如何利用遥感和地理信息技术实现智慧环保

A. 智慧环保的实现智慧环保

实现从“数字环保 ”到“智慧环保”的跨越，关键是要在原有“数字环保”的基础上，重点加强感知层与智慧层的建设。一是利用物联网技术，建设实时、自适应进行环境参数感知的感知系统；二是利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，整合现有信息资源，建设具有高速计算能力、海量存储能力和并行处理能力的智能环境信息处理平台，为最终实现“智慧环保”的各项应用服务提供平台支撑与信息服务。
“智慧环保”的基础是物联网。基于“数字环保”平台和物联网技术在环保领域的深入发展，构建环保领域覆盖全国的物联网系统，是实现由“数字环保”向“智慧环保”转化的第一步。在全国选择基础较好的地区开展“智慧环保”试点，建立环境物联监测网络，实时采集污染源数据、水环境质量数据、空气环境质量数据、噪声数据等环境信息，对重点地区、重点企业实施智能化远程监测 ，对各种环境信息进行智能分析，将为“智慧环保”的全面推进奠定良好基础。

B. 智慧环保，如何把物联网技术应用到环境

环境保护工作严峻的形式给环境监管带来更高要求。当前环保监控系统中，移动执法和污染源、河流、水质、空气质量等环境要素的控均有各自的系统，分别有不同的操作步骤，系统间难以兼容、操作繁杂;各系统接口的不同导致无法实现系统间的信息共享;现场执法人员无法实时掌握污染源排放情况;诸多不足给环境监控人员工作带来很大不便。在此大背景下，“智慧环保”应运而生。

一、“智慧环保”是互联网技术与环境信息化相结合的概念

智慧环保借助物联网技术的数字环保平台，将在线监测监控网络、环境应急指挥系统融合，结合物联网、云计算、多网融合等多种技术方案，通过实时采集污染源排放因子、环境质量、环境生态、环境风险、企业信息管理等信息，构建全方位、多层次、立体化、全覆盖的生态环境监测网络，构筑感知测量更透彻、互联互通更可靠、智能应用更深入的智慧环保物联网体系，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策，从而实现环境保护智慧化。

二、智慧环保建设思路

1、建设思路

结合当前环境保护工作实际需求，按照“服务需求、应用主导;统筹规划，统一标准;整合资源、协同共享”的原则，提出一种“智慧环保”项目建设思路：包括大气环境综合监测系统、水环境综合监测系统、网格化监管系统、企业信息管理系统、企业环境信用评价系统、建设项目环境管理系统、排污许可证管理系统、三同时验收系统、环境监测业务管理系统等，形成覆盖主要生态要素的资源环境承载能力动态监测网络，实现环境信息统一监管、统一应用、统筹规划、生态环境数据互联互通和开放共享，具体归纳为：

(1)一张网：建设加密监测网+网格化监管网。通过“线上千里眼、线下网格员”的综合布局实现环境监管的天罗地网，通过线上监控和线下监管联动，促进环保执法溯源明确、反应及时、处理快速、监督有效。

(2)一张图：采用多维GIS融合技术，将污染源分布、环境质量实时监控、污染趋势变化，网格员分布等在一张地图上显示出来，真正实现“物联网前端感知、应用时态分析、管理虚拟仿真、多维GIS空间分析”一体化的GIS可视化应用创新模式，实现对环境质量和管理直观把控，对环保决策及监督进行有力支撑。

(3)一张表：将空气质量、水环境质量、网格化监管、企业信用评分等进行排名，有利于增强环保意识，强化各级属地责任、环保部门综合监管责任、行业部门管理责任和企业主体责任等，促进治污有效落实，从而使环境质量整体好转。

(4)一个库：将大气、噪声、固废、污染源、移动执法等不同业务信息集成于一个数据库，实现数据统一存取，信息共融共通，方便各种环境保护相关的工作应用。

(5)一个平台：通过整合原有业务系统，建立健全网格化监测监管系统及移动办公系统，促使工作程序化，规范化，提高工作效率及社会服务效能。进而实现工作过程可监控、全程可追溯、公众可监督，实现综合、动态、事前、事中、事后相结合，打造一个全方位、多层次、规范化的信息化监控平台。

2、建设模式

智慧环保基于云计算、物联网、互联网+架构，其网络架构主要包括智能感知层、网络传输层、服务层和系统应用层。智能感知层包括对水质、空气、噪声、固废、土壤、污染源核辐射、移动执法等环境要素的感知监测设备;网络传输层为以互联网为基础的高速传输网络，如移动网络、卫星网络、互联网络和自组网络等;服务层包括支撑平台和环境云数据中心，支撑全局的环境数据资源和业务应用;系统应用层提供环境在线监控平台主要的功能――水质监测、大气监测和污染源、固废、噪声、生态监测，对数据、业务进行集成，形成完整的集成系统，实现日常办公应用、环保电子政务、环境管理和监控及决策支持等功能。

智慧环保项目涉及层面较广，实际构建中需要与多个技术方沟通对接，依据“优先解决突出问题”、“避免重复建设”和“充分利用现有资源”的原则，将大气环境网格化监测、水环境监测和网格化环境监管纳入建设重点，噪声、医废、固废、放射源可后期跟进;视频追踪和可与当地公安部门的综治系统结合，实现视频信息资源共享。

3、智慧环保发展前景

智慧环保是当代信息技术发展的必然，也为新时期环境保护科学发展提供了崭新之路。通过智慧环保，使得搭建一套综合信息基础架构成为可能，从而实现对环境的有效管理。通过部署完善的感测网，运用现场实地监测的感测系统，达到环境监管与预防突发环境事件发生的效果。

智慧环保提高环境与发展的综合决策能力，对构建资源节约型、环境友好型社会，实现环境保护战略目标具有重要意义。

三、智慧环保网格化环境监管平台

搭建网格化环境监管平台，建立城市管理长效机制，深化环境监管体制改革，建立条块结合、责权利相统一的环境管理新模式，推进安全社区创建，保障城市安全稳定，打造“平安城市”，实现城市环境监管管理资源的横向共享和业务的整合，立足城市科学管理，为城市发展服务。

网格化环境监管系统采用万米单元网格管理法和环境管理部件、事件管理法相结合的方式，应用、整合多项智慧环保技术，实现环境监管管理的信息化、标准化、精细化、动态化;按照“属地管理、分级负责、无缝对接、全面覆盖、责任到人”的原则，以政府为责任主体，明确相关部门环境监管职能，建立“横向到边、纵向到底”的网格化环境综合监管平台，明确职责分工，促进管理流程再造，落实管理职能逐步，建立起发现迅速、分工明确、责任到位、处置及时、运转高效的安全管理和监督的长效机制，保证环境监管运行使用中管理问题能够及时发现、及时处理、及时解决。

网格化环境监管平台采用“三级管理、三级网络”的模式以村居为单位，以村居网格为基本单元，区县、乡镇结合，集合区县级管理，建立全区统一编码，实现区、镇街、村居三级网格管理层面信息资源共享。一级网格是全区级别，由环保局负责;二级网格是各个镇街级别的，由各个镇街环保责任人负责;三级网格是各村(社区)构成，主要是由警务助理级区域责任人负责。金鹏信息智慧环保解决方案

