用遙感和地理信息系統技術如何用於環境保護

『壹』 遙感技術在環境監測上有哪些方面的運用

遙感技術應用於環境監測上既可宏觀觀測空氣、土壤、植被和水質狀況，為環境保護提供決策依據，也可實時快速跟蹤和監測突發環境污染事件的發生、發展，及時制定處理措施，減少污染造成的損失。農業氣象災害對國民經濟，特別是對農業生產會造成極為不利的影響。利用遙感技術，可以繪制更加蠢胡清晰、形象的氣象圖;進行氣候資源監測評價、氣象災害評估、氣象災害預警、氣候分析評價等氣閉檔明象服務;建設轎告基於遙感技術和地理信息系統，支持農業氣象災害監測系統開發;利用氣象數據，結合背景資料對危害區域、危險程度、受害作物面積進行分析、計算、評估，預測洪澇災害的演進規律，提供受災區域、受災人口與損失估算報告，並根據已有的抗洪措施形成後期應急反應方案以及防災系統建設方案。

『貳』 請問遙感技術和地理信息系統、全球定位系統的特點和實用范圍是什麼

遙感技術
特點：大面積同步觀測，時效性強，數據的綜合性與可比性，較高的經濟與社會效益。
實用范圍：基礎地理數據重要獲取手段，獲取地球資源信息的最佳手段，為應急災害提供第一手資料，成為GIS系統核心組成。
地理信息系統（GIS）
特點：GIS工程具有一定的廣泛性，相對的針對性，涵蓋范圍很廣，涉及因素眾多概括起來可以分為硬體、軟體、數據及人。操作對象是空間數據，技術優勢在於它的空間分析能力，與地理學、測繪學聯系緊密。
實用范圍：用於數據的採集、檢驗與編輯，數據的轉換與處理。用於全球環境變化動態監測，用於自然資源調查與管理，用於監測、預測，用於城市、區域規劃和地籍管理，用於輔助決策，以及軍事應用。
全球定位系統（GPS）
特點：全球全天候定位，定位精度高，觀測時間短
，測站間無需通視，儀器操作簡便
，可提供全球統一的三維地心坐標，應用廣泛。
實用范圍：空間位置服務和時間服務。

『叄』 遙感、全球定位、地理信息系統在油氣田環境監測管理中的應用前景如何

遙感系統（RS）是在空中對地面臘譽進行系統觀測的合成技術；全球定位系統（GPS）是通過人造衛星對地面的活動目標進行實時跟蹤的技術；地理信息系統（GIS）是對地球上某個區域的自然景觀的各種信息進行登錄、管理的技術。這三種合成技術能夠快速、准確地處理地球上某個區域的地質、地理信息，通常簡稱為「3S」技術。
油氣田的環境污染有污染源分布廣泛、分散，除了有通常工業生產產生的連續排放的污染外，還有各種隨意性很強的污染和生態環境破壞事件，如井噴、地震勘測的人工爆炸、管線破裂產生的石油天然氣泄漏等。目前油氣田的環境監測還是採用定時、定點采樣分析的方法。這種辦法在時間上不是連續的，在空間上也僅是局部的，因此往往不能說明油氣田發生污染的全部情況。
由於污染物（例如石油污染）和背景物（如沒有污染的海水或河水）對某些輻射射線（如激光或紅外線）的反射是不相同的，因此可以用相應的遙感系統對某個地區的污染情況進行監測，而且這種監測可按要求在一定的時間和空間范圍內連續進行。例如我國曾在靠近黃河入海口的萊州灣海域利用飛機進行紅外線遙感觀測，連續幾天對該區幾百平方千米海域水面上的石油污染情況進行過跟蹤觀測；莫斯科河上的一些橋的下面，已經裝有激光發射和接收河水反射的裝置，一旦通過激光反射發現流過的河水異常，證明河水被污染，該裝置會立即報警。
全球定位系統則可以跟蹤某些污染物的運動過程，例如裝載有放射性源或其他有害工業垃圾、污染物的車輛的運動路線和停放地點。
地理信息系統則可以根據及時更新的信息對某個區域的地面自然景觀或其他信息的變化，對所觀察的區域的生態環境變化進行評價，並可能對某些災害性的污染和突發事件進行預測。總之，「3S」系統可以對油氣田的生態環境進行連續的，而不是間斷的監測；這種監測是覆蓋油氣田整個區域的，而不是局限於個別觀測點或采樣點上的；由於「3S」系統的觀測結果在時間和空間上都可連續進行，而且觀測結果是動態的，而不是靜態的，因此觀測輪頌段更接近於油氣田生態環境變化情況。將來的油氣田生態環境監測系統一定要和「3S」技術結合起來，才會有更可靠的結果，才能夠發櫻緩揮更大作用。

