第10章-地球信息图谱课件

主要内容1地球信息图谱产生和发展的基础2地球信息图谱的定义和内涵3地球信息图谱的建立与传输理论4地球信息图谱的应用主要内容1地球信息图谱产生和发展的基础2地球信息图谱的定义和

地球信息图谱地球信息图谱是由遥感、地图数据库与地理信息系统的大量地球信息，经过图形思维与抽象概括，并以计算机多维动态可视化技术显示地球系统及各要素和现象的宏观、中观与微观的时空变化规律。同时经过空间模型与地学认知的深入分析研究，进行推理、反演与预测，形成对事物和现象更深层次的认识，有可能总结出重要的科学规律。在此基础上为经济与社会可持续发展的宏观规划决策与环境治理、防灾减灾对策的制定，提供重要科学依据与明确的具体结论。地球信息图谱地球信息图谱是由遥感、地图数据库与地理

地球信息图谱遥感、全球定位系统、地理信息系统、数字地图、计算机制图与多媒体电子地图等技术的迅速发展为地球信息的获取、加工、显示和传输提供了有效方法，而计算机技术及其人工智能为地球信息图谱的信息分析处理、可视化、三维及动态显示提供了技术手段。地球系统科学和地球信息科学的发展，为地球信息图谱的研究奠定了科学基础，而数字地球的发展为地球信息图谱的建立提供了非常丰富且取之不尽的信息源和数字地球的应用需求。地球信息图谱遥感、全球定位系统、地理信息系统、数字

1.1地球信息图谱产生和发展的基础（1）地理信息图谱的产生地球信息图谱是在陈述彭院士的倡导下，以地球空间信息认知理论为基础，以遥感、地理信息系统、网络通信、虚拟现实、计算机制图技术为支撑发展起来的一种时空复合分析方法论。1.1地球信息图谱产生和发展的基础（1）地理信息图谱的产

1.1地球信息图谱产生和发展的基础（1）地理信息图谱的产生

地球信息图谱单元是地球信息图谱的"基本功能单元体"，是由内部性质相对均一的地理区域空间单元和内部事件相对均一的地理过程时间单元合成的，是地学家组织地理信息，建立概念计算模型或者数理模拟模型、以反演历史世界、理解和认识现实世界以及推导和预测未来世界地理规律的基本时空复合体单元。1.1地球信息图谱产生和发展的基础（1）地理信息图谱的产

1.1地球信息图谱产生和发展的基础（1）地理信息图谱的产生图谱单元与地理单元一样，也是多级别、多尺度的。可以依据时空尺度的不同、研究目的的不同，以及特定的原则，进行分级与分类，建立自己一系列的分类体系和分级体系，以此为不同的研究任务服务。1.1地球信息图谱产生和发展的基础（1）地理信息图谱的产

1.1地球信息图谱产生和发展的基础（2）地理信息图谱的发展基础随着信息时代的到来与计算机技术的迅速发展，GPS、RS、GIS、地图学四者相结合并在地球系统科学和信息科学基础上诞生了地球信息科学，同时受物理图谱、生物信息基因图谱的测示与绘制迅速发展的启示，在传统的地学图谱基础上，由陈述彭院士等倡导，开始了地球信息图谱的探讨和研究。1.1地球信息图谱产生和发展的基础（2）地理信息图谱的发

1.1地球信息图谱产生和发展的基础（2）地理信息图谱的发展基础地球信息图谱是在现代空间技术和信息技术基础上，GPS、RS、GIS、因特网等先进的对地观测系统，以及定位观测台站网络的迅速发展，获取与处理信息的手段有很大改进，从而所取得的地球信息资源极大丰富，为地球信息图谱的建立提供了很好的信息基础。1.1地球信息图谱产生和发展的基础（2）地理信息图谱的发

1.1地球信息图谱产生和发展的基础（2）地理信息图谱的发展基础地球系统科学和地球信息科学为地球信息图谱的发展奠定了科学与技术基础。

A.随着地球系统科学的发展，对地球表层复杂巨系统的认识不断深入，为地球信息图谱的建立提供了坚实的科学基础。B.地理信息系统、多媒体、互联网以及虚拟技术都为地球信息图谱的建立提供了强有力的技术方法和手段。其中包括三维、多维和动态变化的可视化，各种智能化分析应用软件、多媒体电子地图与互联网地图制作技术等，为地球信息图谱的建立和发展创造了条件。1.1地球信息图谱产生和发展的基础（2）地理信息图谱的发主要内容1地球信息图谱产生和发展的基础2地球信息图谱的定义和内涵3地球信息图谱的建立与传输理论4地球信息图谱的应用主要内容1地球信息图谱产生和发展的基础2地球信息图谱的定义和

