第3章++地球信息获取(地科概论)
地理信息系统概论-第三章
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高斯-克吕格投影的特点：
① 中央经线上没有任何变形，满足中央经线投影后保持长度 不变的条件；
② 除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上长度比均大 于1；
③ 在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位 于投影带的边缘；
④ 在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于 赤道上。
局部比例尺： 由于投影中必定存在某种变形，地图仅能在某些点或线上保 持比例尺，其余位置的比例尺都与主比例尺不相同，即大于 或小于主比例尺。这个比例尺被称为局部比例尺。
一般地图上注明的比例尺是主比例尺，而对用于测量长度的
地图要采用一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。这就
是在大区域小比例尺地图（小于1:1 000 000）上常见的图解
地形图上公里网横坐标前2位就是带号， 例如：1∶5万地形图上的坐标为（18576000， 293300），其中18即为带号。
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当地中央经线经度的计算
六度带中央经线经度的计算： 当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°， 例如：地形图上的横坐标为18576000，其所处的六度带的中 央经线经度为：6°×18－3°＝105°。
2、建立地图投影的目的： 采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地 图平面位置一一对应起来，以满足地图制图的要求。
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理解地图投影如何改变空间属性的一种简便方法：
观察光穿过地球投射到表面（称为投影曲面）上。 想像一下，地球表面是透明的，其上绘有经纬网。用一 张纸包裹地球。位于地心处的光会将经纬网投影到一张纸上 。现在，可以展开这张纸并将其铺平。纸张上的经纬网形状 与地球上的形状不同。 地图投影使经纬网发生了变形。
地球概论课后习题答案
地球概论课后习题答案第一章（地理坐标与天球坐标）参考答案1.1地理坐标：纬线和经线、纬度和经度、整圆与半圆……1.2地球上的方向（地平面）：南北极、南北半球、东西半球、东方西方2.1引出两个重要概念：天球周日运动、太阳周年运动2.2天球坐标：天球大圆及其两极地平圈：Z、Z′；子午圈：E、W；天赤道：P、P′卯酉圈：S、N；黄道：K、K′；六时圈：Q、Q′2.3天球坐标：天球大圆的交点：子午圈与地平圈：S、N；子午圈与天赤道：Q、Q′子午圈与卯酉圈：Z、Z′；子午圈与六时圈：P、P′天赤道与地平圈：E、W；天赤道与黄道：、黄赤交角（ε=23°26′）2.4第一赤道坐标系：时角，右旋坐标系，与天球周日运动（地球自转）相联系，天球周日运动方向向西，时角向西度量。
第二赤道坐标系：赤经，属左旋坐标系，与太阳周年运动相联系，太阳周年运动方向向东（地球向西），赤经向东度量。
2.5第二赤道坐标系（δ）、黄道坐标系（）均以为原点，所以有：（0°、0h）、（0°、0°）2.6在黄道坐标系中：P（90°-ε，90°）；在第二赤道坐标系中：K（90°-ε，18h）2.7西南方半空（地平坐标系）2.8当δs=hs，ts= As时，地处南、北两极（即地平坐标系与第一赤道坐标系完全重合在一起）2.9已知：S＝＝，t★=21h50m，故根据公式：S＝t★＋★有：★=-15h12m（8h48m）2.10t＝2h39m2.1190°-35°+ε=78°26′，90°-35°+ε=31°24′2.12（答案顺序）太阳黄纬（）、太阳黄经（）、太阳赤纬（δ）、太阳赤经（）春分（）：0°、0°、0°、0h；夏至（）：0°、90°、ε、6h秋分（）：0°、180°、0°、12h；冬至（）：0°、270°、-ε、18h2.13（答案顺序）高度（h）、方位（A）、赤纬（δ）、时角（t）、赤经（）天顶Z：90°、任意、31.5°、0h、9h5m；天底Z′：-90°、任意、-31.5°、12h、21h45m天北极P：31.5°、180°、90°、任意、任意；天南极P′：-31.5°0°、-90°、任意、任意东点E：0°、270°、0°、18h、5h45m；西点W：0°、90°、0°、6h、3h5m南点S：0°、0°、-58.5°、0h、9h5m；北点N：0°、80°、58.5°、12h、21h45m上点Q：58.5°、0°、0°、0h、9h45m；下点Q′：-58.5°、180°、0°、12h、12h第二章（地球的宇宙环境）参考答案3.1恒星--（如同太阳）发光：质量巨大/中心温度很高/热核反应/能量释放；光谱信息：表面温度、物理性质、化学成分、运动方向，确定恒星光度，比较视亮度，推知恒星距离等。