『肆』 淺議遙感技術在環境污染監測中的應用論文

淺議遙感技術在環境污染監測中的應用論文

1概述

隨著我國經濟的高速發展,環境污染和生態破壞日益嚴重,突發性環境污染事故也時有發生。環境監測作為環境管理和污染控制的主要手段之一,正在發揮不可替代的作用。但是,由於我國面積遼闊,地面環境監測網點分散,僅依靠現有的監測台站和傳統監測技術方法不能滿足連續、動態、宏觀、快速監測環境污染的要求,也滿足不了及時、准確地做出環境質量報告和污螞羨染預報的要求。因此,日益惡化的環境迫切需要實時、快速、宏觀、准確的監測技術,以便更加全面准確地反映環境污染對生態系統和人體健康的影響。近年來國內外大量實踐表明,遙感技術是獲取環境信息的強有力手段,是實現這一目的的極其有效的技術。運用遙感技術監測環境污染及生態環境狀況,正確評價環境質量,尋求改善生態環境的途徑和戚物模措施,具有重要的意義。

遙感技術具有監測范圍廣、速度快、成本低,且便於進行長期的動態監測等優勢,還能發現用常規方法往往難以揭示的污染源及其擴散的狀態,因此遙感技術正廣泛地應用於監測水污染、大氣污染等環境問題。它不僅可以快速、實時、動態、省時省力地監測大范圍的環境變化和環境污染,具有其它常規方法不可替代的優高緩越性;也可實時、快速跟蹤和監測突發環境污染事件的發生、發展,並及時制定處理措施,減少污染造成的損失。因此,發展我國的環境污染遙感監測技術,建立重大環境事故的預報、預警和應急響應系統,對保護我國環境及發展經濟都具有重要作用,能產生巨大的社會、經濟和環境效益。

2環境污染遙感監測技術

遙感技術是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性,遠距離不直接接觸物體而識別、測量並分析目標物性質的技術。根據所利用的波段,遙感監測技術主要分為可見光、反射紅外遙感技術,熱紅外遙感技術,微波遙感技術三種類型。當前,遙感的應用已深入到農業、林業、漁業、地理、地質、海洋、水文、氣象、環境監測、地球資源勘探、城鄉規劃、土地管理、和軍事偵察等諸多領域,從室內的工業測量到大范圍的陸地、海洋、大氣信息的採集以至全球范圍的環境變化的監測。

遙感技術在環境污染監測中的應用發展很快,現在已可測出水體的葉綠素含量、泥沙含量、水溫、水色;可測定大氣氣溫、濕度、CO、NOx、CO2、O3、ClOx、CH4等主要污染物的濃度分布;可測定固體廢棄物的堆放量、分布及其影響范圍等,還可對環境污染事故進行遙感跟蹤調查,預報事故發生點、污染面積、擴散程度及方向,估算污染造成的損失並提出相應的對策。近幾年來,隨著全球環境問題日益突出,具有全球覆蓋、快速、多光譜、大信息量的遙感技術已成為全球環境變化監測中一種主要的技術手段。國際上相繼提出了一系列的全球環境遙感監測計劃,其中主要有美國宇航局(NASA)的對地觀測計劃(EOS)、歐空局的對地觀測計劃和日本的對地觀測計劃等。這些計劃將極大地推動環境遙感技術的實用化和遙感技術的發展。

3遙感在環境監測中的應用

3.1水環境污染遙感監測

對水體的遙感監測是以污染水與清潔水的反射光譜特徵研究為基礎的。總的看來,清潔水體反射率比較低,水體對光有較強的吸收性能,而較強的分子散射性僅存在於光譜區較短的譜段上。故在一般遙感影像上,水體表現為暗色色調,在紅外譜段上尤其明顯。為了進行水質監測,可以採用以水體光譜特性和水色為指標的遙感技術。

遙感監測視野開闊,對大面積范圍里發生的水體擴散過程容易通覽全貌,觀察出污染物的排放源、擴散方向、影響范圍及與清潔水混合稀釋的特點。從而查明污染物的來龍去脈,為科學地布設地面水樣監測提供依據。在江河湖海各種水體中,污染物種類繁多。為了便於遙感方法研究各種水污染,習慣上將其分為泥沙污染、石油污染、廢水污染、熱污染和水體富營養化等幾種類型。

3.2大氣污染遙感監測

大氣遙感是利用遙感器監測大氣結構、狀態及變化。大氣遙感器除了測量氣溫、水蒸汽、大氣中的微量成分氣體、氣溶膠等的三維分布以外,還用來進行風的測量及地球輻射收支的測量等。

影響大氣環境質量的主要因素是氣溶膠含量和各種有害氣體。這些物理量通常不可能用遙感手段直接識別。水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜,所以,實際上是通過測量大氣的散射、吸收及輻射的光譜而從其結果中推算出來的。通過對穿過大氣層的太陽(月亮、星星)的直射光,來自大氣和雲的散射光,來自地表的反射光,以及來自大氣和地表的熱輻射進行吸收光譜分析或發射光譜分析,從而測量它們的光譜特性來求出大氣氣體分子的密度。測量中所利用的電磁波的光譜范圍很寬,從紫外、可見、紅外等光學領域一直擴展到微波、毫米波等無線電波的領域。大氣遙感器分為主動式和被動式,主動方式中有代表性的遙感器是激光雷達,被動式遙感器有微波輻射計、熱紅外掃描儀等。

