3S技术集成教案——第五章_3S集成的基本原理
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案一、教学目标1.了解3S技术的基本概念及其应用；2.掌握3S技术与地理学科的结合方式；3.能够运用3S技术进行地理学科的研究。
二、教学内容1.3S技术的基本概念；2.3S技术在地理学科的应用；3.3S技术在地理研究中的实际应用。
三、教学方法1.阅读教材，了解3S技术的基本概念；2.讨论课堂上3S技术在地理学科的应用；3.实验课堂上进行3S技术在地理研究中的实际应用。
四、教学过程第一课时1.1 导入（5分钟）引导学生思考地理研究中科技的应用，通过多媒体展示3S技术在地理学科中的应用现状，激发学生对3S技术的学习兴趣。
1.2 3S技术的基本概念（25分钟）通过讲解PPT，给学生介绍3S技术的定义及其组成部分（空间信息采集与处理系统、空间信息管理系统、空间信息应用系统），同时讲述3S技术的发展历程和现状。
1.3 3S技术在地理学科的应用（20分钟）通过多媒体展示3S技术在地理学科的应用现状，包括地理信息系统、遥感、全球定位系统，讲述其在地理学科中的作用和地位。
第二课时2.1 模块引入（5分钟）通过问答的方式，对上节课所学内容进行复习。
2.2 实践应用-遥感技术在土地利用研究中的应用（30分钟）通过实验，让学生亲自操作遥感技术，对研究土地利用变化有所了解。
2.3 实践应用-地理信息系统在城市规划中的应用（30分钟）通过实验，让学生亲自操作地理信息系统，对研究城市规划有所了解。
五、教学总结通过3S技术在地理学科中的应用，能够使学生对地理学科有更深刻的认识，也能够使学生更好地了解科技在地理学科中的作用和意义。
同时，通过实验可以让学生更加深入地理解3S技术在地理学科中的应用。
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案一、教学目标1.掌握3S技术的概念和原理；2.了解3S技术在人类生产和生活中的应用；3.能够使用3S软件进行地球物理环境及自然资源的调查和分析；4.能够对实际问题进行3S技术方案设计。
二、教学内容1. 3S技术的概念和原理3S（即遥感、地理信息系统、全球定位系统）是一种集成应用的地球空间信息技术。
遥感是指利用航空、卫星等遥感技术获取地面目标相关信息；地理信息系统是指将空间数据与属性数据相结合而形成的信息系统；全球定位系统是指利用卫星定位技术对地面物体进行精确定位。
在3S技术中，遥感提供了获取地面信息的手段，地理信息系统提供了空间数据与属性数据相结合的技术支持，全球定位系统则提供了精确定位的服务。
集成应用这三项技术可以帮助我们更好地了解地球的自然环境和人类活动，从而实现对地球资源的有效管理、利用和保护。
2. 3S技术的应用3S技术在人类生产和生活中应用广泛。
其中，遥感技术可以用于农业、水资源管理、城市规划等领域；地理信息系统可以用于物流、环境监测、电子商务等领域；全球定位系统则应用于航空、交通、测绘、导航等领域。
在地理学领域中，3S技术被广泛应用于地球物理环境及自然资源调查和分析。
例如，利用卫星遥感技术可以获取气候、植被、土地等方面的信息，有助于对自然资源的管理和保护；地理信息系统可以为城市规划、土地利用等方面的决策提供支持；全球定位系统则可以用于采样和监测等方面的应用。
3. 3S技术方案设计在实际问题中，可以利用3S技术对自然资源、环境变化等方面进行调查和分析，并提出相应的解决方案。
例如，在城市规划中，可以利用地理信息系统和遥感技术获取城市建设用地和绿地的分布情况，然后与人口分布和交通网络相结合，提出相应的城市规划方案；在海洋资源开发中，可以利用遥感技术获取海域的浅滩、珊瑚礁等资源分布情况，然后提出相应的海洋开发方案。
三、教学方法本节课采用讲授和案例分析相结合的教学方法。
《3S 技术的集成及其应用》 讲义
《3S 技术的集成及其应用》讲义一、3S 技术概述3S 技术是指遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS）这三种技术的集成。
这三种技术各具特点，相互补充，为解决众多领域的问题提供了强大的支持。
遥感技术是一种通过非接触方式获取目标物体信息的技术。
它利用传感器接收来自地表物体反射或发射的电磁波信号，并对这些信号进行处理和分析，从而获取地表物体的特征和状态信息。
遥感技术具有大面积同步观测、时效性强、数据综合性和可比性等优点，能够快速提供大面积的地表信息。
地理信息系统是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
它可以将地理空间数据与属性数据相结合，进行空间分析和建模，为决策提供支持。
GIS 具有强大的空间分析能力、数据管理能力和可视化表达能力，能够对复杂的地理现象进行深入分析和研究。
全球定位系统是一种基于卫星的导航定位系统，能够为用户提供高精度的位置、速度和时间信息。
GPS 具有高精度、全天候、全球覆盖等优点，广泛应用于导航、测绘、地质勘探等领域。
二、3S 技术的集成3S 技术的集成不是简单的叠加，而是通过数据融合、系统集成和功能互补等方式，实现更强大的功能和更广泛的应用。
