第二章-信息管理的手段-信息技术

第二章

信息管理的手段——信息技术目

录第一节现代信息技术的特点和作用第二节计算机技术简介第三节现代通信技术简介第四节遥感技术简介第五节缩微技术简介一、现代信息技术概述二、现代信息技术的影响第一节

现代信息技术的特点和作用（一）信息技术的概念现代信息技术（InformationTechnology）作为高新技术中的代表性技术，是现代人类文明的技术基础。人们对信息技术的理解有狭义和广义之分。狭义的理解主要有以下三种：（1）信息技术就是信息处理的技术，因而将信息技术等同于计算机技术。（2）信息技术是计算机技术与通信技术的结合，即所谓的C&C(ComputerandCommunication)。（3）信息技术是计算机技术加通信技术加控制技术，即所谓的“3C”技术（Computer，CommunicationandControl）。广义的理解：信息技术是指完成信息的获取、传递、加工、再生和施用等功能的技术。从“技术辅人律”的角度可以说，信息技术就是能够提高或扩展人类信息能力的方法和手段的总称。这些方法和手段主要是指完成信息产生、获取、检索、识别、变换、处理、控制、分析、显示及利用的技术。一、现代信息技术概述（二）现代信息技术的发展1．现代信息处理技术

信息处理技术的基本功能相当于人脑的思维功能，是信息技术群的核心。现代信息处理技术的发展历史，就是一部计算机技术的发展史。20世纪80年代以后，计算机应用取得了飞速发展，人们广泛地利用计算机技术来处理和分析信息，随后出现了数据库、多媒体和网络技术的发展，以及管理信息系统和决策支持系统、人工智能与专家系统、自然语言分析与理解系统等信息处理和分析技术的发展。一、现代信息技术概述（二）现代信息技术的发展2.现代信息表述技术

计算机技术出现以后，随之出现了与之相对应的信息表述技术。计算机是一个自动化的信息加工工具，其指令与被处理的数据都是采用二进制数字系统。计算机只能识别二进制数，因此处理的所有数字、字母、符号、图片、声音、视频等内容都要用二进制编码表示。在计算机用于信息表述的计数制中，常用的有十进制、二进制、八进制和十六进制。一、现代信息技术概述（二）现代信息技术的发展3.现代信息传输技术

现代信息传输技术是现代社会的“中枢神经系统”。

19世纪的五项重大发明——电报技术、电话技术、电磁波、无线电波和信息编码技术是现代通信技术建立的基础。

20世纪中叶，计算机技术、卫星技术、光纤技术等的发明和普遍应用，使通信技术发展进入高速化、网络化、数字化和综合化时代。

20世纪70年代又出现了各种各样新的信息传递服务，通常称之为数据通信网的增值服务。例如，远程会议系统和图文电视等。

进入20世纪90年代，通信技术领域出现了“Internet”(国际互联网)和“信息高速公路”。一、现代信息技术概述（二）现代信息技术的发展4．现代信息存贮技术

近现代出现的信息存贮技术主要包括缩微品、磁盘、光盘、优盘等本地存储技术，以及云存储技术，这些技术各有优缺点，目前还无法相互取代，分别应用在不同的场所。

云存储就是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统，是将资源放到云上供人存取的一种新兴方案，它将网络中大量的各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的系统。一、现代信息技术概述（一）贸易电子化（二）政府信息化（三）教育现代化（四）生活便捷化二、现代信息技术的影响一、计算机的发展历史二、计算机硬件三、计算机软件四、计算机网络五、多媒体技术六、计算机技术发展的新方向第二节计算机技术简介（一）第一代电子计算机（1946－1956年）

