(遙感技術(shù)課件）第四章3S技術(shù)與數(shù)字地球

1、4.林火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)林火信息管理林火信息管理林火設(shè)施布局分析林火設(shè)施布局分析林火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)林火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)林火撲救指揮和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)林火撲救指揮和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)災(zāi)后損失評(píng)估災(zāi)后損失評(píng)估森林火災(zāi)具有突發(fā)性強(qiáng)、蔓延迅速的特點(diǎn)。利用3S技術(shù)可對(duì)森林火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并能有效地指導(dǎo)林火的撲救，災(zāi)后的損失、過(guò)火面積評(píng)估。5.林業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)20 世紀(jì) 30 年代 ,國(guó)外對(duì)受鐵杉尺蠖危害的落葉林進(jìn)行了航攝試驗(yàn)觀察,揭開(kāi)了林業(yè)有害生物遙感監(jiān)測(cè)的序幕。 監(jiān)測(cè)途徑：林業(yè)有害生物行為(如害蟲(chóng)遷飛、遷移等)、危害癥狀和生存環(huán)境的監(jiān)測(cè) 遙感手段：雷達(dá)、光學(xué)系統(tǒng)及航空攝影、攝像的方式 成功案例： 蝗蟲(chóng)的遷飛路線、危害地區(qū)、生態(tài)環(huán)

2、境監(jiān)測(cè) 馬尾松毛蟲(chóng) 毒蛾 濕地松粉蛤 森林健康監(jiān)測(cè) 手段：Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主的信息源，GIS分析 落葉災(zāi)害 、甲蟲(chóng)紅色災(zāi)害、蝗災(zāi)、失葉災(zāi)（馬尾松毛蟲(chóng)、黃杉毒蛾、舞毒蛾等）、椰心葉甲災(zāi)（檳榔）6.森林資源經(jīng)營(yíng)、規(guī)劃設(shè)計(jì)采伐撫育間伐造林規(guī)劃速生豐產(chǎn)林、基地培育封山育林林種結(jié)構(gòu)調(diào)整齡組結(jié)構(gòu)調(diào)整7.野生動(dòng)物資源調(diào)查8.城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)9.城市綠化遙感調(diào)查10.碳匯11.生物多樣性12.林權(quán)管理3S技術(shù)在林業(yè)上應(yīng)用存在問(wèn)題可獲取的衛(wèi)星資料多，但適合研究用的高分辨率衛(wèi)星影像價(jià)格太高， 空間定位、光譜精度急需提高。GPS 定位過(guò)程中易受林區(qū)喬木或特殊地形的遮蔽，衛(wèi)星信號(hào)接收受干擾，定位、復(fù)位精度降低

3、；另外，GPS 在減輕野外工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度方面優(yōu)勢(shì)不明顯?，F(xiàn)階段遙感圖像解譯技術(shù)相對(duì)成熟，但地貌復(fù)雜零碎的山區(qū)，解譯森林資源的細(xì)部信息仍不理想。遙感圖像信息豐富，目前用于林業(yè)各項(xiàng)研究的挖掘工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。3S 集成化水平低，影響多維數(shù)據(jù)的融合分析，離實(shí)用化還有一定距離。第二節(jié) 精細(xì)農(nóng)業(yè)（精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)）一、定義：將遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等高科技與地理學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科有機(jī)地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程中對(duì)農(nóng)作物、土地、土壤，從宏觀到微觀的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育狀況、病蟲(chóng)害、水肥狀況以及相應(yīng)的環(huán)境狀況進(jìn)行定期信息獲取

4、和動(dòng)態(tài)分析，通過(guò)診斷和決策，制定實(shí)施計(jì)劃，并在GPS與GIS集成系統(tǒng)支持下進(jìn)行田間作業(yè)的信息化、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。二、實(shí)現(xiàn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的技術(shù)條件：RS、GIS、GPS、DSS（決策支持系統(tǒng)）和傳感器技術(shù)。三、實(shí)際操作：把GPS接收機(jī)裝在拖拉機(jī)或收割機(jī)等機(jī)械上，通過(guò)GPS接收機(jī)記錄下各地方氮、磷、鉀的缺少量，蔬菜、水稻、甘蔗、樹(shù)林等的長(zhǎng)勢(shì)、成熟情況等的精確位置，并與計(jì)算機(jī)GIS系統(tǒng)連接起來(lái)合理安排農(nóng)事、林事（施肥量、收割、補(bǔ)種等）。 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)案例北京昌平區(qū)的小湯山精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代科技示范園目前，荊家、新城（270畝）等11處精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范區(qū)已全部實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一供種、深耕和測(cè)土配方施肥等，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)