C. 如何利用遥感技术进行环境监测（原理和步骤）

遥感在环境监测中的应用
1 水环境污染监测
水体的遥感监测主要是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究作为基础的。总的看来，清洁水体反射率比较低，水体对光有较强的吸收性能，而较强的分子散射性仅存在于光谱区较短的谱段上。故在一般遥感影像上，水体表现为暗色色调，在红外谱段上尤其明显。为了进行水质监测，可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。海洋石油污染和向海洋倾倒废弃物是海洋环境恶化的重要原因。全世界每年排入海洋的石油及其制品多达 1000多万吨，这对海洋生态所造成的灾害性影响是无法估量的。人海河流把沿岸农田的化学肥料、城市中的生活废水和工业污水不断排人海洋，使海洋污染范围不断扩展，生态环境恶化，环境质量下降。应用遥感卫星，特别是海洋遥感卫星，可以在大范围内对石油污染和化学污染进行搜索，还可以估算出污染的范围及其扩散情况，从而为海洋环保部门提供了必需的数据和资料。
2 大气污染监测
大气遥感监测主要利用气象卫星定期地监控大气温度和水蒸汽垂直分布。影响大气环境质量的主要因素是气溶胶含量和各种有害气体，而这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别。水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各 自分子所固有的辐射和吸收光谱，所以，实际上是通过测量大气的散射、吸收及辐射的光谱而从其结果中反演推算出来的。通过对穿过大气层的太阳(月亮、星星)的直射光，来 自大气和云的散射光，来 自地表的反射光，以及来 自大气和地表的热辐射进行吸收光谱分析或发射光谱分析，从而测量它们的光谱特性来求出大气气体分子的密度。通过遥感图像可以直接分析出大气气溶胶的分布和含量，而有害气体通常不能在遥感图像上直接显示出来，只能利用间接解译标志——植物对有害气体的敏感性来推断大气污染的程度和性质。
3 地面污染及土地利用发展监测
地面污染也是利用间接解译，通过污染区作物的生长所起的特殊变化，与正常生长区的作物有不同的光谱表现来确定。通过定期地监测地面的作业就能查清土地利用形式的变化，以便管理资源。人工建筑物特别容易测定，这是由于它们的高反射率和形状的规则性所致。因此通过遥感图像，在城市规划中可以可靠地跟踪都市扩大的规模和速度，还能查清像隔热不佳的建筑物的热损失这类特殊问题。最后遥感还可以被用来监视森林砍伐，估计牧场开垦的规模和速度。

D. 遥感地理信息系统及地学应用

邝生爱

当今，遥感、地理信息系统、全球定位系统和信息网络等高新技术，已成为一门新的信息产业正在蓬勃兴起，并快速渗透到各学科领域、国民经济和人们生活之中，推动着科技和社会向更高的层次发展。

1 几个概念

1.1 遥感（Remote Sensing）

远距离感知目标物或远距离探测目标物的物性。“遥”具有空间概念，即近地空间、外层空间乃至宇宙空间。“感”表示信息系统，包括信息获取和传输、信息加工和提取、信息分析和可视化系统等。所谓目标物即观测对象，就地学而言，有地表物体、地质体、地学事件等。关于目标物的物性，主要指物体对电磁辐射的特性。人们利用物体波谱特性差异达到识别物体的目的，因而地物波谱特性成为遥感地学的重要理论基础。

遥感图像处理系统（Remote Sensing Image Processing System）：借助光学仪器和计算机设备对遥感图像进行加工、分析、综合和可视化的系统，目前常用的是计算机遥感数字图像处理系统。

1.2 地理信息系统（Geographic Information System）

在计算机支持下，采集、存储、管理、分析、综合和描述与地理分布有关的地理空间信息系统。

1.3 遥感地理信息系统（RS-GIS）

泛指遥感图像处理系统和地理信息系统的集成、一体化。

1.4 全球定位系统（Global Positioning System）

借助多卫星进行全球导航和定位的系统。

2 发展概况

2.1 一门新的信息产业正在兴起

遥感、地理信息系统、全球定位系统和信息网络是近几十年来才发展起来的高新技术，由于他们具有很强的先进性和实用性，在很短的时间内由新技术转化成新产业，形成自身的产品、产值、市场，并产生出巨大的经济社会效益。产业的兴起反过来又加速他们的发展和相互融合，形成新的学科和技术方法，并渗透到其他学科领域和社会经济部门。

2.1.1 遥感（RS）

航空、航天遥感使得人们能快速准确地获得大地域范围以致全球的各种信息，如气象预报、资源分布、灾害监测、环境污染等，所以各国竞相发展遥感事业。

航天遥感：苏联于1957年10月4日发射第一颗人造地球卫星以来，各国都以极大的热情和庞大的经济预算来开展航天遥感，特别是美国以极快的速度和惊人的成果展现于世。美国于20世纪60～70年代先后发射了气象卫星、资源卫星，开拓了航天飞机、地球空间站，向太空发射了多个探测器探测月球、火星、木星等行星和天体。法国、俄罗斯、加拿大、日本、印度等国也相继发射了相应的资源卫星。中国已有自己的气象卫星和资源卫星，实现了载人航天飞行，拟定了探月和太阳系行星的计划。遥感探测地面分辨率已达到米（m）级，波谱分辨率已达到纳米（nm）级，重复周期几天至几小时。在科学和经济部门的应用逐日普及，应用效果十分显着，很多部门已把遥感技术纳入到生产规范之中。科研部门和院校已设有相应的专业，正在批量的培养遥感技术人才，国家和政府部门已有相应的遥感中心和站点专门从事遥感数据的获取、分发和使用。所有这些在发达国家和我国都已形成了遥感信息产业，并有了相当规模的产值和快速发展前景。

航空遥感：应用飞机获取一定地域范围的遥感图像已成为平常事。就中国而言一些大中城市和一些沿海经济发达区都已飞行获得多个时段的遥感图像，用于城市规划和城市发展监测，如北京、上海、天津、武汉、西安、沈阳、环渤海湾、长江三角洲、长江流域、珠江三角洲等城市和地区。

遥感图像在图像处理系统的加工、增强、分析和综合处理下大大改善图像质量，提取各种专题信息来满足广大用户的要求。图像处理软件层出不穷、功能越来越强大。图像处理硬件随着计算机的快速发展，形成了大、中、小型的处理系统以满足国家、地区和个人的各种需求，特别是微机处理系统已相当普及。

由上可知，遥感技术的快速发展是与空间技术和计算机技术日新月异密不可分的。除此之外，在下面几个方面，遥感技术方法和理论开拓创新起着十分重要的作用：传感器——有摄像机、扫描仪、温度辐射计、微波辐射计、荧光辐射计等；波段——有近紫外、可见光、近红外、中红外、远红外、微波等；重复周期——由早期的几十天到现在几天到几个小时；分辨率——空间分辨率由几十米到几厘米，波谱分辨率由微米（μm）到纳米（nm）级；图像处理方法——由一般的增强、提取信息到人机交互对话、半自动识别；波谱信息——有实测地物波谱到直接从图像中提取或光谱重建；多尺度——由单一尺度发展到多种不同尺度图像融合；多数据源——由少数几种数据源发展到多种平台数据源，遥感信息和其他信息一起进行多元信息综合；理论拓宽——图像处理的理论依据由原来的概率统计理论拓宽到非线性理论、人工智能等多个领域。所以多波段、多时相、多尺度、多数据、高精度和快速，形成了遥感技术的很多特色，再加上图像处理技术和信息提取方法，使得遥感应用领域越来越宽，在某些行业已不可代替。