第一代电子计算机以电子管作为基本电子元件，称为“电子管时代”。主存储器使用延迟线或磁鼓。这时的计算机主要采用机器语言进行程序设计，主要用于进行数值计算。

第一代电子计算机的代表是1946年美国宾夕法尼亚大学研制的世界上第一台电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericIntegratorAndCalculator），即电子数字积分式计算机。一、计算机的发展历史（二）第二代电子计算机（1956－1963年）晶体管的发明使得计算机技术得到了飞速的发展。第二代电子计算机以晶体管作为基本元器件，称为“晶体管时代”。主存储器以磁芯存储器为主，辅助存储器开始使用磁盘，软件开始使用高级程序设计语言并出现了操作系统。计算机的应用得到进一步扩展，除应用于科学计算外，已开始使用计算机进行数据处理和过程控制。一、计算机的发展历史（三）第三代电子计算机（1963－1971年）第三代电子计算机以中小规模集成电路作为基本电子元件，称为“集成电路时代”。计算机的主存储器开始使用体积更小、性能更可靠的半导体存储器代替磁芯存储器，机型开始多样化、系统化，外部设备种类不断增加，操作系统进一步发展和完善，计算机的运行效率得到提高，使用也更加方便。电子计算机在科学计算、数据处理和过程控制等方面得到更加广泛的应用。一、计算机的发展历史（四）第四代电子计算机（1971年～现在）第四代电子计算机以大规模集成电路和超大规模集成电路作为基本电子元件，称为“大规模集成电路时代”。大规模集成电路的出现大大提高了硅片上电子元件的集成度，而且把电子计算机的运算器和控制器等核心部件制作在一块集成电路块上，这使得计算机朝大型化和微型化发展成为可能，而微型计算机的出现使得计算机更加普及并日益深入到社会生活的方方面面，同时也为计算机的网络化创造了条件。一、计算机的发展历史计算机硬件（Hardware）是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体，为计算机软件运行提供物质基础。计算机硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。在用户需要的情况下，以用户要求的方式进行数据的输出。计算机硬件包括三大核心部件：中央处理器、主存储器和输入/输出系统。二、计算机硬件（一）中央处理器中央处理器（CPU）是计算机的“大脑”，主要功能是执行程序指令，处理数据运算并完成各种控制功能。它有三个主要组成部分：算术逻辑单元、控制器和寄存器组。算术逻辑单元（ALU）用于进行算术运算和逻辑运算。寄存器是用来临时存放数据的高速独立的存储单元。CPU的运算离不开多个寄存器，主要的寄存器包括数据寄存器、指令寄存器和程序计数器等。3、控制器控制器的功能是从内存或高速缓存中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，然后执行指令。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。二、计算机硬件（二）主存储器主存储器也称为内存储器，目前主要使用半导体器件构成，它位于主机内部，相对于外部存储器，其容量小，但读取数据速度快，在外存储器和CPU之间的数据传递中担任着速度协调的角色。主存储器是一组存储单元的集合，每一个存储单元都有唯一的编码，称为地址。一般一个存储单元存储一个字节的数据。主存储器的两种类型：随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）和只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）。存储器的层次结构：高速（寄存器）、中速（高速缓存）和低速（主存储器）。二、计算机硬件（三）输入/输出系统输入/输出系统可以使计算机与外界通信，并在断电的情况下存储程序和数据。输入设备的功能是将程序和原始数据转换为计算机能够识别的形式送到计算机的内存。输出设备将内存中经CPU处理过的信息以人们能接受的形式输送出来。输入/输出设备可以分为两个大类：非存储设备和存储设备。非存储设备非存储设备使得CPU和内存可以与外界通信，但它们不能存储信息。键盘和显示器是两个最常见的非存储输入/输出设备。存储设备指的是除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，这里被归为输入/输出设备，它们可以存储大量的信息以备后用。目前常用的存储设备有磁盘、光盘和闪存。二、计算机硬件计算机软件（Software）是指计算机系统中的程序的集合。程序必须装入内存储器才能运行。计算机软件分为两大类：系统软件和应用软件。系统软件是用于管理计算机本身和应用程序的一组通用程序。应用软件是为满足各领域用户特定需求而设计的软件。三、计算机软件（一）系统软件

系统软件包括操作系统、程序设计语言和数据库管理系统等。其中的操作系统是最基本的系统软件。

操作系统（OperatingSystem，OS）是管理和控制计算机软件、硬件资源和数据的程序，用户可以通过操作系统提供的图形用户界面（GraphicalUserInterface，GUI）操作计算机。可以把操作系统看成是电脑的管家，用户只要对操作系统发出命令，具体的工作是由操作系统来进行安排，用户不需要了解相关细节。

