遥感、地理信息系统和全球定位系统综合应用

1、第八章第八章 “3S”技术综合应用技术综合应用GIS GIS 及其在及其在3S3S技术中的应用技术中的应用GPSGPS及其在及其在3S3S技术中的作用技术中的作用 RSRS及其在及其在3S3S技术中的作用技术中的作用 GISGIS、RSRS、GPSGPS系统集成系统集成8.1 3S8.1 3S应用概述应用概述1 GIS 1 GIS 及其在及其在3S3S技术中的应用技术中的应用基本概念基本概念 地理信息系统（GIS）是在计算机硬件和软件支持下，运用地理信息科学和系统工程理论，科学管理和综合分析各种地理数据，提供管理、模拟、决策、规划、预测和预报等任务所需要的各种地理信息的技术系统 GISGIS的

2、基本功能的基本功能地理数据采集功能地理数据采集功能地理数据管理功能地理数据管理功能地理属性数据管理 空间数据的管理 空间分析与属性分析功能空间分析与属性分析功能 空间数据分析模型 （叠加（Overlay）模型 ，缓冲区分析（buffer）模型 ，数字地面模型（Digital Terrain Models，DTM） 属性数据分析模型 （统计系列模型 ，相关分析系列模型 ，分类系列模型 ，预测系列与动态模拟模型 ，规划系列模型 ）地理信息的可视化表现地理信息的可视化表现 数字地图的显示 数字地图整饰功能 数字地图的可视化输出 WebGIS ：空间数据发布2 GPS2 GPS及其在及其在3S3S技术

3、中的应用技术中的应用 GPSGPS概念与基本原理概念与基本原理 （1 1）空间定位系统：）空间定位系统：利用多颗导航卫星的无线电信号，对地球表面某地点进行定位、报时或对地表移动物体进行导航的技术系统 （2 2）空间定位系统的组成）空间定位系统的组成 空间部分：导航卫星空间部分：导航卫星 地面站地面站：包括主控站、监测站与注入站 空间定位卫星导航仪：空间定位卫星导航仪：它包括空间定位系统接收机、信息处理、控制与显示设备与天线 （3 3）空间定位的基本原理）空间定位的基本原理 分布在地球上空的多颗导航卫星，不停地发射可用来求算并确定地球表层某点精确位置与精密时间的无线电信号，接收机接收来自导航卫星

4、的信号，导航仪根据星历表信息求得每颗卫星发射信号时在太空中的位置，测量计算卫星发射信号的精确时间，然后根据已知的卫星的瞬时坐标和信号到达该点时间，通过计算，求得卫星至接收机之间的几何距离，在此基础上计算出用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。 GPS定位的基本原理是利用测距交会确定点位D1D2D3准确位置空间定位系统的作用空间定位系统的作用 实时、连续地提供地球表面任意地点上经纬度与高程，提供三维速度与精确时间的能力几种主要的空间定位系统几种主要的空间定位系统 （1）全球定位系统（Global Positioning System，GPS）（P P码、码、C/AC/A码）码） （2）全球

5、轨道导航卫星系统 （GLONASSGLONASS ） （3）双星导航定位系统（RDSSRDSS）系统）系统） （一般称为北斗导航）（一般称为北斗导航） （4）欧洲空间局的NAVSAT。 （5）国际移动卫星组织的INMARSAT （6）伽利略导航系统全球定位系统在全球定位系统在3S3S技术中的作用技术中的作用 精确的定位能力精确的定位能力 GPS的P码精度10米，处理后达到几厘米；C/A码一般在100米以内 准确定时及测速能力准确定时及测速能力 美国GPS时间精度误差小于100 GPS三维测速精度误差小于30 cm/s，俄罗斯GLONASS速度矢量测量精度15cm/s s3 RS3 RS技术及其

6、在技术及其在3S3S技术中的作用技术中的作用遥感技术能动态地、周期性地获取地表信息. 广泛应用于各个领域遥感数据在3S技术中的作用 GIS数据库的数据源 基础数据 专题数据 利用遥感数字影像获取地面高程，更新GIS中高程数据8.2 “3S”8.2 “3S”集成及其综合应用实例集成及其综合应用实例1. “3S”1. “3S”集成集成（3S Integration3S Integration） RS与GIS的集成 GPS与GIS的集成 RS与GPS 3S的集成（1 1）RSRS与与GISGIS的集成的集成GIS作为遥感图像的处理工具 基于GIS数据的几何纠正和辐射纠正 图像分类 感兴趣区域的选取

7、RS作为GIS的数据来源 地物要素的提取 DEM数据生成 土地利用变化以及地图数据更新（2 2）RSRS与与GPSGPS的集成的集成功能独立，互相补充完善GPS为RS提供准确的定位数据（3 3）GPSGPS与与GISGIS的集成的集成GPS与GIS的集成主要是利用GPS的实时空间定位数据以及GIS的地图数据和空间分析技术，来实现不同的具体应用目标： 定位：如LBS 测量：记录GPS测量轨迹，通过GIS计算距离、面积等 监控与导航：车辆、船只、飞机等移动物体的动态监控、调度与导航GPS接收机数据接口数据处理显示数据记录定位测量监控与导航GIS串口通信串口通信（4 4）3S3S的集成的集成3S技术

