遥感集成应用

1、第七章第七章 遥感技术集成应用遥感技术集成应用 1 1、概述概述 2 2、3S3S技术的概念技术的概念 3 3、3S3S技术的集成模型技术的集成模型 4 4、3S3S技术的集成应用技术的集成应用 _ _在土地调查与评价中的应用在土地调查与评价中的应用vRSvGPS vGIS 下一节下一节遥感遥感对地观测对地观测全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）全球定位系统（全球定位系统（GPS)lGPS的概念lGPS定位原理lGPS组成lGPS应用GPSGPS的概念的概念v全球定位系统（Global Positioning System，GPS）：建立在无线电定位系统、导航系统和定时系统基础上的空间导

2、航系统，以距离为基本观测量，通过多颗卫星进行伪距离测量来计算接收机的位置。vGPSGPS是是2020世纪世纪7070年代由美国陆海空三军联合研制的新年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过2020余年余年的研究实验，耗资的研究实验，耗资300300亿

3、美元，到亿美元，到19941994年年3 3月，全球覆月，全球覆盖率高达盖率高达98%98%的的2424颗颗GPSGPS卫星星座己布设完成。卫星星座己布设完成。l(1)(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；市政规划控制等；l(2)(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测

4、量以及海洋平台定位、海平面升降监测等地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；l(3)(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。人航天器防护探测等。 GPSGPS的应用与发展的应用与发展 GPSGPS的特点的特点nGPS的定位原理的定位原理l在太空中如果只有一颗卫星，并知道某被观测物与这颗卫星的距离，那么被观测物肯定在以卫星为中心，以被观测物与卫星距离为半径的球面上（如图），这虽然界定了一个范围，但球面可以有无数个点，无法确定它的准确位置。建议

5、：联系高中几何知识。三维空间的三点定位法。nGPS的定位原理的定位原理l如果有第二颗卫星，且知道被观测物与第二颗卫星的距离，同理，被观测物也在以第二颗卫星为中心，以与第二颗卫星的距离为半径的球面上，若满足上述两个条件的被观测物一定在两个球面的交界线上，即一个圆周线上。l如果有第三颗卫星，并知道被观测物与它的距离，那么被观测物一定在圆周线与第三颗卫星为中心的球面的交点上，这时，球面与圆周线相交于两点。nGPS的定位原理的定位原理l由于卫星的位置精确可知，在由于卫星的位置精确可知，在GPSGPS观测中，我们可观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离得到卫星到接收机的距离，利用三维

6、坐标中的距离公式，利用公式，利用3 3颗卫星，就可以组成颗卫星，就可以组成3 3个方程式，解出个方程式，解出观测点的位置观测点的位置(X,Y,Z)(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有时钟之间的误差，实际上有4 4个未知数，个未知数，X X、Y Y、Z Z和钟差，因而需要引入第和钟差，因而需要引入第4 4颗卫星，形成颗卫星，形成4 4个方程式个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。 nGPS的定位原理的定位原理l2424颗颗GPSGPS卫星在离地面卫星在离地面1 1万万2 2千公里的高空上，以千

7、公里的高空上，以1212小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到在地面上的任意一点都可以同时观测到4 4颗以上颗以上的卫星。的卫星。 GPS的定位原理的定位原理l由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的保护政策，使得、电离层对信号的影响，以及人为的保护政策，使得民用民用GPSGPS的定位精度只有的定位精度只有100100米。为提高定位精度，普米。为提高定位精度，普遍采用遍采用差分差分GPS(DGPS)GPS(DGPS)技术，建立基准站技术

8、，建立基准站( (差分台差分台) )进进行行GPSGPS观测观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。l接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，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 全球定位系统由三部分构成：全球定位系统由三部分构成：l(1)(1)地面控制部分

9、，由主控站地面控制部分，由主控站( (负责管理、协调整个地面控制系负责管理、协调整个地面控制系统的统的 工作工作) )、地面天线、地面天线( (在主控站的控制下，向卫星注入寻电在主控站的控制下，向卫星注入寻电文文) )、监测站、监测站( (数据自动收集中心数据自动收集中心) )和通讯辅助系统和通讯辅助系统( (数据传输数据传输) )组组成；成；l(2)(2)空间部分，由空间部分，由2424颗卫星组成，分布在颗卫星组成，分布在6 6个道平面上；个道平面上；l(3)(3)用户装置部分，用户装置部分， 主要由主要由GPSGPS接收机和卫星天线组成。接收机和卫星天线组成。 GPSGPS的组成的组成GP