地球科学概论第三章 地球的内部圈层
变化磁场：是起源于地球外部并叠加在基本磁 场上的各种短期变化磁场。它只占地磁场的很 小部分(＜1％)。这种磁场主要是由太阳辐射、 太阳带电粒子流、 太阳的黑子活动等因素所引 起的。 磁异常：是地球浅部具有磁性的 矿物和岩石所引起的局部磁场， 它也叠加在基本磁场之上。 正磁异常－－－负磁异常 磁异常的研究意义：找矿和揭 示地球物理数据
（四）温度
温度在地球内部的分布状况称为地温场。 通常把地表常温层以下每向下加深100 m所升 高的温度称为地热增温率或地温梯度(温度每 增加1℃所增加的深度则称为地热增温级)。
地球表层平 均地温梯度为3 ℃／100m. 莫霍面处地 温400-1000℃ ，在岩石圈底 部约为1100℃ ，在上、下地 幔界面约为 1900℃，在古 登堡面约为 3700℃，地心 处的温度约为 4300-4500℃。
通常把单位时间内通过地表单位面积的 热量称为地热流密度。目前全球实测的平 均地热流值为1.47×41.686mW/m2，大陆地 表热流的平均值(1.46 HFU)与海底的平均 值(1.47)基本相等。 地表热流值或地温梯度明显高于平均 值或背景值的地区称为地热异常区。 地热及地热异常的研究意义。
（五）磁场
古登堡不连续面(简称古登堡面，G面)位于地下2885 km的深处,从上往下，纵波速度由13.64km/s突然降低为 7.98km/s，横波速度由7.23 km/s向下突然消失, 且地 震波出现极明显的反射、折射现象。
低速带(或低速层)出现的深度一般介于60～250 km之间， 接近地幔的顶部,在低速带内，地震波速度不仅未随深度而 增加，反而比上层减小5％～10％左右；并且，局部地段横 波消失。该圈层称为软流圈。软流圈以上为岩石圈。
因此，地球的内部构造可以以莫霍面和古登堡面 划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。根据次一级 界面，还可以把地幔进一步划分为上地幔和下地幔， 把地核进一步划分为外地核、过渡层及内地核。在上 地幔上部存在着一个软流圈，软流圈以上的上地幔部 分与地壳一起构成岩石圈。
地理初中教案：了解地理信息的获取和利用
地理初中教案：了解地理信息的获取和利用地理学是一门研究地球表层面貌、地球环境以及人类在地球上分布与活动规律的学科。
了解地理信息的获取和利用对于学生们认识地球、探索自然和人文环境具有重要意义。
本教案将引导学生们了解地理信息的获取和利用方法，培养他们分析和解读地理信息的能力。
通过实地考察和案例分析，让学生们深入了解地理信息的实用价值以及在社会生活中的重要作用。
一、地理信息的获取方法1. 图件获取法图件获取法是获取地理信息的基础方法之一。
学生们可以通过地图、海报、照片和卫星遥感图等图件，了解各地的地理特征和人文环境。
教师可以组织学生们观察并分析不同地理图件，引导他们发现地球表面的不同景观和地理现象，并帮助他们掌握地图的使用方法。
2. 数据获取法数据获取法是一种通过收集和整理数据来获取地理信息的方法。
学生们可以利用调查问卷、统计数据等方式，收集和分析与地理相关的数据。
例如，他们可以调查不同地区的气温、降水量和地质状况等数据，通过对数据的整理和比较，了解地理要素的空间分布规律。
3. 实地考察法实地考察法是一种通过亲自前往实地进行观察和调查，获取地理信息的方法。
学生们可以参观当地的地理标志性景点，例如自然保护区、河流和山脉等，亲身体验并感受不同地方的地理特征和自然环境。
通过实地考察，学生们能够直接接触到真实的地理信息，增强对地理知识的理解和记忆。
二、地理信息的利用方法1. 地理数据分析地理数据分析是一种利用已有地理信息进行统计和比较的方法。
学生们可以使用地理信息系统（GIS）等工具，将收集到的地理数据进行可视化展示，并通过图表和图像等形式进行分析和比较。
例如，学生们可以制作柱状图比较不同地区的人口数量，或制作气候图观察不同地区的季节变化，从而深入理解地理要素的空间分布规律。