5、變 精準(zhǔn)林業(yè)精準(zhǔn)林業(yè)數(shù)字林業(yè)：以林業(yè)多信息源網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),以“3S”技術(shù)、智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等為特征、具有三維顯示和無(wú)縫多級(jí)數(shù)據(jù)共享的開(kāi)放系統(tǒng)。精準(zhǔn)林業(yè)：采用3S技術(shù)、數(shù)字通訊、機(jī)械自動(dòng)化、傳感器技術(shù)和林木遺傳工程等在內(nèi)的現(xiàn)代高科技技術(shù)對(duì)土地類(lèi)型進(jìn)行分析，建立森林生態(tài)模擬環(huán)境，對(duì)樹(shù)木的育種、施肥、生長(zhǎng)、病蟲(chóng)害防治和火災(zāi)事故預(yù)防實(shí)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)，以全站儀、掌上電腦PDA、數(shù)碼相機(jī)對(duì)單株木的樹(shù)干直徑、材積、樹(shù)心坐標(biāo)、樹(shù)冠表面積和體積等因子進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)、精準(zhǔn)、定量監(jiān)測(cè)。精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展20世紀(jì)80年代，美國(guó)首先提出精準(zhǔn)林業(yè)的構(gòu)想1992年4月，美國(guó)召開(kāi)了第一次精準(zhǔn)林業(yè)學(xué)術(shù)研討會(huì)200

6、1年我國(guó)啟動(dòng)了“森林精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與重大病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)研究”項(xiàng)目，為我國(guó)精準(zhǔn)林業(yè)的建立奠定良好基礎(chǔ)北京密云縣是我國(guó)第一個(gè)精準(zhǔn)林業(yè)示范基地北京市密云精準(zhǔn)林業(yè)示范基地北京市密云精準(zhǔn)林業(yè)示范基地第三節(jié) 4D技術(shù)數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)字正射影像（DOM）數(shù)字柵格地圖（DRG）矢量專題信息（DLG或DTI)數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型DEM：用一組有序數(shù)值陣列形式表示地 面高程的一種實(shí)體地面模型，是數(shù)字地形模型(Digital Terrain Model，DTM)的一個(gè)分支DTM：描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布 等高線的輸入原則計(jì)曲線作為

7、控制地形的同骨架，必須全部無(wú)誤地輸入。有選擇地輸入首曲線，選取原則是：1） 山頂最高處首曲線必須輸入。2） 溝底和山脊變化大時(shí)，所選的首曲線應(yīng)該“搭肩”輸入。3） 鞍部首曲線一般要求全部輸入，但對(duì)于首曲線擁擠的鞍部，可以只輸入高程改變處那一對(duì)首曲線，鞍部首曲線必須對(duì)稱。4） 地形變化較大部位，如計(jì)曲線之間距離較大，相鄰計(jì)曲線不套合以及山脊、溝底的分又處等等都屬于地形變化大的部位。這些地方的首曲線要求合部輸入式者至少要求隔一根輸入一根。全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)Virtuozo一個(gè)全軟件化設(shè)計(jì)、功能齊全、高度智能化的攝影測(cè)量解決方案，提供從自動(dòng)空中三角測(cè)量到測(cè)繪地形圖的整體作業(yè)流程 三維DEM的用途（1

8、） 在數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)中存貯高程數(shù)據(jù)（2） 解決道路設(shè)計(jì)和軍事工程中的一些與高程有關(guān)的問(wèn)題（3） 軍事目的三維地形顯示及風(fēng)景設(shè)計(jì)和規(guī)劃（4） 剖面視覺(jué)分析（5） 道路規(guī)劃、大壩選址等（6） 不同地形之間的靜態(tài)分析和比較（7） 產(chǎn)生坡度圖、坡向圖和生成著色地形圖的坡度剖面圖，輔助地貌分析或建立侵蝕圖（8） 作為專題信息的顯示背景或?qū)⒌匦螖?shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)進(jìn)行疊合（9） 為景觀的圖像模擬模型和景觀處理提供數(shù)據(jù)（10） 通過(guò)將高程替換為其他連續(xù)變化的屬性。數(shù)字正射影像數(shù)字正射影像定義：對(duì)航片、衛(wèi)片等進(jìn)行數(shù)字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數(shù)字正射影像集。它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像

