11月26日 信息化社会中的地理信息 龚健雅- 第1部分

　　　　主讲人简介

　　　　武汉大学教授，测绘遥感信息工程国家重点实验室常务副主任。1992年毕业于武汉测绘科技大学，获博士学位。

　　　　先后在华东地质学院，原武汉测绘科技大学，现武汉大学从事教学和科研工作。曾在丹麦技术大学、美国麻省州立大学、香港理工大学学习和工作。主要从事摄影测量、遥感和地理信息系统的研究。著有《地理信息系统导论》、《整体SIS的数据组织与处理方法》、《当代GIS的若干理论与技术》、《地理信息系统基础》等专著，发表学术论文170多篇，是国家有突出贡献中青年专家，国家杰出青年科学基金获得者，教育部“长江学者”特聘教授。

　　　　内容简介

　　　　社会信息化正向我们快步走来，信息化将广泛影响人类的生产、管理和生活方式。在各种社会经济信息中，80％与地理空间位置有关，在那些与地理空间位置有关的信息中需要以地理信息作为背景和支撑。因而地理信息的生产、管理和应用已经成为一个重要的信息产业，而且将影响社会经济领域的各个方面，包括个人生活方式。在中国乃至世界范围内，人们正在利用各种手段收集和整合地理信息资源，企图构造数字地球。这些手段包括卫星定位技术、卫星遥感技术和地理信息系统技术。我们希望这些技术能够普及，让老百姓能够方便得到和推广使用地理空间信息，加速信息化的进程。

　　　　讲座具体的提纲如下：1。　信息化的基础　服务器——网络——终端——信息。

　　　　信息的参照背景——地理参考——地理空间信息2。　地理空间信息的获取（1）　传统的测绘技术：野外测量、航空摄影测量（2）　数字化测绘：从现有地图上采集数据；应用卫星导航定位系统采集数据；从航空或遥感影像上采集数据3。　地理空间信息的管理与可视化（1）　地理空间信息的尺度概念（2）　地理空间信息的种类与集成管理（3）　地理空间信息的表现：电子地图与虚拟现实（4）　数字地球4。　地理空间信息的应用（1）　资源环境监测（2）　城市规划（3）　汽车导航与汽车监控（4）　手机上的地图（5）　数字化战场全文同学们早上好，下面我来讲《信息化中的地理信息》。那么我们首先讲什么是地理信息，它在信息化社会中起什么作用？所谓的地理信息，实际上，就是我们把地球这个表层空间特征和一些参数进行数字化，然后用一种特殊的表现方法把它表现出来，传统上我们是采用地图的方法。把我们地球表层的一些信息进行采集，然后绘制在地图上，现在进入了信息社会以后，首先我们想到了。就是把这张地图，放到这个计算机里面，然后通过一种表现方式，在计算机里面来进行表达。这是我们对电子地图，大家都非常清楚的。但是我们有了计算机以后，这个地图的表达已经不能完全满足我们的要求，而是采用一种可以采用一种更加生动，或者更加丰富的表现手法。那么就是采用这种三维的，一种表示的方法。那么这样的话，就是使我们计算机里面，存储的信息和表达的信息呢，比以前更加丰富，也更加直观。那么它有什么作用呢？这是一个简单的一个上海之窗的一个地图网站，现在有很多城市都做了这样的网站。那么它在一个网站上呢，有一个交通旅游图。很简单。但是呢，在这里头增加了很多查询信息，像这张图里头，当我要查询一个餐馆，或者是火车站在哪里的时候。我只要在这个网站上，提出一些我的需求，我的一些查询的方式，那么它就回答你，在哪个地方可以查到，你附近多少里之内，有什么样的餐馆，那么就是说，我们日常生活中很多的，是与这个地理信息有关的。