现代操作系统至少具有以下四种功能：存储管理、处理器管理、设备管理和文件管理。三、计算机软件（二）应用软件

在某一个企事业单位或机构的计算机中，应用程序专门用来发挥特定的作用，直接承担具体的应用任务。例如，在一台公司财务管理的计算机中，一个财务管理程序就是一个典型的应用程序。

按应用软件的使用范围与开发方式，可把应用软件分为三类：定制软件、应用程序包、通用软件。三、计算机软件计算机网络（ComputerNetwork）是一门发展迅速、知识密集的综合性学科及高新信息科学技术。它是计算机、通信和多媒体等多种信息科学与技术相互渗透和结合的产物，是建设信息高速公路和实现现代化信息社会的物质和技术基础。四、计算机网络（一）计算机网络概述计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机网络有许多类型，可以从不同的角度进行分类。建设计算机网络的主要目的是实现资源共享、提高整个系统的可靠性、对多台计算机进行分布式处理。计算机网络由硬件系统和软件系统组成。计算机网络的硬件系统包括：主机、通信处理机、终端、联网部件和网络传输介质等组成。四、计算机网络(二)计算机网络的协议与体系结构为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定就是网络协议。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合称为网络体系结构。网络体系结构是通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织于1977年成立一个专门委员会，在现有网络的基础上，提出了不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构，这就是著名的开放系统互联基本参考模型OSI/RM(OpenSystemsInterconnectionReferenceModle),简称为OSI。四、计算机网络（三）INTERNET概述INTERNET又被称为国际互联网，是由美国国防部于1969年建立的高级研究项目部门网ARPANET网发展而来的。INTERNET上计算机进行信息交换的主要通信协议是TCP/IP协议。IP地址是唯一的标识出主机所在的网络和网络中位置的编号，Internet网上的每一个站点、每一台计算机都有一个IP地址，并且每个IP地址是全球唯一的。域名系统是Internet的一项核心服务，它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便的访问互联网。万维网也称为环球信息网，常简称为Web。万维网基于客户/服务器模式，是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。四、计算机网络（一）多媒体概述多媒体是指将多个不同但相互关联的媒体综合集成在一起而产生的一种传播、存储和表现信息的全新载体。媒体技术是指通过计算机对多种媒体信息进行综合处理和管理，使用户可以通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技术。多媒体技术的关键特征是：集成性、交互性、数字化。（二）多媒体要素多媒体包括文本（Text）、声音（Audio）、图形（Graphic）、图像（Image）、视频（Video）、动画（Animation）等基本要素。五、多媒体技术(三)多媒体信息的数据压缩数据压缩就是将数字化后的原始媒体信息，按照一定的编码技术进行转换，在保留全部或大部分关键信息的基础上达到降低媒体数据量的目的。根据解码后数据是否能够完全无损地恢复原始数据来进行划分，数据压缩可以分为两种：无损压缩和有损压缩。(四)多媒体系统多媒体系统是可以交互式处理多媒体信息的计算机系统，由多媒体硬件系统和多媒体软件系统组成。五、多媒体技术(一)云计算云计算（CloudComputing）是一种新型的商业技术模式，它是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。它将大量用网络连接的计算机构成计算资源池，通过统一管理和调度,将计算任务分布在计算资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。云计算具有无限扩展能力，提供差异化优质服务，可促进快速创新并加快决策速度。云计算具有以下七个特点：超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、极其廉价。六、计算机技术发展的新方向(二)物联网物联网的英文名称是“TheInternetofthings（IoT）”，顾名思义，就是物物相连的互联网。有两层含义：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网的定义是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的本质主要体现在三个方面：互联网特征、识别与通信特征、智能化特征。六、计算机技术发展的新方向物联网与云计算物联网与云计算是交互辉映的关系。从量上看，物联网采集惊人的数据需要通过无线传感网、宽带互联网向某些存储和处理设施汇聚，而使用云计算来承载这些具有非常显著的性价比优势；从质上看，使用云计算设施对这些数据进行处理、分析、挖掘，可以更加迅速、准确、智能地对物理世界进行管理和控制，物联网将成为云计算最大的用户，将为云计算取得更大商业成功奠定基石。六、计算机技术发展的新方向（三）大数据技术大数据（BigData）是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。换而言之，如果把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于提高对数据的“加工能力”，通过“加工”实现数据的“增值”。大数据具有的四个基本特征：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（低价值密度）。六、计算机技术发展的新方向一、通信技术的基本概念二、常见的通信技术第三节现代通信技术简介（一）通信的定义通信从本质上讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真、高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有存储、处理、采集及显示信息，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。一、通信技术的基本概念（二）通信的分类按传输媒质划分，可分为有线通信和无线通信。按信道中所传信号的不同划分，可分为数字通信和模拟通信。按调制方式划分，可分为基带传输和频带传输。按通信业务的不同划分，可分为电报、电话、传真、数据传输、可视电话、无线寻呼等。按收信者是否运动划分，可分为移动通信和固定通信。一、通信技术的基本概念（三）通信方式按消息传送的方向与时间分为三种：单工方式、半双工方式和全双工方式。按数字信号排序分为两种：串行传输方式和并行传输方式。按通信网络形式分为三种：两点间直通方式、分支方式和交换方式。一、通信技术的基本概念（一）光纤通信

