地球信息导论

地球信息导论第一章地球科学为什么要学习？学习地球基础知识，提高全民科学素养。——吴阶平院士使人“胸襟开阔，知识丰富”，“地相的错综，地层的累积，以及古生物进化的痕迹，既可了然如在指掌之上；更能穆然起深远神秘的思想，作人格修养之大助”。——许寿裳1923地球科学已成为保障人类生存的科学，发展与普及地球科学关系到全人类的生存和繁荣昌盛。——郝诒纯院士■地球科学是一门博大精深的科学■地球科学是一门充满乐趣和诗意的科学■地球科学是一门肩负着人类历史使命的科学地球科学是一门博大精深的科学。她牵涉到物理、化学、生物、大气、海洋等多门学科，不仅关注地球，还牵涉遥远的太空，充满了奥秘和思辨，凝聚了智慧和哲理。以多学科作为研究背景，以大地作为研究对象，地球科学能使人心胸开阔、高瞻远瞩。地球科学是一门充满乐趣和诗意的科学。既要深入到青山绿水中去观察地球，也要透过显微镜去了解世界；既要监测和预测地球的脉动，又要追寻遥远的过去，探索已经消失了的风景……地球科学能使人浮想联翩、诗意盎然。地球科学是一门肩负着人类历史使命的科学。资源、环境和人口是二十一世纪世界面临的三大难题，其中前二者都与地球科学有着最密切的联系，既向地球科学提出了更高的要求和挑战，也为地球科学提供了良好的机遇和发展空间。地球科学肩负着国家、民族和人类的重大使命，大有用武之地。一、地球科学的研究对象和研究内容■地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象，包括环绕地球周围的气体（大气圈）、地球表面的水体（水圈）、地球表面形态和固体地球本身至于地球表面的生物体（生物圈），由于其研究内容广、分支学科较多、且研究方法具有特殊性，因而已独立成一门专门的基础自然科学——生物学。但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学的研究范畴。地球科学的学科分类体系匚按囲层屯围II•扔宁科交叉III.^34务目前大气科学地球尊理学国誌茁:卞迟;萱亍地诫与高空物理学地鳶学等环境地〔质）学经济地〔质）学工程地成淳水文地（质烽遥感地（质）学航空地阖学城市地〔质）学农业地〔质）学旅锵地〔质）学军事地〔质）学上山学天气预报地谡预报海洋科学物理海洋学生物海洋学环境海洋学等地球优学无素地球化学同性盍地球优学生物地球优学等地理科学自熬地理学经济地理学人文地理学区城地理学等地生物学生盍学•‘n竝“匸口兰兰地质科学地球物质成分学动力地质学历史地质学区域地质学等无文地学赵地球劫力学行星地学天文地质学等数学地学数字地球等二、地球科学的研究方法地球科学的研究方法与其研究对象的特点有关，地球作为其研究对象主要有以下特点：>（1）空间的广泛性与微观性(2)整体性与分异性(或差异性)(3)时间的漫长性与瞬间性(4)自然过程的复杂性与有序性地球科学的研究方法：(1)野外调查(苦中有乐)(2)仪器观测(3)大地测量(4)航空、航天和遥感技术(5)实验室分析、测试与科学实验(6)历史比较法将今论古一以观察研究现代地质作用过程和结果为基础，再将地史时期地质作用结果与之比较，从而推断昔日的地质作用，如珊瑚、海陆变迁、山脉形成等。(7)综合分析(用辩证唯物主义思想，克服片面性)(8)电子计算机技术应用三、地球科学的研究意义>理论意义当代自然科学一些重大理论问题的最终解决离不开地球科学的研究，如天体演化、生命的起源等等。A实际意义在寻找、开发、利用自然资源中有重要作用。如李四光部长

发现大庆油田，张伯声院士发现河南巩县小关铝土矿等等；

预测预报各类自然灾害。如地震、西安地裂缝、滑坡、沙漠化厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等等；改善自然环境，如温室效应，大气、水资源污染等等。四、地球科学的发展展望＞资源型拓宽到社会型＞21世纪将是地球科学的世纪＞上天、入地、下海、入微＞从定性到定量五、地球科学的发展的制约条件＞社会需要才能有经费投入，使科学发展；＞新技术的采用：航天、遥感、显微、超显微、超深钻等；＞新思维的产生早期：达尔文进化论，莱伊尔现实主义原理；现代：地球系统科学（从整体认识地球，从圈层的观点来研究地球，用运动学、动力学观点预测未来）第二章地球信息科学地球系统科学与地球信息科学地球信息科学的主要内容地球信息科学的核心技术地球信息科学的社会需求与应用前景地球系统科学与地球信息科学>2.1.1地球系统科学一新的地球观地球系统科学是以“地球系统”为研究对象，研究地球系统整体的结构、特征、功能和行为的一门全新的集成科学，是全球变化研究的理论基础。