　　　　这是一个房地产信息的网站。我想呢，随着我们的房地产的发展，这个工作，可以用得越来越普及。特别是我们的同学们，将来要租房子或者要买房子，我们首先在网上查一下哪些地方、哪些地段，有什么样的户型，它的价格怎么样？我们在网上可以查到一些信息，而这个是厦门房地产公司，它把它厦门的一些房地产信息放在网上，供居民进行这个网上的查询，那么这就是我们地理信息，跟我们日常生活中的一些关系。但实际上我们目前用得最多的，或者说就是，用得比较深入的地理信息，主要还是在政府部门。那么这是一个城市规划的一个现状图。那么现在我们，要对这一块地区进行规划，我可以把这些信息，储存到计算机里面去，然后对这个地区，做一些重新设计，这是北京地区的，在一个四环附近的一个区域，为了迎接奥运会，北京准备在四环和五环之间建一个绿化隔离带，那么建这个绿化隔离带，设计成什么样，那么我们可以在计算机里面，直接设计成、未来就是这个样，这就是前一次，北京申奥的时候，为了展示给奥运会的一些官员看的时候，就是把这一块地区呢，我们北京在四环五环之间，将建一个这样的绿化隔离带，那么把这个新的规划，展示给奥申委的一些官员们看，大家看到了、展现了，北京的未来的这个发展。

　　　　所以地理信息，是在我们日常生活，和我们政府部门的决策方面，是非常有用的，所以这么多年来，测绘部门和其他的一些部门呢，都在大量地采集，这个地理信息，把我们的以前在纸上的，或者是最近，要得到一些新的信息呢，都通过数字化的手段，把它进入到计算机里面去，那么这是全国的1：50000五万的基础地理信息数据库，也就是说把我们全国的，1：250000的地图数据，进行了数字化，而存到计算机里面去。并且对它建立一个数据库，而从这个数据库里头，我们可以叠加其他的一些信息，包括交通、水系、政治、经济各方面的信息。那么这一个是我们的一个地形的数据库，所谓地形的数据库就是刚才我们看到的，那一个是平面的、二维的。跟我们以前的传统的纸质地图，没有太大的区别，只不过是它的范围大了，但是这一个呢。现在展现出来的就是一个新的一个环境，那么它是由地形，加上影像把它叠在一起，与我们真实这个地形，看到的地形呢，没有太大的差别是吧，没有太大的差别，那么建立起这么一种数据库，为我们进行规划设计，为市民的旅游查询，都是非常有用的。

　　　　除了刚才讲的一个地形以外，我们前面也已经展示过了，就是这种房屋，还可以树立起来，就是说我们可以把这个房屋呢进行数字化，建成三维的一种模型。我把它的纹理贴上去，形成一种三维的这种建筑，那么这样的话，就是我们在买房子，或者就是说，对阳光光照的分析都是非常有用的，那么这是一种，就是说最近发展的一种，三维的地理信息系统。这种三维的地理信息系统，前面只是在地面上的，我们表现出来的是地面上的，那么实际上我们生活在的所在的城市，地下有很多的管道。那么怎么来对这些管道进行管理，也就是说：对它这些管线，也是一种地理信息。那么只要对它进行数字化，进行数字化，然后通过一种很好的表现手段，表现出这种，我们这里有煤气管道、有水管、还有地铁、有电力线、有电信各方面的这个管线。所以地理信息，是一种相当复杂的信息，比起我们传统的民航的信息，还有我们定票系统。像这样的财务系统要复杂得多，那么它是一个与空间位置有关。而且它的形状、特征，又是千奇百怪，那么我们在处理的时候呢，需要一些特殊的手段，这就是为什么我们要设立一个专门的专业，叫做地理信息系统专业，来研究专门的这些地理信息的采集处理以及应用问题。

　　　　下面我介绍一下信息化的基础。信息化的基础，它包括了计算机。计算机里面包括了磁盘、磁带、磁带库还包括了显示器、打印机等等。都是多方面的。那么网络包括了网线，包括了交换机、路由器、加密机等一系列与网络相关的设备。软件有很多——有操作系统、有数据库，那么还有一个非常重要的就是数据，如果我们要进入信息社会的话，数据是非常重要的，如果只是建立起这些网络，或这些硬件、软件，没有数据在里面运转的话，它就是无水资源。　所以数据，应该是信息化社会里面一个非常重要而且是投资最大的一项工程。那么数据里面有一项数据就是地理空间信息。根据人们的分析，在我们人类生活各种信息之中，有80％以上的信息是与地球，或者与地理空间位置有关。也就是说各种信息它都是以地球信息做参考。就是说，我们说你要到哪里去，那么到哪里去。假如我们说到南京去，南京本身就代表一个地理的位置，是吧，代表地理的位置。那么你住哪一栋楼，住哪一栋楼，这也是代表一种地理位置。而且要说哪一个地区的，工农业生产的产值，那么这也是，你是那个地区是一个载体。那么这个时候呢，把地理的信息、把它挂接在载体上，所以我们说，各种信息呢，你认真思考的话，大概有80％的信息都是与地球空间位置有关系。

