空間是與時間相對的一種物質客觀 存在形式，但兩者密不可分，小編整理了地球和空間科學論文，歡迎閱讀!

　　地球和空間科學論文篇一

　　地球空間信息及其獲取技術

　　【摘 要】本文敘述了地球空間信息科學的形成背景與基本定義，討論了地球空間信息的理論內涵，總結了獲取地球空間信息數(shù)據的三種最主要的方法：地圖數(shù)據采集、遙感(RS)數(shù)據采集和GPS數(shù)據采集。

　　【關鍵詞】地球空間信息科學;地球空間信息;遙感(RS);全球定位系統(tǒng)(GPS);數(shù)據采集

　　1 地球空間信息科學

　　地球空間信息科學(Geo-Spatial Information Science，簡稱Geomatics)是以全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)為主要內容，并以計算機和通訊技術為主要技術支撐，用于采集、量測、分析、存貯、管理、顯示、傳播和應用與地球和空間分布有關數(shù)據的一門綜合和集成的信息科學和技術。地球空間信息科學是地球科學的一個前沿領域，是地球信息科學的一個重要組成部分，將為地球科學問題的監(jiān)測和全球變化與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究提供理論指導與技術方法的支持[1]。同時，地球信息科學也是一門應用科學，它以信息流為手段研究地球系統(tǒng)的物質流、能量流和人流的運動狀態(tài)和方式，其科學學科體系正在成型、發(fā)展、定位中，主要研究內容：基礎理論研究$地球機理、地球信息獲取和處理技術、地理信息數(shù)字集成技術系統(tǒng)研究、地球信息共享、服務體究、產業(yè)化政策和運做研究、應用技術系統(tǒng)研究。“地球信息機理”是其理論研究的主體，“地球信息技術”是其研究手段，“全球變化與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展”是其主要應用研究領域。

　　2 地球空間信息內涵

　　地球空間信息實質上反映了人類對于地球表層系統(tǒng)的運動規(guī)律的認識，它是人類保育地球表層系統(tǒng)的基礎。地球空間信息所覆蓋的空間范圍上至電離層、下至莫霍面，其中在地球表層上的地理空間信息是地球空間信息的基礎信息。有關地理空間信息的處理技術――地理信息技術的數(shù)據獲取、存儲、空間分析和信息查詢則為地球空間信息的模擬、分析和預測奠定了基礎。

　　美國于1992年開始建立“國家空間數(shù)據基礎設施(NSDI)”，這和前幾年美國發(fā)展“信息高速公路”具有同樣重要的戰(zhàn)略意義，SD在中國常稱為“地球空間信息”?？臻g數(shù)據基礎設施(SDI)從體系上來講主要包括4個部分：①地球空間關系數(shù)據集，它主要包括空間點位(三維+重力場參數(shù))、地形、水系、植被、道路、居民地、土地利用、地籍等靜態(tài)和動態(tài)的數(shù)據;②上述數(shù)據獲取、儲存、更新和交換的技術(模擬的和數(shù)字化的)和相應的標準;③上述數(shù)據的交互網絡體系，包括該體系的硬件、軟件、空間數(shù)據庫系統(tǒng)和數(shù)字化空間數(shù)據的通訊交互網絡;④空間數(shù)據的管理、維護、服務機構和設施[2]。

　　3 地球空間信息獲取

　　隨著計算機技術、網絡技術、通信技術、光電子技術、航天航空技術的不斷發(fā)展，空間信息獲取的技術手段和方法也發(fā)生了根本性的變化，已由傳統(tǒng)的地基、手工、單點、單要素向空基、全自動、面域、全要素方向發(fā)展，空間信息技術的應用也從傳統(tǒng)的測繪領域迅速擴展到更加廣泛的領域。這些新興的應用反過來又對空間信息技術的發(fā)展提出了更高的要求。

　　地球空間數(shù)據，即地球空間實體的空間位置數(shù)據及相應的屬性數(shù)據和拓撲關系數(shù)據。遙感、全球定位系統(tǒng)等地球數(shù)據獲取技術的發(fā)展已經形成覆蓋全球的監(jiān)測運行系統(tǒng)，建立起從航天觀測到深度探測的多層次、立體對地觀測系統(tǒng)，是快速獲取和更新地球數(shù)據的主要技術手段[3]。美國國家航空與宇航管理局制定了一個循序漸進的數(shù)據獲取和管理的戰(zhàn)略性計劃――行星地球計劃，以向科學家提供與地球系統(tǒng)科學有關的觀測數(shù)據，其核心部分為地球觀測系統(tǒng)(EOS)，其目的是提供能夠長時間控制的數(shù)據記錄，以幫助科學家區(qū)分人類活動和自然力對地球系統(tǒng)的多種影響。下面介紹地球空間數(shù)據的獲取三種主要方法：地圖數(shù)據采集、全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感(RS)等。

