地理空间认知
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实时∕准实时
表达方式 二维
2.5维
三维
功能变化
智能决策支持型 模型决策支持型 分析型 管理型
体系与结构变化
分分布布式式 GGIISS
WWeebbSSeerrvvicicee GGrrididSSeerrvvicicee
开开放放式式 GGIISS
WWeebbGGIISS （（CC/S/S与与BB/S/S集集成成））
认知——预知
• 科学防范胜于救灾。 • 极端天气、环境恶化、灾害频发需要人们采用先
进手段对细微征兆进行精确监测，准确作出判 断，及时发出预警，科学指挥应对。
认知活动的手段 包括两类
一类是硬件， 如科学仪器和 设备等，是人 体器官的延长;
另一类是软件，如 科学理论和科学方 法等，是人类器官
的扩大。
之三：解决目前存在的问题的总体思路——是要 把地理信息系统建设的着眼点放在基于网络∕网格 环境的地理信息体系服务能力上、即以网络∕网格 为平台，以空间信息为纽带，各种要素、单元、信 息系统按照一定的组织结构和相互联系，并遵循相 应标准和协议构成的整体系统。
之四：根据上述总体思路，地理空间信息工 程技术前沿有三个问题值得关注：
第二章
GIS空间认知原理
主要内容
基础空间认知 变化空间认知 GIS技术认知 总结
1、基础空间认知
地理空间与地理系统
地理空间——是地球上大汽圈、 水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈 交互作用的区域，即地球表层空 间。 地球上许多自然和生物现象大都 发生在地理空间中； 地理系统——地球表面的几何模 型：
• 共分为四类（自然表面、大地水准 面、椭球体模型、数学模型）。
全球定位系统
遥感
GPS/GIS/RS
哪里
是
什么Æ 为什么 和 那么
制图 包括物理 要素的精确位置
(图形的)
描述性 制图
说明性 建模
分析 包括空间 关系探索
(数值的)
今天的世界已经成为没有地图、天气图、GIS就 无法“运转”的时代，因为地图、天气图、GIS等都 反映了客观世界的空间关系和空间结构。特别是 GIS，它是人们表达世界、认识世界和改变世界的 新的技术手段。
•基于网络服务的地理信息共享与空间数据互操 作技术； •基于网格服务的信息资源共享与协同工作技术 ； •基于传感器网络（卫星传感器网、物联网）的 智能化服务技术。
之五：地理空间信息工程技术的最终目标——是 要实现网上的数字地理世界与现实地理世界的无缝 结合，达到对现实物理地理世界的实时感知、判断 、预警和决策。
自然表面
地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的 表面：非常复杂、难以表达；
大地水准面
从海平面延伸到所有大陆下部且与地球重力方 向处处正交的一个连续、闭合的水准面。
动态性；
椭球体模型
采用旋转椭球体来代替地球体。
规则的数学表面，扁率为：1/293;
三种模型的关系
地理空间认知流程
OGC：由于地理信息的复杂性和人们认识观念上的差 别，不同的学科可能对地理空间世界按照各自的认识 和思维方式来构造不同的模型。
时间、空间、属性，这是地理空间信息的三 要素，每个人的工作、生活和学习中每时每刻 都会涉及到的。
认知手段
人类借助什么来认 识变化着的世界或 人类自身赖以生存和 发展的地理环境呢？ 这就是地理信息工程 技术要解决的问题。
实地考察 利用地图 利用天气图 利用地理信息系统 利用虚拟地理环境
中国海域
地理信息系统
这是一个宏伟的目标，任重而道远。
随随着着科科学学的的发发展展和和认认识识的的深深化化，， 工工具具要要素素处处于于越越来来越越重重要要的的地地位位。。
