地理信息科学新进展
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• 促进了大湖区经济、社会、环境等的协调 发展
• 在沪宁杭等地区也可以尝试采用这种方式 提供信息与数据的共享
GLIN界面
• 专题
– 大湖区 – 环境 – 经济 – 教育 – 地图与GIS – 旅游
• 地图与GIS
– 以多种索引方式组织区域地理数据 – 提供交互式制图模块 – 链接地图与影像库
地图与GIS
– 土地覆被指覆盖地面的自然物体和人工建筑物
• 研究意义
– 土地利用导致土地覆被发生变化，从而影响地 球系统气候、水文、生物多样性等的重大变化
– LUCC问题是全球变化研究的重要内容
– LUCC研究的实质是人地关系
我国LUCC研究现状
• 选择有代表性的LUCC研究区域
– 深圳市 – 北京市 – 黄河三角洲 – ……
– 由植被指数和红边参数估计森林叶面积指数 (Ruiliang Pu)
– ……
– 从等高线中自动提取地形构造线(Tinghua Ai)
从等高线自动提取地形构造线算法
– 用二叉树表达曲线弯曲深度层次结构 – 自动提取地形要素，并根据曲线弯曲将流域系
统组织成树形结构
– 核心是利用狄洛尼三角化方法检测每根等高线 的弯曲深度层次结构
• 主题
主
– GIS数据
题
– 在线制图
– 影像集
– 其他资源
新闻
获取密歇根洲的地理基础数据
包括USGS制图产品(DLG、 DEM、DOQ、DRG)
G I S 数 据 获 取
通过ftp下载数据的基本情况及获取方式
链接到USGS网站
其他应用
• 城市管理 • 医疗保健 • 交通运输 • 商业 • ……
地理信息科学新进展
——2002年南京国际地理信息科学与技术大会综述
南京大学 李满春
汇报提纲
• Part 1 地理信息科学的学科体系 • Part 2 国际地理信息科学与技术大会 • Part 3 地理信息科学的技术与应用 • Part 4 结语
Part 1
地理信息科学的学科体系
• 地理信息科学由三部分组成
医疗保健应用
• 使用3S技术研究血吸虫病
– 血吸虫病传播与土地覆盖/利用类型密切相关 – 从遥感影像分类和实地调查资料了解血吸虫传播寄主
的分布模式 – 将寄主分布模式与人类活动模式相比较，了解人类感
染血吸虫病过程 – 制订血吸虫病防治策略
交通运输应用
• 车载GPS与地图匹配相结合，提高定位精 度
GIS在城市管理中应用
• 使用GIS空间分析功能辅助小学规划
– 以往研究往往在小学的周围建缓冲区 – Peng Mingjun使用位置-分配模型研究学校的邻近度、
学校-学生的供需平衡及模拟新增学校的效果 – 研究表明：学校的服务范围与其规模密切相关 – 利用空间分析辅助城市规划，规划学校规模与数量
• 会议主题是地理信息科学与技术在全球变 化和可持续发展中的应用Geoinformatics
for Global Change Studies & Sustainable
Development
• 大会分信息提取技术、分布式GIS、空间数 据分析和建模、全球定位系统和导航技术、 空间数据基础设施、土地利用与覆盖变化、 空间决策支持系统等十多个专题，进行多 场学术报告
信息模拟技术
• GIS/SDSS(空间决策支持系统)与数学模型相 结合，用于
– 科学预测
• 使用GIS和水动力模型预测洪水险情
– 动态模拟
• 元胞自动机模型进行城市发展动态模拟
– 辅助决策
• 位置-分配模型辅助小学选址
• 元胞自动机模型(Cellular Automata，简称 CA模型)
– 框架简单、开放、易于用计算机模拟
– 在地理学，尤其是在城市发展动态模拟中得到 广泛的应用
元胞自动机用于城市规划
• 香港大学的Anthony Gar-On Yeh集成CA模 型与GIS，把城市规划中的标准融入CA模 型中，演化出
– 环境限制CA模型 – 发展密度限制CA模型 – 综合限制CA模型 – ……
• 农业适宜性限制CA模 型的模拟结果
术)
• 可升级性和易获取性(基于高度平衡的服务器聚