2.1.2 地理信息系统（GIS）

20世纪50年代，在欧洲刚刚萌芽的土地信息系统（LIS），其功能十分简单。到70年代随着计算机的快速发展，实用化的GIS已在美国、加拿大、德国、法国、瑞典、日本和澳大利亚相继出现。80年代GIS已进入普及和推广应用阶段，世界各国在基础GIS软件和应用软件的开发上取得突破性进展，其代表性的软件有ARCINFOR、MAPGIS等，在土地利用管理、城市规划、人口规划、资源管理、交通运输管理、安全管理等方面成为有关部门的必备工具。90年代随着GIS的深入发展和数字化产品的普及，数字城市、数字生活、数字地球的时代已经到来，GIS与其他学科的结合，地理信息的产业化已不可避免（标准化、信息共享、计算机软、硬件资源共享等）。

2.1.3 全球定位系统（GPS）

为军事目的服务的卫星导航、定位系统，现已向全球开放，人们在地球的任何地方都可以快速获取相应的地理坐标位置，只需持一个小小的定位接收器便可如愿。美国已发展到第三代定位系统，欧盟也在确立自己的“伽利略”计划，中国也有自己的定位系统（三个星），并与“伽利略”计划合作。

2.1.4 信息网络

20世纪70～80年代，人们为使得到的信息及计算机硬软件资源的共享，发展了计算机联网，出现了局域网络（如一个单位、一个局部地区），这些网络一出现就显示了极大的优越性，人们坐在自己的终端前就可调用他人、他部门的信息和享用别人计算机中的资源。80～90年代，人们可以跨区、跨国界以至国际间的通讯网络快速获取有关信息，网络以进入千家万户。随着无线通讯的普及化，人们可随时随地进出网络，网络已成为人们生活中不可缺少的东西。尽管网络会出现各种负面效应，但其发展趋势不减。

上述几个方面的科技进步和产业化告知我们，遥感和全球定位系统快速获取目标物的信息，以地理信息系统作为载体，快速流动在国际网络上，“信息高速公路”已经开通，信息革命正在我们身边发生，数字地球的时代即将到来。

2.2 人们的思维方式和行为正在发生变化

2.2.1 由宏观到微观、由整体到局部的思维方式

遥感的出现使得人们有可能从大地域范围以致全球角度，从宏观、整体上认识很多问题，使得局部不能认识的，从整体得到，使人们的思维方式更加全面、完整，使得事物的整体与局部的关系具体、明确，可避免“不识庐山真面目，只缘身在此山中”的片面思维方式。

2.2.2 一套全新的技术路线和工作方法

遥感图像处理不仅能给我们改善图像质量、增强和提取信息，更重要的是提供了信息综合、图像识别半自动化以及自动成图的技术前景。

地理信息系统提供了空间信息的存储、分析和成图功能，实现地理信息系统成图的自动化，大大减轻了人们的劳动力。

网络使人们对社会已有的信息和计算机资源实现全球共享，加速信息传播，真可谓“秀才不出门，便知天下事”。

2.2.3 出现了新的学科体系和机构

以遥感为基础的学科有：遥感地质学、环境遥感学、农业遥感学、城市遥感学、资源遥感学等。建立了很多的遥感机构：资源卫星发射机构、地面卫星数据接收站、遥感应用研究部门和遥感学科的专业及培训中心等。

以地理信息为基础的有：地理信息学，信息工程学等。建立了地理信息中心、站点、资源与环境遥感信息系统实验室及学术团体等。

2.2.4 政府的决策行为

西方国家政府正采取措施加速遥感发展和促使地理信息系统进一步产业化、标准化、国际化。中国政府也十分重视，有关部门正采取对策加速遥感、地理信息系统的发展。

3 新进展和发展趋势

3.1 RS技术新进展与趋势

3.1.1 遥感数据获取正在出现三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率、高时相分辨率）的新技术和趋势

多平台——如低、中、高轨道卫星，大、中、小、微型卫星等。

多传感器——如同一平台上装有摄像机、扫描仪、热成像仪、不同空间分辨率的成像仪等。

多角度——如垂向与侧向多角度成像。

高空间分辨率——如米级、厘米级的地面分辨率。

高光谱分辨率——如纳米级的波谱分辨率（如可见光波谱范围内分出十几个等级）。

高时相分辨率——如可重复观测的时间段达到小时级。

3.1.2 遥感图像处理正在出现新技术方法

海量数据压缩，数据融合，大地域图像无缝镶嵌，光谱重建，混合光谱分析，超多维光谱图像信息显示，信息提取模型化，智能化处理的理论与方法，SAR信息处理与成像理论，多波段多极化影像分析方法等技术新进展和趋势。

当高空间和高光谱分辨率遥感出现后，提出了一系列的技术方法问题：分辨率的提高遥感数据量呈几何数量级上升，成为所谓的“海量数据”，要处理这些海量数据自然受到存储、速度和时间的制约，所以就要进行数据压缩；高光谱分辨率可以使我们识别出更“精细”的地物，如何从图像的混合光谱中分离、重建和多维显示这些精心地物的光谱就成为技术方法的关键。

同一平台可获得不同地面分辨率的数据，如何让不同地面分辨率的数据满足不同尺度的实际需要，数据融合必不可少，而数据融合又受到几何精度和波谱保真的限制，为满足实际需要又有兼顾两个方面，所以出现了各种各样的融合方法。

大地域范围是遥感的优势，但是一景卫星遥感图像覆盖地面的范围总有一定的限度，而这个限度还随着地面分辨率的提高在缩小。当今人们的需求远远的超出这个限制，如几十至几百平方公里的地域，就需要几十景至几百景的图像镶嵌，这么多景图像可能出现由于时间差异带来的色彩、色调的不协调，为使整体图像的协调一致，无缝镶嵌技术应运而生。

3.2 GIS技术新发展与趋势

属性数据与空间数据库管理一体化；

多种数据格式转换；

基础地理信息系统的通用化、标准化；

专业应用二次开发；

WebGIS开发与完善等。

3.3 GPS技术新进展与发展趋势

高精度第三代GPS；

“伽利略”GPS系统。

3.4 RS-GIS-GPS集成一体化（略）

4 地学应用及实例

4.1 地学应用

现在的遥感地理信息系统在地学中的应用十分广泛，虽然应用的先后和效果不尽相同，但都受到人们的关注和重视，有的已经成为行业规范。据不完全统计，可分为如下几个方面：

（1）区域地质调查应用，

（2）矿产资源调查应用，

（3）水资源与水环境监测应用，

（4）土地利用监测应用，

（5）土地荒漠化监测应用，

（6）海岸带资源开发与环境保护应用，

（7）海洋岛礁及浅海海底地形调查应用，

（8）生态环境监测应用，

（9）区域地质环境调查应用，

（10）灾害监测应用，

（11）城市规划应用（含数字城市），

（12）区域规划应用。

…………

4.2 实例

至今，应用实例不胜枚举，但有两个方面值得注意：一方面是前人应用中带有规律性的认识和成果，另一方面是前沿探索性的成果。

4.2.1 带有规律性的认识和成果

前人所作的带有规律性的认识和成果也是相当的丰富，都值得我们去认真吸取，而作为有限教学时间内的教学内容，只能略举一、二。依笔者认为，无论遥感地理信息系统在哪方面的应用，信息提取技术方法是共同的，也是解决实际问题的技术关键，所以用三个不同领域的实例说明遥感地学信息提取模式的共性和特性。

遥感地学信息提取模式：

实例一：遥感在金矿地质调查中应用，

实例二：遥感在土地荒漠化监测中的应用，

实例三：遥感在盐湖监测中应用。

4.2.2 前沿探索性成果

在众多前沿探索性成果中，笔者认为高光谱遥感在识别矿物方面的应用是当前的难点和热点。实例：“高光谱遥感矿物填图研究”（略）

5 理论、技术方法问题

5.1 理论问题

5.1.1 地物的异物同谱或同谱异物问题

前面已提到，地物电磁辐射特性是遥感最基础的理论，人们利用地物波谱特性差异来识别不同地物。但是在实际应用中，存在异物同谱或同谱异物的现象，即不同地物有相同的波谱特征，这时遥感就不能发挥作用。