4國內發展現狀

我國環境污染遙感監測技術發展和應用的主要問題有:①環境污染遙感監測系統和技術方法基本上處於起步階段。雖然我國的遙感理論、技術和應用發展很快,但與國外相比差距甚大,在環境污染監測中的應用基本還沒有開展起來,目前在全國范圍內基本上沒有建立起環境遙感的監測體系與系統。②對於環境監測而言,感測器的技術性能要求較高,不僅要求感測器能提供高解析度的探測,而且要求具有全天候、全天時、大范圍、多譜段和靈敏度高的特點,這樣才能滿足環境污染動態、實時、多樣的監測需求。當前所用的高解析度感測器基本上依靠進口,在地面和飛機上測量化學成分的遙感技術還處於實驗室的摸索階段,而在環境污染監測中的應用基本空白。③遙感信息源缺乏。目前我國尚未發射自己的環境污染監測遙感衛星,遙感信息源主要來自於國外的相關衛星資料。同時國際上用於環境監測的遙感商業衛星寥寥無幾,從而客觀上制約了我國環境遙感監測技術和應用水平的發展。④新型遙感技術在環境污染監測上應用的理論和方法有待探索和發展,缺少環境污染遙感監測體系與系統。

5結論與展望

目前,遙感技術正從單一遙感資料的分析,向多時相、多數據源(包括非遙感資料數據)的信息復合與綜合分析過渡;從資源環境靜態分布研究,向動態過程監測過渡;從動態監測,向預測、預報過渡;從定性調查、系列制圖,向計算機輔助的.數字處理、定量自動制圖過渡;從對各種事物的表面性的描述,向內在規律分析、定量化分析過渡。就環境污染遙感監測技術而言,有待於在以下幾方面加強研究:

(1)利用環境污染遙感監測技術,建立突發性環境污染事故的實時監測和預警系統。通過集成多種遙感感測器,並結合地面環境監測網站的監測數據,進行多環境參數的自動監測,並實時監測各種指標的時空變化趨勢,以便在某些指標剛剛接近警戒線時預報可能出現的危機,確定環境污染事故所在的空間位置,並提供其空間影響范圍的模擬和模型方法,為突發性事故管理決策提供信息,實現連續、自動監測和總量控制。如利用環境污染遙感監測技術,通過建立城市大氣環境質量預測預報系統,可以對城市大氣環境質量狀況進行預報,並對可能發生的大氣污染事件提出預警。

(2)高性能感測器的研製。重點發展能夠選擇監測某種或某類優先污染物(如氯苯和硝基苯等)濃度的遙感器。

(3)研製環境污染物的定量遙感監測技術。如利用水面反射光譜測量與水質參數進行回歸分析,建立某一譜段上光譜反射率與某些水質參數的函數關系式。一般來說,水質參數中的透明度、固體懸浮物濃度、葉綠素含量和水面混濁度與光譜反射率或衛星影像的密度值之間往往存在比較明顯的對應關系。

(4)將環境污染遙感監測技術與GIS(地理信息系統)、GPS(全球定位系統)、ES(專家系統)技術集成。利用環境污染遙感監測集成系統,可以大大提高環境監測的科學性、合理性及智能化程度,從而大大擴展環境監測的應用范圍。集成技術應用於環境污染遙感監測中的優越性具體體現如下:遙感監測技術為集成系統提供正確、迅速、宏觀的環境污染監測數據,GIS可利用其強大的空間信息管理功能,建立各類有毒、有害、易燃、易爆物質的理化特性資料庫,有關自然、經濟、社會、生態環境資料庫和圖形庫及模型庫,同時可結合地面監測數據,經由GPS提供的精確位置信息,在ES技術支持下對監測數據進行有效的管理、分析和計算並將綜合數據以直觀、形象的圖形化方式輸出或顯示出來,從而使環境管理者迅速了解和掌握各類突發事故的多發地帶、發生頻率、潛在事故發生源的時空分布、事故發生後污染物的影響范圍及時空變化,更好地實現事故的預防、應急處置和災後恢復。

當前,我國環境污染遙感監測技術應依託我國的對地觀測技術和對地觀測系統的發展計劃,同時充分利用國際上資源環境衛星系統,開展廣泛的國際合作和交流,大力發展我國的環境污染遙感監測技術,並充分利用現有的環境監測網點和常規監測方法,採用遙感技術與地面監測相結合的方法,建立我國的環境污染遙感監測系統。

