空间信息导论

地球空间信息技术的概念

数字地球概念、核心技术、应用，这章很重要，最好全部掌握

Open GIS九层模型

GIS、RS、GPS基本概念，基本知识点，常见遥感卫星

3S集成的技术应用，集体的应用实例（非常重要）

空间数据的质量、表现、如何控制

共享相互操作方式、标准、3WEB要素服务规范

空间数据挖掘

地球空间信息科学

基本概念地球空间信息科学是研究地球系统信息流的科学。

研究对象地球信息由属性特征信息、运动状态信息和运动方式信息等组成

应用领域最广泛的领域是全球变化和区域可持续发展。

地球空间信息科学的形成基础

技术基础：

遥感、全球定位系统、地理信息系统、信息传输技术、模拟（模拟是通过对客观实体观测、类比、分析、概括、抽象而建立与客观实体物理、化学、生物、力学以及时间和空间同构的模型的技术体系。）、计算机集成技术

数据集成是对多个数据集进行全部或部分的调整、转化、叠加和合成等操作。

（数据经过操作后仍保持原来数据的特征，如果经过操作后产生了新的数据，则称为数据融合。

数据集成的目的是形成充分兼容的空间、时间和属性上无缝的数据库。它既包括对栅格数据、矢量数据和统计数据等异类数据的集成，也包括对遥感、地面观测和社会统计等异源数据的集成，还包括对不同尺度数据的集成。）

地球信息系统集成既包括地理信息系统中的数据库、地图可视化技术系统和空间分析系统等模块的集成，也包括地理信息系统与应用模型库系统的集成，还包括不同地理信息系统之间的集成。

地球信息是关于地球系统中的物质流、能量流和人流的信息，通常由属性特征信息、运动状态信息和运动方式信息等组成。

第二章数字地球

数字地球是指数字化三维显示的虚拟地球，是信息化的地球，它是包括数字化、网络化、智能化与可视化的技术系统。

为了解决数字地球中的数字化、信息化以及应用问题，需要研究以下关键技术：科学计算、海量存储、宽带网、卫星数据获取、元数据、互操作等等。

核心技术

信息高速公路和计算机宽带高速网

高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术

地球空间数据的存储和处理

超媒体空间信息系统

地理信息的分布式计算

无比例尺数据库

（无比例尺数据库是指以一个大比例尺数据库为基础数据源，在一定区域内空间对象的信息量随比例尺变化自动增减，即可以由大比例尺空间数据自动生成较小比例尺的数据。）

空间数据仓库

（空间数据仓库是指支持管理和决策过程的、面向主题的、集成的和随时间变化的、持久的和具有空间坐标的地理数据的集合。）

空间数据融合(Fusion)

（空间数据融合是指多种数据合成后，不再保存原来的数据，而产生了一种新的综合数据，如假彩色合成影像。）

可视化和虚拟现实(VR，Virtual Reality)

元数据(Metadata) 通过Metadata对数据进行详细的描述

Integration（集成），是指一种有机的结合，在线的连接、实时的处理和系统的整体性。

“3S”集成包括空基3S集成与地基3S集成。

数字地球的应用

1．数字地球对全球变化与社会可持续发展的作用

2．数字地球对社会经济和生活的影响

3．数字地球与精细农业

4．数字地球与智能化交通（ITS）

5．数字地球与高科技工业园区

6．数字地球与现代化战争

第三章

数据是对客观事物的符号表示，是指那些未经加工的事实或是着重对一种特定现象的客观描述，它是客观事物的性质、属性、位置以及相互关系的抽象表示，是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数值、文字、符号、图形、图像以及它们能转换的数据等形式。

信息是人们或机器提供的关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的改变而改变。

信息的特性：普遍性无限性相对性传递性变换性有序性动态性无损耗性

信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。也就是说数据是信息的载体。数据是对现实世界状况的数字符号记录，信息是经过重新组织的，能揭示现实世界内在机理的并有利于研究工作的数据。

地理实体是地理数据库中的实体，是指在现实世界中再也不能划分为同类现象的现象。

地理空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交换作用的区域，是我们所生活的现实世界所在的空间。

地理数据是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

地理信息是指与所研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。

空间数据的特点空间性（区域性）时间性（动态性）语义性多维结构特性

地球对象的认知与抽象

认知就是“信息获取、存贮转换、分析和利用的过程”，也就是“信息的处理过程”。

抽象(abstract)是从众多的事物中抽取出共同的、本质性的特征，而舍弃其非本质的特征。

目的: 将现实地球空间对象通过计算机表示出来。

认知与抽象过程会产生差别的原因:

（1）地球空间信息的复杂性；

（2）人们认知地球空间的手段、方法有差异；

（3）不同的学科、部门对地球空间现实世界的兴趣点不同，建立的模型也不同。OpenGIS的九层模型

现实世界（real world）：实际存在的、复杂混沌的大千世界，它是地理空间信息抽象的起点。概念世界（conceptual world）：由人们认识并命名的事物组成的世界。

地理空间世界（Geospatial world）：反映地图和GIS的世界，用抽象和符号的方式表达概念世界中与地图和地理数据有关的事物。

维度世界（尺度世界,dimensionality world）：经过量测确定几何特征和定位精度的地理空间世界。

项目世界（project world）：是尺度地理空间世界的一个被选择部分，按照语义来构造。例如GIS中的专题层。

地理点列世界：在一个特殊的地理层中定义的点列，它们与软件系统相关联。

地理几何特征世界：基于空间点列来构造的地理要素几何特征，它们与软件系统相关联。地理要素世界：地理要素由几何特征、属性特征及空间参考系统组成，它为地理信息处理提供一个开放界面。

地理要素集合世界：由单个要素组成

前五层不在计算机上实现是现实世界的抽象后四层是在计算机上实现的。

（1）概念模型

是地理空间中实体、现象的抽象概念集。从计算机系统角度看，它是抽象的最高层。（2）逻辑数据模型

是GIS对地理数据表示的逻辑结构，是系统抽象的中间层，由概念模型转换而来。

（3）物理数据模型

是概念模型在计算机内部具体的存储形式和操作机制，是系统抽象的最低层。

第四章

地理信息系统（Geographic Information System或Geo－Information system，GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，操作对象是空间数据，技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。

完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员，其核心部分是计算机软硬系统，空间数据库反映了GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。

3 GIS基本功能

数据输入、数据存贮与管理、数据分析与处理、数据输出与表示模块、用户接口模块

应用：测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防、宏观决策支持第五章空间数据采集技术

GPS的特点：

①全球连续覆盖

②具有高精度的三维定位、测速和定时功能

③抗干扰能力强，保密性能好

④被动式全天候导航

⑤GPS定位不象经典的测量有等级之分，不存在误差的累积，不必考虑通视问题，可同时解求平面及高程坐标，不须平高分开的布设方式；

GPS的组成

GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星，其中6颗为技术试验卫星。21颗工作卫星和3颗备用卫星组成的导航星分布在6个近圆形轨道面上，每个轨道面倾角55°，每个轨道平面内各有4颗卫星均匀分布，轨道升交点赤径间隔60°，运行速度为3800m/s，