8、为科学研究、政府管理提供了新的观测手段、描述语言和思维工具。3S结合应用，三者相互作用形成了“一个大脑，一个大脑，两只眼睛两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息及空间定位，GIS进行相应的空间分析，提取有用的信息，进行综合集成，为决策提供科学的依据。GISGPSRS几何配准、辅助分类等提供、更新区域信息定点查询专题信息提供、更新空间定位信息提供定位遥感信息查询几何纠正、训练区域选择以及分类验证等2.“3S”2.“3S”集成应用举例集成应用举例 （1 1）“3S”3S”技术在车辆导航与监控系统中的技术在车辆导航与监控系统中的综合应用综合应用技术系统组成技术系统组成 车辆导航与

9、监控系统是一项融GPS、GIS、RS技术与通讯技术为一体的复杂技术系统。它通过对车辆等（移动目标）的导航、动态跟踪、监控、检查与服务等功能，来完成对车辆的综合管理与控制。 系统主要由硬件、通信环境、GPS导航仪和地理信息系统等组成（下图） GPSGPS在车辆导航与监控系统中的应用在车辆导航与监控系统中的应用 对行驶中的车辆进行定位 出租车 运钞车 紧急救援 提供导航功能 城市出租车 手机导航GISGIS在车辆导航与监控系统中的综合应用在车辆导航与监控系统中的综合应用 对于汽车端（司机）对于汽车端（司机）道路上任一点的相关信息 城市每条道路信息 最优路径计算，给出动态目标起点到终点之间的最优路径

10、 电子地图上任意两点间的距离对于控制中心对于控制中心 支持扫描仪和数字化仪输入，可以对数字地图中道路信息进行增加、删除、移动等修改 ；数据转换 支持电子地图的无级缩放、分层显示和管理；地图与数据报表的打印与输出。 外挂多种数据库，对动态目标信息、道路信息、地理信息、服务设施信息等各种信息的查询 。 运行车辆（如有运行车辆（如有GPSGPS）的实时位置及车辆信息。）的实时位置及车辆信息。 任一街区信息任一街区信息 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 决策部门决策部门辅助决策功能辅助决策功能 控制某点的决策优选列表（路、道口、警点警力、电话等）

11、。控制某区域的决策优选列表（区域内外有关信息）。 现有警车、救护车驶往出事点的路线优选列表（最畅通路线、时间）。RSRS在车辆导航与监控系统中的综合应用在车辆导航与监控系统中的综合应用 利用高分辨率遥感影像图作为电子地图利用高分辨率遥感影像图作为电子地图 电子地图及其优点 电子地图信息来源：实测，地图数字化，用高分辨率的遥感影像生成专题图利用高分辨率遥感影像图更新城市矢量道路利用高分辨率遥感影像图更新城市矢量道路图图 对数据库进行更新3S3S在车辆导航与监控系统中的综合应用在车辆导航与监控系统中的综合应用 遥感技术以数字图像方式提供城市范围内道路与相关因子动态变化的信息，作为底图或者更新电子地

12、图 GPS提供了车辆目前所处的精确位置等信息，传输给GIS GIS对各种空间数据（道路、位置等）进行管理、分析、辅助决策 3S技术各有侧重，相互补充，共同完成车辆导航与监控系统所承担的各项任务（2 2）3S3S技术在海洋渔业资源开发中的综合运用技术在海洋渔业资源开发中的综合运用 通过RS获取海洋表面的水温、叶绿素、海面风场等，进而确定渔业的种类及其空间分布 GIS对海洋电子地图进行分析和管理 渔场分布，中心渔场位置，渔场边界，渔场密度 渔业知识的学习 GPS进行位置确定 （3 3）3S3S技术在精细农业发展中的综合应用技术在精细农业发展中的综合应用 精细农业与精细农业与3S3S技术的关系技术的

13、关系 精细农业：精细农业：又叫数字农业，精准农业等，是现代农业技术与空间信息技术、计算机技术、网络通信技术等相结合，对农业的生产、管理、销售实现数字化管理，是21世纪农业发展的新模式。 精细农业的发展受到3S技术的推动 3S支持下精细农业的特点技术性强定量化定位化3S3S技术在精细农业中的综合应用技术在精细农业中的综合应用 RSRS在精细农业中的作用在精细农业中的作用 农作物播种面积遥感监测与估算 遥感监测作物长势与作物产量估算 作物生态环境监测 灾害损失外估 GPSGPS在精细农业中的作用在精细农业中的作用 农田测量 定位信息采集 田间作业导航GISGIS在精细农业中的作用在精细农业中的作用

14、 地理信息系统可以被用于农田土地数据管理，查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据，并能够方便的绘制各种农业专题地图，也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据。 GIS在精细农业中的应用具体包括： 绘制作物产量分布图。绘制作物产量分布图。 农业专题地图分析，数据叠加，关联分析，生成新的农业专题地图分析，数据叠加，关联分析，生成新的专题图专题图 3S3S技术在精细农业中的综合应用技术在精细农业中的综合应用 GPS的优势是精确定位，GIS优势是管理与分析，RS的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地去的分布信息，它们可以做到优势互补，促进精细农业的发展。 GPS利GIS的结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作与田间管理的技术手段。 RS和GIS结合提供了多种数据源，这为建立农田基础数据库奠定了基础。面临的问题与解决途径面临的问题与解决途径深人开展遥感机理和农业遥感图像解译机理研究 提高农田作业定位精度 加强农田基础数据库自动更新研究 重视新型农田机械与3S技术的集成 （4 4）3S3S技术在土地研究中的综合应用技术在土地研究