类技术)
• 安全性(数据和系统建于企业级的安全控制之上)
GeoServNet的组成模块
• GSN Viewer
– 客户端二维和三维空间显示和分析工具
• GSN Server
– 高性能的服务器集，提供地理空间信息服务
• GSN Author
– 预处理及管理地理空间数据和数据库
应用举例
• 北美的大湖区信息网(GLIN)
– 集成GIS技术和空间数据基础设施 – 促进区域可持续发展
• GLIN网站(www.great-lakes.net)成立于 1995年，是国家、州和地区多级组织、机 构的合作项目
– 从1998年起提供网上制图和空间数据下载服务
• 为人们提供了大湖区信息获取和共享的核 心框架
• 全球变化研究的主要问题
– 碳循环 – 全球气候变暖 – 厄尔尼诺现象 – 土地利用/覆被变化 – ……
• 地理信息科学技术用于全球变化研究
– 获取对地观测数据 – 模拟自然过程 – 研究人地关系 – 进行预测预报
模拟气候变化
• 气候变化主要表现在地区尺度上，变化的 幅度与影响范围在不同地区间存在差异
• 著名专家作了精彩的主题报告，成为大会 诸多亮点之一
主题报告
• GIS in the Field (Michael Goodchild) • Global Observations of Forest Cover: the Role of
Remote Sensing in Monitoring the World’s Forests (John Townshend) • A Decade of GIS, What’s Next? (Michael Batty) • Spatially Explicit Forest Carbon Cycle Modeling Based on Remote Sensing and GIS (Jingming Chen) • Climate Change Impact Assessment and Sustainable Development (Yongyuan Yin)
– 用于农田保护
• 发展密度限制CA 模型 的模拟结果
– 用于城市规划
信息传播技术
• 地理信息的传播主要通过信息基础设施建 设，信息的共享和互操作实现
• WebGIS使地理信息及服务走向社会，通过 网络极大的扩展了信息的传播范围
分布式地理信息服务解决方案GeoServNet
• Vincent Tao基于开放式对象体系设计分布式 地理信息服务模型，并开发出基于网络的地 理信息服务引擎—— GeoServNet
– 地理信息机理 – 地理信息技术 – 地理信息应用
地理信息科学
理论 技术 应用
地理信息机理
地理信息特征 信息传输机理
……
全球变化
气候变化 自然灾害 人类活动 环境生态
区域可持续发展
区域农业 区域工业 区域经济 区域社会
地理信息技术
信息获取技术 信息模拟技术 信息传播技术
地理信息科学体系 (据陈述彭等改编)
GeoServNet Version 1
鹰眼
工具栏
描述信 息
地图区域
GeoServNet in Moose Mountain Project
三维显示 Moose山
全球变化研究
• 全球变化：全球环境中能改变地球承载生 命能力的变化
• 侧重研究地球系统各个圈层的相互作用以 及人类活动对全球环境的影响
的模拟结果，模拟森林地景的变化
• 研究结果
– 全球变暖使得其他物种将取代现有优势种
– 森林砍伐能延缓优势种的演替过程，但不会影 响全球变暖长期作用的效果
土地利用/覆被变化研究(LUCC)
• 概念
– LUCC：Land Use/Cover Change
– 土地利用反映人类对土地资源的利用方式和利 用状况
• Michael Batty教授在会议最后一场报告结 束后，面对会议现场极为活跃的学术气氛， 衷心赞扬本次会议的学术水平高、学术氛 围浓
会议照片
对本次大会 的报道
Part 3
地理信息科学的技术与应用
• 地理信息科学技术 – 信息获取技术 – 信息模拟技术 – 信息传播技术