2. 地理信息的应用地理信息在现实生活中有广泛的应用。
学生们可以学习和了解地理信息的应用领域，例如城市规划、气象预报、农业生产和交通规划等。
地理地理信息的获取与分析
地理地理信息的获取与分析主题：地理信息的获取与分析
引言：
地理信息是指有关地球表面和地球内部的各种数据和信息，它的获取和分析对于理解地球的特点和人类活动的影响至关重要。
本教案将引导学生了解地理信息的获取方法，并通过实际案例分析进行深入研究，培养学生对地理信息的理解与运用能力。
一、地理信息的基本定义和意义
1.1 地理信息的概念和类型
1.2 地理信息的来源和获取方法
1.3 地理信息在环境保护、城市规划等领域中的应用
二、地理信息的获取方法
2.1 地理信息传感器的基本原理和分类
2.2 遥感技术在地理信息获取中的应用
2.3 GPS定位系统的原理和应用
2.4 数字化地图与地理信息系统的关系与应用
三、地理信息分析方法
3.1 空间数据的整理和预处理
3.2 地理信息的可视化表达
3.3 空间模式分析和空间关联规则挖掘
3.4 地理信息的定量分析方法
四、地理信息技术在实际案例中的运用
4.1 地理信息技术在疫情防控中的应用
4.2 地理信息技术在自然灾害预警中的应用
4.3 地理信息技术在城市交通规划和管理中的应用
4.4 地理信息技术在农业生产中的应用
五、地理信息的未来发展方向
5.1 地理信息技术与人工智能的结合
5.2 地理信息技术在智慧城市建设中的应用
5.3 地理信息技术在环境监测和资源管理中的发展趋势
结语：
通过本教案的学习，学生将了解地理信息的获取方法和分析技术，培养地理信息的理解和运用能力，为日后的学习和工作提供良好的基础。
同时，学生也能认识到地理信息的重要性和应用价值，为促进地理科学的发展做出贡献。
地球科学概论3地球的物理性质和圈层结构
二、重力均衡 普拉特认为山脉是由于地下物质从某个补偿深
度起，向上膨胀而形成的。山愈高，密度愈小，但 补偿深度以上的每一个截面积相等的岩石柱体的总 质量都相等。
同年(1855年)，英国天文学家艾利(A.Airy)又提 出另一个假设——艾利均衡模式（深度补偿模式）: 艾利认为山脉是较轻的岩石巨块浮在较重的介质上。 山越高，它的下部伸入介质的深度也越深，即所谓 山有“根”。
v 4r 3 / 3; M / v G地心 4rf / 3
G地心=0 (因地心处的r=0) 在地心处，计算重力的公式与其它部位的计算 有所不同。
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一、地球上的重力 重力异常：将地球视作一个圆滑的均匀球体，
计算得出的重力值称作理论重力值。地球的地面起 伏甚大，内部的物质密度分布也极不均匀，在结构 上还存在着显著差异（即往往与地质构造和矿体的 存在相联系）。这些都使得实测的重力值与理论值 之间有明显的偏离，在地学上称之为重力异常。
弹塑性、粘性、重力、压力、温度、磁性 能量等。
地球的圈层结构 地壳，地幔，地核
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地球的物理性质和圈层结构是互为因 果的；
地球的物理性质和圈层结构对地球的 运动和演化有决定性的制约作用；
研究物理性质的历史中产生过许多优 美的科学传奇，从中可以领略地学家是如 何巧妙地揭开地球内部奥秘的。
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一、地球的质量和密度
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二、重力均衡
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三、地球的压力 地球某处的压力是由上覆地球物质的重量产生
的静压力。 在地球表层、地壳和接近地心附近时压力增长
较平稳，在下地幔和外核部分增长得较快。 利用密度分布的规律来估算地球内部的压力状
况，以截面为1cm2的岩石柱作为压力 的计算表示法，可得到经验公式：
地球科学概论(第三章)—中国矿业大学(北京)
第三章地球的内部圈层和地壳的物质组成●重点掌握地球内部圈层划分的依据，内部圈层的划分，各圈层的主要物理状态，地壳的类型，大陆地壳与大洋地壳的异同，矿物的概念，矿物的晶体结构，矿物的形态；岩石的成因分类，三大类岩石的主要特点。
●一般了解地幔、地核的物质组成，元素在地球和地壳中的分布，克拉克值，地壳的重力均衡和重力异常。
2001年8月4日，中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县开钻。