数据融合是 3S 技术集成的基础。
通过将遥感获取的图像数据、GPS 测量的位置数据和 GIS 中的地理空间数据进行融合，可以获得更全面、更准确的地理信息。
例如，将遥感图像与GPS 定位数据相结合，可以实现对遥感图像的精确定位和校正；将遥感数据和GIS 数据融合，可以进行土地利用变化监测、森林资源调查等。
系统集成是将 3S 技术的硬件和软件进行集成，形成一个统一的系统平台。
例如，将遥感传感器、GPS 接收机与 GIS 软件集成在一起，可以实现数据的实时采集、处理和分析，提高工作效率和数据质量。
3S集成原理及应用
名词解释:1 多光谱合成图像：multi-spectral posite imagery ，把同一地区多光谱影像，配以红、绿、蓝等多波段图像进行校正、配准、融合形成的图像。
2. 二值图像：binary image ，是指每个像素不是黑就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。
3. 非监督分类：是以不同影像地物在特征空间中类别特征的差别为依据的一种无先验（已知）类别标准的图像分类，是以集群为理论基础，通过计算机对图像进行集聚统计分析的方法。
根据待分类样本特征参数的统计特征，建立决策规则来进行分类。
而不需事先知道类别特征。
把各样本的空间分布按其相似性分割或合并成一群集，每一群集代表的地物类别，需经实地调查或与已知类型的地物加以比较才能确定。
是模式识别的一种方法。
4. 辐射校正：radiometric correction ，是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。
5. 几何配准：geometric registration ，将不同时间、不同波段、不同遥感器系统所获得的同一地区的图像（数据），经几何变换使同名像点在位置上和方位上完全叠合的操作。
6. 拓扑关系：topological relation ，指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系。
即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通关系。
7. 导航电文：导航卫星信号一般由3部分组成：载波信号、伪随机噪声码（测距码）和数据码。
其中，数据码是卫星以二进制码流形式发送给用户的导航定位数据，通常称为导航电文。
导航电文（Navigation Message ）是由GPS卫星在L1和/或L2信号上，以50bps电文包含播发的1500bit导航电文。
电文包含有系统时间、时钟改正参数、电离层延迟模型参数、卫星星历及卫星健康状况、由C/A码捕获P码的信息等。
这是为了给用户提供时间、位置坐标。
《3S 技术的集成及其应用》 讲义
《3S 技术的集成及其应用》讲义一、3S 技术概述3S 技术是指地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感（RS）这三种技术的统称。
这三种技术各具特点，又相互关联，在现代社会的多个领域中发挥着重要作用。
地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
它能够将地理数据与属性数据相结合，通过空间分析和建模等功能，为决策提供支持。
全球定位系统（GPS）则是一种基于卫星的导航和定位系统，可以实时、准确地获取地面点的位置、速度和时间等信息。
遥感（RS）是指不直接接触物体，通过传感器获取目标物体的电磁波信息，并对其进行处理和分析，以获取有关目标物体的特征和状态等信息。
二、3S 技术的集成3S 技术的集成并非简单的组合，而是通过不同技术之间的数据交换、功能互补和协同工作，实现更强大的应用能力。
数据集成是 3S 技术集成的基础。
GPS 提供的精确位置信息可以作为 GIS 和 RS 数据的空间参考，而 RS 所获取的大面积、多时相的地表信息可以为 GIS 提供丰富的数据来源。
功能集成是 3S 技术集成的关键。
例如，利用 GPS 进行实地调查和数据采集，将获取的数据输入到 GIS 中进行处理和分析，同时结合 RS 图像进行解译和监测。
三、3S 技术集成在资源调查中的应用在土地资源调查方面，通过 RS 技术可以快速获取大面积的土地利用现状信息，而 GPS 可以用于实地调查样点的定位，GIS 则用于对数据的整理、分析和管理，实现土地资源的动态监测和合理规划。
在森林资源调查中，RS 能够提供森林覆盖范围、植被类型等信息，GPS 有助于确定样地的位置和边界，GIS 用于对森林资源数据的存储和分析，为森林资源的保护和管理提供科学依据。
在水资源调查中，RS 可以监测水体的分布和变化，GPS 用于测量水文站点的位置，GIS 用于整合和分析水资源相关数据，为水资源的合理开发和利用提供决策支持。
3S技术的集成技术
3S技术的集成与应用重点3S技术的集成：由英文Integration一词翻译而来包含有使完整、整合、融合、合而为一等含义，其核心含义是要在不同的部分之间建立一种有机的联系。
目的：多源信息（多时相、多尺度、多类型）在同一坐标系的动态管理、分析与应用。
