遙感、地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)綜合應用

1、第八章第八章 “3S”技術綜合應用技術綜合應用GIS GIS 及其在及其在3S3S技術中的應用技術中的應用GPSGPS及其在及其在3S3S技術中的作用技術中的作用 RSRS及其在及其在3S3S技術中的作用技術中的作用 GISGIS、RSRS、GPSGPS系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成8.1 3S8.1 3S應用概述應用概述1 GIS 1 GIS 及其在及其在3S3S技術中的應用技術中的應用基本概念基本概念 地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機硬件和軟件支持下，運用地理信息科學和系統(tǒng)工程理論，科學管理和綜合分析各種地理數(shù)據(jù)，提供管理、模擬、決策、規(guī)劃、預測和預報等任務所需要的各種地理信息的技術系統(tǒng) GISGIS的

2、基本功能的基本功能地理數(shù)據(jù)采集功能地理數(shù)據(jù)采集功能地理數(shù)據(jù)管理功能地理數(shù)據(jù)管理功能地理屬性數(shù)據(jù)管理 空間數(shù)據(jù)的管理 空間分析與屬性分析功能空間分析與屬性分析功能 空間數(shù)據(jù)分析模型 （疊加（Overlay）模型 ，緩沖區(qū)分析（buffer）模型 ，數(shù)字地面模型（Digital Terrain Models，DTM） 屬性數(shù)據(jù)分析模型 （統(tǒng)計系列模型 ，相關分析系列模型 ，分類系列模型 ，預測系列與動態(tài)模擬模型 ，規(guī)劃系列模型 ）地理信息的可視化表現(xiàn)地理信息的可視化表現(xiàn) 數(shù)字地圖的顯示 數(shù)字地圖整飾功能 數(shù)字地圖的可視化輸出 WebGIS ：空間數(shù)據(jù)發(fā)布2 GPS2 GPS及其在及其在3S3S技術

3、中的應用技術中的應用 GPSGPS概念與基本原理概念與基本原理 （1 1）空間定位系統(tǒng)：）空間定位系統(tǒng)：利用多顆導航衛(wèi)星的無線電信號，對地球表面某地點進行定位、報時或對地表移動物體進行導航的技術系統(tǒng) （2 2）空間定位系統(tǒng)的組成）空間定位系統(tǒng)的組成 空間部分：導航衛(wèi)星空間部分：導航衛(wèi)星 地面站地面站：包括主控站、監(jiān)測站與注入站 空間定位衛(wèi)星導航儀：空間定位衛(wèi)星導航儀：它包括空間定位系統(tǒng)接收機、信息處理、控制與顯示設備與天線 （3 3）空間定位的基本原理）空間定位的基本原理 分布在地球上空的多顆導航衛(wèi)星，不停地發(fā)射可用來求算并確定地球表層某點精確位置與精密時間的無線電信號，接收機接收來自導航衛(wèi)星

4、的信號，導航儀根據(jù)星歷表信息求得每顆衛(wèi)星發(fā)射信號時在太空中的位置，測量計算衛(wèi)星發(fā)射信號的精確時間，然后根據(jù)已知的衛(wèi)星的瞬時坐標和信號到達該點時間，通過計算，求得衛(wèi)星至接收機之間的幾何距離，在此基礎上計算出用戶接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。 GPS定位的基本原理是利用測距交會確定點位D1D2D3準確位置空間定位系統(tǒng)的作用空間定位系統(tǒng)的作用 實時、連續(xù)地提供地球表面任意地點上經(jīng)緯度與高程，提供三維速度與精確時間的能力幾種主要的空間定位系統(tǒng)幾種主要的空間定位系統(tǒng) （1）全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）（P P碼、碼、C/AC/A碼）碼） （2）全球

5、軌道導航衛(wèi)星系統(tǒng) （GLONASSGLONASS ） （3）雙星導航定位系統(tǒng)（RDSSRDSS）系統(tǒng)）系統(tǒng)） （一般稱為北斗導航）（一般稱為北斗導航） （4）歐洲空間局的NAVSAT。 （5）國際移動衛(wèi)星組織的INMARSAT （6）伽利略導航系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)在全球定位系統(tǒng)在3S3S技術中的作用技術中的作用 精確的定位能力精確的定位能力 GPS的P碼精度10米，處理后達到幾厘米；C/A碼一般在100米以內 準確定時及測速能力準確定時及測速能力 美國GPS時間精度誤差小于100 GPS三維測速精度誤差小于30 cm/s，俄羅斯GLONASS速度矢量測量精度15cm/s s3 RS3 RS技術及其

