第二单元3s基础及其应用(最新)

“3S”基础及其应用

“3S”基础及其应用2GOOGLEEARTH中的亚特兰蒂斯水下遗址“3S”基础及其应用3GOOGLEEARTH中的美国飞机坟墓“3S”基础及其应用45.12汶川地震茂县某村地震前后对比“3S”基础及其应用55.12地震绵阳震后绵竹市绵远河上游河道严重受阻“3S”基础及其应用6中国北斗军事卫星定位系统挑战美军GPS

“3S”基础及其应用7教学提纲：教学内容：遥感技术（RS）及其应用：传感器、遥感技术、特点、实例（1998年洪水监测）地理信息系统（GIS）及其应用：地理信息系统概念、应用领域、完成的主要工作全球定位系统（GPS）：概念、组成、用途。“3S”基础及其应用8引言“3S”技术GPS（GlobalPositioningSystem）：进行地表现象和活动实时、动态、准确地空间定位；RS（RemoteSensing）：表现为多传感器，高分辨率和多时相获取空间信息GIS（GeographicalInformationSystem）：空间信息的表达、管理、分析、显示、空间决策。“数字地球”的主要技术遥感技术——RS“3S”基础及其应用10遥感简介遥感：遥远的感知。广义遥感和狭义遥感遥感技术与遥感系统遥感技术：把从不同高度的平台上使用传感器收集地物的电磁波信息，再将这些信息传输到地面并加以处理，从而达到对地物的识别与监测的全过程。分类按运载工具分类：航天、航空、地面按资料获取方式分类“3S”基础及其应用11遥感的特点

探测范围大：

获得资料的速度快、周期短，反映动态变化：

受地面条件限制小或不受地面条件的限制：

遥感数据的一致性和可比性：

成本低，收益大：

用途广：“3S”基础及其应用12遥感基础电磁波：振源来自于电子的振荡，通过电场和磁场的相互产生向空中传播。波粒二象性—波动性/粒子性电磁波谱不同的电磁波性质：可见光：以颜色来描述；红外线：有“热”的感觉；微波：可以穿云透雾。

“3S”基础及其应用13遥感基础太阳辐射：光球层/色球层/日冕大气对太阳辐射的影响大气光学厚度对太阳辐射的影响大气对太阳辐射的吸收大气的散射作用主要的散射类型：瑞利散射（Reyleigh)：空气分子/蓝天米散射（Mei）：烟、气溶胶/红外线不能穿云透雾。非选择散射：云、雾/为白色“3S”基础及其应用14大气窗口通常我们把太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段范围，称为大气窗口。

“3S”基础及其应用15地物反射光谱曲线“3S”基础及其应用16卫星及传感器卫星：气象卫星系列极轨卫星静止卫星全球气象卫星系统：(W.W.W)由5颗静止卫星，2颗极轨卫星组成海洋卫星系列1978年，第一颗，Seasat1，百日卫星陆地卫星系列LandsatSpot“3S”基础及其应用17极轨卫星与静止卫星有何不同

极轨卫星和静止卫星是按照卫星的运动轨道来区分的。

极轨卫星是轨道平面与地球赤道平面夹角为90度的卫星，在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空，可以俯视整个地球表面。极轨气象卫星的飞行高度一般在800－1500公里左右。由于卫星的飞行高度低，因此卫星照片分辨率高，图像清晰。

地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。但其中有一种十分特殊的轨道，叫地球静止轨道。这种轨道的倾角为零，在地球赤道上空35786千米。地面上的人看来，在这条轨道上运行的卫星是静止不动的，故简称“静止卫星”。地球同步轨道有无数条，而地球静止轨道只有一条。

