地理信息科学导论课程论文(地理信息系统导论论文)

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地理信息系统导论

时光飞逝，转眼几周的学习时光就匆匆的过去了，在这里我想总结一下我的收获。

地理信息是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释，而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的数字化表示。地理特征和现象的数据描述包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。地理数据具有空间上的分布性、数据量上的海量性、载体的多样性和位置与属性的对应性等特征。

地理信息具有空间多样性、空间层次性、空间区域性和空间相关性的特征。空间多样性是指地理对象种类的多样性、复杂性以及变化的多样性；空间层次性是指地理对象在地理空间的尺度多与内容层次多；空间相关性是指地理地理对象在相互联系、相互影响、相互制约的关系；空间区域性是指地理对象在空间的分布具有一定的规律，呈现一定的变化格局。

信息系统的基本特征是其对数据的加工和信息提取能力。由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。信息系统根据数据处理对象可分为空间信息系统和非空间信息系统，前者主要处理带有位置特征的数据（包括属性数据），而后则只有一般的事务性数据（不含空间特征）；从应用层次上，信息系统有事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统等系统。地理信息系统在处理对象上属空间信息系统，在应用层次上则属决策支持系统。

地理信息系统（GIS）与全球定位系统(GPS)、遥感系统(RS)合称3S系统。地理信息系统(GIS) 是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。在严格的意义上, 这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。例如，根据在数据库中的位置对数据进行识别。实习者通常也认为整个GIS系统包括操作人员以及输入系统的数据。

地理信息系统（GIS）技术能够应用于科学调查、资源管理、财产管理、发展规划、绘图和路线规划。例如，一个地理信息系统(GIS)能使应急计划者在自然灾害的情况下较易地计算出应急反应时间，或利用GIS系统来发现那些需要保护不受污染的湿地。

GIS可以分为以下五部分：人员，是GIS中最重要的组成部分。开发人员必须定义GIS中被执行的各种任务，开发处理程序。 熟练的操作人员通常可以克服GIS软件功能的不足，但是相反的情况就不成立。最好的软件也无法弥补操作人员对GIS的一无所知所带来的负作用。数据，精确的可用的数据可以影响到查询和分析的结果。硬件，硬件的性能影响到软件对数据的处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。软件，不仅包含GIS软件，还包括各种数据库，绘图、统计、影像处理及其它程序。过程，GIS 要求明确定义，一致的方法来生成正确的可验证的结果。

三维GIS是布满整个三维空间的GIS，与传统的二维GIS或2.5维GIS明显不同，尤其体现在空间位置和拓扑关系的描述及空间分析的扩展上。在二维平面上增加属性数据如高程、温度等进行DTM表示还只能是2.5维表示；而在三维GIS中，空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义。

当前研究和开发三维GIS的思路可归纳为两种: 由于三维GIS首先要将地理数据变为可见的地理信息,因此人们一方面从三维可视化领域向三维GIS系统扩展,这一点同早期的二维GIS来源于计算机制图管理一样,是从可视化角度出发的。另一方面,GIS需要存储和管理大量的空间信息和属性信息,因此另一部分人从数据库的角度出发向三维GIS发展,从商用数据库向非标准应用领域扩展,将三维空间信息的管理融入RDBMS中,或是从底层开发全新的面向空间的OODBMS。

3DGIS源生于GIS系统，3DGIS之所以被称为三维地理信息系统，是因为它把3D与GIS相结合起来，3D就是我们经常看到的三维模拟图像，而GIS系统可以对收集到的数据进行整理分析开发，最终以三维实景图的形式在各大屏幕展示出来，其主要原理就是利用监控摄像机或人工测绘或组织机构提供的数据进行三维模型组建，最终接上终端显示器直观显示出来。

3DGIS在城市规划中主要实现七大功能，分别是：快速真实再现城市三维景观、三维场景实时操作、属性信息快速查询、键盘操作控制漫游、任意给定线路的三维飞行、图形及动画输出、数据的更新与维护。

利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。

GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者接收器，现有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使用者所购买的多为单频接收器。

GPS模块系统采用第三代高线式GPS模块接受SIRF STAR GPS模块SIRF灵活性。该芯片是小于10米的定位精度，能够同时追踪20个卫星信道。其内部的可充电电池，可以保持星历数据，快速定位。对于数据的输出电平的串行数据格式，通信速度。

波特率4800，每名GPS数据输出。该模块采用MMCX GPS天线接口，为6线连接器，数据线接口电缆输出，使用简单，一般情况下只需要使用三个输出线，第一连接3.5 ~ 5.5V的直流供电，第五脚是电源，脚的第二行是GPS测量输出的是TTL电平信号，串行端口，高大于2.4V，低小于400mV，输出驱动器的启动，直接与单片机的接口。如果只使用默认设置，单片机读取数据只能从模块可以。

GPS的特点：全球全天候定位、定位精度高、观测时间短、测站间无需通视、仪器操作简便、可提供全球统一的三维地心坐标以及应用广泛。

经过几周的学习，我收获许多，让我了解了更多有关地理方面的课外知识，拓宽了我的知识面。在此，我想感谢老师的深深教诲。