　　3.1 地圖數(shù)據采集

　　地圖數(shù)據的采集有兩種方法：一種方法是手扶跟蹤自動化，此法對簡單的地圖還可以，而對于復雜的地圖就較麻煩，根本問題是速度慢，幾乎同手工繪制一幅地圖所需要的時間差不多，而且精度相對較低。另一種方法是地圖掃描數(shù)字化，對于經過掃描的地圖(數(shù)字地圖圖像)，既可以用鼠標在計算機屏幕上采集，也可以在屏幕上半自動化采集，顯然這種半自動化方式的速度相對快一些。目前，地圖掃描數(shù)字化的手工方式在許多商品化軟件中已經具備，如MapInfo等。地圖掃描數(shù)字化的半自動方式國內外也有不少這類軟件，這些軟件的主要問題是自動化程度不高，可靠性和穩(wěn)定性較差。地圖掃描數(shù)字化的半自動方式，其核心技術是數(shù)字地圖圖像的識別，目前采用的基本理論與方法主要有數(shù)學形態(tài)學方法、神經元網絡方法等。

　　3.2 遙感(RS)數(shù)據采集

　　RS源于航空攝影測量，歷史悠久。20世紀60年代初，美國海軍研究局的伊・普魯伊特(Eretyn Pruitt)第一次提出“遙感”這個術語?，F(xiàn)在遙感技術已發(fā)展成為多光譜、多平臺、多波段、高分辨率和全天候的一種對地觀測技術。遙感圖像的空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率，以及對遙感圖像自動判讀的精確性、可靠性和定量量測的精度都會有極大的提高。多光譜傳感器獲取從陸地到海洋和外層空間信息。高分辨率可提供到米級、厘米級空間信息。航空遙感和海洋高頻地波雷達具有的快速機動性可提供多時相(準)實時級空間信息。遙感影像處理智能化專家系統(tǒng)將遙感信息的應用分析從單一遙感資料向多時相、多數(shù)據源的復合分析過渡，從靜態(tài)分析向動態(tài)監(jiān)測過渡，從對資源與環(huán)境的定性調查向計算機輔助的定量自動制圖過渡，從對各種現(xiàn)象的表面描述向軟件分析和計量探索過渡。

　　遙感技術作為獲取環(huán)境數(shù)據和動態(tài)監(jiān)測(特別是面狀信息)的重要手段，具有許多優(yōu)點[4]：①通過地球觀測衛(wèi)星或飛機從高空觀測地球，可進行大面積同步監(jiān)測，獲取環(huán)境信息數(shù)據快速準確，并具有綜合性和可比性;②利用遙感技術獲取環(huán)境信息，具有獲取資料范圍大、信息手段多、信息量大、速度快、周期短和受條件限制少等特點。遙感獲取的環(huán)境動態(tài)觀測數(shù)據，通過GIS快速處理和分析，能及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境的變化;③遙感與傳統(tǒng)的環(huán)境信息獲取方法相比，可以大大節(jié)省人力、物力、財力和時間，具有很高的經濟效益和社會效益。目前遙感技術正經歷著從定性向定量從靜態(tài)向動態(tài)的發(fā)展變化。

　　4 GPS數(shù)據采集

　　GPS(global positioning system)是美國第二代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)是美國的子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)，即多普勒定位系統(tǒng))，它是以衛(wèi)星為基礎的無線電測時定位導航系統(tǒng)，可以為航空、航天、陸地、海洋等方面的用戶提供不同精度的在線或離線的空間定位數(shù)據。GPS包括三大組成部分，即空間部分，由衛(wèi)星星座組成;地面支撐部分，由地面主控及監(jiān)測注入系統(tǒng)組成;用戶設備部分，由用戶接收機組成。GPS定位的實質是根據GPS接收機與其所觀測到的衛(wèi)星之間的距離和所觀測衛(wèi)星的空間位置來求取接收機的空間位置，而這些又是根據GPS衛(wèi)星發(fā)出的導航電文計算出的包括位置、偽距、相位和星歷等原始觀測量，通過計算來完成的。

　　GPS衛(wèi)星定位和導航技術與現(xiàn)代通信技術相結合，從靜態(tài)到動態(tài)，從單點定位到局部與廣域差分，從事后處理到實時定位與導航，從絕對和相對精度到米級、厘米級乃至亞毫米級，可提供高精度地圖坐標圖數(shù)據(三維)，建立三維高次模型，提高RS幾何校正精度。空基和星基衛(wèi)星定位技術和實時三維(數(shù)字)地面影像獲取技術將為監(jiān)測各種地球空間中的動態(tài)自然現(xiàn)象和部分人文現(xiàn)象的信息提供了手段。

　　【參考文獻】

　　[1]王家耀，苗國強，成毅.空間信息系統(tǒng)數(shù)據的獲取[J].海洋測繪，2004，3.

　　[2]李清泉.關于我國空間信息產業(yè)發(fā)展的思考[J].地理信息世界，2004，8.

　　[3]李德仁，李清泉.論地球空間信息科學的形成[J].地球科學進展，1998，13(4)：319-326.

　　[4]宮鵬，史培軍，浦瑞良，等.對地觀測技術與地理系統(tǒng)科學[M].北京：科學出版社，1996.

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