“3S”基础及其应用18卫星及传感器(cont)传感器：是记录地物反射或发射电磁波能量的装置。多波段（多光谱）例：TM：ThematicMapper,专题制图仪。7个波段（单位：微米）：TM1:0.45-0.52,可见光：兰/绿；TM2:0.52-0.59，可见光：绿/黄；TM3:0.63-0.69，可见光：红；TM4:0.76-0.9，近红外；TM5:1.55-1.75，近红外；TM6:10.4-12.5，远红外；TM7:2.8-2.55，近红外。“3S”基础及其应用192023/2/119遥感的主要环节目标物│→物体辐射和反射电磁波传感器│——││收集传输图像胶片数据磁带→遥感地面系统→成果信息处理信息分析专业图件统计数字根据地物不同的反射和辐射的电磁波↑→↑→→→“3S”基础及其应用202023/2/120

传感器装载在飞机或卫星上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息并记录下来，传回到地面接收站进行处理和分析。“3S”基础及其应用21TM图像“3S”基础及其应用22立体观测能力“3S”基础及其应用23彩红外立体“3S”基础及其应用24遥感图象的评价标准空间分辨率：在影象上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小；气象卫星：1千米；陆地卫星：80米、30米；快鸟：65cm波谱分辨率：指传感器所用的波段数目、波段波长及波段宽度；1-几百时间分辨率：对同一地区遥感图象重复覆盖的频率。25分钟-26天“3S”基础及其应用25洪水监测应用时间分辨率进行洪水监测“3S”基础及其应用262023/2/126内蒙古大兴安岭火情遥感监测图

根据2002年8月8日遥感卫星NOAA/AVHRR数据

“3S”基础及其应用272007年2月27日，受一股较强冷空气影响，新疆南部的库尔勒、阿克苏、和田等地出现了大风降温天气过程，部分地区出现不同程度的沙尘天气。受其影响，内蒙古阿拉善盟东部、巴彦淖尔盟、鄂尔多斯市，宁夏中北部，陕西西北部以及甘肃河西走廊局部也出现了较大面积的沙尘天气。环境监测

——沙尘暴“3S”基础及其应用28咸海面积缩小“3S”基础及其应用29

在2008年5月12日汶川大地震的影响下，北川地区地形地貌发生了很大变化，山体滑坡、泥石流、河流堵塞……图中黄框部分标示的就是地形地貌发生变化的部分（分辨率为8米）。自然灾害监测——汶川大地震“3S”基础及其应用302004年12月26日“3S”基础及其应用31海湾战争利用多光谱性质探测军队的动向“3S”基础及其应用32中国海南陵水机场“3S”基础及其应用33空间分布率的应用（Militaryinterest）Adigitalorthophotoquadrangleimageshowinga"parkingyard"ofB52bomberslocated17kmsoutheastofTucson,Arizona,USA.Theimagewasacquiredon5December1994,whilethemostB52sretiredfrommilitaryservice.(courtesyUSGS)“3S”基础及其应用34空间分布率的应用（Militaryinterest）Airphotosshowingobjectsofmilitaryinterest.Above:pentagonbuilding(USDepartmentofDefence),Right:abattleship(USSIntrepid)atNewYorkCityHarbour.(courtesyUSGS)“3S”基础及其应用35“3S”基础及其应用36“3S”基础及其应用37利用遥感揭穿军事伪装

