地理信息科学前沿-[热词]

1. LBS

       Location Based Service：基于位置的服务，它是通过电信移动运营商的无线电通讯网络（如GSM网、CDMA网）或外部定位方式(如GPS)获取移动终端用户的位置信息（地理坐标，或大地坐标），在地理信息系统（GIS、外语全称：Geographic Information System）平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务。

2. 地理信息产业

       是以现代测绘技术和信息技术为基础发展起来的综合性产业。既包括 GIS(地理信息系统)产业、卫星定位与导航产业、航空航天遥感产业，也包括测绘业和地理 信息技术的专业应用，还包括LBS(基于位置服务)、地理信息服务和各类新兴技术及其应用。

3. 开放式地理信息系统（openGIS）

       是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口（Interface）所建立起来的地理信息系统。

4. 数字城市

       数字城市有广义和狭义之分。广义的数字城市是指各类空间信息基础设施的建设，还包括在信息化建设的过程中产生的社会经济关系和各种观念的定义与变化。狭义的数字城市是指综合运用地理信息系统、遥感、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施、 功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的应用系统。数字城市能使城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统数字化、规范化、民主化，使城市规划具有更高的效率，并提高城市建设的时效性、城市管理的有效性；城市资源优化配置水平、城市综合实力以及城市生活质量，促进城市的可持续发展。

5. 嵌入式 GIS

       嵌入式 GIS （或称“移动 GIS”），是新一代地理信息系统发展的代表方向之一，它是运行在嵌入式计算机系统上高度浓缩、高度精简的 GIS 软件系统。嵌入式计算机系统是隐藏在各种装置、产品和系统（如掌上电脑、机顶盒、车载盒、手机等信息电器）之中的一种软硬件高度专业化的特定计算机系统。

6. 云GIS

       是将分布式计算运用到GIS中的一种技术，它能透过网络将庞大的计算机处理程序自动分拆成无数个较小的程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经分析处理后将结果回传给用户。用户只需通过终端就可以再任意位置获取具有超大规模、虚拟化、按需服务等一系列特性的GIS服务。

7. 国家空间信息基础设施（NSDI）

       包括地理空间信息标准和政策法规，公益性、基础性地理空间信息系统及交换网络体系，还包括面向应用领域的空间信息处理和服务功能，是国家经济和社会信息化的重要组成部分，为相关产业的发展创造条件，在国家经济结构战略性调整中发挥作用。

8. 区域化变量（regionalized variable）

       也称区域化随机变量，当一个变量呈现为空间分布时，称区域化变量，是与位置有关的函数，具有随机性和机构性两个重要特征。区域化随机变量之间的差异，可用空间协方差来表示，又称半方差。

9. 室内定位

       室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。

10. Intranet

       Intranet称为企业内部网，或称内部网、内联网、内网，是一个使用与因特网同样技术的计算机网络，它通常建立在一个企业或组织的内部并为其成员提供信息的共享和交流等服务，例如万维网，文件传输，电子邮件等。可以说Intranet是Internet技术在企业内部的应用。它的核心技术是基于Web的计算。Intranet的基本思想是：在内部网络上采用TCP/IP作为通信协议，利用Internet的Web模型作为标准信息平台，同时建立防火墙把内部网和Internet分开。当然Intranet并非一定要和Internet连接在一起，它完全可以自成一体作为一个独立的网络。

11. DT

       Data Technology，与IT的区别是，IT是以“我”为中心，而DT是以“别人”为中心，让别人更强大，开方和承担更多的责任。

12.CORS

       利用多基站网络RTK技术建立的连续运行（卫星定位服务）参考站（Continuously Operating Reference Stations），缩写为CORS）已成为城市GPS应用的发展热点之一。 CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。

13.RTK

       RTK（Real - time kinematic）载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
       常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分（Real - time kinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