5.1.2 地物分布的随机性和非随机性

遥感应用中，普遍认为在一较大的地域范围内，地物分布是随机的，于是可借用概率统计的一套方法来增强和提取目标地物信息，这样做往往获得成功，所以在图像处理软件中有一套完善的方法来满足专题信息提取的要求。但实际地物的分布还存在着非随机性，那么概率统计方法失效。例如有些地物分布存在着自相似性，人们采用非线性的分形分维方法加以解决。例如还有模糊理论、人工智能理论来完成相应的任务。

5.2 技术方法问题

5.2.1 实测地物波谱与遥感图像波谱的不一致性

实测地物波谱有室内标准样品波谱和野外实测地物波谱。遥感图像波谱是瞬间获得的实时像元混合光谱。二者在观测时间上和像元分辨率上都存在差异，其波谱显然有差异，有时还会很大，这就需要分析和处理。

5.2.2 地物图像波谱的时效性和地域性

有些地物的图像波谱会随着时相的不同而变化，如植被、土壤等，这种变化可称为时效性；有些地物波谱会随着地域的不同变化，如同一种岩石在潮湿地区和干旱地区，其波谱有差异，这叫地域性。在应用时必须注意这些特性，并采取必要的方法。

5.2.3 地物信息增强和提取方法的不唯一性

遥感图像地物信息增强和提取方法众多，虽然有不少方法是公认的但不是唯一的。特别是在增强和提取隐信息和微弱信息时，有些方法不奏效，并不等同不能提取，而可能是还没有找到合适的方法，有待深入探讨。

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E. 智慧环保大数据一体化管理平台建设和运营方案

建立智慧环保大数据一体化管理平台就需要有一个中心 三套体系 多种应用形成一张图。

指间科技的智慧环保大数据一体化管理平台是以生态环境大数据资源中心应用系统为核心框架，以智能监管体系、精准监测体系、公共服务体系为支撑。以11个子系统多种应用形成环保一张图，全方位多角度的展现环境问题。
一、智能监管体系下的部分子系统
1. 生态环境天地立体视频监控系统：从天地两个角度，在饮用水源地、小流域、湖库、生态红线保护区的敏感位置设立地面高清视频监控点，对敏感区域进行全方位、全天候、立体化的监视监控和数据采集，并根据业务需求采用无人机技术巡视巡航监控，来弥补固定位置的监控点不足之处，实现随时随地、实时、便捷地查看每个区域实际情况，为监督、应急指挥提供了犹如亲临现场的高效的视频平台。
2. 生态环境网格化监管系统：按照“属地管理、分级负责、全面覆盖、责任到人”的原则，通过GIS技术将网格中的网格划分、网格员、污染企业、网格事件、空气质量监测、水质量监测等内容在地图上进行叠加并集中展示，进行环境监管资源整合，逐步构建一个“横向到边，纵向到底”的环境监管网络。
二、精准监测体系下的部分子系统
1. 空间地理信息系统：利用网络、通讯、信息技术、3S(GPS GIS GRS)技术，整合各类环境信息资源，建立统的环境信息资源数据库，将环保数据中心汇集在各级各类环保业务信息，完整准确地定位在信息相关的地理环境中。
2.环境质量（水、气、土）染源监测应用系统：通过对生态环保区、环境敏感区域、企业污染源排放点安装视频监控设备，整合融合现有污染源监控系统数据，将环境数据和视频监控数据实时传达到政务外网云平台，为用户提供在PC端、移动端进行实时查询、报警提醒、远程查看、远程取证管理等功能。
三、公共服务体系下的部分子系统
1. 公众服务平台应用系统：将管辖区域进行统一区域化管理，通过GIS技术将地理区域单元的大气环境监测、水环境监测、污染源监管、排放清单、风险源等相关的数据跟气象、人口、交通、敏感点等数据进行关联汇通、交互共享。为公众显示实时的兴趣点和周边区域环境质量等信息。
2. 企业服务平台系统：通过建立统一的数据标准实现对省环保厅企业信息填报的现有系统的有效整合，形成面向企业的统一窗口，方便企业网上办事。

F. 如何将地理信息系统技术应用于智慧城市的建设

当前，地理信息系统对城市信息化建设越来越现实出其优势，对于智慧城市来说，必将是数字化为基础的城市，而实现数字化就必须用到GIS这一科学工具。借助于GIS可以使得我们对空间信息进行分析处理，从而实现对空间数据的可视化利用和体系化分析，便于对数据的管理以及数据分析，使得对数字化操作更为智能化。因此，地理信息系统对智慧城市的发展来说具有十分重要的作用。
三维地理信息系统包括四个部分。第一个部分是影像数据，其借助于系统平台上，再借助于对数字的相关模拟和模型来建立相当直观的、内容丰富的三维地理模型；三维地理信息系统最重要的功能还在于描述和构建城市的地形来建立其相关的模型，是借助于相关设备对所要求的建筑以及道路规划进行的三维的描述；第三个部分是场景数据，在系统平台下，使得当下的规划对未来的场景规划更为细致，借助于系统平台来使得城市规划更加符合要求和美观；第四，三维的系统平台是在二维的基础上的技术整合，还保留二维系统的作用，在三维系统平台下，系统的二维功能对其有着必要的支持作用。