• 地理信息科学应用 – 全球变化研究 – 区域可持续发展 – 其他应用
• 获取土地利用/覆被变化及驱动因子数据
– 遥感影像 – 人口数据 – 经济数据 – ……
• 使用模型模拟并综合分析土地利用/覆被变化的驱动机 制与环境效应
研究实例
• 使用NOAA/AVHRR数据研究沙尘暴与土地覆被的 关系(Yida Fan)
• 使用TM数据研究黄河三角洲耕地变化的驱动因素 (Gengxing Zhao)
会上提出一些重要概念、发现和方法
• 密执根州立大学Prof. Jiaguo Qi首次提出将 土地景观与声觉景观相结合的新概念
• 伯克利加州大学Dr. Yinyan Guo首次发表利 用GIS研究美国土壤多样性的重要发现
• 美国海岸、陆地和大气研究所Dr. Zhaohua Wu将数学领域一种新的变换方法（HuangHilbert变换）应用于海洋表面温度变化驱动 因子的分解和识别上，为遥感和GIS数据处 理提供了新的分析方法
• 在较小的空间尺度与较大的时间范围内模 拟气候变化及过程是全球气候研究的重点
森林景观在全球变暖条件下 对应不同森林砍伐程度的反应的空间模拟
• 研究对象 威斯康星洲北部阔叶林
• 研究目的
– 全球变暖对森林优势种演替的影响 – 森林砍伐能否有效延长演替过程
• 研究方法
– Gap model 与 Landscape transition model相结合 – Gap model (LINKAGES)模拟单个森林物种的变化 – Landscape transition model (LANDIS)结合gap model
– 通过标准的因特网浏览器获取、装配、租用地理 处理组件
– 提供地理空间显示、地理数据获取、数据转换、 地形分析、三维显示等服务
GeoServNet的主要特点
• 开放性和互操作性(基于Open GIS标准) • 交互性(基于智能客户线程协议技术) • 可靠性和可扩充性(基于Java分布式对象计算技
• 使用MSS和TM数据，研究深圳市土地利用变化及 城市化过程(Yuan Yi)
• 用IKONOS影像生成城市土地利用图(Jinfei Wang)
• ……
沙尘暴影响地区土地覆被分类 (据Yida Fan，2002)
区域可持续发展
• 概念：社会、经济、人口、资源、环境的 协调发展
• 可持续发展依赖于是否能够融合现有的数 据、信息、知识及技术，并将它们成功的 应用到工业、农业、商业、管理等各个部 门
• GIS用于物流研究 • ……
商业应用
• 使用空间分析辅助商业决策
– 澳大利亚墨尔本市某汽车代理商使用空间分析 优化代理网络
– 应用Arc/Info的位置-分配模型
初始代理网络
• 墨尔本市现有5个汽车代 理网点
• 为提高市场渗透率，决 定新增一个网点
• 代理商把主要顾客定位 为工薪阶层，并绘制就 业人口分布图及到网点 的10km、30km等距离 线作为决策的基础
地理信息获取技术
– 摄影测量技术 – 遥感技术 – GPS – 实地测量、观测、统计 – ……
– 摄影测量获得城市要素的三维信息，建设虚拟 城市
– 遥感获取自然资源、土地利用/覆被变化、环境 等信息
– GPS获取地理实体的空间位置、空间位移等信 息
Байду номын сангаас
• 有时需要对采集数据进行处理，如
– 投影变换 – 辐射纠正 – 几何纠正 – 数据提取 – ……
Part 2
国际地理信息科学与技术大会
国际地理信息科学与技术大会 Geoinformatics’2002
• 今年6月1日至3日在南京召开
• 会议得到政府部门、全球华人GIS组织、南 京大学以及科技界的高度重视
• 包括Goodchild、Michael Batty、徐冠华在 内的国内外著名专家、学者300余人参加了 本次学术研讨会
栅格数据投影变换的误差研究
– 美国地质勘查局(USGS)对栅格数据坐标/ 投影转换进行研究，提出提高转换精度 的多种解决方案
• 研究动态投影：根据纬度调整投影参数，使 投影后栅格单元的大小不变
• 建立决策支持系统，考虑像素大小、面积范 围、重取样方法等多重因素，选择最优投影 方案