       高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

       RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600的波特率，这在无线电上不难实现。

   RTK技术如何应用

    1．各种控制测量

       传统的大地测量、工程控制测量采用三角网、导线网方法来施测，不仅费工费时，要求点间通视，而且精度分布不均匀，且在外业不知精度如何，采用常规的GPS静态测量、快速静态、伪动态方法，在外业测设过程中不能实时知道定位精度，如果测设完成后，回到内业处理后发现精度不合要求，还必须返测，而采用RTK来进行控制测量，能够实时知道定位精度，如果点位精度要求满足了，用户就可以停止观测了，而且知道观测质量如何，这样可以大大提高作业效率。如果把RTK用于公路控制测量、电子线路控制测量、水利工程控制测量、大地测量，则不仅可以大大减少人力强度、节省费用，而且大大提高工作效率，测一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成

    2．地形测图 

       过去测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点，然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合小平板测图，现在发展到外业用全站仪和电子手簿配合地物编码，利用大比例尺测图软件来进行测图，甚至于发展到最近的外业电子平板测图等等，都要求在测站上测四周的地形地貌等碎部点，这些碎部点都与测站通视，而且一般要求至少2-3人操作，需要在拼图时一旦精度不合要求还得到外业去返测，现在采用RTK时，仅需一人背着仪器在要测的地形地貌碎部点呆上一二秒种，并同时输入特征编码，通过手簿可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，这样用RTK仅需一人操作，不要求点间通视，大大提高了工作效率，采用RTK配合电子手簿可以测设各种地形图，如普通测图、铁路线路带状地形图的测设，公路管线地形图的测设，配合测深仪可以用于测水库地形图，航 海海洋测图等等。

    3．放样程放样是测量一个应用分支，它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来，过去采用常规的放样方法很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样等等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要2-3人操作，同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，在生产应用上效率不是很高，有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能放样，如果采用RTK技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，背着GPS接收机，它会提醒你走到要放样点的位置，既迅速又方便，由于GPS是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作。

14.国家大地水准面

       国家大地水准面作为由静止海水面向大陆延伸形成的不规则的封闭曲面，是描述地球形状和精确确定海拔高程的一个重要物理参考面，同时，大地水准面的形状反映了地球内部物质结构、密度和分布等特征信息，对海洋学、地震学、地球物理学、地质勘探、石油勘探等具有十分重要作用。目前提供使用的是CQG2000大地水准面成果，其精度达到分米级±0.3-±0.6米，分辨率达到15'*15'（30公里*30公里），覆盖我国全部国土，包括我国大陆及其岸线以外400公里的洋区。“十五”期间要精化我国局部重力场和大地水准面，并在局部地区开展厘米级大地水准面的生产性试验。

国家大地水准面示意图

15.国家重力基本网

   国家重力基本网是确定我国重力加速数值的坐标体系。重力成果在研究地球形状、精确处理大地测量观测数据、发展空间技术、地球物理、地质勘探、地震、天文、计量和高能物理等方面有着广泛的应用。目前提供使用的1985国家重力基本网由6个重力基准点、46个重力基本点和5个引点组成，有一等重力成果及加密重力成果近30万个。“十五”初期将完成包括21个重力基准点和126个重力基本点的2000国家重力基本网。

 

           1985国家重力基本网布设示意图                      2000国家重力基本网

16.国家平面控制网

   国家平面控制网是确定地形地物平面位置的坐标体系，按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网。目前提供使用的国家平面控制网含三角点、导线点共154348个，分为1954系北京坐标系、1980西安坐标系两套成果。“十五”期间将对现有的国家平面控制网和国家高精度卫星定位控制网进行联合处理，形成新的覆盖我国全部国土的动三维地心大地坐标系统。

国家平面控制网布设示意图

17.国家高程控制网

   国家高程控制网是确定地形地物海拔高程的坐标体系，按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网。目前提供使用的1985国家高程控制网共有水准点成果114041个，水准路线长度为416619.1公里。“十五”期间，将在全面规划和做好前期准备工作的基础上，有计划、有步骤地开展高程控制网的新一轮复测工作。