钻井所在地毛北镇位于世界上规模最大的超高压变质带－大别苏鲁造山带上。
2005年3月8日完钻，钻进深度5158米。
中国大陆科学钻探是我国"入地"计划的重大突破，也是当前实施的国际大陆科学钻探计划20多个项目中最深的科学钻井。
第一节地球的内部圈层利用地震波可探测地球内部的圈层结构；固体地球内部分为地壳、地幔、地核三个圈层；地壳主要由低密度的富铝硅酸盐岩石组成；地幔主要由密度中等的固态富镁硅酸盐岩石组成；地核主要由高密度的铁镍合金组成，外核呈液态，内核呈固态。
一、内部圈层的划分（一）划分依据——地震波候风地动仪地震波●面波——对固体地球表面破坏最强●体波——纵波（P波）和横波（S波）地震波探测的原理：波传播速度与介质的密度和弹性性质有关，波速变化意味着介质密度和弹性变化；P 波速度高于S波，且S波不能通过液体和气体。
一、内部圈层的划分（二）密度和物性分层●两个一级波速不连续界面莫霍面与古登堡面——分隔地壳、地幔、地核●一个明显的低速带软流圈——分隔岩石圈和中间圈二、主要物理性质●密度地壳平均密度2.7-2.8g/cm3,<地球平均密度5.516g/cm3；●压力与上覆物质重量成正比，按静压力平衡公式计算；●重力地球吸引力和离心力的合力，大致指向地心，影响重力的是下伏物质质量；●温度地温场、常温层（外热层）、地热增温率或地温梯度、地热流密度；二、主要物理性质●磁场地球的偶极磁场，磁轴与地球自转轴夹角15度并绕地理极缓慢迁移（1）地磁三要素：磁偏角、磁倾角、磁场强度（磁感应强度）（2）地磁场的组成：基本磁场（偶极磁场）、变化磁场（非偶极）、磁异常（3）地磁场的成因：自激发电机假说G为地球旋转轴，M为磁极，F为磁力线；地球内部液态外核的差异运动与漩涡可产生感应电流，从而在一定时期内形成较稳定的地磁场。
地球科学概论第三章 地球构造
由水平运动造成的构造形迹，大多数比较清楚。 由水平运动造成的构造形迹，大多数比较清楚。 强烈的挤压总是和紧密的褶皱、 强烈的挤压总是和紧密的褶皱、逆掩断层以及断层 面呈波状的辗掩断层相联系。 面呈波状的辗掩断层相联系。 由于褶皱、辗掩而使地壳缩短变形、甚至重复。 由于褶皱、辗掩而使地壳缩短变形、甚至重复。 当重复地层遭受长期风化后， 当重复地层遭受长期风化后，有时会形成飞来峰或 构造窗。 构造窗。
地球内部的主要物理性质
地震波： 地震波： 纵波—质点振动方向与传播方向相同， 纵波—质点振动方向与传播方向相同，速度 任何物质均可通过，又称P 快，任何物质均可通过，又称P波； 横波—质点振动方向与传播方向垂直， 横波—质点振动方向与传播方向垂直，速度 不能通过液态介质，又称S 慢，不能通过液态介质，又称S波； 33km处 波的速度突然增加； 33km处，P波、S波的速度突然增加； 2885km处 的速度下降 下降， 波降至0 2885km处，P波、 S波的速度下降，S波降至0； 5155km处，S波从0变为3.46km/s。 5155km处 波从0变为3.46km/s。 3.46km/s
上部为固态（33~60km）； 上部为固态（33~60km）； 上地幔上部固态与地壳组成岩石圈） （上地幔上部固态与地壳组成岩石圈） 中部为部分熔融状态（60~250km，岩浆发源地） 中部为部分熔融状态（60~250km，岩浆发源地） 中部低速层（部分熔融状态）为软流圈） （中部低速层（部分熔融状态）为软流圈） 下部为固态（250~650km）。 下部为固态（250~650km）。
在大陆内部， 在大陆内部，垂直 运动可以通过大地水准 测量来发现。 测量来发现。 在海边可以利用各 种标志来验证。 种标志来验证。 如 意大利那不勒斯湾 海岸波簇里奥城神庙前 的三根大理石柱， 的三根大理石柱，就因 地壳的升降一渡没入海 中，人们就根据海生动 物在柱上的钻孔痕迹来 判断地壳升降的幅度。 判断地壳升降的幅度。
地理信息获取和解读方法
地理信息获取和解读方法
地理信息获取和解读的方法主要包括以下步骤：
1. 确定信息源：根据需求选择合适的地理信息源，如地图、卫星遥感数据、地理信息系统等。
2. 收集数据：通过实地调查、测量、遥感等方式收集地理信息数据。
3. 整理数据：对收集到的数据进行整理、分类、编码等处理，使其格式统一、易于处理。
4. 分析数据：运用地理学、统计学、计算机科学等相关学科的知识对数据进行处理和分析，提取有用的信息。
5. 解读数据：结合实际问题和背景知识，对处理后的数据进行解读和解释，得出有意义的结论。
6. 可视化表达：将分析结果以图表、地图等形式进行可视化表达，以便更好地理解和展示地理信息。