G. 如何利用测绘技术进行环境监测

随着新世纪的到来,科学技术的迅猛发展,已经引起社会经济结构和生活方式的重大变化。改革开放以来,我国测绘行业逐步实现了从模拟法向数字测绘体系的转变,并与遥感、空间定位和地理信息相结合,奠定了传统的测绘行业向信息产业发展的基础。传统的测绘产业应抓住机遇,以高新技术为依托,实现传统的测绘生产向数字化生产的转变,进而为建立数字化规模生产、并最终形成数字化生产基地打下良好的基础。
1 测绘技术的发展方向及测绘行业的产业特征
1.1 测绘技术应属于信息技术
传统的测绘技术领域包括大地测量技术、航空摄影测量技术、工程测量技术、地图制图与制印技术、海洋测绘技术以及测绘仪器制造技术等。当代测绘高科技主要是空间定位技术、航空和卫星遥感技术、地面一体化测量技术和地理信息技术,以及与之相配套的通信技术和系统技术而带来的上述技术的集成。它是以研究地理信息为主要目的,其研究内容主要包括对地理信息的几何物理性质的探讨,研究地理信息的度量方法,研究地理信息如何产生、提取、变换、检测、传递、存贮、识别和处理,以及研究如何表达和应用地理信息等这些均属于当代信息科学的研究内容。凡是用信息科学的原理和方法与信息打交道的技术均应称为信息技术。因此,我们有理由认为测绘技术应该属于信息技术范畴。测绘技术的现代化发展方向要
以信息技术为发展方向,这就是当前测绘科技的发展战略。
1.2 测绘行业属于信息产业范畴
测绘行业应该属于第三产业中的信息产业范畴。因为,一是测绘业务的基本内容都是为地理信息的获取、处理、表达等提供服务;二是测绘产品具有知识性和决策依据属性的信息产品;三是测绘技术在很大程度上属于信息技术范畴;四是测绘产品具有价值和使用价值(即测绘商品的商品属性)。因此,测绘生产应该是一种以信息产品的交换为目的的特殊商品生产。测绘行业属于第三产业的信息产业这不仅是理论上的划分问题,而是在市场经济的条件下,在实践中应当把它真正作为一种产业来经营。
1.3 测绘工作重点向开辟信息市场转移
随着市场经济的发展,国家政治经济体制改革的不断深入,测绘生产管理方式从生产事业型
向生产经营型转变。测绘生产单位承担指令性任务的比重逐步缩小,而计划外的开发性任务将大量增加,城乡建设与规划国土的全面规划与整治、资源的调查与开发、环境监测与保护等对测绘技术和测绘产品提出更迫切的要求,这些因素必将导致测绘市场的活跃。
测绘市场包括测绘信息市场和测绘技术市场两个方面。测绘信息市场侧重于测绘信息产品在社会和经济领域内的交换和流通,测绘技术市场侧重于直接利用测绘技术进行有偿服务。可以预见,今后用户需要测绘市场提供的不仅是线划图产品,还要有影像产品;不仅是模拟产品,还要有数字产品、专题产品、硬件产品、软科学服务、动态信息等,都需要测绘行业自己去开拓。
2 测绘单位应采取的对策
2.1 测绘单位要理顺产业结构
测绘高科技的发展,打破了测绘行业的传统分工。地理信息产业应当摆脱经典测绘的组织和
结构模式,寻找更好的优化组合与分工,应按地理信息产业的特点,形成从数据采集加工、建库、产品提供、维护一体化的产业体系,成立能快速生产、提供地理信息数据的部门。当前,在测绘科技高速发展的同时,与其许多相关专业集成向地理信息产业发展。要发展GPS、RS和GIS(简称3S)技术,需要跨部门、跨行业的联合,关起门来发展等于孤立自己。要学会在既联合又竞争的环境中求发展的机遇和技巧。
2.2 引进和培养能够适应信息产业需要的人才
要发展信息产业,必须要有高科技的人才。传统的测绘行业分为大地测量、工程测量、摄影测量、地图制图和地图制印等专业。高科技的发展冲破了传统的分工,由于各类测绘高科技系统数字化、自动化、智能化程度高,很多操作可作为“傻瓜”式的操作。学会按键操作比较容易,如GPS接收机,只需花1~2小时即可学会操作,但要解决GPS数据中出现的问题,就需要一定的理论水平和研究水平。也就是说操作越来越简单,而解决关键问题却越来越复杂。在引进和培养人才中,注意研究人才和实用人才的合理搭配,使人才的结构能够最大限度地发挥效能。就专业而言,主要引进和培养“3 S”及其集成的人才。与此同时,还要注意人才的知识和技能的及时更新。
3 测绘行业的主要技术政策
测绘高科技的发展,信息产业的迅速崛起,导致测绘行业摆脱经典的测绘产业的组织和结构模式,但今后在一定的时间段内,测绘新技术体系不可能完全替代测绘生产中的常规技术体系,即常规测绘技术仍将在测绘生产中占有一席之地。因此,测绘单位和测绘科技工作者必须把解决关键技术问题和常规测绘技术的改造放在主要地位,要在常规技术和新技术之间,建立起一种适合本单位实际的过渡体系。
实现测绘生产从模拟向数字化的转变,不仅仅是将模拟图转换为数字图,而是实现基础地理信息从采集、存贮、管理到产品输出整个流程作业方式的改变,这种改变是系统的、整体的。所以,测绘单位必须进行总体规划、分步实施,作为一个系
统工程全面加以实现。当前,测绘单位首先要全面完成常规测绘技术向数字化和自动化方向过渡的技术改造。
3.1 组建基础地理信息系统
建立1∶500~1∶10 000各种比例尺地形图、地籍测量、地下管线测量等需要的机助成图系
统,应有数据库、图形库编辑功能,能够和野外观测电子手簿实现接口。只有这样,才能在新一轮的更新基本图中,全面实现航测数字化成图(局部地区不排除全野外数字成图),并建立全站仪、电子手簿在野外直接对数字地图进行修测(大面积集中修测亦可采用航测数字修测),使数字化成图一体化。
各类工程图施测,建筑工程、水利工程放样,市政工程的定线以及各种工程的竣工测量等均应
采用内外业一体化系统,其数据格式应与基础地理信息数据库接轨。
3.2 建立部门网络,实现资源共享
盘片管理方法无法满足信息存贮、使用的要求,同时为避免出现磁盘数据损坏、数据丢失、新老版本数据混淆现象,应在生产管理部门、数字化内业生产部门、图档管理部门之间建成计算机网络,通过计算机图档管理系统实现数字化内业生产调图、归档到最终打印的自动化。
为有利于生产方式从采集到管理的转换,应考虑建立本单位的局域网,实现各生产部门、生产
管理部门、检查验收部门、图档管理部门之间的计算机网络互联,使各部门作业以数据流的方式进行运转。
3.3 推广GPS定位技术的应用
应用GPS定位技术为城市及各重点工程项目建立各等级的控制网和精密工程控制网,重点
掌握静态相对定位原理、布网原则、精度要求和作业技术方法。学会网型的设计、仪器检验方法、外业数据采集和内业数据处理、坐标转换、平差计算等问题的处理。
在城市规划管理、市政管理、交通管理、环境保护、灾害监测、气象学、土地管理等城市管理方面,GPS都有着良好的应用前景和市场机遇。
随着全球信息化浪潮和我国国民经济信息化的召唤,空间技术和计算机技术的迅猛发展,传统的测绘技术体系正在向以“3 S”技术为特征的现代测绘技术体系转变,测绘行业也正逐步向现代地理信息产业过渡和转化。我们应当贯彻“加强测绘工作,发展地理信息产业”的精神,立足现在,展望21世纪,携手并进,共创地理信息产业的未来。

H. 　环境遥感及应用

遥感是20世纪60年代在美国创造的技术用语，用来综合以前所使用的摄影测量、影像判读、地理摄影而提出的。1972年，随着第一颗地球观测卫星Landsat的发射成功而迅速得到普及。遥感是一种远离目标，通过非直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。对目标进行信息采集主要是利用了从目标反射或辐射的电磁波。接收从目标中反射或辐射的电磁波的装置叫遥感器（remote sensor）。搭载这些遥感器的移动体叫做遥感平台platform），如飞机及人造卫星等。遥感技术自20世纪60年代初兴起并迅速发展以来，遥感应用的领域在不断地扩大发展，遥感应用从其内容上可概括为资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究等（全球宏观研究为一大领域）四大领域。

一、环境遥感的特点

遥感（Remote sensing）就是遥远感知事物的意思，也就是不直接接触目标物和现象，在距离地物几公里到几百公里、甚至上千公里的飞机、飞船、卫星上，使用光学或电子光学仪器（称为遥感器）接受地面物体反射或发射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带形式记录下来，传递到地面，经过信息处理、判读分析和野外实地验证，最终服务于资源勘探、环境动态监测和有关部门决策。通常把这一接收、传输、处理、分析判读和应用遥感信息的全过程称为遥感技术。现代遥感技术在地球资源、环境及自然灾害调查、监测和评价中的应用，具有宏观、快速、准确、直观、动态性和适应性等其他技术不能取代的优势。特别是与其他相关技术（如现代通讯、对地定位、常规调查、台站观测、地理信息系统及专业研究）结合起来，更能充分体现其优势。环境遥感是从空中利用遥感器来探测地面物体的现代技术，其特点包括如下几方面：

