地理信息技术（3S）及其应用

地理信息技术是指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。地理信息技术是现代地理学的技术核心，它的内涵很丰富，其核心技术主要包括三方面：

地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS），三者有机结合，即被称为“3S”。

目前，3S是解决人口、资源、环境及经济发展等重大地理问题的重要手段和关键技术，广泛应用于区域地理环境研究，在资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等许多领域中发挥着重要作用。 如：可以模拟特定区域的自然过程，预测、预报区域内可能发生的灾害或环境变化。GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。

一、遥感（Remote Sensing，  简称RS）

遥感技术，就是根据物体电磁波辐射原理，利用搭载在远离地面的不同工作平台（航空器-如飞机、高空气球或航天器-如人造卫星）上的传感器，远距离对地表物体反射和辐射出的电磁波信息进行探测、提取、分析，对物体进行识别和分类的技术。
　　“传感器”的工作原理是：把地表不同地物反射的电磁波用影像的方式记录下来，再转换成人的肉眼能看得到的图象。因为地表不同地物，对电磁波的敏锐度不一样。遥感则不仅能够反射可见光，还能够反射我们看不到的各种电磁波波段。
　　遥感技术应用范围很广，如：

1、 农业方面：利用遥感识别各类农作物，计算种植面积，并根据作物生长情况估计产量。

2、 林业方面，利用遥感技术可以清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。

3、 地质矿产方面，可以探矿、找矿、为堤坝和厂矿选址、道路选线提供科学依据，还可以进行火山、地震、沙丘移动等灾害监测。

4、 此外水文、水资源、海洋、环境监测等方面也有同类作用。
综上可见，遥感（RS）主要应用于资源评估、环境监测和灾害监测领域，具体见下表。

　
二、全球定位系统（Global Positioning System， 简称GPS）
　　全球定位系统（GPS）包括绕地球运行的24颗卫星，它们均匀地分布在6个轨道上。每颗卫星能连续发射一定频率的无线电信号。只要持有便携式信号接收仪，则无论身处陆地、海上还是空中，都能收到卫星发出的特定信号。若精确定位某地理事物的空间坐标（经度、纬度和海拔），理论上只需要三颗卫星就可以求得三个未知数，实际上，为了消除接收机与卫星的时间差，至少需要四颗卫星的数据信息，才能精确定位。
　　全球定位系统在定位导航中的应用：

1、军事是GPS技术最早的应用领域。

2、民用GPS主要用于交通车辆导航管理、航空器的定位及导航，以及大地测量、野外勘探、紧急求援、旅游探险、农业监控、生态研究等方面。

3、航海是GPS导航应用的最大用户。

4、GPS空中导航，实现了最佳空域划分与管理、空中交通流量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管制的安全性和灵活性。

5、GPS还能应用于旅游探险等。

三、地理信息系统（Geographic Information System, 简称GIS）
　　地理信息系统（GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。完整的GIS系统不但能制作电子地图，还有详细的属性资料可供查询，并能进行空间分析，以模拟区域内的空间规律和发展趋势。它是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学而发展起来的一门学科。
　  地理信息系统的主要功能有数据采集、数据分析、决策应用等。GIS能够解决的主要问题包括地理空间分布及位置分析、趋势分析、模式分析、模拟结果等。GIS广泛应用于测绘、资源管理、环境保护、城乡规划、市场分析等领域。
　　地理信息系统（GIS）也是城市管理的重要手段，主要应用于城市信息管理与服务、交通道路管理、环境管理、城市规划、防灾减灾、治安管理、医疗救护、车辆导航等方面。
　　地理信息系统与地图相比的优点：

（1）信息量大，使用方便。地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息，并可建立揭示区域结构特征和发展规律的模型。

（2）功能强大完备。地理信息系统可以提供查询检索、空间分析、修改补充、距离测算等多种功能。

（3）能够进行动态监测和评估预测。

四、“3S”技术之间的相互联系
　　遥感、全球定位系统与地理信息系统既独立发展又相互促进。遥感主要用于地理信息数据的获取，全球定位系统主要用于地理信息的空间定位，地理信息系统主要用来对地理信息数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价。“3S'’技术之间的联系可以简单地用下图表示：
　　      　GPS(定位)→RS（提供信息源）→GIS（产生新信息）→用户

五、数字地球的含义
　　数字地球是在GIS基础上，综合其他现代信息技术，提出的对整个地球的虚拟展示。即将整个地理信息进行数字化后，由计算机网络进行管理的技术系统。
　　数字地球要求存储数以千万亿字节的数据，这些海量的信息以数据库的形式存储在遍布全球各地的千万个不同机构里，要想在地球上任一处都可以自如查找并使用这些信息解决问题，就需要一个高速传输、海量存储的全球网络。因此，开放的全球网络和大容量的分布式存储技术就成为数字地球的基础。
　　通过实施数字地球，建设国家空间数据基础设施，可以解决重大资源环境问题。
　　　

专题练习：

1. 地理信息系统

A.主要是记录地理事物的计算机系统     B.具有空间分析能力，没有动态预测能力
C.是地图绘制系统         D.是专门处理地理空间数据的计算机系统

2、在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的具体位置信息？

A．指南针        B.GPS设备        C．遥感图像         D.地形图

3、从某一时刻的遥感影像中，不能获取的信息是

A．森林火灾面积       B.土地干旱程度       C.洪峰流量         D.植物病虫害程度

4. 随着科技水平的提高，人类对地球形状的认识经历了“天圆地方”“圆球体”“椭球体”和“不规

则椭球体”的漫长过程。目前对地球形状的精确主要是基于

A．遥感技术和地理信息系统          B．全球定位系统和地理信息系统

C．遥感技术和全球定位系统          D．数字地球

5．及时掌握土地利用现状是实现区域可持续发展的重要前提。安徽省土地总面积中，各类土地比重

约为：平原49.6%，山地15.3%，丘陵27.0%，水面8.1%。调查全省土地利用现状快捷、高效的手段是

A．遥感        B. 地理信息系统        C.全球定位系统           D.数字地球

6．2009年3月底至4月中旬，墨西哥、美国等地接连暴发甲型H1N1流感疫情，疫情迅速扩散到世界各地。要想及时准确了解世界各地流感疫情的最新状况，要运用的地理信息技术为

