地理信息系统：13 3S集成技术

1、3S集成技术遥感全球定位导航系统3S集成遥感技术遥感（Remote Sensing）从不同高度的平台上，使用各种传感器，接收来自被观测物体表层电磁波信息，并对这些信息进行分析加工，从而对其特性进行远距离探测和识别的综合性技术基本原理地物受太阳电磁辐射，而地物具有反射、发射、透射、吸收电磁辐射的性能，当我们获取地物电磁辐射的特征后，即可识别地物的属性和情况遥感处理流程遥感数据及其分析遥感数据的三要素空间分辨率遥感瞬时视场角决定影象分辨率，对应实地大小为地面分辨率光谱分辨率光谱波段宽度和通道数；灰度级时间分辨率对同一地区重复观测的时间间隔分析手段目视分析与解译光学影象信息分析：彩色合成、密度分割、

2、光学傅立叶变换等计算机数字图象处理遥感数字图像处理图像纠正消除图像畸变的过程包括辐射纠正和几何纠正 图像增强目的是为了改善图像的视觉效果，并没有增加信息量包括亮度、对比度变化以及直方图变换等滤波分为低通滤波、高通滤波和带通滤波等低通滤波可以去除图像中的噪声高通滤波用于提取一些线性信息，如道路，区域边界等滤波可以在空域上采用滤波模板操作，也可以在频域中进行直接运算 变换包括主成分分析，色度变换以及傅立叶变换等还包括一些针对遥感图像的特定变换，如缨帽变换遥感图像分类监督分类：需要事先确定各个类别及其训练区，并计算训练区象元灰度统计特征，然后将其它象元归并到不同类别非监督分类：直接根据象元灰度特征之

3、间的相似和相异程度进行合并和区分，形成不同的类别分类方法监督分类：最小距离法、最大似然法、平行六面体法 非监督分类：K-均值聚类 遥感应用特点增大了观测范围能够提供大范围的瞬间静态图像，用于监测动态变化的现象能够进行大面积重复观测，即使是人类难以到达的偏远地区大大“加宽”了的人眼所能观察的光谱范围空间详细程度高应用利用遥感技术，可以更加迅速、更加客观地监测环境信息监测土地利用、农作物生长、植被覆盖、洪水、森林火灾、污染等现象的信息以及其动态变化由于遥感数据的空间分布特性，可以作为地理信息系统的一个重要的数据源，以实时更新空间数据库全球导航卫星系统Global Navigation Satell

4、ite System, GNSS一种空间无线电定位系统包括一个或多个卫星星座可为地球表面、近地表和地球外空任意地点用户提供24小时三维位置、三维速率和时间信息原理在已知卫星在某一时刻的位置和速度的基础上，以卫星为空间基准点，通过测站的接收设备，测定测站至卫星的距离或多普勒频移等观测量来确定测站的位置和速度计算位置精确度误差达数米之内用先进卫星导航形式，可使量测精确度误差达到厘米级的水平GNSS的两个核心组成部分全球定位系统GPS全球轨道导航卫星系统（即轨道导航系统）GLONASS全球定位系统 GPS概念全称为“卫星授时与测距导航系统”（Navigation by Satellite Timin

5、g and Ranging Global Positioning System, NAVSTAR GPS），简称全球定位系统（GPS）基本情况提出到建成，经历了20年（19731994），投资300亿美元自从1994年3月发射第24颗工作卫星，1995年宣布达到全运行工作能力以来，工作一直很正常目前天空已有27颗在轨工作卫星，地面最多可接收到12颗卫星全球轨道导航卫星系统GLONASS前苏联研制1978年开始研制，1982年10月开始发射导航卫星。自1982年至1987年，共发射了27颗试验卫星，到1995年共发射73颗卫星苏联解体后由俄罗斯接管由于受到经济影响，目前在轨卫星只有九颗，每天只能

6、收到2颗卫星信号，难以独立进行定位，急需补发卫星该系统与GPS系统极为相似，由24颗卫星组成卫星星座（21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星），均匀地分布在3个轨道平面内欧洲导航卫星系统 ENSS欧盟的欧洲导航卫星系统（ENSS）即伽利略计划战略目标建立一个高效经济的民用导航及定位系统使之具备欧洲运输业可以信赖的高度安全性，且确保任何未来系统完全置于欧洲人的控制之下基本情况1999年12月份，西班牙提出了第一套解决方案历经1年多的讨论研究，从6个欧共体国家的15份解决方案中发展完善到今天的GALILEO系统GALILEO系统主要有星座、有效载荷和地面部分组成北斗导航系统基本情况是全天候、全天时提供卫

7、星导航信息的区域导航系统此系统由二颗卫星、控制站和接收机组成卫星编号分别为“北斗一号”和“北斗二号”，分别于2000年10月31日凌晨0时02分和2000年12月21日0时20分在西昌卫星发射中心发射升空，并准确进入预定轨道这标志着中国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统双星导航系统利用地球同步轨道卫星进行导航定位和通信在地球赤道3600km高空布设二颗卫星组成部分GPS卫星（空间部分）地面支撑系统（地面监控部分）GPS接收机（用户部分）GIS与RS的集成GIS作为图像处理工具几何纠正和辐射纠正 地面控制点，可以从GIS的矢量数据库中抽取出来纠正完成后，可以将矢量点叠加在图像上，以判断纠正效

8、果纠正、解译时需要使用DEM数据消除因地形影响产生的几何畸变 利用DEM进行辐射纠正，提高图像分类的精度图像分类 训练区的选择 矢量数据栅格化，参与分类，可以提高分类精度感兴趣区域的选取 需要栅格数据和矢量数据之间的相交运算 遥感数据作为GIS的信息来源线以及其它地物要素的提取 用于提取区域的边界（如水陆边界）以及线形地物（如道路、断层等） DEM数据的生成 利用航空立体像对以及雷达影象，可以生成较高精度DEM数据 地图更新将纠正后遥感图像作为背景底图，并根据其进行矢量数据的编辑修改 土地利用变化对遥感图像数据进行分类，得到的结果可以添加到GIS数据库中 通常要进行栅格转矢量运算遥感数据是GI

9、S的重要信息来源，而GIS则可以作为遥感图像解译的强有力的辅助工具GIS与GNSS(GPS)集成GPS可以与地理信息系统进行集成，提供空间定位数据定位将GPS接收机连接在安装GIS软件和该地区空间数据的便携式计算机上可以方便地显示GPS接收机所在位置并实时显示其运动轨迹进而可以利用GIS提供的空间检索功能，得到定位点周围的信息，从而实现决策支持 测量主要应用于土地管理、城市规划等领域利用GPS和GIS的集成，可以测量区域的面积或者路径的长度监控导航用于车辆、船只的动态监控接收车辆、船只发回的位置数据监控中心确定车船的运行轨迹利用GIS空间分析工具判断其运行是否正常并提出相应的处理措施包括向车船发