人类生活在地球上，人类的一切活动无不与 地理空间信息相关。什么时间，什么地点，发生 了什么事情，为什么发生在这里，事发地点的环 境及其与周围环境的关系，这都是人们比以往任 何时候都更为关心的问题。
地理空间认知模型
三层次模型：抽象层次比较细致，但较繁；为了简单明 确地描述GIS的抽象过程，归纳三个层次来进行抽象。
2、变化空间认知
z 气候变暖——天气极端异常 z 环境变化——生态严重破坏 z 灾害变化——频繁危及人类
沙尘暴灾害
地震灾害-汶川
泥石流灾害-舟曲
暴雨灾害-印尼
海啸灾害-日本
WWeebbGGIISS （（CC/S/S，，BB/S/S））
桌桌面面GGIISS
基基于于主主机机的的 GGIISS
启示： 共享和开放是GIS技 术发展的必然趋势
开发模式变化
Grid Service 封装组件 Web Service 封装组件
组件式GIS
模块式GIS 集成式GIS GIS 功能包
启示： 组件化 标准化封装
4、总结
之一：世界是变化着的（人类面临的问题的变化、人 类需求的变化、技术的发展变化）。
GIS也是变化着的（体系结构的变化、开发模式的变 化、功能上的变化、信息源上的变化、概念上的变化 ）。
Байду номын сангаас
之二：目前的地理信息工程技术面临着许多问题。如：
•信息资源不能共享，系统之间不能互联互通互操作； •数据源具有多参照系、多类型、多时态、多尺度、多语 义等特点，导致集成应用的数据不一致、不连续等问题 ； •网络∕网格环境下“质”与“量”、“供”与“需”、“零”与“整” 的矛盾； •网络上的数字世界与现实的物理世界的分离，导致应用 时效性和智能化程度低。
从从对对本本学学科科的的影影响响 的的角角度度看看，，2200世世纪纪 5500年年代代以以来来，，技技术术 发发展展变变化化最最大大的的应应
该该是是：：
电子计算机技术 空间技术
通信网络技术 地球空间信息技术
3、GIS技术认知
信息源 地图数字化
静态、滞后
遥感影像
卫星导航 定位数据
统计信息 多维动态信息
表达方式 二维
2.5维
三维
功能变化
智能决策支持型 模型决策支持型 分析型 管理型
体系与结构变化
分分布布式式 GGIISS
WWeebbSSeerrvvicicee GGrrididSSeerrvvicicee
开开放放式式 GGIISS
WWeebbGGIISS （（CC/S/S与与BB/S/S集集成成））
认知——预知
• 科学防范胜于救灾。 • 极端天气、环境恶化、灾害频发需要人们采用先
进手段对细微征兆进行精确监测，准确作出判 断，及时发出预警，科学指挥应对。
认知活动的手段 包括两类
一类是硬件， 如科学仪器和 设备等，是人 体器官的延长;
另一类是软件，如 科学理论和科学方 法等，是人类器官
的扩大。
之三：解决目前存在的问题的总体思路——是要 把地理信息系统建设的着眼点放在基于网络∕网格 环境的地理信息体系服务能力上、即以网络∕网格 为平台，以空间信息为纽带，各种要素、单元、信 息系统按照一定的组织结构和相互联系，并遵循相 应标准和协议构成的整体系统。
之四：根据上述总体思路，地理空间信息工 程技术前沿有三个问题值得关注：
第二章
GIS空间认知原理
主要内容
基础空间认知 变化空间认知 GIS技术认知 总结
1、基础空间认知
地理空间与地理系统
地理空间——是地球上大汽圈、 水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈 交互作用的区域，即地球表层空 间。 地球上许多自然和生物现象大都 发生在地理空间中； 地理系统——地球表面的几何模 型：
• 共分为四类（自然表面、大地水准 面、椭球体模型、数学模型）。
全球定位系统
遥感
GPS/GIS/RS
哪里
是
什么Æ 为什么 和 那么
制图 包括物理 要素的精确位置
(图形的)
描述性 制图
说明性 建模