1977年世界上第一个光纤通信系统在芝加哥投入运行。光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。光纤传输频带宽、抗电磁干扰性高、信号衰减小，成本低，其性能远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。自近些年光纤通信发展极为迅速，新器件、新工艺、新技术不断涌现，性能日臻完善。我国今后已不再铺设同轴电缆，新工程将全部采用光纤通信技术。二、常见的通信技术（二）卫星通信卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面积广，不受地理条件限制，可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等。目前，卫星通信的使用范围已遍及全球，仅国际卫星通信组织就拥有数十万条话路。卫星通信的广泛应用，使国际间重大活动能及时得以实况转播，它使全世界人与人之间的“距离”缩短。二、常见的通信技术（三）移动通信

移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段，它是随着汽车、飞机、轮船、火车等交通工具的发展而同步发展起来的。近年来，在微电子技术和计算机技术的推动下，移动通信从过去简单的无线对讲或广播方式发展成为了一个将有线、无线融为一体，固定、移动相互连通的全国规模，甚至全球范围的通信系统。移动通信自问世至今，经历了四代的发展历程，目前第五代正在研究中。二、常见的通信技术（四）微波中继通信微波中继通信始于20世纪60年代，也称微波接力通信，可以实现远距离通信，通信距离往往长达数千米甚至上万米，或环绕地球曲面。由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。微波中继通信是目前通信的主要手段之一，主要用来传输长途电话和电视节目，微波是一种频率极高而波长很短的电磁波，其波长比普通无线电波波长更微小，频率大约为300MHz~3000GHz，波长范围大约在1m~0.1mm之间。微波传输主要有以下几个特点：通信频段的频带宽，受外界干扰的影响小，通信灵活性较大，天线增益高、方向性强，投资少、建设快。二、常见的通信技术一、遥感基本概念二、遥感技术形成与发展三、遥感技术应用简介第四节遥感技术简介遥感技术是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门综合性的空间信息科学。它的功能和价值引起了许多学科和部门的重视，特别在资源勘测、环境管理、全球变化、动态监测等方面显示了无与伦比的优越性，获得愈来愈广泛的应用。它是地球科学和资源环境学科开展研究的基本技术，并成为信息科学的主要组成部分。一、遥感基本概念（一）遥感概述遥感可以简单理解为“遥远的感知”，是指非接触的，远距离的探测技术。其科学含义一般理解为：在遥远的地方，感测目标物的“信息”，通过对信息的分析研究，确定目标物的属性及目标物之间的关系。目前，对遥感比较一致的定义是：在远离被测物体或现象的位置上，使用一定的仪器设备接收、记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，经过对信息的传输、加工处理及分析与解译，对物体及现象的性质及其变化进行探测和识别的理论与技术。一、遥感基本概念（一）遥感概述现代遥感技术的基本过程：在距目标物几米至几千公里的距离以外，以汽车、飞机和卫星等为观测平台，使用光学、电子学或电子光学等探测仪器，接收目标物反射、散射和发射来的电磁辐射能量，以图像胶片或数字磁带形式进行记录；然后把这些信息传送到地面接收站，接收站把这些遥感数据和胶片进一步加工成遥感资料产品；最后结合已知物体的波谱特征，从中提取有用信息，识别目标物间的相互关系，因此说遥感是一个接收、传送、处理和分析遥感信息，并最后识别目标的复杂技术过程。一、遥感基本概念（二）遥感技术系统现代遥感技术系统一般由四部分组成：遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、遥感资料分析解译系统。其中遥感平台、传感和数据接收与处理系统是决定遥感技术应用成败的三个主要技术因素。一、遥感基本概念（三）遥感的分类根据所使用的平台，可分为三种：地面遥感、航空遥感、航天遥感；根据传感器所接收的电磁波谱，可分为五种：可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感、紫外遥感；根据传感器所接收的能量来源，可分为主动和被动遥感两种；根据用户的具体应用情况，可分为地质遥感、农业遥感、林业遥感、水利遥感、环境遥感等；根据遥感资料的显示形式，获得方式的波长范围等综合指标，可分为图像方式遥感和非图像方式遥感。一、遥感基本概念（一）遥感技术发展阶段遥感技术的形成是与传感技术、宇航技术、通讯技术以及电子计算机技术的发展相联系的，与军事侦察、环境监测、资源开发利用和全球变化的需要相适应的。1960年美国学者伊林