9、優(yōu)點(diǎn)：精度高、信息豐富、直觀逼真、現(xiàn)實(shí)性強(qiáng) 應(yīng)用：洪水監(jiān)測(cè)、河流變遷、旱情監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)估產(chǎn)（精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)）土地覆蓋（土地利用）、土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)荒漠化監(jiān)測(cè)、森林資源監(jiān)測(cè)、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)海岸線保護(hù)生態(tài)變化監(jiān)測(cè)農(nóng)村土地發(fā)證，指認(rèn)宗地界線并數(shù)字化其點(diǎn)位坐標(biāo)，土地利用調(diào)查等 數(shù)字柵格地圖數(shù)字柵格地圖定義：以柵格數(shù)據(jù)表示并以柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的數(shù)字地圖 技術(shù)特征：地圖地理內(nèi)容、外觀視覺(jué)式樣與同比例尺地形圖一樣，平面坐標(biāo)系是1980西安坐標(biāo)系；地圖投影采用高斯-克呂格投影；高程系統(tǒng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。應(yīng)用：作為背景用于數(shù)據(jù)參照或修測(cè)擬合其他地理相關(guān)信息用于數(shù)字線劃圖（DLG）的數(shù)據(jù)采集、評(píng)價(jià)和更新，還可與數(shù)字正射

10、影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM） 等數(shù)據(jù)信息集成使用。派生出新的可視信息，從而提取、更新地圖數(shù)據(jù)，繪制紙質(zhì)地圖。 矢量專題信息矢量專題信息定義：與現(xiàn)有線劃基本一致的各地圖要素的矢量 數(shù)據(jù)集，且保存各要素間的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息。也稱作矢量專題信息DTI 技術(shù)特征：地圖地理內(nèi)容、分幅、投影、精度、坐標(biāo)系與同比例尺地形圖一致。圖形輸出為矢量格式，任意縮放均不變形 應(yīng)用：土地使用規(guī)劃、控制商場(chǎng)、工廠、交通樞紐的選址城市建設(shè)管理農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃環(huán)境工程、大氣污染監(jiān)測(cè)道路交通建設(shè)、管理自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭(zhēng)災(zāi)害、其他災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、估計(jì)自然資源、人文資源、地貌變遷民生產(chǎn)業(yè)：醫(yī)療、公共事業(yè)、服務(wù)等 第四節(jié) 數(shù)

11、字地球一、概述 數(shù)字地球是以計(jì)算機(jī)、多媒體和大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運(yùn)用海量地球信息對(duì)地球進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)空和多種類(lèi)的三維描述，并以此為工具，支持和改善人類(lèi)活動(dòng)和生活質(zhì)量。 數(shù)字地球最早是由美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐?998年1月31日提出的。 數(shù)字地球是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)。二、核心：用全盤(pán)數(shù)字化的信息獲取、存儲(chǔ)、傳輸與處理技術(shù)，去控制和操縱全球性的失誤。找出那些影響全局的主導(dǎo)因子或關(guān)鍵問(wèn)題。三、關(guān)鍵技術(shù)：高分辨率衛(wèi)星遙感、高速網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、大規(guī)模存儲(chǔ)與元數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。四、空間數(shù)據(jù)框架：數(shù)字正射影像、數(shù)字地面模型、道路、水系、行政境界、公共地籍、地名注記等。數(shù)據(jù)采集與更新體系

12、 數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存體系 信息提取與分析體系 數(shù)據(jù)與信息傳播體系 數(shù)據(jù)庫(kù)體系 網(wǎng)絡(luò)體系 應(yīng)用模型體系 專用軟件體系 標(biāo)準(zhǔn)與互操作體系數(shù)字地球組成體系數(shù)字地球的應(yīng)用數(shù)字地球的應(yīng)用解決國(guó)家之間的爭(zhēng)端。維護(hù)社會(huì)安定，打擊犯罪。自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)，災(zāi)后應(yīng)急指揮與重建。數(shù)碼城市（Cybercity）。）。城市和農(nóng)村的規(guī)劃、市政管理、城市環(huán)境、城市通訊與交通、公安消防、保險(xiǎn)與銀行、旅游與娛樂(lè)等。提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。智能運(yùn)輸系統(tǒng)。數(shù)字戰(zhàn)場(chǎng)。地形地貌偵察、軍事目標(biāo)跟蹤監(jiān)視、飛行器定位、導(dǎo)航、武器制導(dǎo)、打擊效果偵察、戰(zhàn)場(chǎng)仿真、作戰(zhàn)指揮等 專家服務(wù)。地殼運(yùn)動(dòng)、地質(zhì)現(xiàn)象、地震預(yù)報(bào)、氣象預(yù)報(bào)、土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查、災(zāi)害預(yù)測(cè)和防治、環(huán)境保護(hù)等。數(shù)字城市數(shù)字城市定義：以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運(yùn)用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙測(cè)、仿真、虛擬等技術(shù)，對(duì)城市進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)空和多種類(lèi)的三維描述，即利用信息技術(shù)手段把城市的過(guò)去、現(xiàn)狀和未來(lái)的全部?jī)?nèi)容在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)字化虛擬實(shí)現(xiàn) 基礎(chǔ)：信息基礎(chǔ)設(shè)施。高速寬帶網(wǎng)絡(luò)和支撐的計(jì)算機(jī)服務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換系