『伍』 地理信息技術在區域地理環境研究中的應用 怎麼上

第一課時
一、地理信息技術
1．概念：
指獲取、管理、分析和應用地理空間信息的現代技術的總稱，主要包括遙感(RS)、全球定位系統(GPS)和地理信息系統(GIS)等。
2．應用——廣泛
廣泛應用於區域地理環境研究，在資源調查、環境監測、自然災害防禦監測、國土資源管理、國土開發規劃等許多領域中發揮著重要作用。
如：可以模擬特定區域的自然過程，預測、預報區域內可能發生的災害或環境變化。
GPS汽車導航、空間信息網站、城市多媒體地理信息系統等。
二、遙感(RS)
1．概念：
是人們在航空器(如飛機、高空氣球)或航天器(如人造衛星)上利用一定的技術裝備，對地表物體進行遠距離的感知。
2．遙感的裝置
⑴感測器——遙感的關鍵裝置
作用：感測器在航空或航天器上接受地面物體反射或輻射的電磁波信息，並以圖像膠片或數據磁帶記錄下來，傳送到地面接收站(圖1．4)
⑵組成（了解）
遙感平台、感測器、地面接收站、信息處理系統等
3．遙感技術的主要環節和功能
遙感技術主要環節 目標物 感測器 遙感地面系統 成果
遙感功能 接受物體和環境的電磁波輻射 收集、傳輸信息 接收信息，處理、分析信息 專業圖件或統計數字
案例介紹：
1998年洞庭湖及荊江地區飛機、衛星遙感影像對洪水監測
1998年夏秋，長江流域發生了罕見的大洪水，中科院遙感所等科研部門，利用飛機遙感監測和衛星遙感監測技術，對洞庭湖及荊江地區洪災情況進行監測，在很短的時間內獲得了較全面的資料，給抗洪決策提供了科學依據，為奪取抗洪斗爭立了大功。
課本圖1.5（左圖）是飛機遙感影像，在陰雨天氣的情況下，通過微波遙感，透過層層雲雨陰隔而得到的圖像，地物仍具很高的解析度，經過計算機處理後，課本圖1.6（左圖）更是清楚地顯示了洪水的淹沒情況。課本圖1.5（右圖）是衛星遙感影像，同樣經過計算機處理後，課本圖1.6（右圖）能清楚地顯示當時該地區淹沒地區的分布。通過不同時間，不同遙感平台得到的影像，再經過計算機處理技術，我們就能快捷、准確地統計出洪水的淹沒情況。
可見，遙感技術具有很多的優點。
4．遙感的優越性（此部分可以請學生思考討論總結完成。）
①提高研究工作的精度和質量，節省人力、財力，提高效率。 ②遙感信息作為重要的信息源，為區域地理環境研究從定性到定量、從靜態到動態、從過程到模式的轉化和發展，提供了條件。
區域地理環境研究的前提是獲取地理信息。例如，將多次或逐月、逐年的遙感影像圖疊加，就可反映城市的擴張、海岸的侵蝕、湖泊的消長，等等。在區域地理環境研究中,遙感廣泛應用於資源凋查、環境監測、自然災害防禦監測等領域。
遙感技術的應用范圍很廣。除了以上介紹的森林火災、洪水監測外，還廣泛應用於農業、地質、海洋研究、環境監測等許多方面。而且我國的遙感技術也已經在世界上具領先地位。
5．遙感技術的應用
閱讀
通過這個材料，使學生了解如下問題：
遙感在農業方面的應用
1．遙感在農業方面的應用主要包括上地資源調查、土地利用現狀調查、病蟲害和農業生態環境調查及監測，以及農作物長勢監測和估產等方面。
2．遙感在土地資源與土壤調查中應用廣泛。
3．作物估產是體現遙感在農業方面綜合應用的最好例證。
思考
1．從監測的范圍、速度，人力和財力的投入等方面看，遙感具有哪些特點?
點撥： 范圍更廣、速度更快、需要人力更少、財力投入少。
2．有人說：遙感是人的視力的延伸。你同意這種看法嗎?
點撥：同意。可以從遙感的定義分析。從某種意義上說，人們「看」的過程就是在遙感，眼睛相當於感測器。
（以下內容根據教學需要可以選擇進行）
指導學生閱讀網上資料
了解遙感技術的其他應用：
①「嘉陵江上游水土侵蝕遙感調查」;
②「氣象衛星的旱情監測」;
③「河南省有效灌溉面積遙感調查」；
④「山東省可發展灌溉面積遙感調查」；
⑤「黃河小浪底水庫下閘蓄水後下遊河道的遙感圖像」。
進入「中國科學院遙感應用研究所」網站，查看有關信息及知識。
進入「國家遙感中心——遙感信息、遙感快訊」，查看有關內容，一是復習鞏固本節知識；二是為下一節學習地理信息系統、全球定位技術知識作準備。
課堂小結：
遙感技術是國土整治和區域發展研究中應用較廣的技術手段之一，我國在這個領域已經走在了世界的前列。我國的大部分土地已經獲得了大比例尺的航空影像資料，成功發射了回收式國土資源衛星，自行研製發射了「風雲」衛星。遙感技術為我國自然資源開發與利用提供了大量的有用的資料，在我國農業估產、災害監測、礦產勘察、土地利用、環境管理與城鄉規劃中起到了非常重要的作用。
板書設計
第二節 地理信息技術在區域地理環境研究中的應用
一、地理信息技術
1．概念：
2．應用——廣泛
二、遙感(RS)技術極其應用
1．概念：
2．遙感的裝置
⑴感測器——遙感的關鍵裝置
⑵組成（了解）
遙感平台、感測器、地面接收站、信息處理系統等
3．遙感技術的主要環節和功能
4．遙感的優越性
提高研究工作的精度和質量，節省人力、財力，提高效率。
5．遙感技術的應用
課後作業：
點擊以下網址：
進入「國家遙感中心——遙感信息、遙感快訊」，查看有關內容。
第二課時
三、全球定位系統(GPS)
1．概念：
利用衛星，在全球范圍內適時進行導航、定位的系統，稱為全球定位系統，簡稱GPS。
2．組成：
空間部分——GPS衛星星座(圖)．7)；
地面控制部分—一地面監控系統；
用戶設備部分——GPS信號接收機。
3．特點
全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續性和實時性
4．應用
⑴為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。
⑵在區域地理環境研究中的應用。
如：野外調查是區域地理環境研究常用的方法之一，全球定位系統可以幫助野外考察人員確定考察點的地理位置(經度和緯度)、高程(海拔)，從而可在野外調查中獲得更為精準的數據。