6、在技術及其在3S3S技術中的作用技術中的作用遙感技術能動態(tài)地、周期性地獲取地表信息. 廣泛應用于各個領域遙感數(shù)據(jù)在3S技術中的作用 GIS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源 基礎數(shù)據(jù) 專題數(shù)據(jù) 利用遙感數(shù)字影像獲取地面高程，更新GIS中高程數(shù)據(jù)8.2 “3S”8.2 “3S”集成及其綜合應用實例集成及其綜合應用實例1. “3S”1. “3S”集成集成（3S Integration3S Integration） RS與GIS的集成 GPS與GIS的集成 RS與GPS 3S的集成（1 1）RSRS與與GISGIS的集成的集成GIS作為遙感圖像的處理工具 基于GIS數(shù)據(jù)的幾何糾正和輻射糾正 圖像分類 感興趣區(qū)域的選取

7、RS作為GIS的數(shù)據(jù)來源 地物要素的提取 DEM數(shù)據(jù)生成 土地利用變化以及地圖數(shù)據(jù)更新（2 2）RSRS與與GPSGPS的集成的集成功能獨立，互相補充完善GPS為RS提供準確的定位數(shù)據(jù)（3 3）GPSGPS與與GISGIS的集成的集成GPS與GIS的集成主要是利用GPS的實時空間定位數(shù)據(jù)以及GIS的地圖數(shù)據(jù)和空間分析技術，來實現(xiàn)不同的具體應用目標： 定位：如LBS 測量：記錄GPS測量軌跡，通過GIS計算距離、面積等 監(jiān)控與導航：車輛、船只、飛機等移動物體的動態(tài)監(jiān)控、調度與導航GPS接收機數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)處理顯示數(shù)據(jù)記錄定位測量監(jiān)控與導航GIS串口通信串口通信（4 4）3S3S的集成的集成3S技術

8、為科學研究、政府管理提供了新的觀測手段、描述語言和思維工具。3S結合應用，三者相互作用形成了“一個大腦，一個大腦，兩只眼睛兩只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新區(qū)域信息及空間定位，GIS進行相應的空間分析，提取有用的信息，進行綜合集成，為決策提供科學的依據(jù)。GISGPSRS幾何配準、輔助分類等提供、更新區(qū)域信息定點查詢專題信息提供、更新空間定位信息提供定位遙感信息查詢幾何糾正、訓練區(qū)域選擇以及分類驗證等2.“3S”2.“3S”集成應用舉例集成應用舉例 （1 1）“3S”3S”技術在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的技術在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應用綜合應用技術系統(tǒng)組成技術系統(tǒng)組成 車輛導航與

9、監(jiān)控系統(tǒng)是一項融GPS、GIS、RS技術與通訊技術為一體的復雜技術系統(tǒng)。它通過對車輛等（移動目標）的導航、動態(tài)跟蹤、監(jiān)控、檢查與服務等功能，來完成對車輛的綜合管理與控制。 系統(tǒng)主要由硬件、通信環(huán)境、GPS導航儀和地理信息系統(tǒng)等組成（下圖） GPSGPS在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的應用在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的應用 對行駛中的車輛進行定位 出租車 運鈔車 緊急救援 提供導航功能 城市出租車 手機導航GISGIS在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應用在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應用 對于汽車端（司機）對于汽車端（司機）道路上任一點的相關信息 城市每條道路信息 最優(yōu)路徑計算，給出動態(tài)目標起點到終點之間的最優(yōu)路徑

10、 電子地圖上任意兩點間的距離對于控制中心對于控制中心 支持掃描儀和數(shù)字化儀輸入，可以對數(shù)字地圖中道路信息進行增加、刪除、移動等修改 ；數(shù)據(jù)轉換 支持電子地圖的無級縮放、分層顯示和管理；地圖與數(shù)據(jù)報表的打印與輸出。 外掛多種數(shù)據(jù)庫，對動態(tài)目標信息、道路信息、地理信息、服務設施信息等各種信息的查詢 。 運行車輛（如有運行車輛（如有GPSGPS）的實時位置及車輛信息。）的實時位置及車輛信息。 任一街區(qū)信息任一街區(qū)信息 城市任一交叉路口（用于特殊事件的管理）的信息城市任一交叉路口（用于特殊事件的管理）的信息 決策部門決策部門輔助決策功能輔助決策功能 控制某點的決策優(yōu)選列表（路、道口、警點警力、電話等）