2地球信息图谱的定义和内涵2.1地理信息图谱的定义地球信息图谱是由遥感、地图数据库、地理信息系统与数字地球的大量数字信息，经过图形思维与抽象概括，并以计算机多维与动态可视化技术，显示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段与方法。同时这种空间图形谱系经过空间模型与地学认知的深入分析，可进行推理、反演与预测，形成对事物和现象更深层次的认识，有可能总结出重要的科学规律，在此基础上为经济与社会可持续发展的规划决策与环境治理、防灾减灾对策的制定，提供重要的科学依据与明确的具体结论。2地球信息图谱的定义和内涵2.1地理信息图谱的定义

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱在时间演化过程的系统中，能同时表达空间差异的地图，都可以称为地学图谱。从严格的意义讲，地学图谱是指按照一定指标递变规律或分类规律排列的一组能够反映地学空间分布规律的地图、图表、曲线或图像等。它具有图谱的一般特征，即通过图形反映内在规律，是对地理空间格局的真实表达，并可借助于其规律来推测未来。图谱借助于计算机可视化与虚拟技术，能多维地、动态地显示地球各类现象的形态结构特征与时空演变规律。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱①大地构造图谱。除常规大地构造图的内容外，还可表示不同构造体系的时空动态变化，并且总结归纳出各种构造模式，按一定规则排序。②地震图谱。除常规地震震中分布外，可增加地震成因类型(同地质构造与活动断层关系等)与时空变化规律。同时总结出各种地震模式,按一定规则排序。

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱①大地构

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱③水系图谱。表示除详细水系与水网密度外，还增加不同水系结构特征及时空演变过程,以及河流流量的时空变化规律，并将各种水系(水网)模式按一定规则排序。④热带气旋图谱。不只表示各月热带气旋(台风)的路径或典型热带气旋形成过程,而且可根据热带气旋形成条件、演变过程与运行路线,将各种热带气旋有规则地排序,并归纳不同类型热带气旋模式,作为预测预报的依据。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱③水系图

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱⑤垂直带谱。表示不同气候带、不同干湿区及不同地形的垂直变化形成的自然景观与生态、环境的垂直结构变化(包括地形、气候、植被、土壤、土地利用、农业等特征)并且有规则地排序。⑥植物图谱。不只表示不同气候带、不同干湿区的植被类型,而且还显示植被时空演变及复原植被，并以一定规则排序。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱⑤垂直带

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱地学图谱反映的是研究对象整体所具有的共性，即概括了所有个体特例后，所归纳出的共性，具有通用性。地图的主要功能是现象的载体，而图谱则表达有效的信息，更突出地反映出事物和现象的时空变化规律。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱

地学图表可以用来描述现象的现状，表达其有序的空间格局，是一种宏观规律的外部表现，多为可感知的现象。地学图谱则需要经过推理、演化得到，它反映内在规律，地学图表表现的是静态现象特征，而地学图谱则表现动态现象特征，包括方向性、动态性等。地学图表表现空间单元特征，地学图谱则表现事件发生与发展的起点和过程。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（1）地学图谱

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（2）地球信息图谱地球信息图谱是在现代空间技术和信息技术的基础上，对通过遥感、计算机制图与地理信息系统得到的大量地球信息的空间分析与地学认知的基础上，经过图形思维与抽象概括，并以计算机多维和动态可视化技术，揭示出地球系统及其各要素和现象的空间形态结构与时空演变规律的信息图谱形式。

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（2）地球信息图谱

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（2）地球信息图谱地球信息图谱是按照一定指标递变规律或分类规律排列的一组能够反映地球科学空间规律的数字地图、图表、曲线或图像。一般由三部分多组成：一是系列图；二是描述性参数（数字、符号等）和数学模型；三是在建模基础上对地物特征的重组和虚拟。地球信息图谱是采用图形思维中的抽象概括方法和信息发现中的数据挖掘方法，对大量的地球科学信息进行分析加工的成果结晶。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（2）地球信息图谱