⑶ 在日常生活中應用——GPS導航
無論是在何時何地，只要擁有GPS信號接收機，就能知道自己前進的方向和所處的地理坐標。利用GPS為導航服務也成為—種新興的行業(圖1．8)。
GPS汽車導航（圖1．8）汽車導航裝置可顯示城市道路圖和該車的位置。駕駛員輔入出發點和目的地的地名然後從系統顯示的可行路線中選擇其中的一條。系統除動態顯示該車的位置》L還通過語音提示 引導駕駛員把車開到目的地。
5．GPS衛星星座
GPS衛星星座由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成。它們均勻分布在六個軌道平面內。全球任何地點在任何時刻地平面上空至少有四顆GPS衛星。
思考
在GPS汽車導航中，信息在汽車、衛星和服務中心之間是怎樣傳遞的?
點撥：汽車中的GPS用戶設備接收了GPS衛星信息，解算出本車的位置、速度等信息，並通過無線電信號傳送至服務中心。服務中心再根據汽車所在的位置、及時通過語言提示為汽車導航。
閱讀
通過該材料大致了解我國的衛星導航定位系統
四、地理信息系統(GIS)
1．概念
專門處理地理空間數據的汁算機系統，稱為「地理信息系統」，簡稱「GIS」。
閱讀
通過這個材料，使學生了解如下問題：
2．地理信息系統的簡要程序
教師指圖講解，使學生對地理信息系統的過程有一般性了解。
3．應用
應用的領域相當廣泛，凡是用到地圖或需要處理地理空間數據的領域都可用到。
⑴在區域地理環境研究中，地理信息系統可提供反映區域狀況的各種空間信息。通過對有關信息進行分析、加工，建立能反映區域內各種因素相互關系，揭示區域結構、特徵和發展規律的模型。
⑵利用地理信息系統所提供的查詢檢索、空間分析等功能，還可對區域內自然資源和條件、區位和交通條件、人口和勞動力條件，以及經濟和社會條件進行更精確的分析、評價。
⑶在利用遙感、全球定位系統等提供的地理信息的基礎上，運用地理信息系統，可以對環境和自然災害進行動態監測及評估預測。
⑷地理信息系統在城市管理中的應用已得到推廣。
案例介紹點擊以下網址：
香港網上地圖網頁
中國網上地圖
指導學生了解地理信息系統的功能：
(1)界面組成：功能區，索引，圖層內容等
(2)信息系統的功能：地圖信息，全部或局部地區信息，專業分類信息，有關內容的文字、圖像信息，縮放、補充、測算等，信息輸出等。
有關GIS在國土整治中的其他一些功能作用，教師可以參照後面備課資料，適當補充講解。
思考
1．與地圖相比，地理信息系統具有哪些優點?
點撥：優點很多，如地理信息系統的信息具有多維的特徵；地理信息的時序性十分明顯；時效性好；更新快等等。
2．有人說：地理信息系統是地圖的延伸。你怎樣理解?
點撥：從地理信息系統是一個多維的地圖等方面思考。
五、地理信息技術與數字地球
1．「3S」的關系
⑴聯系：
既互為獨立發展又相互促進。
⑵區別
①遙感主要用於地理信息數據的獲取；
②全球定位系統主要用於地理信息的空間定位；
③地理信息系統主要用來又對地理信息數據進行管理、查詢、更新、空間分析和應用評價。
2．數字地球
（1）概念
指數字化的地球，即把整個地球信息進行數字化後，由計算機網路來管理的技術系統。
（2）原理和應用
數字地球是將不同空間、時間的自然、人文的大量信息，按地理坐標，從區域到全球進行整合，並進行立體的，動態的顯示，能為復雜的生產、研究活動提供實驗條件和試驗基地。
活動
1．圖1．5和田1．6顯示的對洪水災害的監測和統計除運用了遙感技術外，還運用了哪種地理信息技術?這兩種地理信息技術在這次洪災監測和統計中具有怎樣的相互關系?
點撥：在圖1.5和圖1.6所示的洪水監測和統計中,除運用了遙感技術外,還運用了地理信息系統,遙感提供了信息源(信息搜集),地理信息系統對信息進行加工(分析、統計)。
2．城市110指揮中心在接到報警電話後，能在最短的時間內指揮警車到達出事地點。為提高出警效率，許多城市配備了巡誓車。應用地理信息技術可大大提高出誓效率(圖1．11)。
(1)110指揮中心要隨時掌握每輛巡警車在城市中的位置，可以利用哪一種地理信息技術?
點撥：可以利用全球定位系統
(2)110指揮中心要確定哪一輛巡警車離出事地點最近，可以利用哪一種地理信息技術?
點撥：可以利用地理信息系統
(3)110指揮中心要判定最近的警車至出事地點的道路是否暢通，還需要利用哪些技術?如果存在嚴重交通堵塞，110指揮中心又該怎麼辦?
點撥：還要用到攝像和視頻傳輸技術。如果存在嚴重交通堵塞，需要另外找較近的且有條件較快趕到出事地點的巡警車（需要綜合運用上述技術）。
(4)假如你是110指揮中心的調度員，描述在接到報警電話到指揮警車前往出事地點的工作程序。
點撥：接警→確認出事地點的位置→（在顯示各巡警車的地理信息系統中）了解其周圍巡警車的位置→分析確定最近（或能最快到達）的巡警車→通知該巡警車。
(5)由此例推想，地理信息技術還可以應用於城市管理的哪些部門中?
點撥：城市交通組織和管理、商業組織和管理、城市規劃、衛生救護、物流等部門，都可利用地理信息技術。
【課堂小結】
現代地理學中，3S技術學科的發展與應用，日益成為地理學前沿科學研究的重要領域，並成為地理學服務於社會生產的主要途徑，現在3S技術已經廣泛應用於社會的各個領域。它們三者既有分工又有聯系。遙感技術主要用於地理信息數據的獲取，全球定位系統主要用於地理信息的空間定位，地理信息系統主要用來對地理信息數據的管理、更新、分析等。其中，遙感技術為地理信息系統提供信息數據，加快了地理信息資料庫系統的更新，保證了地理信息系統的時效性，全球定位系統為遙感信息數據地面定位目標選擇、野外驗證、圖像分類等提供了必要的數據信息，為更好地利用遙感技術解決實際問題提供支持。三者的關系可用以下簡圖表示：