（1）感测范围大，综合、宏观：航摄飞机的飞行高度可达10km左右，陆地卫星的轨道高度可达到910km左右。由于飞得高，观测的面积就广阔。例如每张陆地卫星图像覆盖的地面范围达到3万km²，约相当于中国海南省的面积。遥感从飞机上或人造地球卫星上，居高临下获取的航空相片或卫星图像，不受地形地物阻隔的影响，景观一览无余，为人们研究地面各种自然、社会现象及其分布规律提供了便利条件。如航空相片可提供不同比例尺的地面连续景观相片，并可供像对的立体观察。图像清晰逼真，信息丰富。一张比例尺1/35000的23cm×23cm的航空相片，可展示出地面约60km²范围的地面景观实况。并且可将连续的相片镶嵌成更大区域的相片图，以便总观全区进行分析和研究。卫星图像的感测范围更大，一幅陆地卫星TM图像可反映出34225km²（即185km×185km）景观实况。

（2）信息量大、手段多、技术先进：环境遥感技术可以根据不同的目的和任务，选用不同的波段和不同的仪器取得所需的信息。现代遥感技术不仅能利用可见光波段探测物体，而且能利用人眼看不见的紫外线、红外线和微波波段进行探测。不仅能探测地表的性质，而且可以探测到目标物的一定深度。某些波段具有对云、雾、冰、干沙土等的穿透性，可深化对被测目标的认识。例如，可见光的蓝绿光波段对水体有一定的穿透度；用波长较长的微波雷达探测冰层，可以穿透冰层而到达冰层下面的地面或水体。遥感是现代科技的产物，不但能用摄影方式获得信息，而且可以用扫描方式获得信息。遥感技术的运用，扩大了信息量的获取，扩大了人类的观察范围和感知领域，加深了人类对事物和现象的认识。

（3）获取信息快，更新周期短，可动态监测：以往进行实地测绘地图，要几年、十几年甚至几十年才能重复一次。应用航空摄影测量方法以后，也要数年才能重复一次。而卫星绕地球运转，能迅速获得所经地区的各种自然现象的最新资料。以陆地卫星4、5为例，每16天可以覆盖地球一遍。因此，利用遥感技术以后，地图更新可以大大缩短，一些地区自然现象的动态变化也能快速地反映出来，并及时作出预报。遥感通常为瞬时成像，可获得同一瞬间大面积区域的景观实况，现势性好，而且可通过不同时相取得的资料进行对比、分析和研究地物动态变化的情况，为环境监测以及研究分析地物发展演化规律提供了基础。

（4）用途广、效益高：环境遥感已广泛应用于农业、林业、地质矿产、水文、气象、地理、测绘、海洋研究、军事侦察及环境监测等领域，深入到很多学科中，应用领域在不断扩展，具有明显的社会、经济和生态效益。

（5）受地面条件限制少：对于自然条件恶劣、地面工作难以开展的地区，如高山、冰用、沙漠、沼泽等，或因国界限制不易到达的地区，用遥感，特别是航天遥感方法，则比较容易获取资料。

二、现代遥感技术的构成

遥感技术系统是实现遥感目的的方法、设备和技术的总称，是一个多维、多平台、多层次的立体化观测系统。

遥感数据获取是在遥感平台和遥感器构成的数据获取技术系统的支持下实现的。由于各种平台和遥感器都有自己的适用范围和局限性（表1-1、1-2），因此往往随着具体任务的性质和要求的不同而采用不同的组合方式，以取得较好的应用效果。片面地强调某种平台或遥感器的重要性，甚至把它们对立起来，显然是不适宜的。

表1-1各种遥感平台

表1-2主要遥感器的特点

（据阎守邕，1990）

从遥感数据中提取有用信息，可以通过人工目视判读、计算机数据处理以及两者混合的方法实现。这两种方法及相应的技术系统各具优缺点，需要相互配合，取长补短。

三、环境遥感的应用

遥感技术自20世纪60年代初兴起并迅速得到发展以来，应用的领域在不断地扩展。环境遥感的应用从其内容上可概括为资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究四大领域。

1.遥感在资源调查方面的应用

遥感在资源调查中可发挥很大的作用，特别是在自然资源调查中，近年来做了很多工作，取得了丰硕的成果和可观的效益。其主要表现在国民经济建设中的农业、林业、地质矿产、水土保持及水利建设等部门中。

在农业、林业方面的应用：遥感在农林方面的应用主要是在农、林土地资源调查，土地利用现状调查，土壤干旱、沙化的调查及监测以及农作物长势的监测与估产，森林资源的清查等方面。近年来，在牧草场资源调查、短中期农林灾害、农用水资源以及生态环境调查等方面也相继开展工作，取得了成果。

在地质矿产方面的应用：遥感在地质及其矿产方面的应用主要表现在基础地质工作，矿产地质工作以及工程地质、地震地质、灾害地质的综合调查等方面的应用。遥感已成为地质矿产调查研究中的一种先进的工作手段和重要方法。遥感图像视域宽阔，客观真实地反映出各种地质现象及其相互间的关系，形象地反映出区域地质构造及其空间关系，为跨区域甚至全球的区域地质研究提供了极有利的条件。

在水文、水资源方面的应用：遥感在水文、水资源的应用，如水资源的调查、流域规划、水土流失调查、海口海岸带及浅海地形调查、海洋调查研究等方面，都能发挥重要作用。特别是在人类足迹难以到达的荒凉地区，遥感技术可成为水文、水资源调查的有效手段。

2.遥感在环境监测评价方面的应用

遥感在环境监测中主要是利用遥感提供的瞬间成像的大范围图像，对大气污染、土地污染以及海洋污染等进行监测。由于遥感所提供的信息具有快速及时，现势性好，真实、客观、形象的特点，可实时地了解和掌握污染源的位置、污染物的性质、污染物的动态变化以及污染对环境的影响，为及时采取防护或疏导措施以及环境评价提供了基础。

3.遥感在对抗自然灾害方面的应用

自然灾害是指环境异常或环境的突发性变化，给人类生活和生存带来的灾难。近年来遥感技术在预报灾害方面取得了很多重要成就，成为预报自然灾害的有力工具和手段。

气象卫星当前已进入业务性运转，形成多层次的预报网络，在灾害性天气监测、天气分析预报、气象研究等方面，发挥了十分重要的作用。中国“风云一号”、“风云二号”气象卫星的研制和相继发射成功，标志着中国的气象预报技术已从单项、短期、小范围的预报发展成综合性、中长期、大范围的准确预报。为中国的旱情、洪水，以及滑坡、泥石流和病虫害的准确预报提供了可靠资料，为采取减灾措施打下了可靠基础。

4.遥感在区域分析及建设规划方面的应用

遥感图像是地表面一定区域景观的真实、客观的记录和形象显示。地理学区域分析亦充分利用和发挥了遥感图像的这一特点和优势，成为遥感在地理学应用的重要方面。

近年来随着城市化及城市建设的热潮，城市遥感方兴未艾。城市遥感可提供诸如城市土地利用现状、城市用地分析、城市环境监测及评价、城镇布局结构分析、城市道路交通分析、城市人口分析及城镇生态分析等城市发展的基础信息，为城市建设规划及决策提供了服务。

5.遥感在全球性宏观研究中的应用

遥感的全球性研究虽然目前尚未系统地进行，形成规模。但是，随着社会的发展，特别是诸如世界人口增加、资源危机、环境恶化等一系列涉及全球性的问题，越来越引起人们的关注。全球性研究（Global Study）已提到日程上，得到世界各国普遍的重视，全球性研究必将有一个较大的发展。