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（2）地球信息图谱地球信息图谱是形、数、理的有机结合，其宗旨是：用比较简单的图形——模式——模型规律去理解、表达和虚拟复杂的地学现象。

形

是指地图、图像和表格等；数

是指定量化的模型与方法，理是指机理、规则和知识等。地球信息图谱理论不仅包括地球信息的表达、表现形式的研究，信息获取、分析、分解、综合和解译的数理解析方法的研究，信息的发生、传输、认知的机理机制的研究，也包括上述表现形式、数理解析方法和机理机制的关系研究。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（2）地球信息图谱

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信息图谱的差异

地球信息图谱是由地图和地学图谱进一步发展而来的，是属于信息时代的产物。从一定意义上讲，它不仅是一种比现有地球信息产品（地图）更高一层次的产品，也是一种全新的信息研究和表达手段。

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信息图谱的差异①地学图谱是以地图、遥感影像、调查统计资料为主，而地球信息图谱具有极其丰富的数字化的信息来源。鉴于对地观测系统的建立，3S技术的提高，图像与各种信息分析处理技术与软件的改进，遥感、台站网络、调查统计、电子地图以及GIS、数字地球为地球信息图谱提供丰富的、源源不断的各种数字化的信息源，为地球信息图谱的建立创造了良好的条件。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信息图谱的差异②地学图谱以抽象概括的二维图形或以系列图形式表示事物和现象的动态变化，而地球信息图谱通过计算机可视化，显示事物和现象抽象概括的三维图形及空间动态变化，或随时间的多维图形连续序列变化。

即使图谱采用地貌晕渲或透视写景方法显示三维立体效果，但只能固定一个或少数几个透视方向，而信息图谱可显示任一透视方向。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信息图谱的差异③地学图谱在显示事物和现象的时空分布规律时，只能补充有限的插图、图表、数据，而地球信息图谱拥有数据库作依托，可通过查询检索获取更多的相关信息与各种数据。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信

2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信息图谱的差异④地学图谱只能表示最终结果，修改与更新资料比较困难，而地球信息图谱可以通过交互式操作系统（人机对话），改变分类、分级，或改变数学模型与变量参数，或设定不同的边界条件，选择最佳决策方案。而且在数据库与计算机条件下，地球信息图谱的资料更新与图谱的修改也比较容易。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信

（3）地学图谱与地球信息图谱的差异⑤地球信息图谱可建立相应的数学模型，借助于较多的分析应用软件，提出各种具体明确的应用方案，而且可以进行动态模拟分析、地理过程分析，反演过去，预测未来。2.2地球信息图谱与地学图谱区别（3）地学图谱与地球信息图谱的差异⑤地球信息图谱可建立相

2.3地球信息图谱建立过程与步骤地球信息图谱的设计与建立的过程，实际是一个分析研究和探索的过程，比地图的编制要复杂和困难得多。地图信息传输模式与地球信息图谱的生成与传输模式对比：2.3地球信息图谱建立过程与步骤地球信息图谱的设

2.3地球信息图谱建立过程与步骤地图信息传输模式

2.3地球信息图谱建立过程与步骤地图信息传输模式

2.3地球信息图谱建立过程与步骤地学信息图谱的生成与传输模式2.3地球信息图谱建立过程与步骤地学信息图谱的生成与传输

2.3地球信息图谱建立过程与步骤地球信息图谱建立的步骤：①根据图谱设计和建立的要求，从各类数据库中提取所需信息，或采取某些手段补充获取新的信息。并进行分类、分级，必要时建立新的分类与分级体系。②找出所有分布的类型，然后按信息图谱类型的定性与定量指标进行综合集成，并确立各类图谱的分布范围与界线。2.3地球信息图谱建立过程与步骤地球信息图谱建立的步骤：

2.3地球信息图谱建立过程与步骤③在进一步抽象概括的基础上，建立数学模型，以便图形思维与模型分析相结合，进行信息挖掘、知识发现及地学认知，找出规律，或根据需要，制定供选择的应用方案。④进行信息图谱的多维与动态可视化设计。以更好地显示空间与时间的分布规律和动态变化，反映己认知的规律或具体明确的应用方案。⑤建立信息图谱的数据库和建立各项指标的查询检索系统。2.3地球信息图谱建立过程与步骤③在进一步抽象概括的基础