7. 质量控制：确保地理信息的准确性和可靠性，对错误或不确定的数据进行修正或剔除。
8. 应用地理信息：将获取和解读的地理信息应用于实际问题的解决，如城市规划、资源调查、环境监测等。
在获取和解读地理信息时，需要注意以下几点：
充分了解数据的来源、精度和误差范围，避免使用不可靠的数据。
结合多种数据源进行综合分析，避免单一数据源的局限性。
注意数据的时效性和动态性，及时更新数据和分析结果。
遵循相关法律法规和伦理规范，保护个人隐私和信息安全。
地球信息科学与技术课件
借助全球定位系统、智能传感器等技术，实现精准播种、施肥、灌溉和病虫害防治等农业生产管理。
精准农业
通过建立农产品质量追溯系统，利用物联网、二维码等技术，实现农产品从生产到销售全过程的质量监控和管理。
农产品质量追溯
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地球信息科学前沿技术
利用机器学习、深度学习算法处理地球信息数据，实现自动化分析和预测。
通过地球信息科学与技术手段监测环境变化，为环境保护和治理提供决策支持。
灾害监测与减灾
利用遥感、GIS等技术手段进行灾害监测、预警和减灾，降低灾害风险。
城市规划与管理
利用GIS、虚拟现实等技术进行城市规划、设计和管理，提高城市可持续发展水平。
资源调查与评价
利用遥感、GIS等技术手段进行自然资源调查、评价和可持续利用研究。
总结词
GPS技术在智能交通系统中发挥着重要作用，通过实时定位和导航可以优化交通流，提高道路通行效率。
详细描述
GPS技术可以实时监测道路交通情况，包括车流量、道路拥堵等，为交通管理部门提供数据支持。同时，GPS技术还可以用于车辆导航和调度，提高公共交通和出租车等服务的运行效率。
总结词
GPS技术还可以用于智能驾驶和自动驾驶技术的开发和应用。
在使用地理信息数据时，应确保数据的真实性和准确性，不得篡改和伪造数据。
遵守法律法规
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在使用地理信息数据时，应遵守相关法律法规和政策规定，不得违反法律法规。
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实践案例分析
总结词：GIS技术在城市规划中发挥了重要作用，通过地理信息系统可以实现城市空间布局、土地利用、交通规划等方面的优化。
总结词：遥感技术是生态环境监测的重要手段，通过卫星遥感数据可以快速获取大范围的环境信息，为环境保护和治理提供科学依据。
了解地球的地理媒体与地理信息获取
了解地球的地理媒体与地理信息获取地球是我们赖以生存的家园，而了解地球的地理信息对于我们认识世界、保护环境、解决问题都尤为重要。
在现代科技的支持下，地理媒体和地理信息获取成为我们获取地理知识的重要途径。
本文将就此展开分析，探讨地球地理媒体和地理信息获取的相关内容。
一、地理媒体：地球知识的窗口地理媒体是指向公众传播地球地理知识的媒体形式，如地理教科书、地理杂志、地理电视节目、地理网站等。
这些地理媒体的出现，极大地丰富了我们的地理学习渠道，使我们能够更加便捷、全面地获取地球地理信息。
首先，地理教科书是地理媒体的重要组成部分。
通过地理教科书，我们可以系统地学习地球的自然地理、人文地理等相关知识，对地球有一个整体性的认识。
同时，地理教科书还可以帮助我们了解一些地理概念、地貌特征、气候变化等基础知识，为我们深入学习和研究地理打下坚实的基础。
其次，地理杂志是向大众普及地理知识的重要媒介。
地理杂志以生动、形象的图片和文字介绍地球的地貌、环境、自然资源等内容，让读者能够亲身感受地球的魅力。
地理杂志还会推出一些专题报道，例如极地探险、山川壮丽的风景等，让读者通过阅读杂志，进一步了解到地球的多样性和壮丽景观。
此外，地理电视节目也是我们了解地球的重要途径之一。
如今，各种类型的地理纪录片、地理探险节目在电视上层出不穷，每天都有大量的地理相关节目播出。
这些地理电视节目以生动的画面、有趣的解说为观众展示了地球的奇妙之处，让我们身临其境地感受到了地球的神奇和美丽。
另外，在信息科技的发展推动下，互联网也成为了获取地理信息不可或缺的工具。
地理网站、地理论坛等网络平台为我们提供了丰富的地理学习资源和交流平台。
通过互联网，我们可以随时随地搜索地理相关的问题，了解最新的地球地理动态，与其他地理爱好者分享心得体会，拓宽了我们获取地理信息的渠道。
二、地理信息获取：从视听到实地考察除了地理媒体，实地考察也是获取地理信息的重要手段之一。
实地考察指的是身体力行地去目标地点实地观察和研究，获取更加真实、直观的地理信息。
