Remote SensingGeographical Information System（RS & GIS ）遥感及地理信息系统(讲稿)第一章GIS 概述§1.1 地理信息系统的产生与发展一、GIS产生的背景：地理学——地图绘制（手工、计算机）——世界上第一个地理信息系统：CGIS（1963年）二、GIS的发展1. 计算机技术的发展2. 空间技术的发展卫星定位技术卫星定位的特点 1.全球地面无缝覆盖，全天候定位。

2.定位精度高，实时定位速度快。

3.观测时间短。

4.提供三维坐标。

5.使用简便。

GPS系统：美国于1978－1993年发射，共24颗卫星。

其中21颗工作卫星，3颗备用卫星。

GPS卫星向用户发送用于导航定位的调制波，它含有：载波（L1和L2）、测距码（C/A码和P码）和数据码（导航电文）。

C/A码伪距，精度约为20米左右（民用）P码伪距，精度约为2米左右（军用）GLONASS系统：苏联于20世纪70年代开始建设，并于1993年启用由24颗卫星组成。

目前在轨14颗卫星；预计于2010年左右使卫星数量达到“满员”状态。

民用信号定位精度：30米。

“伽利略”系统：30颗卫星组成欧空局和欧盟合作于1999年启动。

2005年12月28日，首颗试验卫星Glove-A成功发射；预计2008年底前全部发射入轨。

民用信号精度：1米。

“北斗”系统：“北斗1代”：2000－2003年发射3颗静止轨道试验导航卫星，组成了“北斗”区域导航系统（2颗工作卫星、1颗备用卫星）。

北斗2代：“北斗”全球卫星导航系统。

空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。

定位精度为10米。

卫星遥感技术卫星遥感的特点：能够快速、大范围获取地面影像和地表专题数据•SRTM计划——航天飞机雷达地形测绘任务（2000年）(Shuttle Radar Topography Mission)覆盖范围在北纬60度至南纬56度之间。

10天内，有99.968%被一次覆盖，94.59%两次，49.25%三次，24.1%四次。

DEM高程数据间隔为1弧秒，约30米，所包含的信息内容相当于1∶5万地形图SRTM由三部分组成：主雷达天线、桅杆、机外雷达天线（Outboard radar antenna）现代GIS的相关技术:地理学、遥感技术、测量学、数学和统计学、制图技术、计算机科学、专家系统、计算机图形学、计算机辅助设计、数据库技术、软件工程§1.2 GIS的相关概念1、数据：是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，如数字、文字、符号、图形等。

2、信息：是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。

它不随载体的物理形式的变化而改变。

数据与信息的关系：数据是信息的载体•信息是数据的内涵•数据本身并没有意义，数据只有对实体行为产生影响时才能成为信息•数据只有通过解释、解算才能成为信息－－使用者的知识背景。

信息的特点：(1)信息的客观性：任何信息都是与客观事物紧密相关的－信息正确性与精确度的保证。

(2)信息的适用性：不同的信息适用于与之相关的领域。

(3)信息的传输性：信息在传输时，其原始意义并不改变。

(4)信息的共享性：信息的使用对其本身无损失。

3、系统：具有特定功能的、相互有机联系的若干要素构成的一个整体。

4、信息系统：具有处理、管理和分析数据功能的系统，它能为人们的决策提供正确、有用的信息。

5、地图：是将地理环境诸要素按照一定的数学法则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于平面上的图形。

a 由数学决定的结构b 特定的符号系统c 现象表示的取舍和概括6、地理信息：是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。

地理信息的特征：(1)定位特征：通过地理坐标实现空间位置的识别(2)多维结构的特征：除地理位置外，还有多个专题和属性(3)时序特征：随时间的变化而变化，需及时采集和更新•地图与地理信息的关系：地图是地理信息的载体•地图是地理信息的传统数据源•地图是GIS的查询与分析结果的表示方法§1.3 地理信息系统的概念地理信息系统是一门学科：是研究采集、管理、分析地理数据和输出地理信息的理论和方法的新兴、交叉学科。

地理信息系统是一种决策支持系统：在计算机软、硬件系统的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策、规划等所需地理信息的技术系统。

Geographical Information SystemGeographic Information SystemGeo-Information System地理信息系统中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演绎出来的知识。

•地理信息系统的分类——按功能分类：1. 专题地理信息系统(Thematic GIS)：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。

