遙感集成應(yīng)用

1、第七章第七章 遙感技術(shù)集成應(yīng)用遙感技術(shù)集成應(yīng)用 1 1、概述概述 2 2、3S3S技術(shù)的概念技術(shù)的概念 3 3、3S3S技術(shù)的集成模型技術(shù)的集成模型 4 4、3S3S技術(shù)的集成應(yīng)用技術(shù)的集成應(yīng)用 _ _在土地調(diào)查與評價中的應(yīng)用在土地調(diào)查與評價中的應(yīng)用vRSvGPS vGIS 下一節(jié)下一節(jié)遙感遙感對地觀測對地觀測全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS）全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS)lGPS的概念lGPS定位原理lGPS組成lGPS應(yīng)用GPSGPS的概念的概念v全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）：建立在無線電定位系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)和定時系統(tǒng)基礎(chǔ)上的空間導(dǎo)

2、航系統(tǒng)，以距離為基本觀測量，通過多顆衛(wèi)星進(jìn)行偽距離測量來計算接收機(jī)的位置。vGPSGPS是是2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 。其主要目的是為陸、海。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、空三大領(lǐng)域提供實時、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過2020余年余年的研究實驗，耗資的研究實驗，耗資300300億

3、美元，到億美元，到19941994年年3 3月，全球覆月，全球覆蓋率高達(dá)蓋率高達(dá)98%98%的的2424顆顆GPSGPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。l(1)(1)陸地應(yīng)用，主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大陸地應(yīng)用，主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、 市政規(guī)劃控制等；市政規(guī)劃控制等；l(2)(2)海洋應(yīng)用，包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測定、船海洋應(yīng)用，包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測定、船只實時調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文只實時調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測

4、量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等地質(zhì)測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等；l(3)(3)航空航天應(yīng)用，包括飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙航空航天應(yīng)用，包括飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙 感姿態(tài)感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護(hù)探測等。人航天器防護(hù)探測等。 GPSGPS的應(yīng)用與發(fā)展的應(yīng)用與發(fā)展 GPSGPS的特點的特點nGPS的定位原理的定位原理l在太空中如果只有一顆衛(wèi)星，并知道某被觀測物與這顆衛(wèi)星的距離，那么被觀測物肯定在以衛(wèi)星為中心，以被觀測物與衛(wèi)星距離為半徑的球面上（如圖），這雖然界定了一個范圍，但球面可以有無數(shù)個點，無法確定它的準(zhǔn)確位置。建議

5、：聯(lián)系高中幾何知識。三維空間的三點定位法。nGPS的定位原理的定位原理l如果有第二顆衛(wèi)星，且知道被觀測物與第二顆衛(wèi)星的距離，同理，被觀測物也在以第二顆衛(wèi)星為中心，以與第二顆衛(wèi)星的距離為半徑的球面上，若滿足上述兩個條件的被觀測物一定在兩個球面的交界線上，即一個圓周線上。l如果有第三顆衛(wèi)星，并知道被觀測物與它的距離，那么被觀測物一定在圓周線與第三顆衛(wèi)星為中心的球面的交點上，這時，球面與圓周線相交于兩點。nGPS的定位原理的定位原理l由于衛(wèi)星的位置精確可知，在由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPSGPS觀測中，我們可觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維

6、坐標(biāo)中的距離公式，利用公式，利用3 3顆衛(wèi)星，就可以組成顆衛(wèi)星，就可以組成3 3個方程式，解出個方程式，解出觀測點的位置觀測點的位置(X,Y,Z)(X,Y,Z)?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機(jī)?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機(jī)時鐘之間的誤差，實際上有時鐘之間的誤差，實際上有4 4個未知數(shù)，個未知數(shù)，X X、Y Y、Z Z和鐘差，因而需要引入第和鐘差，因而需要引入第4 4顆衛(wèi)星，形成顆衛(wèi)星，形成4 4個方程式個方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。進(jìn)行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。 nGPS的定位原理的定位原理l2424顆顆GPSGPS衛(wèi)星在離地面衛(wèi)星在離地面1 1萬萬2 2千公里的高空上，以千