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第二節 地理信息技術在區域地理環境研究中的應用
三、全球定位系統(GPS)
1．概念：
2．組成：
3．特點
全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續性和實時性
4．應用
⑴為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。
⑵在日常生活中應用——GPS導航
5．GPS衛星星座
四、地理信息系統(GIS)
1．概念
2．地理信息系統的簡要程序
3．應用
五、地理信息技術與數字地球

『陸』 GIS技術的環境應用

在我國，從20世紀80年代中期開始，GIS技術就被應用於農業領域，從國土資源決策管理、農業資源信息、區域農業規劃、糧食流通管理與糧食生產輔助決策到農業生產潛力研究、農作物估產研究、區域農業可持續發展研究、農用土地適宜性評價、農業生態環境監測、基於GPS和GIS的精細農業信息處理系統研究等，都取得了很大的成績，一些研究成果直接應用於農業生產，取得了很大的經濟效益。隨著GIS理論的產生發展以及方法和技術的成熟，在農業領域的應用也逐步深入。從技術角度看，GIS在我國農業資源與環境領域中的應用進展主要體現在四個方面：
(1) 作為農業資源調查的工具，建立了農業資源地理資料庫，實現空間資料庫的瀏覽、檢索等，利用GIS繪制農業資源分布圖和產生正規的報表；
(2) 作為農業資源分析的工具，GIS技術已不限於制圖和空間資料庫的簡單查詢，而是以圖形及數據的重新處理等分析工作為特徵，用於各種目標的分析和重新導出新的信息，產生專題地圖和進行地圖數據的疊加分析等；
(3) 作為農業生產管理的工具：主要是建立了各種模型和擬訂各種決策方案，直接用於農業生產；
(4) 作為農業管理的輔助決策工具，利用了GIS的模型功能和空間動態分析以及預測能力，並與專家系統、決策支持系統及其它的現代技術（如RS和GPS）有機結合，便於我國農業生產的管理和輔助決策。 林業生產領域的管理決策人員面對著各種數據，如林地使用狀況、植被分布特徵、立地條件、社會經濟等許多因子的數據，這些數據既有空間數據又有屬性數據，對這些數據進行綜合分析並及時找出解決問題的合理方案，借用傳統方法不是一件容易的事，而利用GIS方法卻輕松自如。
社會經濟在迅速發展，森林資源的開發、利用和保護需要隨時跟上經濟發展的步伐，掌握資源動態變化，及時做出決策就顯得異常的重要。常規的森林資源監測，從資源清查到數據整理成冊睜襲，最後制定經營方案，需要的時間長，造成經營方案和現實情況不相符。這種滯後現象勢必出現管理方案的不合理，甚致無法接受。利用GIS就可以完全解決這一問題，及時掌握森林資源及有關因子的空間時序的變化特徵，從而對症下葯。
林業GIS就是將林業生產管理的方式和特點溶入GIS之中，形成一套為林業生產管理服務的信息管理系統。以減少林業信息處理的勞動強度，節省經費開支，提高管理效率。
GIS在林業上的應用過程大致分為3個階段，即：
(1) 作為森林調查的工具：主要特點是建立地理信息庫，利用GIS繪制森林分布圖及產生正規報表。GIS的應用主要限於制圖和簡單查詢。
(2) 作為資源分析的工具：已不再限於制圖和簡單查詢，伏州而是以圖形及數據的重新處理等分析工作為特徵，用於各種目標的分析和推導出新的信息。
(3) 作為森林經營管理的工具：主要在於建立各種模型和擬定經營方案等，直接用於決策過程。
三個階段反映了林業工作者對GIS認識的逐步深入。GIS在林業上的應用主要有：
（1）環境與森林災害監測與管理方面中的應用，包括：林火、病蟲害、荒漠化等管理，如在 防火管理中，其主要內容有：林火信息管理、林火撲救指揮和時實監測、林火的預測預報、林火設施的布局分析等；
（2）在森林調查方面的應用，包括：森林資源清查和數據管理，這是GIS最初應用於林業的主要方面、制定森林經營決策方案、林業制圖；
（3）森林資源分析和評價方面，包括：林業土地利用變化監測與管理、用於分析林分、樹種、林種、蓄積等因子的空間分布、森林資源動態管理、林權；
（4）森林結構調整方面，包括：林種結構調整、齡組結構調整；
（5）森林經營方面，包括：採伐、撫育間伐、造林規劃、速生豐產林、基地培育、封山育林等
（6）野生動物植物監測與管理。