国家高程控制网布设示意图

18.国家高程系统

   黄海高程系统和国家８５高程基准：我国于1956年规定以黄海(青岛)的多年平均海平面作为统一基面，叫"1956年黄海高程系统"，为中国第一个国家高程系统，从而结束了过去高程系统繁杂的局面。但由于计算这个基面所依据的青岛验潮站的资料系列（1950年～1956年）较短等原因，中国测绘主管部门决定重新计算黄海平均海面，以青岛验潮站1952年～1979年的潮汐观测资料为计算依据，叫"1985国家高程基准"，并用精密水准测量位于青岛的中华人民共和国水准原点，得出1985年国家高程基准高程和1956年黄海高程的关系为：1985年国家高程基准高程=1956年黄海高程-0.029m。1985年国家高程基准已于1987年5月开始启用，1956年黄海高程系同时废止。1956黄海高程水准原点的高程是72.289米。1985国家高程系统的水准原点的高程是72.260米。习惯说法是"新的比旧的低0.029m"，黄海平均海平面是"新的比旧的高"。

19.国家高精度卫星定位控制网

   国家高精度卫星定位控制网是利用卫星定位技术建立起来的新一代用于精确定位和导航的空间定位坐标体系。目前提供使用的国家高精度卫星定位控制网，包括A级网成果33点、B级网成果818点。同时还初步建立了由8个GPS跟踪站组成的动态导航服务系统。“十五”期间国家高精度卫星定位控制网的点数将加密到5000个，并完成2000国家空间定位控制网的联合平差，GPS跟踪站点也将增设到260个，形成较为完善的动态导航定位服务系统。

国家高精度卫星定位控制网

20.天球

   人的肉眼所能看的距离是有限的，而星星、月亮、太阳等天体距我们都很遥远，不能用眼睛分辨出它们的远近，看起来好像都是分布在一个半径为无穷大的球面上，因而产生了圆球的感觉。在天文测量中就利用这个直观的假想圆球作为讨论问题的辅助工具。这个圆球就叫做天球（见下图）。
　　天球的半径可视为无穷大，因此空间任何有限的距离与天球半径相比，都可以忽略不计。为了研究问题的方便，可设想天球中心位于地面、地球中心或太阳中心，相应的天球分别称之为“地面天球”、“地心天球”和“日心天球”。 

21.时间系统

   时间是物质存在和运动的客观形式，建立时间单位必须以物质的运动为依据。选取的物质运动形式不同，就会有不同的时间系统。

   早期当人们把地球自转看作均匀运动时，就以地球自转作为时间计量的基准，以春分点（真太阳）连续两次上中天的时间间隔叫做一个恒星回（真太阳日）。由于真太阳运动复杂，使得真太阳时不均匀。1895年纽康引入了假想的参考点——平太阳，定义了平太阳时。建立了平太阳时与恒星时之间的相互转换关系。1928年国际天文学会正式将格林尼治平太阳时命名为世界时。从此以地球自转为基准的时间计量系统的世界时被全世界统一使用。我们用的北京时，是东经120o的平太阳时。由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均匀。1960年起，人们开始以地球公转运动为基准来量度时间，用历书时系统代替世界时。历书时的秒长规定为1900年 1月 0日 12时整回归年长度的1／31 556 925.974 7，起始历元定在1900年1月0日12时。随着科技的发展，历书时的精度已不能满足需要， 1967年后，历书时被原子时所取代。原子时的时间单位在目前来说是最精确的，但原子时不能确定时刻。
为了得到既有准确时刻，又有精确秒长的时系，国际上规定了协调世界时。协调世界时的秒长与原子时秒长一致，在时刻上尽量与世界时接近（其差值在全0．9秒以内）。

