地球信息科学第一讲-peitao-1.pptxVIP

地球信息科学裴 韬 资源与环境信息系统国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所本讲的主要内容1. 课程的安排2. 地球信息科学起源和发展3. 空间信息的类型4. 空间关系的类型与意义5. 地球信息科学的几点应用1. 课程的安排和规则本课程讲授的是地理信息科学的基本理论，核心是地理信息的处理方法、思路以及在该领域内近年的研究进展。本课程所涉及的方法都是地学各领域内常用的方法。掌握它们对提高今后的科研能力和水平十分有益。2.地球信息科学的起源和发展500年前50年前50年来21世纪一维二维三维多维点点+线点+线+面网络定位定位+定性定位+定性+定量动态天文、经纬测量地理探险RS+GIS+GPSGISci天圆地方板块学说地球动力学全球变化资源开发经济、生态环境保护协调、持续发展人类认识地球的历史过程和观念转变，陈述彭，2006地球信息科学的思想起源地球系统是由一系列相互作用过程，包括地球系统各圈层之间的相互作用，联系起来的复杂的非线性多重耦合系统。大气圈水圈岩石圈人类圈冰冻圈生物圈地球信息科学的核心思想 陈述彭先生于1996 年提出了以遥感、地理信息系统、卫星导航、网络与网格计算以及空间信息模型为核心的地球信息科学， 提出了研究地球信息的理论框架和研究内容。 之后不断完善，全面论述了地球信息科学的理论体系、科学基础、研究内容与应用领域等， 成为地球科学、系统科学、信息科学与非线性科学等交叉和融合的全新科学。地球信息科学发展的历程地球信息科学的主要组成部分时空信息表达地球信息科学高性能计算技术空间分析模型地学的应用空间分析的内涵:地理对象、空间信息、空间关系地理对象表达联系空间关系类型空间信息类型空间分析模型地理对象的特征可采用不同的空间信息类型进行表达地理对象之间以及内在的模式、规律反映为空间关系空间分析模型是针对特定空间信息揭示某种空间关系2.1 地球信息的产生（1）观测台站（气象台站、水文台站、地震台网）（2）传感器（卫星、监控、无人机、GPS）（3）智能卡（手机、交通卡、银行卡、身份证）（4）网络信息（互联网、App）（5）图书资料（图书、SCI、CNKI）（6）实测信息（问卷调查、地质调查、地球化学）2.2 空间数据的类型空间数据类型的划分是按照数据的表现形式、相互之间的关系、存储方式等因素进行划分的。空间矢量数据（要素类型） 土地类型、道路、城区分布、行政边界、河流等等空间栅格数据 遥感数据、各种图像、可由其它数据转换得来空间网络数据 交通网络、签到表、QQ好友、电网、论文引用时空高维数据 轨迹数据、时空点过程、移动对象空间连续场数据 高程数据、地球化学元素含量、气象数据（气温、污染物浓度）、人口密度、社会经济数据（人均收入和产值等）空间数据类型的概念下列那些表述是错误的是：（A）矢量数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络和拓扑分析。（B）数字化后地图错误的表现形式包括伪节点、悬挂节点、碎屑多边形和不正规多边形等4种情形。（C）矢量数据和栅格数据都可进行空间叠加运算，且它们之间能够相互转化。（D）两点之间的最优路径实际上是两点之间曼哈顿距离最短的路径。（E）栅格数据的数据结构简单，便于空间分析和地表模拟，数据存储量较小，投影转换比较简单。 （F）空间场数据中每一点属性值构成的函数是连续函数。（G）网络模型中所有节点的出度和入度不一定相等。2.3 空间数据之间的转换空间场模型空间要素模型格网模型空间网络模型时空高维模型空间场模型√√空间要素模型√√√格网模型√√√√空间网络模型√√时空高维模型√√√行数据类型可以转换为列上的数据类型3. 空间关系的类型和意义空间拓扑关系空间相关空间配置关系空间互作用关系空间传播关系空间网络关系空间复杂关系3.1 空间拓扑关系意义：点、线、面之间的拓扑关系应用：建筑选址、退更还林区域、综合用地评价模型：空间叠加模型、空间拓扑分析模型、缓冲区分析七桥问题综合用地评价（多要素拓扑叠加分析）基于WIFI定位数据的候机排队时长预测起点安检区终点小时旅客安检排队时间预测（红线代表预测结果、蓝色为真实结果）三号航站楼安检区旅客轨迹原理：判断旅客是否在安检区内（拓扑关系）确定旅客的排队时间，从而对旅客的安检排队时间进行短期预测3.2 空间方位及距离关系意义：地理对象连线之间的方向和距离。应用：城市流分析、地震异常模式、居民轨迹聚类模型：雷达图模型、K-means聚类、轨迹聚类工作日非工作日城市中心的出租车流分布城市中心各方向流量分布城市中心各方向流量分布3.3 空间（自）相关意义：变量的属性间存在相关，这种相关随距离增大而减弱应用：地球化学元素的分布、人种的分布、气象因子的分布；全球气候变化、城市功能单元的形成。模型：空间采样模型、空间插值、曲面建模、空间关联降水观测台站分布反距离加权降水空间分