　　　　这样的话，我们就把地球的表面划分成各个地理的单元。在这个单元里面有各种各样的信息。包括地形的信息、土壤的信息、水文的信息、土地覆盖的信息，河流、居民地、行政单元、交通、人口、农作物，各种各样的信息。我们都可以把它叠加在这个地理单元上面。我们看一下，这是一个很简单的三峡的一个地区的地图，那么三峡地区的这一个县。它每年的人口我可以参考，你这个地理空间位置相关，与地理空间位置相关。那么蕴藏的这些地理信息的属性的信息，就在数据库里头存着。那么再表现出来的话，就是一张简单的地图。那么这里面呢，我们把各种描述的信息，跟地理空间呢有一个相关。

　　　　这是一个图的话，是北海市一个土地交易的一个图。那么这个里面就描述了这一块地它所处的位置；它的面积；那么它的报价；它的所用年限；这些信息都是与地理的空间位置相关系。那么对于这个地理空间位置的话，我们可以有各种方式表现出来。一种最简单的方式，我们点到它以后，可以查询出来。还有一种方式，我们可以通过专题图的形式把它表现出来，像这是全国的一张专题图，在这张专题图上，我们可以反映这个，每一个省它最近几年的，这个农业产值的情况。这个农业产值的情况，这就是我们的地理信息的一些基本的应用，那么它在我们的信息社会里头起了一个支撑的作用。

　　　　龚教授您好，刚才你给我们介绍了，就是地理空间信息的各种各样的就是信息表现方式，但是，就是我在想，像你刚才给我们介绍的，我们常见的平面呢，有地图、还有计算机、看到的电子地图、还有立体的、有这个三维的城市景观，像这些数据信息都是如何获取的呢，我一直在思考这个问题，能否请您给我们解答一下。谢谢。

　　　　这就是我们下面要讲的一个重要的问题，就是说信息怎么获取的，信息怎么获取这个空间信息，地理空间信息的获取呢，从我们的专业上来说的话，我们有一个专门的测绘专业，一个测绘专业。测绘专业在以前或者千百年来，起码是我们在现代的，科学技术发展以来，测绘专业大概有一百多年的历史，那么这一百多年的历史呢，主要的目标就是，测绘我们这个地理信息，得到我们的地理信息，那么在这里面，在原来有一个传统的测绘技术，我们在这里面，也给大家简单地介绍一下这个传统的测绘技术，然后，我再给大家比较详细地介绍一下数字化的测绘技术。

　　　　传统的测绘技术，我们有野外测量。野外测量，很多同学可能看到了，我们在工地上或者在野外，经常看到一些拿经纬仪、水准仪和平板仪的，一些测绘工作者，正是这些测绘工作者不辞辛劳。几十年来，为我们国家测得了大量的地形数据，经纬仪、水准仪、平板仪。大家都知道了，就是看的那些拿标杆的。他就是一个点一个点，把地面的一些物体测下来，像我们这一栋大楼，如果要是用传统的测绘，去测的话，可能要半天时间，每个点呢，都要去把它测下来，那么这是非常辛苦的，所以在　大概在本世纪初以后，出现了这个航空摄影以后，我们测绘工作者呢，就想到了，用航空摄影测量的方法来测绘我们的地图，那么它是一个什么原理呢，它是这样的。就是说通过航空摄影，在飞机上安装专门的摄影机，把这个地面得到一个影像，然后这个影像当然是非常严格，而且像机质量也非常高的，那么他就把这些影像呈现在室内。重建一个立