7、公里的高空上，以1212小時的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，小時的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到在地面上的任意一點都可以同時觀測到4 4顆以上顆以上的衛(wèi)星。的衛(wèi)星。 GPS的定位原理的定位原理l由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的保護(hù)政策，使得、電離層對信號的影響，以及人為的保護(hù)政策，使得民用民用GPSGPS的定位精度只有的定位精度只有100100米。為提高定位精度，普米。為提高定位精度，普遍采用遍采用差分差分GPS(DGPS)GPS(DGPS)技術(shù)，建立基準(zhǔn)站技術(shù)

8、，建立基準(zhǔn)站( (差分臺差分臺) )進(jìn)進(jìn)行行GPSGPS觀測觀測，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測值，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。l接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進(jìn)行比較，接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準(zhǔn)確的位置。實驗表消去大部分誤差，得到一個比較準(zhǔn)確的位置。實驗表明，利用差分明，利用差分GPSGPS，定位精度可提高到，定位精度可提高到5 5米。米。 nGPS的定位原理的定位原理l 全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：l(1)(1)地面控制部分

9、，由主控站地面控制部分，由主控站( (負(fù)責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個地面控制系負(fù)責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個地面控制系統(tǒng)的統(tǒng)的 工作工作) )、地面天線、地面天線( (在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電文文) )、監(jiān)測站、監(jiān)測站( (數(shù)據(jù)自動收集中心數(shù)據(jù)自動收集中心) )和通訊輔助系統(tǒng)和通訊輔助系統(tǒng)( (數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸) )組組成；成；l(2)(2)空間部分，由空間部分，由2424顆衛(wèi)星組成，分布在顆衛(wèi)星組成，分布在6 6個道平面上；個道平面上；l(3)(3)用戶裝置部分，用戶裝置部分， 主要由主要由GPSGPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成。接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成。 GPSGPS的組成的組成GP

10、S衛(wèi)星接收機(jī)種類GPSGPS的組成的組成 帶帶GPSGPS的航空攝影的航空攝影衛(wèi)星衛(wèi)星1 1衛(wèi)星衛(wèi)星2 2衛(wèi)星衛(wèi)星3 3衛(wèi)星衛(wèi)星4 4單差分方式相對動態(tài)GPS定位示意圖基準(zhǔn)站航攝儀利用機(jī)載和地面利用機(jī)載和地面GPS接接收機(jī)進(jìn)行載波相位差分收機(jī)進(jìn)行載波相位差分GPS定位以確定傳感器定位以確定傳感器的空間位置，實現(xiàn)攝影的空間位置，實現(xiàn)攝影測量與遙感定位。可大測量與遙感定位。可大量免除野外作業(yè)。量免除野外作業(yè)。安裝安裝GPS及航攝儀，改裝飛機(jī)及航攝儀，改裝飛機(jī)GPS控制的航空攝影測量基本原理控制的航空攝影測量基本原理GPS空中三角測量軟件空中三角測量軟件WuCAPS機(jī)載激光掃描技術(shù)機(jī)載激光掃描技術(shù)l

11、飛行中高精度定位技術(shù)原理 動態(tài)差分動態(tài)差分GPS定位定位； 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。機(jī)載激光掃描技術(shù)機(jī)載激光掃描技術(shù)DEM+CCD影象機(jī)載激光測量的應(yīng)用實例機(jī)載激光測量的應(yīng)用實例l測定架空線懸高測定架空線懸高機(jī)載激光測量的應(yīng)用實例機(jī)載激光測量的應(yīng)用實例l樹高測量樹高測量道路測量道路測量機(jī)載激光測量的應(yīng)用實例機(jī)載激光測量的應(yīng)用實例l三維城市地理信息數(shù)據(jù)獲取三維城市地理信息數(shù)據(jù)獲取機(jī)載激光測量的應(yīng)用實例機(jī)載激光測量的應(yīng)用實例l斷面測繪斷面測繪車載車載GPS測量：測量：Leador 2002 特點特點l采用DGPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng) l兩臺車用電子計算機(jī)l四臺CCD黑白相機(jī)+一臺彩色數(shù)碼相機(jī)l測

