）色调：最重要、最直观的解译标志（4）阴影：可形成立体感，便于判断地物性

6、质。有时需除去地形起伏引起的阴影（5）图案：景观地物几何特征随影像比例尺变化在影像上的模型系统，可识别特征在空间的展布（6）布局：物体间一定的位置关系和排列方式（7）位置：地物间彼此相互关联关系在影像上的反映，相互印证 （8）纹理：地物影像轮廓内的色调变化的空间布局和频率2、间接解译标志：从图像上能看出的和直接解译标志密切联系的地物特征，通过逻辑推理获得判断（如根据水的流向可以判定地表大致形态）（五）目视解译的一般顺序（原则） 先整体后局部，先宏观后微观； 从已知到未知，先易后难； 先山区后平原，先地表后深部。（六）目视解译方法 1、直判法： 直接通过遥感图像的解译标志。 2、对比法： 将要解

7、译的遥感图像，与另一已知的遥感图像样片进行对照。（必须在相同或基本相同的条件下进行） 3、邻比法 在同一张遥感图像或相邻遥感图像上进行邻近比较。（通常只能将地物不同类型的界限区分出来，不一定能够鉴别地物的属性） 4、动态对比法 利用同一地区不同时相成像的遥感图像加以对比分析。（对自然动态的研究尤为重要） 5、逻辑推理法 借助各种地物或自然现象之间的内在联系。二、遥感应用（一）遥感应用的过程 问题的提出=数据收集=数据处理与分析=信息表达（二）几个典型应用实例 1、地形图更新 2、土地利用变化动态监测 3、农业、林业 4、地质 5、水资源 6、灾害的监测和评估 （三）土地利用/土地覆盖的分类 可

8、以用来： 动态监测城市扩展情况 及时发现非法用地 辅助制定城市发展规划（四）洪涝灾害的遥感监测 首先，要了解水的光谱特征，从而选择遥感数据 接下来，根据遥感图像进行下一步测算 1、洪涝区的提取 洪水前的水体分布作为背景图像 测量洪水期间的水体分布 两者进行逻辑运算得洪涝区分布图 2、淹没面积测算 将洪涝区图像与土地利用专题图进行复合分析，提取洪涝区内的耕地分布，并与行政区划图叠加，得到按行政单元统计的耕地面积第四讲 地理信息系统概述一、概述 GIS是Geographical Informaion System的缩写，即地理信息系统 另有：空间信息系统（SIS）、地球信息学（Geo-Inform

9、atics）、地理信息科学（GISci） 1、定义 地理信息系统通常泛指用于获取、存储、显示、处理、分析和综合与地球表面位置相关的数据的计算机系统。 2、基本功能：数据的采集、管理、处理、分析和输出 3、组成 计算机、空间数据库、GIS软件、分析应用软件、用户、图形用户接口（GUI） 4、类型 （1）专题地理信息系统：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。 例如：水资源管理信息系统、矿业资源管理信息系统、农作物估产信息系统 （2）区域信息系统：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。可以按行政分区与自然分区有很多不同的规模。 以上两者称为专门或行业GIS。 （3）地理信

10、息系统工具（通用地理信息系统）：是一组具有图形图像数字化、储存管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。 5、特点 （1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力 （2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态监测的能力，并能产生高层次的地理信息 （3）具有公共的地理定位基础 （4）由计算机系统支持进行管理，并由计算机系统模拟地理信息方法，作用于空间数据。产生有用信息。 （5）从外部看，是计算机软硬件系统；其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统 6、与其他系统

11、区别 （1）与数据库管理系统（DEMS） GIS有对空间数据进行解释和判断的能力，DEMS只是简单的数据管理，前者包含后者。 （2）与管理信息系统（MIS） GIS可以对图形数据和属性数据共同管理、分析和应用，MIS只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询，没有拓扑关系。 （3）与地图数据库 地图数据库只是将数字地图存放起来，不注重分析和查询，更不可能进行深层次分析。它是GIS的数据源之一。 （4）与CAD系统 CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力7、发展史 60年代：开拓期； 70年代：巩固发展期；80年代：大发展时期；

12、90年代：社会化阶段；我国开始于80年代初，90年代起开始大发展。加拿大地理信息系统（CGIS）创立于上世纪60年代中期，是世界上第一个地理信息系统。8、学科基础 地理学、地图学、GPS、计算机科学、数据库、软件工程等9、应用领域所有于空间位置相关的地方都与地理信息系统有关。被广泛用于资源管理、区域与城乡规划、灾害监测、环境评估等各个领域。例如：城市土地利用信息系统；电信资源管理；铁路地理信息系统；公安警用地理信息系统；医疗机构信息查询10、市场前景 在日常生活中所涉及的信息中，有80%与地理信息密切相关。二、GIS的基本功能（一）数据采集 在此之前，要进行数据分析和预处理。 1、数据输入 把

13、现有的资料转换为计算机可处理的形式，按统一的参考坐标系统、统一的编码、统一的标准和结构组织到数据库中的数据处理过程。 2、地理数据：分为空间图形数据和空间属性数据 （1）图形数据 标志是图形元素有明确的位置坐标，不同图形之间有各种各样的拓扑关系。 包括几何数据和关系数据： 几何数据：描述地理实体的位置和形状大小等量度信息，表达方式是坐标串。可以把空间目标分成点、线、多边形三种基本类型。关系数据：描述各个不同地理实体之间的空间关系（邻接、关联、包含、连通等）的信息，其表达方式是建立实体间的连接信息。 拓扑关系：图形元素的空间位置和相互关系 （2）属性数据 是描述地理实体的社会、经济或其他专题数据

14、。其表达方式是字符串、各种代码或统计数值等。 3、数据来源 现有地图、卫星影像、航空像片、调查统计数据等等 4、采集方法 对现有地图：数字化（包括手扶数字化和扫描数字化） 野外测量数据：直接转入计算机 属性数据和文字信息：直接录入 5、数据检核 找出并改正数据输入时产生的误差。（二）数据编辑 指对地理信息系统中的空间数据和属性数据进行数据组织、修改。是地理信息系统最基本的功能。分为矢量数据编辑和栅格数据编辑。 1、矢量数据编辑 包括图形检查编辑、属性检查编辑、注记编辑等。 其中图形检查编辑主要就是要修改要素的空间位置。 2、栅格数据编辑 用于处理以栅格结构表示的数据。（三）数据存储管理 1、储存介质：存储器分为可移动式存储器和非移动式存储器。 2、数据管理：急需解决如何管理跨平台的，多种数据结构、多种数据格式、多时态的数据的问题（四）查询和空间分析 此为地理信息系统主要优点，也是区别于一般地图制作系统的主要特点 包括：缓冲区分析，拓扑叠加分析，拓扑空间查询等 1、缓冲区分析