1993～1997年，由聯合國開發計劃署（UNDP）援助的「中國森林資源調查技術現代化」項目順利執行。以全國林業監測站點數據和遙感數據為主要信息源，進行全國林地生態類型資料庫的建設工作，在空間上和時間序列上完整、系統的反映林地區域不同的生缺早蔽態系統特點、林種、群落特徵及其林（樹）齡等。 GIS技術最初在土地資源開發與管理上的應用主要是土地利用現狀調查和城鎮地籍調查圖件和屬性數據的存儲、查詢等管理工作等，基本上沒有數據的空間分析及其它決策功能。隨著技術的不斷發展，在土地科學中的應用主要包括了土地評價工作（土地的適宜性或多宜性評價、土地的生產潛力評價、土地持續利用評價、城市地價評估、耕地地價評價等）；土地利用規劃（包括土地利用總體規劃、土地利用多目標規劃）；土地利用與土地覆被現狀分類與制圖；以及土地利用與土地覆被動態監測。
為了查清我國的土地資源，特別是耕地資源，國務院於1984年正式布置開展全國土地資源調查。此次調查歷時15年，採用以航空為主、航天為輔的遙感技術，結合大比例尺地形圖，實行全野外調查。在土地利用圖件編制、數據量算匯總與空間分析等方面，GIS技術發揮了重要作用。通過土地資源詳查，初步摸清了我國土地資源的家底，為全國土地利用規劃、土地開發與管理提供了的科學基礎。
從1996年開始，國家科委、國家土地管理局和農業部實施「全國基本農田保護與監測」工作。GIS成為全國土地利用動態遙感監測資料庫建設的核心支撐技術，主要用於管理與分析矢量數據（土地利用年度變化信息）、柵格數據（遙感影像、DEM等）和屬性數據。
在國土資源部統一規劃和組織下，在新一輪國土資源大調查綱要和實施方案的部署和安排下，以1:1萬比例尺為主的縣（市）級土地利用資料庫建設工作於1999年9月在數字國土工程中立項，1999年10月正式啟動。其中GIS技術在資料庫管理與數據挖掘方面具有不可替代的優勢。 地理信息系統在生態環境研究中應用廣泛,主要有：
(1) 生態環境背景調查；
(2) 用遙感信息與地面站點監測信息相結合，對環境（水、大氣及固體廢氣物等）進行動態、連續監測；
（3）利用3S技術支持自然生態環境監測、預報與評估；
（4）面源污染的監測、分析與評價；
（5）生態環境影響評價；生態區劃與規劃；環境規劃與管理。
國家環境保護總局先後組織有關單位先後進行了我國西部和中東部地區生態環境現狀調查，第一次全國摸清了我國的生態環境現狀。為了提高我國環境信息技術的整體實力,國家環保局在27個省開展了「中國省級環境信息系統」項目,它以環境數學模型為基礎,對管理信息系統提供大量數據分析和處理,給出決策原則上的輔助信息,該系統將先進的地理信息系統空間分析技術基礎資料庫和空間資料庫綜合起來,使環境問題決策的過程更加直觀、快速、適時和有效。
2002年在科技部主持下，環保、農業、林業等部門開展了「全國環境背景資料庫建設與服務」工作，通過該項目規范了我國的環境背景元數據的標准與代碼，建設了環境背景元資料庫，並將繼續建設與完善環境背景資料庫；從而進一步促進我國環境保護工作的科學分析與決策。 資源環境管理的內容包括資源環境狀況、動態變化、開發利用及保護的合理性評估、監督、治理、跟蹤等方面。由於資源環境的空間和時間的非均勻性，利用以空間信息管理及分析為主要功能的地理信息系統（GIS）對資源環境進行管理才能夠實現真正的有效管理。
國外GIS在資源環境管理中的應用有著成功的經驗，加拿大於20世紀70年代已經開始用GIS進行土地與其他基礎設施的管理，美國、歐洲等一些發達國家也於20世紀80年代相繼開展了GIS在土地、林業、生物資源等方面管理業務中的應用。我國GIS在一些資源環境管理領域已得到了應用，如林業領域已經建立了森林資源地理信息系統、荒漠化監測地理信息系統、濕地保護地理信息系統等；農業領域已經建立我國土壤地理信息系統、草地生態監測地理信息系統等；水利領域的流域水資源管理信息系統、各種灌區地理信息系統、全國水資源地理信息系統等；海洋領域的海洋漁業資源地理信息系統、海洋礦產地理信息系統等；土地領域建立了土地資源地理信息系統、礦產資源地理信息系統等；這些地理信息系統在資源環境管理方面發揮了一定的作用。 從國內外發展狀況看,地理信息系統技術在重大自然災害和災情評估中有廣泛的應用領域。從災害的類型看,它既可用於火災、洪災、泥石流、雪災和地震等突發性自然災害,又可應用於乾旱災害、土地沙漠化、森林蟲災和環境危害等非突發性事故。就其作用而言,從災害預警預報、災害監測調查到災情評估分析各個方面,綜合起來有如下幾點：
①進行災情預警預報;
②對災情進行動態監測;
③分析探討災情發生的成因與規律;
④進行災害調查;
⑤災害監測;
⑥災害評估等。
由聯合國環境署、聯合國人居中心與國家環保總局共同支持的「長江流域洪水易損性評價」首次全面地從多因子、全方位對洪水災害進行了綜合研究與評估，改變了傳統防洪觀念，對未來洪水災害控制提供了新的思路，報告明確指出了哪些區域可合理開發，哪些區域需進行嚴格保護，針對性強，對洞庭湖區產業結構調整、避洪農業發展、水資源開發利用、生態環境保護、土地利用與規劃布局有現實意義，對地方政府及相關部門編制環境、社會和經濟發展規劃，以及政策制定與措施實施等提供了科學依據。