22.时间测量及保持

   不同的时间系统有不同的测量方法。
  （1）恒星时：它是以地球自转周期为基准所建立的一种时间系统。其测量方法是选取春分点作为参考点，其连续两次过测站上中天所经历的时间，称为一恒星回，一个恒星日分为24恒星小时，一恒星小时分为60恒星分，一恒星分分为60恒星秒。
  （2）真太阳时：选真太阳为参考点，它连续两次过测站上中天所经历的时间，称为一真太阳日。时，分，秒分法同恒星时。
  （3）平太阳时：选取平太阳（在赤道上作匀速运动的假想太阳，其速度等于真太阳周年视运动的平均速度）为参考点，它连续两次过测站下中天所经历的一段时间，称为一平
太阳日。时、分、秒分法同恒星时。世界时即是以格林尼治（经度0°）命名的平太阳时，全世界统一使用。
  （4）历书时：测定某一时刻天体的位置，并与其星历表相比较，即可得到这一时刻的历书时。
  （5）原子时：通过测定铯原子133在两个基态的超精细结构的能级跃迁辐射的电磁振荡周期所得到，1秒相当于电磁振荡9 192 631 770周所经历的时间。
  （6）协调时：采用原子时秒长，时刻与世界时相差不超过上0．9秒，在每年的年中或年未，对其时刻进行一整秒的调整（称跳秒）。
   为了随时获得世界时，要用精密的天文时计将天文测时结果记录下来，并根据天文时计运行的规律随时指示外推的世界时，这种工作称为守时，也就是时间的保持。最初用来保持时间的时计为天文摆钟。第二次世界大战后，天文摆钟被石英钟所淘汰，石英钟担负起了守时的任务。20世纪50年代以后出现原子钟，比石英钟要精确得多，使天文时计发生质变。原子钟是目前最精确的天文时计，各国都用原子钟来保持时间。
我国的多座天文台均参加测时工作，陕西天文台定时发播时号，供全国校正时间使用。

23.我国地理信息系统的发展概况

   第一是起步阶段。20世纪70年代初期，我国开始推广电子计算机在测量、制图和遥感领域中的应用。随着国际遥感技术的发展，我国在1974年开始引进美国地球资源卫星图像，开展了遥感图像处理和解译工作。1976年召开了第一次遥感技术规划会议，形成了遥感技术试验和应用蓬勃发展的新局面，先后开展了京津唐地区红外遥感试验。新疆哈密地区航空遥感试验、天津渤海湾地区的环境遥感研究、天津地区的农业土地资源遥感清查工作。长期以来，国家测绘局系统开展了一系列航空摄影测量和地形测图，为建立地理信息系统数据库打下了坚实的基础。解析和数字测图、机助制图、数字高程模型的研究和使用也同步进行。1977年诞生了第一张由计算机输出的全要素地图。1978年，国家计委在黄山召开了全国第一届数据库学术讨论会。所有这些为GIS的研制和应用作了技术上的准备。
　　 第二是试验阶段。进入80年代之后，我国执行“六五”、“七五”计划，国民经济全面发展，很快对“信息革命”作出热烈响应。在大力开展遥感应用的同时，GIS也全面进入试验阶段。在典型试验中主要研究数据规范和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及应用软件的开发等。以农业为对象，研究有关质量评价和动态分析预报的模式与软件，并用于水库淹没损失、水资源估算、土地资源清查、环境质量评价与人口趋势分析等多项专题的试验研究。在专题试验和应用方面，在全国大地测量和数字地面模型建立的基础上，建成了全国1：100万地留数据库系统和全国土地信息系统、1：4见万全国资源和环境信息系统及1：25o万水土保持信息系统，并开展了黄土高原信息系统以及洪水灾情预报与分析系统等专题研究试验。用于辅助城市规划的各种小型信息系统在城市建设和规划部门也获得了认可。
　　 在学术交流和人才培养方面得到很大发展。在国内召开了多次关于GIS的国际学术讨论会。1985年，中国科学院建立了“资源与环境信息系统国家级重点开放实验室”，1988年和1990年武汉测绘科技大学先后建立了“信息工程专业”和“测绘遥感信息工程国家级重点开放实验室”。我国许多大学中开设了rs方面的课程和不同层次的讲习班，已培养出了一大批从事GIS研究与应用的博士和硕土。
　　 第三是GIS全面发展阶段。80年代末到90年代以来，我国的GIS随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展阶段。国家测绘局正在全国范围内建立数字化测绘信息产业。1：100万地图数据库已公开发售，卫：25万地图数据库也已完成建库，并开始了全国1石万地图数据库生产与建库工作，各省测绘局正在抓紧建立省级1：1万基础地理信息系统。数字摄影测量和遥感应用从典型试验逐步走向运行系统，这样就可保证向GIS源源不断地提供地形和专题信息。进入90年代以来，沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，有力地促进了城市地理信息系统的发展。用于城市规划、土地管理、交通、电力及各种基础设施管理的城市信息系统在我国许多城市相继建立。
　　 在基础研究和软件开发方面，科技部在“九五”科技攻关计划中，将“遥感、地理信息系统和全球定位系统的综合应用”列入国家“九五”重中之重科技攻关项目，在该项目中投入相当大的研究经费支持武汉测绘科技大学、北京大学、中国地质大学、中国林业科学研究院和中国科学院地理研究所等单位开发我国自主版权的地理信息系统基础软件。经过几年的努力，中国GIS基础软件与国外的差距迅速缩小，涌现出若干能参与市场竞争的地理信息系统软件，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遥感方面，在该项目的支持下，已建立全国基于IK4遥感影像土地分类结果的土地动态监测信息系统。国家这一重大项目的实施，有力地促进了中国遥感和地理信息系统的发展。