• 对已有数据进行操作可以获取新的信息， 加深对地理对象的认识
• 在沪宁杭等地区也可以尝试采用这种方式 提供信息与数据的共享
GLIN界面
• 专题
– 大湖区 – 环境 – 经济 – 教育 – 地图与GIS – 旅游
• 地图与GIS
– 以多种索引方式组织区域地理数据 – 提供交互式制图模块 – 链接地图与影像库
地图与GIS
– 土地覆被指覆盖地面的自然物体和人工建筑物
• 研究意义
– 土地利用导致土地覆被发生变化，从而影响地 球系统气候、水文、生物多样性等的重大变化
– LUCC问题是全球变化研究的重要内容
– LUCC研究的实质是人地关系
我国LUCC研究现状
• 选择有代表性的LUCC研究区域
– 深圳市 – 北京市 – 黄河三角洲 – ……
– 由植被指数和红边参数估计森林叶面积指数 (Ruiliang Pu)
– ……
– 从等高线中自动提取地形构造线(Tinghua Ai)
从等高线自动提取地形构造线算法
– 用二叉树表达曲线弯曲深度层次结构 – 自动提取地形要素，并根据曲线弯曲将流域系
统组织成树形结构
– 核心是利用狄洛尼三角化方法检测每根等高线 的弯曲深度层次结构
• 主题
主
– GIS数据
题
– 在线制图
– 影像集
– 其他资源
新闻
获取密歇根洲的地理基础数据
包括USGS制图产品(DLG、 DEM、DOQ、DRG)
G I S 数 据 获 取
通过ftp下载数据的基本情况及获取方式
链接到USGS网站
其他应用
• 城市管理 • 医疗保健 • 交通运输 • 商业 • ……
地理信息科学新进展
——2002年南京国际地理信息科学与技术大会综述
南京大学 李满春
汇报提纲
• Part 1 地理信息科学的学科体系 • Part 2 国际地理信息科学与技术大会 • Part 3 地理信息科学的技术与应用 • Part 4 结语
Part 1
地理信息科学的学科体系
• 地理信息科学由三部分组成
医疗保健应用
• 使用3S技术研究血吸虫病
– 血吸虫病传播与土地覆盖/利用类型密切相关 – 从遥感影像分类和实地调查资料了解血吸虫传播寄主
的分布模式 – 将寄主分布模式与人类活动模式相比较，了解人类感
染血吸虫病过程 – 制订血吸虫病防治策略
交通运输应用
• 车载GPS与地图匹配相结合，提高定位精 度
GIS在城市管理中应用
• 使用GIS空间分析功能辅助小学规划
– 以往研究往往在小学的周围建缓冲区 – Peng Mingjun使用位置-分配模型研究学校的邻近度、
学校-学生的供需平衡及模拟新增学校的效果 – 研究表明：学校的服务范围与其规模密切相关 – 利用空间分析辅助城市规划，规划学校规模与数量
• 会议主题是地理信息科学与技术在全球变 化和可持续发展中的应用Geoinformatics
for Global Change Studies & Sustainable
Development
• 大会分信息提取技术、分布式GIS、空间数 据分析和建模、全球定位系统和导航技术、 空间数据基础设施、土地利用与覆盖变化、 空间决策支持系统等十多个专题，进行多 场学术报告
信息模拟技术
• GIS/SDSS(空间决策支持系统)与数学模型相 结合，用于
– 科学预测
• 使用GIS和水动力模型预测洪水险情
– 动态模拟
• 元胞自动机模型进行城市发展动态模拟
– 辅助决策
• 位置-分配模型辅助小学选址
• 元胞自动机模型(Cellular Automata，简称 CA模型)
– 框架简单、开放、易于用计算机模拟
– 在地理学，尤其是在城市发展动态模拟中得到 广泛的应用
元胞自动机用于城市规划
• 香港大学的Anthony Gar-On Yeh集成CA模 型与GIS，把城市规划中的标准融入CA模 型中，演化出
– 环境限制CA模型 – 发展密度限制CA模型 – 综合限制CA模型 – ……
• 农业适宜性限制CA模 型的模拟结果
术)
• 可升级性和易获取性(基于高度平衡的服务器聚
类技术)
• 安全性(数据和系统建于企业级的安全控制之上)
GeoServNet的组成模块