2.4地球信息图谱的分类与展望地球信息图谱的内容主要是反映事物与现象的分类系统、空间格局、发展过程与成因机制及相互关系。因此可按地球信息图谱的性质区分为：分类系统（按性质划分类型）图谱，如动物图谱、植物图谱、昆虫图谱、土壤图谱等；空间格局图谱（区域格局），如地质构造图谱、山地垂直带图谱、水系图谱、海岸带图谱、交通（运输）网络图谱等；发展过程图谱（时空变化），如热带气旋图谱、环境污染图谱、城镇发展图谱等。

（1）按信息图谱的对象与性质分类2.4地球信息图谱的分类与展望地球信息图谱的内容

2.4地球信息图谱的分类与展望地球信息图谱涉及从全球到较小的区域，尺度相差很大，从而所反映的时空分布规律差异很大。因此有必要划分地学宏观信息图谱（大尺度）、中观信息图谱（中尺度）和微观信息图谱（小尺度）。（2）按信息图谱尺度分类2.4地球信息图谱的分类与展望地球信息图谱涉及从

2.4地球信息图谱的分类与展望征兆信息图谱反映事物和现象的状况及异常变化或存在的问题，为进一步分析与推理提供基础信息与格式化数据；诊断信息图谱针对怔兆信息图谱所反映的问题与征兆，借助于各种定量化分析模型与工具，找出问题的症结，并进行分类处理，即把过去对某一区域的认识，通过图形综合分析，以图谱形式实现区域诊断；实施信息图谱是以诊断信息图谱为依据，通过改变各种边界条件，提出不同调控条件下的决策与实施方案。（3）按信息图谱的应用功能分类2.4地球信息图谱的分类与展望征兆信息图谱反映事物和主要内容1地球信息图谱产生和发展的基础2地球信息图谱的定义和内涵3地球信息图谱的建立与传输理论4地球信息图谱的应用主要内容1地球信息图谱产生和发展的基础2地球信息图谱的定义和

3地球信息图谱的建立与传输理论地球信息图谱的设计与建立的过程实际上是一个分析研究和探索的过程，需要综合采用地学机理探索、地学信息的时空分析和规律挖掘、计算机模式识别、地学信息的可视化，以及信息重组和虚拟现实等各种技术，产生具有实际应用价值的地学信息产品。3地球信息图谱的建立与传输理论地球信息图谱的设计

3地球信息图谱的建立与传输理论首先，表现对信息图谱进行广泛的收集与深入的分析，对图谱的研究对象（地学要素、地学现象、地理区域）进行深入研究与认识，掌握其时空格局和规律；其次，进行实质性的抽象和概括，即从研究对象中抽象出基本的组成单元，逐个描绘这些单元不同的形态图形并尽量列举，形成图谱；再次，建立定性定量指标体系与数学模型，进行计算机多维与动态可视化设计，使图谱具有计算机模式识别和虚拟现实的功能；最后，在建立数据库和检索体系的基础上，形成完整的图形谱系。

3地球信息图谱的建立与传输理论首先，表现对信息图

3地球信息图谱的建立与传输理论地球的许多现象非常复杂,一是现象本身时空演变过程与机制非常复杂,二是在发生发展过程中,它又受许多因素的影响和作用。图谱不只是反映现象的空间分布特征与区域差异,而且揭示出与本身成因机制、演变过程同形态结构相联系的更深层次的规律。3地球信息图谱的建立与传输理论地球的许多现象非常

3.1地球信息图谱模型地球信息图谱与数学模型是从不同侧面对地理事物进行描述的不同方法。图谱形象直观，而数学模型抽象精确。图谱容易发挥人的形象思维能力，借助于图形可以将多维的空间信息展现与2维地图上，并通过谱又将它联系在一起，从而实现降维，有助于对模拟的地理事物及其过程的理解，进而改进抽象的数学模型；而数学模型可以克服图谱想象思维精确性的不足。因此，地球信息图谱是传统的图谱和数学模型的统一体。3.1地球信息图谱模型地球信息图谱与数学模型是从