为特定的专门的目的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统、环境管理信息系统等。

2. 区域地理信息系统(Regional GIS)：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。

如国家级、地区级、市级或县级等。

3. 地理信息系统工具(GIS Tools)：是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和输出等地理信息系统基本功能的软件包。

GIS与其它系统的区别：GIS与DBMS（数据库管理系统）的区别1 . DBMS缺乏空间实体定义能力2 . DBMS缺乏空间关系查询能力3 . GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。

GIS与MIS（管理信息系统）的区别1. GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；2. MIS则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。

GIS与其它系统的区别GIS与地图数据库的区别：地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。

GIS与CAD系统的区别：1 . 二者虽然都有参考坐标系统，都能描述图形，但CAD系统主要处理几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。

2. CAD的坐标无地理意义，不能进行地理坐标转换。

§1.4 GIS的发展历史一、国外GIS的发展1.起步阶段（1960s）：注重空间数据的地学处理。

相关组织机构纷纷成立。

1963年，加拿大测量学家R. T. Tomlinson首先提出GIS这一术语，建立加拿大地理信息系统（CGIS）；1969年，ESRI （环境系统研究所）建立；1969年，Integraph公司建立。

2.发展阶段（1970s）：注重空间地理信息的管理，受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视。

3.推广应用阶段（1980s）：注重空间决策支持分析。

应用领域迅速扩大，与RS结合，参与解决全球性问题。

1981年，ESRI ARC/INFO GIS发布；1985年，GPS成为可运行系统；1986年，MapInfo 建立；1986年，SPOT卫星首次发射；1987年，地理信息系统的国际杂志出版；1989年，Ingegraph 发布MGE；1989年全球有报价的GIS软件达70多个。

4.用户时代（1990至今）： 注重GIS社会应用与服务－商业决策和政府管理GIS技术迅猛发展－GIS产业化。

控件式GIS成为GISTools的发展方向;WebGIS蓬勃发展;三维GIS崭露头角。

5.国外主流GIS软件：ARC/INFO（ArcView、ArcObject、ArcIMS）－ARCGISGENAMAP（澳大利亚）MGE（Modular GIS Environment）MapInfo（MapinfoProserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare）ERDAS二、我国GIS的发展1.准备阶段（1970后期）: 舆论准备、提出倡议、组建队伍、组织个别实验研究。

1980年中科院遥感所成立第一个GIS研究室2.试验阶段（1981-1985）: 理论探索和区域性研究;制定国家地理信息系统规范。

1:100万国土基础信息系统和全国土地信息系统1 :400万全国资源和环境信息系统3.初步发展阶段（1986至20世纪末）: 地理信息系统的研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。

4.快速发展阶段( 20世纪末到现在): 理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS 走向应用，GIS市场开始形成。

5.国产主流GIS软件: GeoStar（武测）MapGIS（地大）CityStar（北大）三、地理信息系统的发展趋势(1)GIS与遥感和全球定位系统进一步结合，构成地理学日趋完善的技术体系－3S技术；(2)空间数据结构与数据管理的研究更加深入；(3)GIS应用模型开发日趋加强；(4)GIS智能化；(5)GIS网络化－WEBGIS；(6)三维GIS第二章遥感的基本原理及其应用§2.1 遥感概述一、遥感的概念20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术。

遥感一词的英文为Remote Sensing，意思是遥远的感知。

60年代由美国人EvelynPruitt（美国海军研究局）提出。

广义理解：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、地震波等的探测被划为物探(物理探测)的范畴。

因而，只有电磁波探测属于遥感的范畴。

狭义理解：遥感是指从不同高度的平台（Platform）上，使用各种传感器（Sensor），接收来自地球表层的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离探测和识别的综合技术。

二、遥感技术系统根据电磁波理论，不与目标物接触，从远处用探测仪器接收来自目标物的电磁波信息，通过对信息的处理和分析研究，确定目标物的属性及目标物相互间的关系的综合技术系统，称为遥感技术系统。

遥感技术系统包括：1. 遥感信息源2. 空间信息获取3. 遥感数据传输与接收4. 遥感信息处理、提取与分析5. 遥感信息应用6. 遥感技术系统及工作流程7. 遥感技术系统组成遥感信息源：任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。

目标物与电磁波的相互作用．构成了目标物的电磁波特性，它是遥感探测的依据。