10、S卫星接收机种类GPSGPS的组成的组成 带带GPSGPS的航空摄影的航空摄影卫星卫星1 1卫星卫星2 2卫星卫星3 3卫星卫星4 4单差分方式相对动态GPS定位示意图基准站航摄仪利用机载和地面利用机载和地面GPS接接收机进行载波相位差分收机进行载波相位差分GPS定位以确定传感器定位以确定传感器的空间位置，实现摄影的空间位置，实现摄影测量与遥感定位。可大测量与遥感定位。可大量免除野外作业。量免除野外作业。安装安装GPS及航摄仪，改装飞机及航摄仪，改装飞机GPS控制的航空摄影测量基本原理控制的航空摄影测量基本原理GPS空中三角测量软件空中三角测量软件WuCAPS机载激光扫描技术机载激光扫描技术l

11、飞行中高精度定位技术原理 动态差分动态差分GPS定位定位； 惯性导航系统惯性导航系统。机载激光扫描技术机载激光扫描技术DEM+CCD影象机载激光测量的应用实例机载激光测量的应用实例l测定架空线悬高测定架空线悬高机载激光测量的应用实例机载激光测量的应用实例l树高测量树高测量道路测量道路测量机载激光测量的应用实例机载激光测量的应用实例l三维城市地理信息数据获取三维城市地理信息数据获取机载激光测量的应用实例机载激光测量的应用实例l断面测绘断面测绘车载车载GPS测量：测量：Leador 2002 特点特点l采用DGPS/INS组合导航系统 l两台车用电子计算机l四台CCD黑白相机+一台彩色数码相机l测

12、量精度0.1-0.3米l量测范围：道路及两侧各50米以内LD 2002 外观图外观图LD2002 侧视图侧视图车内的两台电脑与电源车内的两台电脑与电源车载测量技术应用车载测量技术应用- -车载导航系统车载导航系统n地理信息系统（地理信息系统（GIS）n 地理信息系统（地理信息系统（GIS）lGIS产生的背景lGIS 的优点lGIS简介lGIS应用软件的开发lGIS的主要功能lGIS的应用v地理信息系统（Geographical Information System，GIS）：处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统，主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、空间数据和用户4

13、个部分组成。vGIS具有强大的空间信息管理、查询、处理和分析功能，它目前有两方面发展趋势：一是网络GIS(或称Open GIS)；二是多维可视化。GISGIS技术的概念与发展技术的概念与发展uGIS产生的背景产生的背景l地理环境：自然环境 人文环境l地理环境的特点：多变性复杂性系统性l计算机技术的迅速发展lGIS是地理环境数字化的最佳途径lGIS 被称为地理科学的第三代语言。uGIS的优点的优点l数据的分类与处理 为双向查询提供了技术手段。l模型化的分析 为预测提供可能。l系统的方法 与环境的变化与发展相吻合。uGIS简介（简介（1）GIS的组成的组成硬件硬件软件软件数据数据人员人员方法方法

14、uGIS简介（简介（2）l系统软件 GIS开发专业软件ARCGIS、MapInfo等ESRI专业GIS公司的GIS专业软件走进中学校园 GIS开发编程工具VisualBasic、VisualC等。uGIS的开发的开发l数据的输入。 地理数据在计算机中的存储。 繁琐但极为重要的环节。l利用专业软件进行二次开发。 地理数据的加工、处理、建立联系。uGIS的主要功能的主要功能l数据管理l数据查询l空间分析uGIS的主要功能数据查询的主要功能数据查询（双向查询） 空间数据到属性数据的查询 属性数据到空间数据的查询uGIS的主要功能空间分析的主要功能空间分析缓冲区分析 叠加分析 最优路径分析除此之外，GIS还有其它许多空间分析功能。uGIS应用领域应用领域l资源管理l城市管理l投资环境分析l防灾减灾地理实体GPSRS其它手段地理数据GIS地理信