12、量精度0.1-0.3米l量測范圍：道路及兩側(cè)各50米以內(nèi)LD 2002 外觀圖外觀圖LD2002 側(cè)視圖側(cè)視圖車內(nèi)的兩臺電腦與電源車內(nèi)的兩臺電腦與電源車載測量技術(shù)應(yīng)用車載測量技術(shù)應(yīng)用- -車載導(dǎo)航系統(tǒng)車載導(dǎo)航系統(tǒng)n地理信息系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)（GIS）n 地理信息系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)（GIS）lGIS產(chǎn)生的背景l(fā)GIS 的優(yōu)點lGIS簡介lGIS應(yīng)用軟件的開發(fā)lGIS的主要功能lGIS的應(yīng)用v地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，GIS）：處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機(jī)系統(tǒng)，主要由計算機(jī)硬件系統(tǒng)、計算機(jī)軟件系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)和用戶4

13、個部分組成。vGIS具有強(qiáng)大的空間信息管理、查詢、處理和分析功能，它目前有兩方面發(fā)展趨勢：一是網(wǎng)絡(luò)GIS(或稱Open GIS)；二是多維可視化。GISGIS技術(shù)的概念與發(fā)展技術(shù)的概念與發(fā)展uGIS產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景l(fā)地理環(huán)境：自然環(huán)境 人文環(huán)境l地理環(huán)境的特點：多變性復(fù)雜性系統(tǒng)性l計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展lGIS是地理環(huán)境數(shù)字化的最佳途徑lGIS 被稱為地理科學(xué)的第三代語言。uGIS的優(yōu)點的優(yōu)點l數(shù)據(jù)的分類與處理 為雙向查詢提供了技術(shù)手段。l模型化的分析 為預(yù)測提供可能。l系統(tǒng)的方法 與環(huán)境的變化與發(fā)展相吻合。uGIS簡介（簡介（1）GIS的組成的組成硬件硬件軟件軟件數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)人員人員方法方法

14、uGIS簡介（簡介（2）l系統(tǒng)軟件 GIS開發(fā)專業(yè)軟件ARCGIS、MapInfo等ESRI專業(yè)GIS公司的GIS專業(yè)軟件走進(jìn)中學(xué)校園 GIS開發(fā)編程工具VisualBasic、VisualC等。uGIS的開發(fā)的開發(fā)l數(shù)據(jù)的輸入。 地理數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的存儲。 繁瑣但極為重要的環(huán)節(jié)。l利用專業(yè)軟件進(jìn)行二次開發(fā)。 地理數(shù)據(jù)的加工、處理、建立聯(lián)系。uGIS的主要功能的主要功能l數(shù)據(jù)管理l數(shù)據(jù)查詢l空間分析uGIS的主要功能數(shù)據(jù)查詢的主要功能數(shù)據(jù)查詢（雙向查詢） 空間數(shù)據(jù)到屬性數(shù)據(jù)的查詢 屬性數(shù)據(jù)到空間數(shù)據(jù)的查詢uGIS的主要功能空間分析的主要功能空間分析緩沖區(qū)分析 疊加分析 最優(yōu)路徑分析除此之外，GIS還有其它許多空間分析功能。uGIS應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域l資源管理l城市管理l投資環(huán)境分析l防災(zāi)減災(zāi)地理實體GPSRS其它手段地理數(shù)據(jù)GIS地理信