地理学研究中的地理信息获取与处理技术
地理学研究中的地理信息获取与处理技术地理学是一门研究地球表面及其与人类活动相互作用的学科，地理信息获取与处理技术是地理学研究中不可或缺的一环。
地理信息获取是指通过各种手段和技术手段收集地理数据和信息，而地理信息处理则是利用计算机和其他相关工具对获取的地理信息进行加工、分析和可视化。
本文将介绍地理学研究中常用的地理信息获取与处理技术以及它们的应用。
一、遥感技术遥感技术是通过从遥远的地方获取地球表面的信息。
遥感技术可以利用航空器、卫星等平台获取大范围地理数据。
这些数据包括地表温度、植被覆盖、土地利用等信息。
遥感数据通常由遥感传感器获取，并经过预处理后用于地理信息处理。
在地理学研究中，遥感技术被广泛应用于环境监测、农业资源调查、城市规划等领域。
二、全球定位系统（GPS）全球定位系统是一种通过卫星导航和测量技术来确定地球上任意位置的系统。
GPS通过接收来自卫星的信号，并计算信号传播时间来确定接收装置的位置。
地理学家可以使用GPS来准确测量地理点的坐标，并将这些坐标与其他地理信息一起进行处理和分析。
例如，GPS可以帮助地理学家跟踪动物迁徙的路径，研究地壳运动等。
三、地理信息系统（GIS）地理信息系统是一种集成地理数据获取、存储、管理、分析和可视化的技术系统。
地理信息系统通过将不同来源和类型的地理数据进行整合和分析，可以提供更全面、精确的地理信息和决策支持。
地理信息系统在地理学研究中广泛应用于土地利用规划、水资源管理、自然灾害风险评估等领域。
四、数字地形模型（DTM）数字地形模型是一种用数值方法对地球表面进行建模的技术。
数字地形模型基于不同的数据源和测量方法，可以生成地形、地貌等地理属性的数字模型。
数字地形模型可以提供高分辨率的地理数据，帮助地理学家进行地形分析、水资源评估和地理模拟等工作。
五、地理数据挖掘地理数据挖掘是一种利用计算机科学和统计学方法从大量地理数据中提取常规化、隐含、有趣的知识和信息的技术。
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幻灯片1《地球信息科学概论》第三章地球信息获取资源环境学院王润怀幻灯片2主要手段3.1 遥感——重点3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化——重点幻灯片3主要手段3.1 遥感3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化幻灯片4一、遥感基础（一）基本概念1.遥感（R e m o t e S e n s i n g）广义：无接触的远距离探测。
狭义：是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。
幻灯片5 一、遥感基础（一）基本概念● 2.遥感系统（Remote Sensing System)包括五大部分：●被测目标的信息特征；●信息的获取；●信息的传输与记录；●信息的处理；●信息的应用。
幻灯片6一、遥感基础（二）遥感的分类（1）按遥感平台分类：（2）按传感器的探测波段分类：●近地面遥感●航空遥感（100m－10000m）；●航天遥感（>150Km）；●航宇遥感。
●●紫外遥感： 0.05 ~ 0.38 μｍ●可见光遥感： 0.38 ~ 0.76 μｍ●红外遥感： 0.76 ~ 1000μｍ●微波遥感： 1 mm ~ 10 m●多波段遥感：传感器由若干个窄波段组成（3）按工作方式分类：●主动遥感：探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。
●被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。
●幻灯片7二、电磁辐射● 1.电磁波●由振源发出的电磁振荡在空气中传播。
● 2.电磁波的特性●（1）电磁波是横波●（2）在真空中以光速传播（光速＝波长×频率）●（3）电磁波具有波粒二象性● 3.电磁波谱●将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。
●幻灯片8二、电磁辐射● 4.遥感学常用的电磁波分类名称和波长范围● 5.电磁辐射源●（1）自然辐射源●太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源●地球的电磁辐射：●小于3μm的波长，主要是太阳辐射的能量(近红外)；●大于6μm的波长(热红外)，主要是地物本身热辐射；●3-6 μm之间（中红外），太阳和地球的热辐射都要考虑。