3.1地球信息图谱模型图谱和数学模型都具有反演时空变化的功能。图谱是从形象思维的角度进行，而数学模型是从抽象思维的角度开展的。数学模型是众多模型类型中的一种，是对所研究内容中最重要问题的数学表达。模型可以说是用物理或数学术语对一些问题基本要素的规范化表达。（1）地球信息图谱的数学模型基础3.1地球信息图谱模型图谱和数学模型都具有反演时

3.1地球信息图谱模型数学模型由5部分组成：①外部变量：影响系统的外部性质，其中可以控制的变量称为控制变量；②状态变量：描述系统的状态；③数学方程：用来描述生物和自然过程及其空间动态，表达外部变量和状态变量之间的关系；④参数：在过程的数学表达中，起着参数的作用；⑤通用常数：通过大量的案例研究确定的经验常数，不随时空尺度发生变化。3.1地球信息图谱模型数学模型由5部分组成：

3.1地球信息图谱模型数学模型一般说来，可分为8大类：①经验模型：用于表达一个系统的行为而不解释其因果关系的模型；②解释模型：通过系统的主要结构和功能要素来阐明一种过程的模型；③静态模型：用于描述某一时间系统特定现象；④动态模型：通过微分方程来描述状态变量；⑤确定性模型：不包含随机变量的模型；⑥随机模型：包含随机变量而且运行结果不确定的模型；⑦解析模型：有定解的模型；⑧模拟模型：只有数值解的模型。3.1地球信息图谱模型数学模型一般说来，可分为8大类：

3.1地球信息图谱模型与地球信息图谱理论中的征兆图谱、诊断图谱和实施图谱对应的数学模型的研究重点集中于变化探测模型、综合评价模型和发展探测模型。（2）与地球信息图谱理论相对应的数学模型3.1地球信息图谱模型与地球信息图谱理论中的征兆

3.1地球信息图谱模型变化探测模型所谓变化探测可定义为通过分析一个对象或现象在不同时期的状态，来提取有关变化信息的过程。

自20世纪70年代以来，已有许多此类模型问世。如单变量图像区别模型，图像比例模型，后分类比较模型，直接多期分类模型，植被指数区别模型，变化向量分析模型，背景消除模型，图像回归模型，变化信息集成模型，和基于曲线论的变化探测模型等。3.1地球信息图谱模型变化探测模型

3.1地球信息图谱模型总和评价模型

综合评价模型包括两方面的内容。以生态系统综合评价为例，一方面，生态系统综合评价被看作是环境影响评价的延伸，环境影响评价是预测和评价一个行动对环境冲击的过程，其结论被用作决策的依据；另一方面，战略环境评价是与可持续发展紧密联系在一起的，如为了保证可持续发展，土地利用绝对不能超过土地的承载能力，而为了保证土地利用不超过土地承载能力，就必须进行生态系统综合评价。

3.1地球信息图谱模型总和评价模型

3.1地球信息图谱模型发展预测模型预测是决策活动的不可缺少的组成部分。当决策者确定了其目标和目的之后，要对环境因素进行预测，再采取相应的措施以保证既定目标和目的的实现。预测一般分为短期、中期和长期等。预测模型可分为定性预测模型和定量预测模型两种。3.1地球信息图谱模型发展预测模型

3.2地球信息图谱发展历程地球信息图谱是一种地理时空分析方法论。它是现代技术和方法与我国传统研究成果相结合的产物，它的发展经历了4个阶段：景观制图实验，图谱概念的提出，图谱方法的应用和地球信息图谱理论的形成。3.2地球信息图谱发展历程地球信息图谱是一种地理

3.2地球信息图谱发展历程1955－1956年，在太湖东西洞庭山进行了综合景观制图实验，将景观综合图划分为相互补充的3类：景观类型图，景观分区图和景观综合剖面图。试验结果表明：“景观制图是一个有希望、有困难，然而是有办法解决的地理科学问题。虽然由于这一时期的技术和方法的发展水平所限，还没有提出一套完整的理论体系，但己看到了景观综合图发展的光明前途。（1）景观制图实验3.2地球信息图谱发展历程1955－1956年，