♦系统，学科众多，相互交叉♦厄尔尼诺现象>2.1.2地球信息科学的含义•生产力决定了人类认识世界、利用自然资源、保护自然环境能力。人类社会步入信息时代，有关地球科学问题的研究需要以信息科学为基础，并以现代信息技术为手段，否则就不能适应新的社会生产力发展水平。地球信息科学，作为地球科学的一个重要分支学科，将为地球科学问题的全球变化与区域可持续发展研究提供理论指导与技术方法的支持。地球信息是地球系统内部物质流、能量流和人流的一种运动状态和方式，它包括两部分，一部分是有关物质流、能量流和人流的运动状态；另一部分是有关物质流、能量流和人流的运动方式。地球信息科学是一门交叉学科，是地球科学、系统科学和信息技术等的交叉和融合，是地球科学的一门新兴的重要分支科学。它以信息流为手段研究地球系统的物质流、能量流和人流的运动状态和方式。它由三部分组成：“地球信息机理”是其理论研究的主体，“地球信息技术”是其研究手段，“全球变化与区域可持续发展”是其主要应用研究领域。地球信息科学的主要内容2.2.1地球信息科学的基础理论•基础理论研究：包括地球信息形成机制，设计地球科学的信息论、信息流、信息场、能量信息、图形信息及存储信息等。应用基础理论研究：地球信息的自组织理论、自相似理论、整体性与分异性理论、空间结构与空间功能理论、熵理论、承载力理论、突变与混沌理论等技术基础理论：图像信息科学理论、面向对象理论、关系数据库理论、空间数据模型理论、空间关系理论及OpenGIS理论等2.2.2地球信息获取和处理技术包括遥感数据、全球定位系统数据、遥测数据，以及不同载体数据的获取、传输、纠正、特征提取、分类、分析、可视化与输出的理论和方法研究。2.2.3地球信息数字集成技术系统包括卫星应用、遥感技术、地理信息系统技术、电脑制图、互联网络等技术集成的理论和方法研究。2.2.4地球科学信息共享地理信息系统的标准化与规范化研究地球科学信息压缩与复原技术•地球信息共享处理技术•超媒体地球空间信息系统与集成技术分布式信息系统远距离互操作技术网上数据管理技术2.2.5应用技术资源、环境、社会、经济等方面的应用技术远距离观测与研究技术远距离会商决策技术远距离数据集成及综合显示技术不同遥感数据的评价研究等技术2.2.6中国特色的地球科学信息资源我国地球科学信息源在世界上有独特的优势。如太阳黑子、地震、旱涝灾害的历史记录；黄土高原和季风演变；青藏高原的板块运动和隆起；珍稀特有动植物和生物多样性保护等2.2.7地球信息科学技术的产业化政策例如机-星-地快速反应系统技术、航空遥感技术、小卫星系列等的技术政策研究等地球信息科学的核心技术>2.3.1对地观测技术•对地观测信息是地球的核心信息源之一。•对地观测技术得到了长足的发展。•GOOGLEEARTH2.3.2地理信息系统地理信息系统好像是个“水库”，对地理信息起着缓冲、调节和净化的作用。地理信息系统是一个能够获取、存贮、查询、模拟和分析地理信息的计算机系统，是一种能够处理和分析大量地理数据的通用地理信息技术，它汇集来自多方面的数据，按照地理空间框架进行数据管理、查询与检索，通过地球信息模拟和分析软件包进行地球信息的加工、再生，为空间辅助决策的分析打下基础。2.3.3地球信息数据库数据库信息库知识库思想库2.3.4地球数学模型与数据挖掘模型是人类的数学思维方式之一。计量地理学的危机。我国资源环境领域运用数学模型，取得了许多辉煌的成就。地球信息科学的社会需求与应用前景2.4.1信息时代的社会危机•资源、能源危机♦天气变热？——温室效应、海平面升高、臭氧空洞一一工业转型、能源改造——绿色能源、海洋资源的充分利用城市也是信息社会人地关系的矛盾生活质量和健康海量信息2.4.2缩小数字鸿沟的差距与发达国家的差距：遥感信息资源与数据库缺乏融合多源、多时相、多目标信息合成应用的国产平台缺乏自然基础地理空间数据与人文、社会经济发展时态统计数据融合或一体化的模型、算法和软件。与国家通讯、网络、计算技术的快速发展不相称数字省区、流域、城市等缺乏统计标准和国家顶层设计太空、海洋的对抗能力和对灾害、突发事件的应变能力还存在问题2.4.3应对卫星通讯网络的全球化构成信息社会的基础设施，不仅是地面光缆数字通信网络系统，同时还包括通信卫星、卫星定位系统和资源、环境、灾害监测技术系统。此外，还要有不断更新的社会、经济统计数据和自然资源数据库系列，以及为宏观调控、规划决策和工程设计服务的知识库、逻辑推理机等人工智能系统。