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布鲁伊特提出“遥感”这一科学术语，1962年在美国密执安大学召开的《国际环境科学遥感讨论会》上，这一名词被正式通过，从此就标志着遥感这门新学科的形成。在遥感一词出现以前，就已产生了遥感技术。发展至今，大体经历了三个阶段：常规航空摄影阶段（20世纪30年代以前）、航空遥感阶段（20世纪30-60年代）和航天遥感阶段（20世纪60年代以来）。二、遥感技术形成与发展（二）遥感技术发展趋势进行地面、航空、航天的多层次综合遥感，建立地球环境卫星观测网络，系统地获取地球表面不同分辩力的遥感图像数据。传感器向全波段覆盖，立体遥感，器件固体化、小型化，高分辩率，高灵敏度与高光谱方向发展。遥感图像信息处理实现光学——电子计算机混合处理及实时处理，图像处理与地学数据库结合，建立遥感信息系统，引进人工神经网络、小波变换、分形技术，模糊分类与专家系统等技术和理论，进行自动分类与模式识别。加强地物波谱形成机制与遥感信息传输理论研究，建立地物波谱与影像牲的关系模型，以实现遥感分析解译的定量化和精确化。二、遥感技术形成与发展（一）在军事方面的应用遥感技术最先是从军事应用上发展起来的，现在有许多技术方法和仪器设备还处在领先地位，不向民用部门推广，主要用于军事侦察、战场跟踪、海洋监视、远程武器制导、军事测绘、军事气象和军事地理信息获取等方面。（二）在地学方面的应用遥感为地质、地理、环境科学等方面的勘测提供了新的手段和最新资料，为地球物理的研究，地球环境的监测和评价，自然资源的开发利用创造了有利条件。三、遥感技术应用简介（三）在环境方面的应用遥感技术在环境领域的应用，目前主要体现在大面积的宏观环境质量和生态监测方面，在大气环境质量、水体环境质量和植被生态监测等方面中也有比较广泛的应用。(四）在测绘方面的应用遥感在测绘中的应用开始很早，现在已发展了应用专门的卫星或卫星上配置专门的测绘传感器。其应用包括制作地形图、校正更新现有地图、制作影像地图和制作专题地图等。(五)在农林方面的应用利用遥感技术可以作资源调查、资源监测、作物估产、病虫害监测预报和一些生产管理等。三、遥感技术应用简介一、缩微技术概述二、缩微技术形成与发展第五节缩微技术简介（一）基本概念缩微摄影，是在感光材料（通常是胶片）上记录缩微影像的技术和过程。记录了影像的缩微胶片叫做“缩微品”。制作、管理和使用缩微品的有关技术则统称为“缩微摄影技术”。缩微摄影技术是文献管理的一种有效手段，它采用专门的设备、材料和工艺，把文献资料以缩小影像的形式摄影记录在胶片上，经过加工制作成缩微品保存和使用。这一技术的应用为保护文献原件、提高文献利用率、降低管理费用发挥了重要作用。缩微摄影技术已成为解决我国信息管理现代化问题的重要手段之一，在档案、图书、情报等部门得到了推广和使用。一、缩微技术概述（一）基本概念缩微品是指含有缩微影像的各