在战争中，为了迷惑敌人，一些军事要地、军事设施和军人往往需要进行伪装。遥感能有效地揭穿这些军事伪装。例如，常见的一种军事伪装是在军事设施上使用黄色和绿色油漆，以不规则的多边形两色间隔涂布，达到与麦田或稻田色彩相近的目的。但由于农作物与油漆在反射电磁波的红外波段差别很大，因此在遥感影像上，两者呈现出不同的颜色，这样伪装就很容易被发现。“3S”基础及其应用38中国北京（1米）“3S”基础及其应用39IKONOS卫星多光谱影像（4米）（排队参观毛主席纪念堂的队伍隐约可见，花坛信息没有，背景草坪不清晰）IKONOS卫星融合影像（1米）（排队参观毛主席纪念堂的队伍清晰可见，花坛和背景草坪显示出来，色调自然逼真，连纪念堂柱子的阴影都很清楚）“3S”基础及其应用401200英尺高度下的我校图像（1米）“3S”基础及其应用41美国华盛顿（1米）“3S”基础及其应用42Gooleearth中纽约局部建筑三维图像“3S”基础及其应用43美国快鸟计划（2002）：0.62米分辨率“地球之眼－1”是当今世界上能力最强、分辨率和精确度最高的商业成像卫星。卫星上有目前分辨率最高的商用成像设备，可以从太空拍摄地面棒球场上本垒板的清晰图片。卫星将能以0.41m全色（黑白）分辨率和1.65m多谱段（彩色）分辨率，每天搜集总面积达数十万平方千米的地图精度级图像。“地球之眼－1”卫星的成像服务可应用于诸多领域，如环境规划、农业和国防等。谷歌公司现已订购“地球之眼－1”卫星图像，以提高谷歌在线地图的精确度。而且同样重要的是它还能以3m定位精度精确确定目标的位置。“3S”基础及其应用44全球定位系统——GPS“3S”基础及其应用46全球定位系统（GPS）美国陆海空三军联合研制新一代空间卫星导航定位系统。主要目的：为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于收集情报、监测核爆和应急通讯等一些军事目的，这是美国全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98％的24颗GPS卫星星座已经布设完成“3S”基础及其应用47GPS卫星分布图全球定位系统（GPS）卫星：21＋3轨道：6条，倾角55°，平均高度：20200km“3S”基础及其应用482023/2/148

二、全球定位系统（GPS）1、通过图片了解其组成三大部分空间部分——GPS卫星星座地面控制部分——地面监控系统用户设备部分——GPS信号接收机2、通过图片了解其应用“3S”基础及其应用49我现在在哪里？我要去哪里？如何去？定位、导航“3S”基础及其应用50影响因素卫星的位置时间差：卫星上的时钟（原子钟）与接收机的时钟的时间相同“3S”基础及其应用51无SA时

C/A码单点定位精度15-30m有SA时

C/A码单点定位精度100m

军用P码单点定位精度3m精度:GPS卫星GPS单机实时定位原理“3S”基础及其应用52基准站（坐标已知）GPS卫星待定站（坐标未知）差分定位精度伪距：<5m相位：厘米级到毫米级差分GPS定位原理“3S”基础及其应用53海湾战争——武器导航“战斧”巡航导弹——1991年的海湾战争发起52枚，击中51枚“3S”基础及其应用542023/2/154“3S”基础及其应用552023/2/155“3S”基础及其应用56借助卫星定位，千里寻回失车

租车者竟然是盗贼！邓某用假身份证户口簿从租车公司租得轿车后，来一招“人间蒸发”，把车开出广州，到千里之外的山西省后把轿车的发动机更换了，以为这样可以神不知鬼不觉地把车偷走。不过让盗贼想不到的是，仍然装在车内的GPS已经把轿车的逃跑路线以及方位显示得一清二楚，租车公司与警方千里追踪终于把失车寻回。“3S”基础及其应用57直升机“空袭”森林害虫

首次用GPS定位林木害虫

2007-04-2005:19:17来源：新京报

昨晨，满载着200公斤生物制剂的直升机从房山某林场起飞。在林区上空，它的外挂箱洒出药剂，目标是林木中的害虫。为了精确打击森林害虫，北京今年还首次启用了GPS定位林木有害生物，工作人员先对本市各林场害虫的危害区域进行摸底，将重点防控区域编入程序，由此引导飞机准确将药剂喷洒到重灾区。据悉，今年北京计划飞防1300架次，预防面积达80余万亩，飞防架次和面积均为历年之最。“3S”基础及其应用58：“北斗”卫星定位系统：

中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

地理信息系统——GIS

地理信息系统概念

GIS组成GIS基本原理GIS应用“3S”基础及其应用60一、地理信息系统概念产生（1）用地图表现空间信息

（2）计算机辅助制图（CAD－ComputerAidedDesign）（3）地理信息系统：CGIS（1963－1971）RogerTomlinson(喻为CGIS之父）

地理信息系统的概念

地理信息系统的特征

“3S”基础及其应用61地理信息系统的概念（cont.)