24.工程控制网

   为工程建设布设的测量控制网。按用途分为测图控制网、施工控制网和变形观测控制网。按内容分为平面控制网和高程控制网，前者常采用三角网、导线网、量边网和边角网等形式;后者常采用水准网形式。与国家控制网相比较，工程控制网的控制面积较小、边长较短、绝对误差较小、且大多是独立网和采用独立的坐标系统。

25.CCD相机

   人们通常称CCD像机为数字像机。在科学意义上讲，CCD像机是以电荷耦合器件（charge coupled device缩写为CCD）为核心部件的数字传感器。电荷耦合器件是由时钟脉冲电位来产生和控制半导体势能的变化，以实现存储和传递电荷信息的固态电子器件。实际上这是一种用电荷量来表示不同状态的动态移位寄存器。CCD利用硅集成电路的工艺操作，器件体积小，耗电省，具有扫描功能。它适用于成像敏感器、存储器和电信号处理器。用它制作的遥感器中没有传统的光-机扫描装置。硅CCD成像敏感器能对可见光和近红外辐射（波谱0.4～1.l微米）响应，是重要的探测器。因此，CCD像机已经成为航天和航空遥感的先进的传感器。法国的“斯波特”遥感卫星利用硅CCD线列成像器，从太空中得到了目前最好的遥感图像，表明了CCD像机广阔的应用前景。

26.测量平差

   由于测量仪器的精度不完善和人为因素及外界条件的影响，测量误差总是不可避免的。为了提高成果的质量，处理好这些测量中存在的误差问题，观测值的个数往往要多于确定未知量所必须观测的个数，也就是要进行多余观测。有了多余观测，势必在观测结果之间产生矛盾，测量平差的目的就在于消除这些矛盾而求得观测量的最可靠结果并评定测量成果的精度。测量平差采用的原理就是“最小二乘法”。
   测量平差是德国数学家高斯于1821～1823年在汉诺威弧度测量的三角网平差中首次应用，以后经过许多科学家的不断完善，得到发展，测量平差已成为测绘学中很重要的、内容丰富的基础理论与数据处理技术之一。

27.空间数据挖掘

   数据挖掘是指从数据库中辨别有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式的过程，它包括数据选择、数据予处理、数据变换、数据挖掘及模式评价。作为数据挖掘重要分支的空间数据挖掘是指从空间数据库中抽取未显示的、为人们感兴趣的空间模式和特征、空间和非空间数据之间的概要关系以及其它概要数据特征。空间数据挖掘与一般数据挖掘的区别在于：空间数据挖掘的研究对象主要是空间数据库，它不仅存储了空间对象的属性数据和几何属性，而且存储了空间对象之间的空间关系（拓扑关系、度量关系、方位关系等）；因此，其存储结构、访问方式、数据分析和操作等都有别于常规的事物处理型数据库模式，空间数据挖掘的技术难度更大，涉及的技术问题更多。

28.虚拟现实

   虚拟现实是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。

29.元数据

   在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，它是实现地理空间信息共享的核心内容之一。