全球研究的目的主要是宏观地、整体性地对人类赖以生存的岩石圈、大气圈、水圈、生物圈的研究，以此带动区域性研究的深化，促进全球环境的改善。因此，这无疑为遥感发挥自身的特点和优势，开拓了又一应用领域。遥感可为全球研究提供各种便利条件，促进全球性研究的进一步开展和深化。例如，可利用全球定位系统（GPS）监测和研究板块的运移，深大断裂活动，研究环形构造的成因及其机制；利用气象卫星资料及其他遥感信息，进行全球性气象研究及世界灾情的预报；海洋动力学研究，地球表面固态水的分布，世界冰川的进退以及世界大环境的监测和治理等。遥感必将在全球性研究中发挥出更大的作用，做出更大的贡献。

6.遥感在其他方面的应用

在测绘制图方面的应用：航空摄影测量一直是测绘制图的一种主要资料来源和重要的技术方法，现已形成了完整而系统的学科体系，当代遥感的发展使测绘制图的资料来源更为多样化，资料的准确可靠性及其快速及时性和适时动态性等方面有了较大的改观；成图周期大为缩短；影像地图、数字地图等新图种和制图新工艺大量涌现，使测绘制图产生了新的变化和发展。

在历史遗迹、考古调查方面的应用：近年来在进行野外考古调查中，配合应用遥感图像分析，发现了大量重要的历史遗迹。

在军事上的应用：遥感在军事上的应用是不言而喻的。事实上，军事应用是遥感最早、最成功的应用，今天遥感的发展是得利于遥感军事上成功的应用而迅速发展起来的。目前发射的绕地球运行的卫星，绝大部分是与军事有关的。

四、环境遥感在中国的发展

随着遥感技术的发展，获取地球环境信息的手段越来越多，信息越来越丰富。因此，为了充分利用这些信息，建立全面收集、整理、检索以及科学管理这些信息的空间数据库和管理系统，加快进行遥感信息机理研究，研制定量分析模型以及实用的地学模型，进行多种信息源的信息复合及环境信息的综合分析等，构成了当前遥感发展的前沿研究课题。

中国国土辽阔，地形复杂，自然资源丰富。为了查清和掌握土地、森林、矿产、水利等自然资源，更好地配合国家建设，积极推广遥感技术的运用尤显必要。首先，国家的重视和支持，以及实行集中统一的领导规划，为中国遥感的发展奠定了基础。中国的遥感发展起步晚，在20世纪70年代初期和中期，仍明显地表现出部门自发的积极性，以及低水平的重复等初期发展的特点。为此，国家科委组织筹建了全国遥感领导组织，继而发展成国家遥感中心，集中领导及协调全国的遥感发展，编制中国遥感的中远期规划，确定了近期主攻的目标。第二，集中人力、物力进行科技攻关，重点突破，缩短了中国与国际遥感先进水平的差距。在1980～1990年，通过科技攻关，中国遥感技术的发展能力已全面形

成，遥感专业队伍得到进一步的锻炼和壮大。第三，全国性、大区域遥感工程的实施完成，充分显示出中国遥感的特色和水平。中国疆域辽阔，自然环境复杂，为开展遥感的实验研究提供了优越的环境条件。第四，新的资源卫星的发射，为中国的遥感发展带来了新的机遇。

“资源一号”卫星于1999年10月14日成功发射升空，结束了中国没有陆地资源卫星的历史。卫星每26天遍扫地球一次，每幅影像覆盖面积为120km2，空间分辨率达20m。“资源一号”卫星是中国第一颗高速传输式对地遥感卫星，该卫星在太空巡视地球1年有余，拍摄了几十万幅地面遥感影像。中国从20世纪80年代中期开始接收外国卫星拍摄的影像，应用于农业、森林、水利的监测和规划，对国民经济发展起到了很大作用。