只有将他们有机的结合才能有效的实现以信息流代替人流、能流量、物质流，达到白领工人超过蓝领工人的社会生产方式。2.4.4国际空间合作•联合国为推动空间技术应用建立了12个行动组，中国、加拿大和法国共同担任第7行动小组的轮值主席。与40多个国家和国际组织建立了合作关系。与巴西合作发射卫星2004年，中美实现了10年来的破冰之旅。中加合作、中俄合作等2.4.5国家安全的需求国家安全泛指国防安全和国家公共安全。包括环境安全、生态安全与信息安全等。涉及区域导弹防御体系、生物秘密武器、病毒传染、生物入侵，以及地震、地质灾害、洪涝、干旱、沙尘暴以及黑客干扰、文化入侵、信息干扰、电子对抗等。第三章遥感概论遥感的基本概念遥感技术系统遥感的类型遥感的特点遥感发展简史中国遥感事业的发展遥感应用遥感的基本概念•狭义遥感：利用电磁波进行遥感•广义遥感：除电磁波外，还包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。从对象上来说：•狭义遥感：主要指空对地的遥感。•广义遥感：指空对地、地对空、空对空遥感。遥感的定义：从不同高度的平台(Platform)上，使用各种传感器(remotesensor)，接收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，从而对不同的地物及其特性进行远距离的探测和识别的科学技术。遥感技术系统遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。其组成有：空间信息采集系统(获取遥感数据)：•地面接收和预处理系统•地面实况调查系统•信息分析与应用系统遥感技术系统的组成：•目标物的电磁波特性•遥感信息的获取：平台与传感器•遥感信息接收：传输与记录•遥感信息处理：遥感图像处理•遥感信息应用：※信息分析与应用系统遥感信息的使用者为了自己的应用目的而采取的各种技术，主要包括：遥感信息的选择技术遥感信息的处理技术专题信息提取技术制图技术参数量算与反演技术数据统计技术遥感的分类按遥感平台分类航天遥感：平台处于海拔高度大于80km的空中的遥感。航空遥感：平台处于海拔高度小于80km的空中的遥感。地面遥感：平台放在地面上的遥感。航宇遥感：平台设置在星际飞船上，对月球系统外的目标的探测。★传感器/遥感器：接收、记录目标物反射或发射电磁波特征的仪器（各种光学无线电仪器），如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等。332、按照探测电磁波的工作波段分类紫外遥感：探测波段在0.05—038pm之间；可见光遥感：探测波段在0.38—0.76pm之间：红外遥感；探测波段在0.76-1000pm之间；微波遥感：探测波段在1mm-10m之间；e•多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范圆内，再分成若干窄波段来探测目标333、按照按应用领域分类遥感可分为：城市遥感、地质遥感、地貌遥感、农业遥感、林业遥感、草原遥感、水文遥感、测绘遥感、环境遥感、灾害遥感、土地遥感、海洋遥感、大气遥感和军事遥感等。334、按遥感器的工作方式分类被动遥感（无源遥感）遥感器本身不发射任何人工探测信号，它只能被动地接收从对象那里来的信息进行遥感，这样的遥感是被动遥感。主动遥感（有源遥感）遥感器本身发射人工探测信息，这信息碰到对象后有一部分被反射回来，又被遥感器所接收，依靠这种信息进行的遥感是主动遥感。遥感的特点•宏观性与同步性：大面积的同步观测；•时效性与动态性：快速、及时•多时相性•综合性•多波段性•客观•经济性•局限性■宏观性覆盖范围大、信息丰富。一景TM影像为185x185平方公里；影像包含各种地表景观信息，有可见的，也有潜在的。■多波段性波段的延长使对地球的观测走向了全天候。1、遥感的发展简史•术语的提出：美国学者普鲁伊特（Pruitt）于I960年提出，1961年“环境遥感国际研讨会”召开之后，遥感学科在世界范围内得以飞速发展。•遥感发展经历了四个阶段：无记录的地面遥感阶段有记录的地面遥感阶段（萌芽阶段）航空遥感阶段航天遥感阶段（1）无记录的地面遥感阶段（1608-1838）1608年，汉斯•李波尔赛制造了世界第一架望远镜；1609年伽利略制作了放大倍数3倍的科学望远镜，从而为观测远距离目标开辟了先河。但望远镜观测不能把观测到的事物用图像的方式记录下来。（2）有记录的地面遥感阶段（1839-1857）对探测目标的记录与成像开始于摄影技术，与望远镜相结合发展为远距离摄影。