• GSN Viewer
– 客户端二维和三维空间显示和分析工具
• GSN Server
– 高性能的服务器集，提供地理空间信息服务
• GSN Author
– 预处理及管理地理空间数据和数据库
应用举例
• 北美的大湖区信息网(GLIN)
– 集成GIS技术和空间数据基础设施 – 促进区域可持续发展
• GLIN网站(www.great-lakes.net)成立于 1995年，是国家、州和地区多级组织、机 构的合作项目
– 从1998年起提供网上制图和空间数据下载服务
• 为人们提供了大湖区信息获取和共享的核 心框架
• 全球变化研究的主要问题
– 碳循环 – 全球气候变暖 – 厄尔尼诺现象 – 土地利用/覆被变化 – ……
• 地理信息科学技术用于全球变化研究
– 获取对地观测数据 – 模拟自然过程 – 研究人地关系 – 进行预测预报
模拟气候变化
• 气候变化主要表现在地区尺度上，变化的 幅度与影响范围在不同地区间存在差异
• 著名专家作了精彩的主题报告，成为大会 诸多亮点之一
主题报告
• GIS in the Field (Michael Goodchild) • Global Observations of Forest Cover: the Role of
Remote Sensing in Monitoring the World’s Forests (John Townshend) • A Decade of GIS, What’s Next? (Michael Batty) • Spatially Explicit Forest Carbon Cycle Modeling Based on Remote Sensing and GIS (Jingming Chen) • Climate Change Impact Assessment and Sustainable Development (Yongyuan Yin)
– 用于农田保护
• 发展密度限制CA 模型 的模拟结果
– 用于城市规划
信息传播技术
• 地理信息的传播主要通过信息基础设施建 设，信息的共享和互操作实现
• WebGIS使地理信息及服务走向社会，通过 网络极大的扩展了信息的传播范围
分布式地理信息服务解决方案GeoServNet
• Vincent Tao基于开放式对象体系设计分布式 地理信息服务模型，并开发出基于网络的地 理信息服务引擎—— GeoServNet
– 地理信息机理 – 地理信息技术 – 地理信息应用
地理信息科学
理论 技术 应用
地理信息机理
地理信息特征 信息传输机理
……
全球变化
气候变化 自然灾害 人类活动 环境生态
区域可持续发展
区域农业 区域工业 区域经济 区域社会
地理信息技术
信息获取技术 信息模拟技术 信息传播技术
地理信息科学体系 (据陈述彭等改编)
GeoServNet Version 1
鹰眼
工具栏
描述信 息
地图区域
GeoServNet in Moose Mountain Project
三维显示 Moose山
全球变化研究
• 全球变化：全球环境中能改变地球承载生 命能力的变化
• 侧重研究地球系统各个圈层的相互作用以 及人类活动对全球环境的影响
的模拟结果，模拟森林地景的变化
• 研究结果
– 全球变暖使得其他物种将取代现有优势种
– 森林砍伐能延缓优势种的演替过程，但不会影 响全球变暖长期作用的效果
土地利用/覆被变化研究(LUCC)
• 概念
– LUCC：Land Use/Cover Change
– 土地利用反映人类对土地资源的利用方式和利 用状况
• Michael Batty教授在会议最后一场报告结 束后，面对会议现场极为活跃的学术气氛， 衷心赞扬本次会议的学术水平高、学术氛 围浓
会议照片
对本次大会 的报道
Part 3
地理信息科学的技术与应用
• 地理信息科学技术 – 信息获取技术 – 信息模拟技术 – 信息传播技术
• 地理信息科学应用 – 全球变化研究 – 区域可持续发展 – 其他应用
• 获取土地利用/覆被变化及驱动因子数据