分析 包括空间 关系探索
(数值的)
今天的世界已经成为没有地图、天气图、GIS就 无法“运转”的时代，因为地图、天气图、GIS等都 反映了客观世界的空间关系和空间结构。特别是 GIS，它是人们表达世界、认识世界和改变世界的 新的技术手段。
•基于网络服务的地理信息共享与空间数据互操 作技术； •基于网格服务的信息资源共享与协同工作技术 ； •基于传感器网络（卫星传感器网、物联网）的 智能化服务技术。
之五：地理空间信息工程技术的最终目标——是 要实现网上的数字地理世界与现实地理世界的无缝 结合，达到对现实物理地理世界的实时感知、判断 、预警和决策。
自然表面
地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的 表面：非常复杂、难以表达；
大地水准面
从海平面延伸到所有大陆下部且与地球重力方 向处处正交的一个连续、闭合的水准面。
动态性；
椭球体模型
采用旋转椭球体来代替地球体。
规则的数学表面，扁率为：1/293;
三种模型的关系
地理空间认知流程
OGC：由于地理信息的复杂性和人们认识观念上的差 别，不同的学科可能对地理空间世界按照各自的认识 和思维方式来构造不同的模型。
时间、空间、属性，这是地理空间信息的三 要素，每个人的工作、生活和学习中每时每刻 都会涉及到的。
认知手段
人类借助什么来认 识变化着的世界或 人类自身赖以生存和 发展的地理环境呢？ 这就是地理信息工程 技术要解决的问题。
实地考察 利用地图 利用天气图 利用地理信息系统 利用虚拟地理环境
中国海域
地理信息系统
这是一个宏伟的目标，任重而道远。
随随着着科科学学的的发发展展和和认认识识的的深深化化，， 工工具具要要素素处处于于越越来来越越重重要要的的地地位位。。
人类生活在地球上，人类的一切活动无不与 地理空间信息相关。什么时间，什么地点，发生 了什么事情，为什么发生在这里，事发地点的环 境及其与周围环境的关系，这都是人们比以往任 何时候都更为关心的问题。
地理空间认知模型
三层次模型：抽象层次比较细致，但较繁；为了简单明 确地描述GIS的抽象过程，归纳三个层次来进行抽象。
2、变化空间认知
z 气候变暖——天气极端异常 z 环境变化——生态严重破坏 z 灾害变化——频繁危及人类
沙尘暴灾害
地震灾害-汶川
泥石流灾害-舟曲
暴雨灾害-印尼
海啸灾害-日本
WWeebbGGIISS （（CC/S/S，，BB/S/S））
桌桌面面GGIISS
基基于于主主机机的的 GGIISS
启示： 共享和开放是GIS技 术发展的必然趋势
开发模式变化
Grid Service 封装组件 Web Service 封装组件
组件式GIS
模块式GIS 集成式GIS GIS 功能包
启示： 组件化 标准化封装
4、总结
之一：世界是变化着的（人类面临的问题的变化、人 类需求的变化、技术的发展变化）。
GIS也是变化着的（体系结构的变化、开发模式的变 化、功能上的变化、信息源上的变化、概念上的变化 ）。
Байду номын сангаас
之二：目前的地理信息工程技术面临着许多问题。如：
•信息资源不能共享，系统之间不能互联互通互操作； •数据源具有多参照系、多类型、多时态、多尺度、多语 义等特点，导致集成应用的数据不一致、不连续等问题 ； •网络∕网格环境下“质”与“量”、“供”与“需”、“零”与“整” 的矛盾； •网络上的数字世界与现实的物理世界的分离，导致应用 时效性和智能化程度低。
从从对对本本学学科科的的影影响响 的的角角度度看看，，2200世世纪纪 5500年年代代以以来来，，技技术术 发发展展变变化化最最大大的的应应
该该是是：：
电子计算机技术 空间技术
通信网络技术 地球空间信息技术
3、GIS技术认知
信息源 地图数字化
静态、滞后
遥感影像
卫星导航 定位数据
统计信息 多维动态信息