11、?？刂颇硡^(qū)域的決策優(yōu)選列表（區(qū)域內外有關信息）。 現(xiàn)有警車、救護車駛往出事點的路線優(yōu)選列表（最暢通路線、時間）。RSRS在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應用在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應用 利用高分辨率遙感影像圖作為電子地圖利用高分辨率遙感影像圖作為電子地圖 電子地圖及其優(yōu)點 電子地圖信息來源：實測，地圖數(shù)字化，用高分辨率的遙感影像生成專題圖利用高分辨率遙感影像圖更新城市矢量道路利用高分辨率遙感影像圖更新城市矢量道路圖圖 對數(shù)據(jù)庫進行更新3S3S在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應用在車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應用 遙感技術以數(shù)字圖像方式提供城市范圍內道路與相關因子動態(tài)變化的信息，作為底圖或者更新電子地

12、圖 GPS提供了車輛目前所處的精確位置等信息，傳輸給GIS GIS對各種空間數(shù)據(jù)（道路、位置等）進行管理、分析、輔助決策 3S技術各有側重，相互補充，共同完成車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)所承擔的各項任務（2 2）3S3S技術在海洋漁業(yè)資源開發(fā)中的綜合運用技術在海洋漁業(yè)資源開發(fā)中的綜合運用 通過RS獲取海洋表面的水溫、葉綠素、海面風場等，進而確定漁業(yè)的種類及其空間分布 GIS對海洋電子地圖進行分析和管理 漁場分布，中心漁場位置，漁場邊界，漁場密度 漁業(yè)知識的學習 GPS進行位置確定 （3 3）3S3S技術在精細農(nóng)業(yè)發(fā)展中的綜合應用技術在精細農(nóng)業(yè)發(fā)展中的綜合應用 精細農(nóng)業(yè)與精細農(nóng)業(yè)與3S3S技術的關系技術的

13、關系 精細農(nóng)業(yè)：精細農(nóng)業(yè)：又叫數(shù)字農(nóng)業(yè)，精準農(nóng)業(yè)等，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術與空間信息技術、計算機技術、網(wǎng)絡通信技術等相結合，對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、管理、銷售實現(xiàn)數(shù)字化管理，是21世紀農(nóng)業(yè)發(fā)展的新模式。 精細農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到3S技術的推動 3S支持下精細農(nóng)業(yè)的特點技術性強定量化定位化3S3S技術在精細農(nóng)業(yè)中的綜合應用技術在精細農(nóng)業(yè)中的綜合應用 RSRS在精細農(nóng)業(yè)中的作用在精細農(nóng)業(yè)中的作用 農(nóng)作物播種面積遙感監(jiān)測與估算 遙感監(jiān)測作物長勢與作物產(chǎn)量估算 作物生態(tài)環(huán)境監(jiān)測 災害損失外估 GPSGPS在精細農(nóng)業(yè)中的作用在精細農(nóng)業(yè)中的作用 農(nóng)田測量 定位信息采集 田間作業(yè)導航GISGIS在精細農(nóng)業(yè)中的作用在精細農(nóng)業(yè)中的作用

14、 地理信息系統(tǒng)可以被用于農(nóng)田土地數(shù)據(jù)管理，查詢土壤、自然條件、作物苗情、作物產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，并能夠方便的繪制各種農(nóng)業(yè)專題地圖，也能采集、編輯、統(tǒng)計分析不同類型的空間數(shù)據(jù)。 GIS在精細農(nóng)業(yè)中的應用具體包括： 繪制作物產(chǎn)量分布圖。繪制作物產(chǎn)量分布圖。 農(nóng)業(yè)專題地圖分析，數(shù)據(jù)疊加，關聯(lián)分析，生成新的農(nóng)業(yè)專題地圖分析，數(shù)據(jù)疊加，關聯(lián)分析，生成新的專題圖專題圖 3S3S技術在精細農(nóng)業(yè)中的綜合應用技術在精細農(nóng)業(yè)中的綜合應用 GPS的優(yōu)勢是精確定位，GIS優(yōu)勢是管理與分析，RS的優(yōu)勢是快速提供各種作物生長與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境在地去的分布信息，它們可以做到優(yōu)勢互補，促進精細農(nóng)業(yè)的發(fā)展。 GPS利GIS的結合提供了科學種田需要的定位和定量進行田間操作與田間管理的技術手段。 RS和GIS結合提供了多種數(shù)據(jù)源，這為建立農(nóng)田基礎數(shù)據(jù)庫奠定了基礎。面臨的問題與解決途徑面臨的問題與解決途徑深人開展遙感機理和農(nóng)業(yè)遙感圖像解譯機理研究 提高農(nóng)田作業(yè)定位精度 加強農(nóng)田基礎數(shù)據(jù)庫自動更新研究 重視新型農(nóng)田機械與3S技術的集成 （4 4）3S3S技術在土地研究中的綜合應用技術在土地研究