●（2）人工辐射源：雷达幻灯片9三、地物光谱特征●任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。
少数还有透射电磁波的特性。
地物的这种特性称为地物的光谱特性。
●反射光谱特性●发射光谱特性●幻灯片10三、地物光谱特征● 1.反射光谱特性●（1）地物的反射率（反射系数或亮度系数）●地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。
反射率随入射波长而变化。
●（2）地物的反射光谱●地物的反射率随入射波长具有一定的变化规律。
●（3）地物的反射率、吸收率和透射率●对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；●吸收率高的地物，其反射率就低。
幻灯片11三、地物光谱特征● 2.发射光谱特性●地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。
●地物的发射率●发射率(Emissivity )：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。
●发射率是遥感探测的基础和出发点幻灯片12四、大气和环境对遥感的影响●1.大气吸收●太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用，引起这些波段太阳辐射强度的衰减，或完全不能通过大气。
● 2.大气散射●大气中的粒子与细小微粒（如烟、尘埃、雾霾、小水滴及气溶胶等）对电磁波具有散射作用。
散射的作用使在原传播方向上的辐射强度减弱，增加了向其他各个方向的辐射。
幻灯片13四、大气和环境对遥感的影响●3.大气的折射与反射●大气的折射率与大气密度有关，密度越大折射率越大。
因而，电磁波（太阳辐射）在大气中的传播轨迹是一条曲线。
●大气折射只是改变了太阳辐射方向，并不改变太阳辐射强度。
●大气反射主要发生在云层顶部，并与云量密切相关。
● 4.大气窗口●将电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段称为大气窗口。
●大气窗口的光谱段主要有：幻灯片14五、遥感图像的获取（一）遥感平台●1.遥感卫星●低轨卫星：150—200K M，寿命1～3周。
多数是军事卫星●中轨卫星：300～1500K M，寿命1年以上，如:陆地卫星、气象卫星、海洋卫星●高轨卫星：35800K M,寿命很长，如：通信卫星;G P S卫星：22000K M幻灯片15五、遥感图像的获取（一）遥感平台●2.陆地卫星系列●（1）美国陆地卫星系列L a n d s a t●轨道高度：705公里倾角:98.22°运行周期：98.9分钟24小时绕地球:15圈穿越赤道时间:上午9:45分扫描带宽度:185公里重复周期:16天卫星绕行:233圈幻灯片16五、遥感图像的获取（一）遥感平台●（2）法国资源卫星系列S P O T●轨道高度:约830公里●卫星覆盖周期:26天●扫描宽度:60(×60)公里●最高空间分辨率:全色波段---2.5米;多光谱波段---10米●优势特征：卫星搭载的传感器具有倾斜（侧视）能力，可以获取相邻轨道的地表信息，使重叠率达到60﹪，构成“立体像对”。
幻灯片17五、遥感图像的获取（一）遥感平台●（3）中国资源一号卫星——中巴地球资源卫星（C B E R S)●1999.10.14,C B E R S-01在太原卫星发射中心成功发射。
2003年C B E R S-02发射升空，目前仍在轨运行。
2007年9月19日，中巴地球资源卫星02B星升空。
●重访周期：26天，设计寿命：2年(C B E R S-01实际运行3年10月)。
●轨道：太阳同步近极地轨道。
H：778k m●最高空间分辨率：19.5m幻灯片18五、遥感图像的获取（一）遥感平台●（4）高分辨率商业卫星系列I K O N O S&Q u i c k b i r d●Q u i c k b i r d（美国）卫星●空间分辨率：全色0.62米●多光谱2.7米●全景成像面积：16.5×16.5平方公里●I K O N O S（美国）卫星●空间分辨率：全色1米●多光谱4米(蓝、绿、红、近红外）●全景成像面积：11×11平方公里幻灯片19五、遥感图像的获取（二）摄影成像●1.摄影成像分类●按记录方式分：●传统摄影成像：依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。