『柒』 如何利用遙感技術進行環境監測（原理和步驟）

遙感在環境監測中的應用
1 水環境污染監測
水體的遙感監測主要是以污染水與清潔水的反射光譜特徵研究作為基礎的。總的看來，清潔水體反射率比較低，水體對光有較強的吸收性能，而較強的分子散射性僅存在於光譜區較短的譜段上。故在一般遙感影像上，水體表現為暗色色調，在紅外譜段上尤其明顯。為了進行水質監測，可以採用以水體光譜特性和水色為指標的遙感技術。海洋石油污染和向海洋傾倒廢棄物是海洋環境惡化的重要原因。全世界每年排入海洋的石油及其製品多達 1000多萬噸，這對海洋生態所造成的災害性影響是無法估量的。人海河流把沿岸農田的化學肥料、城市中的生活廢水和工業污水不斷排人海洋，使海洋污染范圍不斷擴展，生態環境惡化，環境質量下降。應用遙感衛星，特別是海洋遙感衛星，可以在大范圍內對石油污染和化學污染進行搜索，還可以估算出污染的范圍及其擴散情況，從而為海洋環保部門提供了必需的數據和資料。
2 大氣污染監測
大氣遙感監測主要利用氣象衛星定期地監控大氣溫度和水蒸汽垂直分布。影響大氣環境質量的主要因素是氣溶膠含量和各種有害氣體，而這些物理量通常不可能用遙感手段直接識別。水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各 自分子所固有的輻射和吸收光譜，所以，實際上是通過測量大氣的散射、吸收及輻射的光譜而從其結果中反演推算出來的。通過對穿過大氣層的太陽(月亮、星星)的直射光，來 自大氣和雲的散射光，來 自地表的反射光，以及來 自大氣和地表的熱輻射進行吸收光譜分析或發射光譜分析，從而測量它們的光譜特性來求出大氣氣體分子的密度。通過遙感圖像可以直接分析出大氣氣溶膠的分布和含量，而有害氣體通常不能在遙感圖像上直接顯示出來，只能利用間接解譯標志——植物對有害氣體的敏感性來推斷大氣污染的程度和性質。
3 地面污染及土地利用發展監測
地面污染也是利用間接解譯，通過污染區作物的生長所起的特殊變化，與正常生長區的作物有不同的光譜表現來確定。通過定期地監測地面的作業就能查清土地利用形式的變化，以便管理資源。人工建築物特別容易測定，這是由於它們的高反射率和形狀的規則性所致。因此通過遙感圖像，在城市規劃中可以可靠地跟蹤都市擴大的規模和速度，還能查清像隔熱不佳的建築物的熱損失這類特殊問題。最後遙感還可以被用來監視森林砍伐，估計牧場開墾的規模和速度。