3.2地球信息图谱发展历程1961年，通过对地图学发展的分析，提出了图谱的概念。综合地图集的编制要求经过严格的数量统计，并按照类型区划的方法加以分析，制定出可以反映区域地理特征的技术指标，使地图集能够反映自然、社会经济要素和分布现象的相互制约、相互联系及其区域历史发展的过程。通过地理分布规律和历史发展过程两条线索，把地图贯穿、交织起未，使它们成为反映区域全貌和区域特征的图谱。（2）图谱概念的形成3.2地球信息图谱发展历程1961年，通过对地图

3.2地球信息图谱发展历程1964年对图谱方法的应用作了初步总结。自然或经济区域综合体的内部结构是很复杂的，既存在垂直地带谱的变化，又具有水平地带的不同形式的组合；图谱不仅可以反映区域内部结构及其分异规律，而且可以检验和论证区域原则和指标的准确性。（3）图谱方法的应用3.2地球信息图谱发展历程（3）图谱方法的应用

3.2地球信息图谱发展历程地球信息图谱是在继承中国传统研究成果的基础上，运用卫星遥感、全球定位系统、地理信息系统和信息网络等当代先进技术和现代科学理论发展起来的，它是一种地理时空分析方法论。图谱是一种源远流长的中国传统方式，主要运用图形语言进行时间与空间的综合表达与分析；地球信息图谱则是应用地学分析的系列多维图解来描述现状，并通过建立时空模型来重建过去和虚拟未来。

（4）地球信息图谱理论的形成3.2地球信息图谱发展历程地球信息图谱是在继承中主要内容1地球信息图谱产生和发展的基础2地球信息图谱的定义和内涵3地球信息图谱的建立与传输理论4地球信息图谱的应用主要内容1地球信息图谱产生和发展的基础2地球信息图谱的定义和

“地球信息图谱”是一新兴的学术思想，目前还处于认识阶段，对它的理解尚不很成熟，需要更多的学者和更多的研究工作来完善对其的认识.4.1数字地球与地球信息图谱研究“地球信息图谱”是一新兴的学术思想，目前还处于认识阶段，第10章-地球信息图谱课件

(1)在数字地球上，进行处理、发布和查询的信息，很大一部分与地理空间位置有关。同时，数字地球对数据的精度要求很高、数据量很大。因此，如此庞大而精确的地球空间信息数据是地球信息图谱研究的重要信息源。(2)数字地球为地球信息图谱研究提供强大的技术支持。(3)实施数字地球战略为地球信息图谱研究提供了良好的机遇。4.1数字地球与地球信息图谱的研究(1)在数字地球上，进行处理、发布和查询的信息，很大一

(4)数字地球思想将深化地球信息图谱的理论研究。随着数字地球研究的不断深入,可以为地球信息图谱的研究提供理论与技术基础。目前兴起的数据挖掘技术也是旨在通过对大量数据的分析,获取新的知识,其理论方面的逐步成熟对地球信息图谱的理论与技术的研究起到推动作用。所以,数字地球思想和数据分析与挖掘研究,也是地球信息图谱研究的重要理论研究领域。(5)地球信息图谱是数字地球分析、处理信息的重要手段，其理论研究必将推动数字地球应用的深入发展。4.1数字地球与地球信息图谱的研究(4)数字地球思想将深化地球信息图谱的理论研究。4.1地学图谱的典范：中国地学界的先驱李四光的大地构造模式；竺可桢的五千年气候变迁，更是脍炙人口的。地学信息图谱发展：自1998年开始，陈述彭、周成虎、承继成、闾国年、鲁学军、岳天祥、齐清文、骆剑承、李军等先后从不同角度介绍了地学信息图谱的理论、技术方法和应用实例，囊括了到目前为止在地学信息图谱领域中的主要学术成果。4.2地球信息图谱的应用领域地学图谱的典范：4.2地球信息图谱的应用领域地球信息图谱应用领域地球信息图谱在地学研究领域中，有着极为广泛的应用前景：全球环境变化研究；区域可持续发展研究；农业生产规划；资源调查和评价；环境监测；城市规划、减灾防灾。4.2地球信息图谱的应用领域地球信息图谱应用领域4.2地球信息图谱的应用领域利用同一季节的时间系列的遥感图像，提取伊洛河流域洛宁县自1986年来土地利用演变过程，及其未来的发展趋势之信息图谱。