●数字摄影成像：通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。
●按探测波长分：紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、多光谱摄影●2.摄影机●（1）分幅式摄影机●（2）全景式摄影机●（3）多光谱摄影机●（4）数码摄影机幻灯片20五、遥感图像的获取（二）摄影成像●3.摄影像片的几何特征●投影、比例尺、像点位移●（1）航空像片属于中心投影●垂直投影：物体影像是通过相互平行的光线投影到与光线垂直的平面上。
（比例尺一致、与投影距离无关）。
●中心投影：空间任意直线均通过一固定点（投影中心）投射到一平面（投影平面）上而形成的透视关系。
●（2）像片的比例尺●像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。
●（3）像点位移：●在中心投影的像片上，由于地形起伏，引起平面上的点位在像片位置上的移动。
●幻灯片21五、遥感图像的获取（三）扫描成像●1.扫描成像：●依靠探测元件和扫描镜对目标物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像。
●瞬时视场：扫描成像时像元所对应的地面范围● 2. 探测波段：●紫外、可见光、红外和微波波段。
● 3. 成像方式：●光（学）/机（械）扫描成像、固体自扫描成像、高光谱成像光谱扫描。
幻灯片22五、遥感图像的获取（三）扫描成像●（1）光学－机械扫描仪●依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。
●几种光机扫描一仪●多光谱扫描仪（M S S)：光学纤维按4X6的矩阵形式排列，共有24个像元●专题制图仪（T M）：瞬间视场对应地面30X30m2，探测波段增为7个幻灯片23五、遥感图像的获取（三）扫描成像●（2）固体自扫描成像（推帚式扫描仪）●固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。
●采用线列（或面阵）探测器CCD（Charge-Coupled Device）作为敏感元件，线列探测器在垂直于飞行方向排列。
幻灯片24五、 遥感图像的获取（三）扫描成像● （3）高光谱成像光谱扫描（高光谱成像光谱仪）● 成像光谱仪：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。
按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。
● 特点：图像由多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成（200个以上波段数据）。
图像中的每一像元均得到连续的反射率曲线。
●幻灯片25五、遥感图像的获取（四）遥感图像的特征●遥感解译目标：●目标地物的大小、形状及空间分布特点●目标地物的属性特点●目标地物的变化动态特点●图像的几何特征（空间分辨率）●图像的物理特征（波谱分辨率、辐射分辨率）●图像的时间特征（时间分辩率）幻灯片26五、遥感图像的获取（四）遥感图像的特征●1.遥感图像的空间分辩率●指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。
●遥感最大成图比例尺●TM图像（30米分辨率）：1:10万●ETM（15米分辨率）： 1:5万●SPOT5（5米分辨率）：1:2.5万●SPOT5（2.5米分辨率）：1:1万●IKONOS（4米分辨率）：1:2.5万●IKONOS（1米分辨率）：1:3000●Quickbird（2.44米分辨率）： 1:1万●Quickbird（0.61米分辨率）： 1:2000幻灯片27五、遥感图像的获取（四）遥感图像的特征●2.遥感图像的波谱分辨率——传感器所用的波段数、波长及波段宽度●波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。
间隔愈小，分辨率愈高。
● 3. 遥感图像的辐射分辨率●辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。
一般用灰度的分级数表示。
●4、遥感图像的时间分辨率●时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。
●时间分辨率对动态监测很重要。
幻灯片28六、遥感地学信息获取（影像解译）●用遥感技术研究地球的实质●是以各种影像来模拟地表景观，反映地表环境与资源等的信息。