A．全球定位系统       B.地理信息系统          C．遥感技术       D.数字地球

7．有关现代地理信息技术运用的具体事例，正确的是

①用GPS确认南极冰盖最高点的位置             ②用GPS了解各大城市的天气

③用遥感技术估测华北小麦受旱灾影响面积       ④用遥感技术统计春运期间的客流

A．①②              B. ①③            C.②③             D.③④

8. 我国既有铁路干线第六次大面积提速后，在提速干线上旅客列车最高运行时速达200千米以上，并首次实现了旅客列车追踪间隔5分钟。这标志着我国既有铁路干线提速已经跨入世界先进行列。该次铁路大提速主要应用到的地理信息技术是

A．地理信息系统                          B．遥感技术

C．遥感技术和全球定位系统                D．全球定位系统和地理信息系统

2009年4月15日0时16分，我国成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道。回答9、10题。

9．北斗卫星导航系统具有精确定位的功能，要确定地面上的任何一点的地理位置应具备的数据为

A．经度、距离、海拔高度                  B．经度、纬度、海拔高度

C．经度、距离、相对高度                  D．经度、纬度、相对高度

10．北斗卫星导航系统除能够提供定位外，还能够提供的服务包括

①授时           ②测速        ③农作物长势监测         ④气温异常监测

A. ①②               B.③④              C. ①④              D. ①②

11．右图为某专题研究建立的地理信息系统（GIS）图层。

（1）该专题研究可能是（    ）
　　 A.耕地分类和评价    B.工业分布与交通的关系
　 　C.商业分布和规划 　 D.学校分布
（2）若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场的选址，

在下列图层中应增加（    ）
　　 ①大气污染              ②区域规划

③造纸厂、印刷厂分布    ④水文地质
　　 A.①②　　 B.①③　　 C.②③　　 D.②④
12．读下列材料，回答问题。
　　“环境与灾害监测预报小卫星” ——2008年9月6日上午11时25分，中国在太原卫星发射中心用“长征二号丙”运载火箭，以一箭双星方式将“环境与灾害监测预报小卫星”（简称“环境减灾”）A、B卫星成功送入太空。“环境减灾”A、B卫星是中国环境与灾害监测预报小卫星星座”的重要组成部分，主要用于对生态环境和灾害进行大范围、全天候动态监测，及时反映生态环境和灾害发生、发展过程，对生态环境和灾害发展变化趋势进行预测，对灾情进行快速评估，为紧急求援、灾后救助和重建工作提供科学依据。“环境减灾”A、B卫星可以准确获取灾害和环境信息，及时、全面掌握自然灾害和环境污染的发生、发展与演变过程。A、B卫星将在一个轨道面内飞行，组网可形成对国土的快速重访能力。回答（1）～（4）题：
（1）“环境减灾”卫星对生态环境和灾害进行动态监测，直接应用的地理信息技术是（     ）
　　 A．遥感　　　 B．地理信息系统　　　 C．全球定位系统　　　 D．数字地球

（2）“环境减灾”卫星不能直接监测的自然灾害是（     ）
　　A．台风　　　  B．洪涝　　　         C．地震 　        　　D．森林病虫害
（3）某研究性学习小组对“现代地理信息技术在南方雪灾（汶川地震）抢险救灾中的应用”产生了浓

厚兴趣，请你就这一课题帮助他们设计合理的方案。___________。
（4）2007年5月太湖“蓝藻”爆发，2008年4月“蓝藻”再度爆发。请你设计用遥感技术对我国太湖

水质状况监测的方案。_____________。
13、阅读材料，回答问题。

材料一  中央气象台2009年7月18日18时发布

台风橙色紧急警报：今年第6号台风“莫拉菲”的

中心今日17时位于广东省深圳市东偏南方大约225

千米的海面上，即北纬22.0度、东经116.7度，

中心附近最大风力有12级（35米/秒）。

材料二  台风路径概率预报图图7-8

（1）要监测台风“莫拉菲”的位置，需要的地理信息技术为（   ）

A．遥感技术             B.全球定位系统

C．地理信息系统         D.数字地球

（2）7月18日一艘正行驶在南海上的渔船要想预估未来一天

自己所处海域的风力状况，除了借助右下图外，还需要

          技术的帮助。若该渔船在遭受十级以上大风

袭击后，发出求救信号，广东海事局调度船只进行营救

时需要运用            技术。

（3）要完成台风“莫拉菲”未来48小时路径概率预报图的

整个绘制需要           和         共同完成。

参考答案：

1—5 DBCAA    6—10 BBDBA    11(1)A (2)D

12、(1)A   (2)C  

（3）利用GPS对灾害发生地定位或在救灾中导航；用RS获取灾区的数据信息，了解灾情分布及变化；用GIS为抢险救灾建立决策指挥系统，制定抢险救灾方案。

（4）① 获得太湖水质状况遥感影象资料（或建立太湖水质遥感监测预报系统）② 对水质出现的异常状况进行分析，提出预报（或根据遥感信息对水质状况监测分析，提出防治措施）。

13、(1)A  (2)全球定位系统  地理信息系统（3）遥感技术  地理信息系统