1839年，达盖尔发表了他和尼普斯拍摄的照片，第一次成功地把拍摄到的事物形象地记录在胶片上。1849年，法国人劳塞达特制定了摄影测量计划，成为有目的、有记录的地面遥感发展阶段的标志。（3）空中摄影测量阶段（1858-1956）1858年，陶纳乔用系留气球拍摄了法国巴黎的“鸟瞰”像片1860年，布莱克与金乘气球升空至603m成功拍摄了美国波士顿市的照片1903年，莱特兄弟发明了飞机，促进了航空遥感向实用化迈进。1924年，彩色胶片的出现，使得航空摄影记录地面目标信息更加丰富；1935年彩色胶片投入市场后，为后来的航空遥感打下了基础。在该阶段，空中摄影测量技术得到了较快发展，应用涉及到军事等多个领域，与之相关的研究提高较快，建立了相关的机构，出版了许多专业刊物（如《摄影测量工程与遥感》）。（4）航天遥感阶段（1957-）1957年10月4日，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人类从空间观测地球和探索宇宙奥秘进大了新的纪元。1959年9月美国发射的“先驱者2号”探测器拍摄了地球云图，同年10月苏联的“月球3号”航天器拍摄了月球背面的照片。真正从航天器上对地球进行长期观测是从I960年美国发射TIROS-I和NOAA-1太阳同步气象卫星开始的。这一时期遥感发展的主要特点有：a）遥感平台方面：不同高度、不同用途的卫星构成了对地球和宇宙空间的多度角、多周期观测。b）传感器方面：光学传感器的波段范围不断延伸，波段分割越来越细、空间分辨率越来越高；微波传感器所获取的信息也向多频率多角度、多极化、多分辨率的方向发展。激光测距与遥感成像的结合使得三维实时成像成为可能；多种探测技术的集成日趋成熟c）（3）遥感信息处理方面：在摄影成像、胶片记录的年代，光学处理和光电子学影像处理起着主导的作用。随着数字成像技术和计算机图像处理技术的迅速发展，遥感信息的计算机处理越来越重要。d）（4）遥感应用方面：应用领域越来越广泛，对于推动经济发展、社会进步、环境改善、国防建设等方面起到了重要作用。2、我国的遥感事业20世纪30年代，于个别城市进行过航空摄影；20世纪50年代开始系统的航空摄影，并应用于多个领域；20世纪70年代以来，遥感事业有了长足进步，腾冲遥感综合实验获得巨大成功，1970年4月24发射第一颗人造地球卫星。80年代以来是大发展阶段。☆引进和培训；☆应用大项目：从“六五”开始；☆进展：全方位的，包括软硬件、技术、算法等；☆遥感机构：各部门、教育、出版物；3.6中国遥感事业的发展50年代航空摄影和应用工作。60年代，航空摄影工作初具规模，应用范围不断扩大。70年代，腾冲遥感实验获得巨大成功。70.4.24发射第一颗人造地球卫星“东方红1号”。80年代是大发展阶段。1986年建成遥感卫星地面站目前，某些方面已经进入世界先进水平行列。我国遥感发展的特点国家的重视和支持，为遥感的快速发展奠定了基础。集中人力、物力重点公关，重点突破。全国性、大区域遥感工程的完成，充分显示了我国遥感的特色和水平。遥感技术发展趋势多国发射卫星的局面已经形成•高分辨率小型商业卫星发展迅速•雷达卫星遥感日益受到青睐•高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容。•遥感应用不断深化遥感分析技术从“定性”向“定量”转变，定量遥感成为遥感应用的发展热点。地理信息系统的发展与支持是遥感发展的又一进展和动向。MainReferences(ChineseJournals)遥感学报遥感技术与应用测绘学报测绘通报遥感信息自然资源学报国土资源遥感地理学与国土研究遥感机构(中国)科学技术部国家遥感中心，北京国家航天局航天遥感论证中心，北京中国科学院遥感应用研究所，北京北京大学遥感与GIS研究所，北京北京师范大学遥感与GIS中心，北京武汉大学遥感信息工程学院，武汉中国科学院暨香港中文大学地球信息科学联合实验室，香港中科院地理所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京地理学会环境遥感分会，北京空间学会空间遥感分会，北京地方遥感协会，各地第四章地理信息系统地理信息系统的基本概念地理信息系统的特点地理信息系统的分类地理信息系统的基本构成地理信息系统的功能简介地理信息系统的研究内容地理信息系统的发展趋势地理信息系统的基本概念■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，随载荷它的物理设备的形式而改变。