地理信息（geographicalinformation）“geo”在”geographical”中有两方面的意义：Geographicalentitiesandphenomena;(地理实体和地理现象)Spatialandtemporalpropertiesandrelations(时空特征和关联特性）.与空间有关的信息。

“3S”基础及其应用622.地理信息系统的概念（cont.)

地理信息系统（GIS-GeographicalInformationSystem）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。

“3S”基础及其应用633.地理信息系统的特征（1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；（2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多种要素综合分析和动态预测的能力，并能够产生高层次的地理信息；

（3）计算机系统的支持。

“3S”基础及其应用64解决的应用问题:区域信息管理（决策）Whatarethere?Whytheyarethere?Whatwillhappenif…?Whatmighthappenif…?“3S”基础及其应用652023/2/165信息源→地图、遥感图像以及野外考察、室内实验、社会经济统计等获得的数据数据处理建立空间模型和数据模型→数据库→空间分析关于某一研究区域的若干图层就组成GIS数据库按一定规划对所研究的局部进行空间分析4、GIS的简要程序：→形成可供研究、规划和决策人员使用的产品表达│││││“3S”基础及其应用66二、GIS组成1．

组成部分：2．

功能组成：“3S”基础及其应用671.组成部分：

（1）计算机硬件设备

GIS硬件组成

（2）计算机软件系统

计算机系统软件

GIS软件及支撑软件（3）地理空间数据（4）系统管理操作人员“3S”基础及其应用682．功能组成：（1）数据输入子系统（2）数据存储管理和分析子系统（3）数据输出子系统“3S”基础及其应用69GIS基本原理空间数据基本特征空间数据编码数据库“3S”基础及其应用70表达真实的世界“3S”基础及其应用71空间数据编码定义：把地理数据转换成适合计算机处理的数字或字符，并可以还原成原来的形式，这个转换过程是“空间数据编码”“3S”基础及其应用72矢量编码III12345••••多边形线段号平面位置I1x1,y1x2,y2x3,y3x4,y4x5,y5x6,y62x1,y1x2,y2x3,y33x1,y1x2,y2x3,y3II2x1,y1x2,y2x3,y34x1,y1x2,y2x3,y3x4,y45x1,y1x2,y2x3,y3“3S”基础及其应用73网格编码04477777444447774444887700488877008888780008888800008888000008880447777744444777444488770048887700888878000888880000888800000888“3S”基础及其应用74“3S”基础及其应用75数据库系统数据库：具有较高数据独立性，较少冗余,相互间有联系的文件集合。数据库管理系统（DataBaseManageSystem-DBMS）：管理数据库的软件系统。“3S”基础及其应用76数据库现实世界－信息世界－计算机世界实体——记录（record)属性——字段（field)实体标识符——关键字（ID)“3S”基础及其应用77GIS应用简单查询和显示六环路经过的乡镇密云水源保护区所保护的土地利用类型分布市区择房分析工程土方量测“3S”基础及其应用78GIS在城市管理中的应用举例主板书退出查询功能“3S”基础及其应用79六环路经过乡镇查询“3S”基础及其应用80“3S”基础及其应用81密云水源保护区土地利用情况分析密云土地利用图“3S”基础及其应用82密云行政区“3S”基础及其应用83密云水库水源保护区“3S”基础及其应用84密云水源保护区内土地利用类型“3S”基础及其应用85例：市区择房分析

所寻求的区域要满足以下条件：离主要交通要道200米之外，以减少噪音污染。在商业中心的服务范围之内，服务范围以商业中心的规模的大小来确定。距名牌高中在750米之内，以便小孩上学便捷。

距名胜古迹500米之内，环境幽雅。分析功能“3S”基础及其应用86例：市区择房分析（cont.)数据：城市市区交通网络图（network.shp）商