I. 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用 怎么上

第一课时
一、地理信息技术
1．概念：
指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称，主要包括遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等。
2．应用——广泛
广泛应用于区域地理环境研究，在资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等许多领域中发挥着重要作用。
如：可以模拟特定区域的自然过程，预测、预报区域内可能发生的灾害或环境变化。
GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。
二、遥感(RS)
1．概念：
是人们在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。
2．遥感的装置
⑴传感器——遥感的关键装置
作用：传感器在航空或航天器上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面接收站(图1．4)
⑵组成（了解）
遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等
3．遥感技术的主要环节和功能
遥感技术主要环节 目标物 传感器 遥感地面系统 成果
遥感功能 接受物体和环境的电磁波辐射 收集、传输信息 接收信息，处理、分析信息 专业图件或统计数字
案例介绍：
1998年洞庭湖及荆江地区飞机、卫星遥感影像对洪水监测
1998年夏秋，长江流域发生了罕见的大洪水，中科院遥感所等科研部门，利用飞机遥感监测和卫星遥感监测技术，对洞庭湖及荆江地区洪灾情况进行监测，在很短的时间内获得了较全面的资料，给抗洪决策提供了科学依据，为夺取抗洪斗争立了大功。
课本图1.5（左图）是飞机遥感影像，在阴雨天气的情况下，通过微波遥感，透过层层云雨阴隔而得到的图像，地物仍具很高的分辨率，经过计算机处理后，课本图1.6（左图）更是清楚地显示了洪水的淹没情况。课本图1.5（右图）是卫星遥感影像，同样经过计算机处理后，课本图1.6（右图）能清楚地显示当时该地区淹没地区的分布。通过不同时间，不同遥感平台得到的影像，再经过计算机处理技术，我们就能快捷、准确地统计出洪水的淹没情况。
可见，遥感技术具有很多的优点。
4．遥感的优越性（此部分可以请学生思考讨论总结完成。）
①提高研究工作的精度和质量，节省人力、财力，提高效率。 ②遥感信息作为重要的信息源，为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化和发展，提供了条件。
区域地理环境研究的前提是获取地理信息。例如，将多次或逐月、逐年的遥感影像图叠加，就可反映城市的扩张、海岸的侵蚀、湖泊的消长，等等。在区域地理环境研究中,遥感广泛应用于资源凋查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。
遥感技术的应用范围很广。除了以上介绍的森林火灾、洪水监测外，还广泛应用于农业、地质、海洋研究、环境监测等许多方面。而且我国的遥感技术也已经在世界上具领先地位。
5．遥感技术的应用
阅读
通过这个材料，使学生了解如下问题：
遥感在农业方面的应用
1．遥感在农业方面的应用主要包括上地资源调查、土地利用现状调查、病虫害和农业生态环境调查及监测，以及农作物长势监测和估产等方面。
2．遥感在土地资源与土壤调查中应用广泛。
3．作物估产是体现遥感在农业方面综合应用的最好例证。
思考
1．从监测的范围、速度，人力和财力的投入等方面看，遥感具有哪些特点?
点拨： 范围更广、速度更快、需要人力更少、财力投入少。
2．有人说：遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗?
点拨：同意。可以从遥感的定义分析。从某种意义上说，人们“看”的过程就是在遥感，眼睛相当于传感器。
（以下内容根据教学需要可以选择进行）
指导学生阅读网上资料
了解遥感技术的其他应用：
①“嘉陵江上游水土侵蚀遥感调查”;
②“气象卫星的旱情监测”;
③“河南省有效灌溉面积遥感调查”；
④“山东省可发展灌溉面积遥感调查”；
⑤“黄河小浪底水库下闸蓄水后下游河道的遥感图像”。
进入“中国科学院遥感应用研究所”网站，查看有关信息及知识。
进入“国家遥感中心——遥感信息、遥感快讯”，查看有关内容，一是复习巩固本节知识；二是为下一节学习地理信息系统、全球定位技术知识作准备。
课堂小结：
遥感技术是国土整治和区域发展研究中应用较广的技术手段之一，我国在这个领域已经走在了世界的前列。我国的大部分土地已经获得了大比例尺的航空影像资料，成功发射了回收式国土资源卫星，自行研制发射了“风云”卫星。遥感技术为我国自然资源开发与利用提供了大量的有用的资料，在我国农业估产、灾害监测、矿产勘察、土地利用、环境管理与城乡规划中起到了非常重要的作用。
板书设计
第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
一、地理信息技术
1．概念：
2．应用——广泛
二、遥感(RS)技术极其应用
1．概念：
2．遥感的装置
⑴传感器——遥感的关键装置
⑵组成（了解）
遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等
3．遥感技术的主要环节和功能
4．遥感的优越性
提高研究工作的精度和质量，节省人力、财力，提高效率。
5．遥感技术的应用
课后作业：
点击以下网址：
进入“国家遥感中心——遥感信息、遥感快讯”，查看有关内容。
第二课时
三、全球定位系统(GPS)
1．概念：
利用卫星，在全球范围内适时进行导航、定位的系统，称为全球定位系统，简称GPS。
2．组成：
空间部分——GPS卫星星座(图)．7)；
地面控制部分—一地面监控系统；
用户设备部分——GPS信号接收机。
3．特点
全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性
4．应用
⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
⑵在区域地理环境研究中的应用。
如：野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔)，从而可在野外调查中获得更为精准的数据。
⑶ 在日常生活中应用——GPS导航
无论是在何时何地，只要拥有GPS信号接收机，就能知道自己前进的方向和所处的地理坐标。利用GPS为导航服务也成为—种新兴的行业(图1．8)。
GPS汽车导航（图1．8）汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。驾驶员辅入出发点和目的地的地名然后从系统显示的可行路线中选择其中的一条。系统除动态显示该车的位置》L还通过语音提示 引导驾驶员把车开到目的地。
5．GPS卫星星座
GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。它们均匀分布在六个轨道平面内。全球任何地点在任何时刻地平面上空至少有四颗GPS卫星。
思考
在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的?
点拨：汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息，解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置、及时通过语言提示为汽车导航。
阅读
通过该材料大致了解我国的卫星导航定位系统
四、地理信息系统(GIS)
1．概念
专门处理地理空间数据的汁算机系统，称为“地理信息系统”，简称“GIS”。
阅读
通过这个材料，使学生了解如下问题：
2．地理信息系统的简要程序
教师指图讲解，使学生对地理信息系统的过程有一般性了解。
3．应用
应用的领域相当广泛，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域都可用到。
⑴在区域地理环境研究中，地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息。通过对有关信息进行分析、加工，建立能反映区域内各种因素相互关系，揭示区域结构、特征和发展规律的模型。
⑵利用地理信息系统所提供的查询检索、空间分析等功能，还可对区域内自然资源和条件、区位和交通条件、人口和劳动力条件，以及经济和社会条件进行更精确的分析、评价。
⑶在利用遥感、全球定位系统等提供的地理信息的基础上，运用地理信息系统，可以对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。
⑷地理信息系统在城市管理中的应用已得到推广。
案例介绍点击以下网址：
香港网上地图网页
中国网上地图
指导学生了解地理信息系统的功能：
(1)界面组成：功能区，索引，图层内容等
(2)信息系统的功能：地图信息，全部或局部地区信息，专业分类信息，有关内容的文字、图像信息，缩放、补充、测算等，信息输出等。
有关GIS在国土整治中的其他一些功能作用，教师可以参照后面备课资料，适当补充讲解。
思考
1．与地图相比，地理信息系统具有哪些优点?
点拨：优点很多，如地理信息系统的信息具有多维的特征；地理信息的时序性十分明显；时效性好；更新快等等。
2．有人说：地理信息系统是地图的延伸。你怎样理解?
点拨：从地理信息系统是一个多维的地图等方面思考。
五、地理信息技术与数字地球
1．“3S”的关系
⑴联系：
既互为独立发展又相互促进。
⑵区别
①遥感主要用于地理信息数据的获取；
②全球定位系统主要用于地理信息的空间定位；
③地理信息系统主要用来又对地理信息数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价。
2．数字地球
（1）概念
指数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化后，由计算机网络来管理的技术系统。
（2）原理和应用
数字地球是将不同空间、时间的自然、人文的大量信息，按地理坐标，从区域到全球进行整合，并进行立体的，动态的显示，能为复杂的生产、研究活动提供实验条件和试验基地。
活动
1．图1．5和田1．6显示的对洪水灾害的监测和统计除运用了遥感技术外，还运用了哪种地理信息技术?这两种地理信息技术在这次洪灾监测和统计中具有怎样的相互关系?
点拨：在图1.5和图1.6所示的洪水监测和统计中,除运用了遥感技术外,还运用了地理信息系统,遥感提供了信息源(信息搜集),地理信息系统对信息进行加工(分析、统计)。
2．城市110指挥中心在接到报警电话后，能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。为提高出警效率，许多城市配备了巡誓车。应用地理信息技术可大大提高出誓效率(图1．11)。
(1)110指挥中心要随时掌握每辆巡警车在城市中的位置，可以利用哪一种地理信息技术?
点拨：可以利用全球定位系统
(2)110指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近，可以利用哪一种地理信息技术?
点拨：可以利用地理信息系统
(3)110指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通，还需要利用哪些技术?如果存在严重交通堵塞，110指挥中心又该怎么办?
点拨：还要用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要另外找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车（需要综合运用上述技术）。
(4)假如你是110指挥中心的调度员，描述在接到报警电话到指挥警车前往出事地点的工作程序。
点拨：接警→确认出事地点的位置→（在显示各巡警车的地理信息系统中）了解其周围巡警车的位置→分析确定最近（或能最快到达）的巡警车→通知该巡警车。
(5)由此例推想，地理信息技术还可以应用于城市管理的哪些部门中?
点拨：城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门，都可利用地理信息技术。
【课堂小结】
现代地理学中，3S技术学科的发展与应用，日益成为地理学前沿科学研究的重要领域，并成为地理学服务于社会生产的主要途径，现在3S技术已经广泛应用于社会的各个领域。它们三者既有分工又有联系。遥感技术主要用于地理信息数据的获取，全球定位系统主要用于地理信息的空间定位，地理信息系统主要用来对地理信息数据的管理、更新、分析等。其中，遥感技术为地理信息系统提供信息数据，加快了地理信息数据库系统的更新，保证了地理信息系统的时效性，全球定位系统为遥感信息数据地面定位目标选择、野外验证、图像分类等提供了必要的数据信息，为更好地利用遥感技术解决实际问题提供支持。三者的关系可用以下简图表示：

板书设计
第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
三、全球定位系统(GPS)
1．概念：
2．组成：
3．特点
全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性
4．应用
⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
⑵在日常生活中应用——GPS导航
5．GPS卫星星座
四、地理信息系统(GIS)
1．概念
2．地理信息系统的简要程序
3．应用
五、地理信息技术与数字地球

J. 智慧环保生态系统监测云平台对于保护环境有哪些方面的贡献呢

为了深化生态云平台的应用推广，加快推进环境管理全方位转型，福建省生态环境厅从去年年底开始，在全省持续开展生态云平台应用典型案例评选活动。其中，厦门市立足智慧环保平台，综合运用Esri的ArcGIS地理信息系统平台技术和ENVI遥感应用解决方案形成的两大典型案例——“厦门市空气质量应急调度指挥系统”和“厦门市隘头潭国控断面水环境质量管理应用”先后在两轮评选中获得了一等奖的好成绩，展现了该市在智慧环保平台建设方面的突出成效。

上述两个案例的充分应用和推广，正引领厦门市生态环保工作全方位转型，切实提升生态环境治理体系和治理能力现代化水平。