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改变而改变。信息与数据是不可分离的，数据是信息的表达，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成为信息。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。地理信息系统(Geographicalinformationsystem，简称GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。GIS在数字化时代的今天，应用非常广泛且深刻，已延伸到各行各业，千家万户，尤其在电子地图、数据分析与决策管理方面的功能，更是独领风骚。地理信息系统与一般信息系统的区别：一般信息系统：只能存储、管理数据，不能将数据在空间上的分布表现出来。地理信息系统：除了一般信息系统的功能外，还能显示数据的空间分布，并且有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能。地理信息系统的特点公共的地理定位基础所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统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预测的能力；并能产生高层次的地理信息。地理信息系统的分类4.3.1从研究内容看GIS分类■专题地理信息系统(SubjectGIS):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■区域地理信息系统(RegionalGIS):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。■地理信息系统工具(GIS—Tools):它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。4.3.2从提供的性能角度看GIS分类空间管理型GIS大众型空间分析型GIS传统型空间决策型GIS决策型>4.3.3从系统开发角度看GIS的分类1）最终用户用GIS2）专业人士用GIS3）软件开发者/系统集成者用GIS>4.3.4从系统结构角度看GIS的分类1）单机GIS2）网络GIS>4.3.5从数据结构角度看GIS的分类1）矢量数据结构GIS2）栅格数据结构GIS3）混合型数据结构地理信息系统的构成软件系统用户地理数据库匚地理数据J数据输入数据存储信息输入系统操作系统支持地理分析GIS软件应用分析程序软件系统用户地理数据库匚地理数据J数据输入数据存储信息输入系统操作系统支持地理分析GIS软件应用分析程序计算机系统软件输出设备输入设备存储设备1）GIS的硬件系统•由主机、外设和网络组成，用于存储。处理。传输和显示空间数据。2）GIS软件系统•由系统管理软件、数据库软件和基础GIS软件组成，用于执行GIS功能的数据采集、存储、管理、分析、建模和输出等操作。3）空间数据•由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。4）应用人员5）应用模型•由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，获取经济效益和社会效益。土地利用适宜性模型公园选址模型洪水预测模型人口扩散模型森林增长模型水土流失模型地理信息系统的功能简介■基本功能-数据采集与编辑；■数据存储与管理；■数据处理和变换；空间分析和统计；产品制作与显示；二次开发和编程。■应用功能资源管理；区域规划；■国土监测；■辅助决策；■定位服务。地理信息系统的主要内容基本理论:概念、定义、内涵构成、特点、功能和任务理论体系发展历史及发展趋势技术系统：硬件配置数据结构与表示输入输出系统地理数据管理用户界面GIS工具软件研制应用方法：应用系统设计数据采集与校验专题分析模型3S结合地学专家系统地理信息系统的发展趋势起步阶段（60年代），注重空间数据的地学处理。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。发展阶段（70年代），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。