– 遥感影像 – 人口数据 – 经济数据 – ……
• 使用模型模拟并综合分析土地利用/覆被变化的驱动机 制与环境效应
研究实例
• 使用NOAA/AVHRR数据研究沙尘暴与土地覆被的 关系(Yida Fan)
• 使用TM数据研究黄河三角洲耕地变化的驱动因素 (Gengxing Zhao)
会上提出一些重要概念、发现和方法
• 密执根州立大学Prof. Jiaguo Qi首次提出将 土地景观与声觉景观相结合的新概念
• 伯克利加州大学Dr. Yinyan Guo首次发表利 用GIS研究美国土壤多样性的重要发现
• 美国海岸、陆地和大气研究所Dr. Zhaohua Wu将数学领域一种新的变换方法（HuangHilbert变换）应用于海洋表面温度变化驱动 因子的分解和识别上，为遥感和GIS数据处 理提供了新的分析方法
• 在较小的空间尺度与较大的时间范围内模 拟气候变化及过程是全球气候研究的重点
森林景观在全球变暖条件下 对应不同森林砍伐程度的反应的空间模拟
• 研究对象 威斯康星洲北部阔叶林
• 研究目的
– 全球变暖对森林优势种演替的影响 – 森林砍伐能否有效延长演替过程
• 研究方法
– Gap model 与 Landscape transition model相结合 – Gap model (LINKAGES)模拟单个森林物种的变化 – Landscape transition model (LANDIS)结合gap model
– 通过标准的因特网浏览器获取、装配、租用地理 处理组件
– 提供地理空间显示、地理数据获取、数据转换、 地形分析、三维显示等服务
GeoServNet的主要特点
• 开放性和互操作性(基于Open GIS标准) • 交互性(基于智能客户线程协议技术) • 可靠性和可扩充性(基于Java分布式对象计算技
• 使用MSS和TM数据，研究深圳市土地利用变化及 城市化过程(Yuan Yi)
• 用IKONOS影像生成城市土地利用图(Jinfei Wang)
• ……
沙尘暴影响地区土地覆被分类 (据Yida Fan，2002)
区域可持续发展
• 概念：社会、经济、人口、资源、环境的 协调发展
• 可持续发展依赖于是否能够融合现有的数 据、信息、知识及技术，并将它们成功的 应用到工业、农业、商业、管理等各个部 门
• GIS用于物流研究 • ……
商业应用
• 使用空间分析辅助商业决策
– 澳大利亚墨尔本市某汽车代理商使用空间分析 优化代理网络
– 应用Arc/Info的位置-分配模型
初始代理网络
• 墨尔本市现有5个汽车代 理网点
• 为提高市场渗透率，决 定新增一个网点
• 代理商把主要顾客定位 为工薪阶层，并绘制就 业人口分布图及到网点 的10km、30km等距离 线作为决策的基础
地理信息获取技术
– 摄影测量技术 – 遥感技术 – GPS – 实地测量、观测、统计 – ……
– 摄影测量获得城市要素的三维信息，建设虚拟 城市
– 遥感获取自然资源、土地利用/覆被变化、环境 等信息
– GPS获取地理实体的空间位置、空间位移等信 息
Байду номын сангаас
• 有时需要对采集数据进行处理，如
– 投影变换 – 辐射纠正 – 几何纠正 – 数据提取 – ……
Part 2
国际地理信息科学与技术大会
国际地理信息科学与技术大会 Geoinformatics’2002
• 今年6月1日至3日在南京召开
• 会议得到政府部门、全球华人GIS组织、南 京大学以及科技界的高度重视
• 包括Goodchild、Michael Batty、徐冠华在 内的国内外著名专家、学者300余人参加了 本次学术研讨会
栅格数据投影变换的误差研究
– 美国地质勘查局(USGS)对栅格数据坐标/ 投影转换进行研究，提出提高转换精度 的多种解决方案
• 研究动态投影：根据纬度调整投影参数，使 投影后栅格单元的大小不变
• 建立决策支持系统，考虑像素大小、面积范 围、重取样方法等多重因素，选择最优投影 方案
• 对已有数据进行操作可以获取新的信息， 加深对地理对象的认识