黃彬桓

摘 要：在地球科學技術不斷發(fā)展的今天，國家需要具有扎實專業(yè)理論知識的人才，地球信息科學的發(fā)展符合國家經濟建設的需要，能夠在資源勘探、環(huán)境治理及城市規(guī)劃方面起到非常重要的作用，所以教育部門越來越重視相關人才的培養(yǎng)。這門學科必須要掌握的一門知識就是物理學，物理學是相關分支學科的基礎。本文對地球信息科學與技術進行簡單介紹，并分析了物理學在地球信息科學與技術中的主要應用。

關鍵詞：地球 信息科學與技術 物理學

1 地球信息科學與技術概述

地球信息科學是近年來發(fā)展起來的專業(yè)方向比較明確的一門學科，它主要培養(yǎng)學生的空間信息采集與分析能力，對收集到的數(shù)據進行無線網絡傳輸，并將分析后的數(shù)據進行可視化展示，引導學生對空間數(shù)據進行合理化應用，并學習開發(fā)空間系統(tǒng)。該學科旨在培養(yǎng)能夠掌握全方位的地球信息技術人才，對學生的數(shù)學與物理能力要求較高，需要學生掌握信息科學、地球物理學、計算機科學等基本的理論以及必備的整理分析數(shù)據的技能[1]。對學生的創(chuàng)新能力也有一定的要求。地球信息科學與技術主要涉及地球動力學、空間測地學、電子計量學等，各個主干學科之間緊密相連，該項技術在環(huán)境的治理、資源的勘探以及空間信息的測量等方面都有重要應用，促進空間地理信息的發(fā)展和遙感技術的不斷進步[2]。

2 地球信息科學涉及的主要技術

2.1地球空間信息工程

在2018年公布的軟科世界一流學科排名中，地球空間信息技術協(xié)同創(chuàng)新中心的支撐學科均排名世界第一，該中心的主要成員分別是清華大學的通信工程、北京航空航天大學的航天航空工程以及武漢大學的遙感科學專業(yè)，在2018年6月，該中心完成了我國首個夜光遙感衛(wèi)星珞珈一號科學實驗室衛(wèi)星01星的發(fā)射，這顆衛(wèi)星能夠對地面進行觀測，并增強了衛(wèi)星的導航功能，是地球信息科學與技術的重大研究成果[3]。

2.2 3S集成技術的應用

3S集成技術在中國數(shù)字地球建設方面有很重要的應用，該技術主要包含三項應用，分別是GPS（全球定位系統(tǒng)），GIS（地理信息系統(tǒng)）以及RS（遙感技術），這三種技術相互補充，共同促進地球信息技術的發(fā)展。3S集成技術在軍隊訓練、城市規(guī)劃等方面起到很大作用，“沙漠風暴”戰(zhàn)役就是利用此項技術獲取空間地理坐標，利用紅外采集影像，為軍事戰(zhàn)役提供了保障[4]。

2.3空間數(shù)據的無線傳輸

地球信息系統(tǒng)的正常運作離不開數(shù)據的收集和傳輸，首先探測儀器應對相關數(shù)據進行采集，將其傳送到處理終端對數(shù)據進行分析和存儲，最后顯示終端將處理分析后的數(shù)據進行可視化展示，無線傳輸數(shù)據能夠適當加快數(shù)據的傳輸速度，盡量節(jié)省傳輸數(shù)據的時間。無線傳輸方式共有六種，分別是微波傳輸、雙絞線傳輸、視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網絡傳輸以及寬頻共纜傳輸，根據不同的地理環(huán)境和傳輸速度的要求選擇不同的傳輸方式。

2.4空間數(shù)據信息可視化

在地球信息系統(tǒng)技術的應用中，最后數(shù)據的分析結果是需要通過圖形等形式在顯示終端上進行顯示的，所以空間數(shù)據信息的可視化應用是很重要的一個環(huán)節(jié)，能夠使得空間地理坐標分析結果更直接地向用戶展示出來，以便進行更深層次的分析和處理。2018年摩拜單車在報告中涉及到了空間信息可視化的研究，采用了分組散點圖、氣泡圖和熱力圖的形式進行空間位置的標注，與手機GPS功能相聯(lián)系，從而進行單車的精確定位。

3 物理學在地球信息科學與技術領域的應用

3.1 GPS技術與物理學的主要關系

GPS又稱作衛(wèi)星定位系統(tǒng)，顧名思義它能夠對空間地理位置進行精確的劃分，現(xiàn)階段這項技術已經廣泛應用于軍事領域、衛(wèi)星領域等，在GPS衛(wèi)星設備中主要涉及了天體物理學、地球物理學，這是GPS軌道衛(wèi)星的理論基礎，通過對牛頓運動定律和天體及地磁場作用的掌握，不斷擴充和完善該項技術。而在GPS成像過程中主要運用了基本的光學原理，包括光的折射和反射，在衛(wèi)星成像過程中運用熱輻射差別還原圖像。

3.2遙感技術中涉及到的物理學

遙感技術的物理學基礎是電磁波理論，不同物體對電磁波的反射能力是不同的，只有理解了地物反射特性及其對遙感數(shù)據產生的影響，才能夠對遙感技術進行深入研究，最終得到的處理數(shù)據能夠對地物特征進行精確反演，電磁波有很多種類，并不是所有形式的電磁波都能應用于遙感技術，波長小于0.01微米的電磁波會直接被大氣吸收，在遙感中并不適用，而紫外線、紅外線及微波光段在遙感技術和成像過程中都有重要應用。

3.3無線傳輸技術對物理學的應用

無線傳輸能夠適當提高數(shù)據的傳輸速率，在地球信息科學的發(fā)展過程中，這項技術所占的分量越來越高，這種傳輸方式更加靈活，不需要電纜，也節(jié)約了一定的成本，所有的無線電信號也是通過電磁波的方式進行傳播的，通過電磁能量進行數(shù)據的輸送，電磁波頻譜也有固定的頻率，電子信號沿著發(fā)射器到達天線，在傳播過程中，電磁波會發(fā)生反射、衍射和散射，形成多種信號。

結 語

綜上所述，物理學是地球信息科學與技術最基礎的學科，無論是遙感技術還是地球空間科學，都是圍繞物理學展開的，在遙感技術中主要運用到電磁波相關理論知識，而在GPS，GIS等技術中涉及到天體物理學、地球物理學、光學以及熱力學。也就是說，物理學是地球信息科學的主要理論支撐，只有對物理學進行足夠的鉆研，才有可能發(fā)展地球信息科學與技術。

參考文獻

[1] 吳柯，王賢敏，楊葉濤.淺談大數(shù)據時代下地球信息科學與技術的發(fā)展[J].教育現(xiàn)代化，2017（46）.

[2] 諸云強.論地球數(shù)據科學與共享[J].國土資源信息化，2015（1）.

[3] 郭華東，王力哲.科學大數(shù)據與數(shù)字地球[J].科學通報，2014（12）.

[4] 苗茹.基于云計算的地球系統(tǒng)科學數(shù)據共享研究與實踐[J].地球信息科學學報，2014（2）.