1978年，ERDAS成立。推广应用阶段（80年代），注重空间决策支持分析。1981年，ESRIARC/INFOGIS发布；1985年，GPS成为可运行系统；年，MapInfo建立；1986年，SPOT卫星首次发射；年，地理信息系统的国际杂志出版；1988年，美国人口调查局第一次公开发布TIGER；年，GISWorld首次发行；年，Ingegraph发布MGE；4•用户时代（90年代后），注重GIS社会应用与服务，GIS技术迅猛发展。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)GENAMAPMGE(ModularGISEnvironment)(GeoMedia)MapInfo(MapinfoProserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare)ERDAS二、我国GIS的发展准备阶段(70年代)试验阶段(80年代)全面发展阶段(90年代)国产主流GIS软件GeoStarMapGISSuperMapCityStarGIS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；空间数据结构与数据管理的研究更加深入；GIS应用模型开发日趋加强；GIS智能化；GIS网络化；三维GIS的研究不断深入；宏观与微观应用进一步加强，并形成新的产业。第五章全球定位系统(GPS)GPS的发展历程GPS的应用GPS的特点GPS的发展历程GPS是全球定位系统(globalpositioningsystem，简称为GPS)，是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航定位系统。1978年2月22日，第一颗GPS实验卫星发射成功。1989年2月14日，第一颗GPS工作卫星发射成功，宣告GPS系统进入了营运阶段。1994年3月28日完成第24颗工作卫星的发射工作。GPS共发射了24颗卫星。每颗卫星可覆盖全球约38%的面积。卫星的分布可保证在地球上任何地点、任何时刻，同时能观测到4颗卫星。1、早期的卫星定位技术2、卫星开普勒定位系统3、全球卫星定向系统主要包括GPS卫星定位系统、GLONASS卫星定位系统、NAVSAT卫星导航系统。4、伽利略全球卫星导航系统5、“北斗”导航卫星定位系统※.伽利略定位卫星（GNS）（1）1999年，欧盟提出伽利略计划（目的是从空间技术上建立欧洲独立自主的战略地位），2002年正式批准，2003年9月与中国签订了合作计划，2004年10月正式签署《中欧伽利略计划技术合作协议》。（2）中国投资7亿参与伽利略计划的“计划管理决策”和“核心技术的开发”。（3）整个系统由位于2.4万公里太空的38颗卫星组成（8颗备用），其精度比GPS高10倍，预计在2008年投入使用。2010年1月7日，欧盟委员会称，欧盟的伽利略定位系统将从2014年起投入、—II运营。淡GLONASS（俄）前苏联从上世纪80年代初开始建设，与GPS类似，空间部分由24颗卫星组成，其系统为军民合用、完全开放，但应用普及情况不及GPS。由于经济方面的原因，原有卫星陆续退役，目前只有6颗在轨运行，不能独立组网，只能与GPS合用。※.北斗星（中国自行研发的卫星定位与导航系统）2007年2月3日，中国用“长征三号甲”火箭成功发射了第四颗北斗导航定位卫星。此前分别于2000年10月、12月及2003年5月，发射3颗导航定位卫星。而此类导航卫星每次成功发射，都会在美国内引发“非议”，这次也不例外。（摘自《世界新闻报》2007.2.11）《欧洲日报》报道说，在中国成功发射第四颗导航定位卫星第二天，美国务院负责东亚事务的副助理国务卿柯庆生再提此前中国在今年1月进行的那次太空试验，称这是解放军现代化过程中一项“令人焦虑的发展”。更有美“专家”对媒体表示，中国北斗卫星导航系统，“不仅具备在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度的能力，而且在定位性能上有所创新，将对美国构成‘威胁'”。美国一些分析人士认为，扩展后的北斗卫星导航系统，将极大地推动解放军的精确打击能力，如透过卫星引导，从潜艇或远程轰炸机发射巡航导弹。（摘自《世界新闻报》2007.2.11）GPS测量技术应用1、导航、授时、高精度、高效率的地面测量、GPS连续运行站网和综合服务系统的应用、GPS在卫星测高、地球重力场中的应用、GPS在大气监测中的应