4.3.1研究区的地理背景4.3.2土地利用/土地覆被图谱模型4.3.320年来洛宁县土地利用变化图谱特征4.3.4洛宁县土地利用结构时空变化分析4.3县土地利用演化信息图谱的建立利用同一季节的时间系列的遥感图像，提取伊洛河流域洛宁县自4.3.1研究区的地理背景4.3县土地利用演化信息图谱的建立实验区（2328.50km2）位于洛河中游，属山地景观，海拔高度276～2,094m。这种选择主要考虑：（1）陆地卫星TM的一景数据（125/36）正好覆盖该区，无拼接；（2）地貌类型齐全，有精耕细作农业区（河谷地）和大面积林地，农业景观类型多样，一定程度上反映了全流域的总体情况，是流域的一个缩影；（3）进行过多次实地调查，便于卫星数据解译。4.3.1研究区的地理背景4.3县土地利用演化信息图

4.3.2土地利用/土地覆被图谱模型4地球信息图谱应用4.3.24地球信息图谱应用4.3.2土地利用/土地覆被图谱模型

在该模型中，起点为空心圆，表示在时间段T0～T1之间记录的土地利用类型起始的时刻是未知的。所有地理单元(土地单元)原有的空间·属性一体化状态(即土地利用类型)都记录在起始采样时刻T0。从T0开始，将最邻近的两个时刻的空间·属性一体化状态采用地图代数运算进行数据融合-通过操作地理单元来实现，得到新的信息单元，它同时记录着T0～T1，T1～T2，…两个或者多个连续的时间段内的空间·属性一体化状态(也就是属性特征的时序变化态势)，即各时间段内的空间·属性·过程一体化数据，按照这样的记录方式，很容易提取自己所研究的地理过程的变化方式及其空间分布状况。

4.3县土地利用演化信息图谱的建立4.3.2土地利用/土地覆被图谱模型4.3县土地利用4.3.320年来洛宁县土地利用变化图谱特征土地利用图谱分析由三个部分组成：第一：不同时序单元的土地利用图谱，它的每一个图谱单元都记录了该空间单元在这个时序单元中土地利用类型的起始和终止状态，图谱单元类型是由该空间单元土地利用类型的变化决定的；第二：图谱单元列表，即主要土地利用变化类型表，按其面积进行大小排序，由图谱运算得到；第三：转移矩阵，即一定时序单元内各土地利用类型之间转换的面积矩阵和概率矩阵，并可利用空间数据查询到任一转移变化发生的空间位置。注：第一部分是整个图谱分析的核心。

4.3县土地利用演化信息图谱的建立4.3.320年来洛宁县土地利用变化图谱特征4.3县

1987年、1996年和1999年三个时期洛宁县TM影像土地利用/土地覆被图谱结果。4地球信息图谱应用1987年1996年1999年1987年、1996年和1999年三个时期洛宁县TM影像将符合要求的分类结果进行叠加，经过处理之后，得到土地利用/土地覆被类型相互转换的数量关系矩阵（表10-1、表10-2）和土地空间景观特性数据（表10-3）。4地球信息图谱应用将符合要求的分类结果进行叠加，经过处理之后，得到土地第10章-地球信息图谱课件分别提取出不同的土地覆被类型，进一步提取出农业用地、未利用土地和林地转换为其他土地覆被类型的有关数据，并将这些数据转换的空间图谱表示出来。4地球信息图谱应用分别提取出不同的土地覆被类型，进一步提取出农业用地、未得出：图10-7分别较好的反映了1987年到1996年、1996年到1999年农业用地、未利用土地和林地等三种主要土地覆被类型转换为其他土地覆被类型的空间过程。可以看出1987年到1996年发生最大变化的土地覆被类型是未利用土地，而1996年到1999年发生最大变化的土地覆被类型是林地。表10-1、表10-2更好的反映了1987年到1999年洛宁县土地利用的具体变化过程。4地球信息图谱应用得出：4地球信息图谱应用

4.3.4洛宁县土地利用结构时空变化分析

4地球信息图谱应用（1）土地利用程度变化分析将从洛宁县TM影像中获得的相关数据分别代入土地利用程度综合指数和土地利用程度时空演变模型的表达式，计算后得到相应的结果。（2）土地利用动态变化分析利用从TM