地理信息系统（GIS , Geographic Information System）：以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、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，为地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。
简言之，地理信息系统是综合处理和分析空间数据的一种技术系统。
全球定位系统（GPS）：Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 简称GPS，有时也被称作NA VSTAR GPS遥感（Remote Sensing)：指遥远的感知，它是从不同高度的遥感平台(Platform)上，使用各种传感器(Remote Sensor)，接收来自地球表层各类地物的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离的探测和识别的综合技术。
集成的模式分为：广度：建立了联系的子系统或要素的多少，包括三种两要素集成方式（GIS+RS / GIS+GPS / RS+GPS）和一种三要素集成方式（GIS+GPS+RS）。
深度：联系的紧密程度，包括三个层次，即数据层次的集成、平台层次的集成和功能层次的集成。
数据层次的集成，是通过数据的传递来建立子系统之间的联系，此时平台处于分离状态，数据传递要通过网络或人工干预完成，故效率较低。
平台层次的集成是在一个统一的平台中分模块实现两个以上子系统的功能，各模块共用同一用户界面和同一数据库，但彼此保持相对的独立性。
功能层次的集成是一种面向任务的集成方式，此种集成方式同样要求平台统一，数据库统一，界面统一，不同的是，它不再保持子系统之间的相对独立性，而是面向应用设计菜单、划分模块，往往在同一模块中包括了属于不同子系统的功能实现。
关于3S技术的集成
关于3S技术的集成3S技术集成的方式目前“3S”技术的结合与集成研究已经有了一定的发展,正在经历一个从低级向高级的发展和完善过程。
“3S”系统的低级阶段,系统之间是通过互相调用一些功能来实现的;“3S”集成的高级阶段,三者之间不只是相互调用功能,而是直接共同作用,形成有机的一体化系统,以快速准确地获取定位的现势信息,对数据进行动态更新,实现实时实地的现场查询和分析判断。
其具体主要表现四种结合方式: (1) GIS与RS的结合; (2) GIS与GPS的结合; (3) RS与GPS的结合; (4) GIS、GPS和RS的结合。
下面分别介绍：GIS与RS结合GIS与RS的结合主要表现为RS是GIS的重要信息源, GIS是处理和分析应用空间数据的一种强有力的技术保证。
两者结合的关键技术在于栅格数据和矢量数据的接口问题:遥感系统普遍采用栅格格式,其信息是以像元存储的;而GIS主要是采用图形矢量格式,是按点、线、面(多边形)存储的,它们之间的差别是影象数据和制图数据用不同的空间概念表示客观世界的相同信息而产生的。
目前, RS与GIS一体化的集成应用技术渐趋成熟,在植被分类、灾害估算、图像处理等方面均有相关报道。
GIS与GPS结合GPS和GIS结合,不仅能取长补短使各自的功能得到充分的发挥,而且还能产生许多更高级功能,从而使GPS和GIS的功能都迈上一个新台阶。
通过GIS系统,可使GPS的定位信息在电子地图上获得实时、准确而又形象的反映及漫游查询。
通常GPS接受机所接受的信号无法输入底图,若从GPS接受机上获取定位信息后,再回到地形图或专题图上查找,核实周围地理属性,如果把GPS接受机同电子地图相配合,利用实时差分定位技术,加上相应的通信手段组成各种电子导航和监控系统,可广泛应用于交通、公安侦破、车船自动驾驶等方面，GPS可以为GIS及时采集、更新或修正数据。
如在地籍测量或外业调查中,通过GPS定位得到的数据,输入给电地图或数据库,可对原有数据进行修正、核实、赋予专题图属性以生成专题图。
3s技术原理与应用的实验
3s技术原理与应用的实验简介3s技术是指传感器技术、无线通信技术和地理信息技术的结合。
本文将介绍3s技术的原理及其在不同领域的应用。
传感器技术•传感器是将某个物理量转化成电信号的装置。
•常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
•传感器通过感受外部环境的变化，将这些变化转化成电信号，并通过接口传输给其他设备。
无线通信技术•无线通信技术是指通过无线电波或红外线等无线手段进行信息传输的技术。
•常见的无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等。
•无线通信技术可以实现设备之间的数据传输和远程控制，方便实时监测和操作设备。
地理信息技术•地理信息技术是指将地理空间数据与信息技术相结合的一门学科。
•地理信息技术可以用于地图制作、空间分析、地理空间数据库等领域。
•地理信息技术可以帮助人们更好地理解地理空间数据，为决策提供支持。
3s技术原理3s技术的原理是将传感器获取的数据经过处理和分析后，通过无线通信传输给接收设备，并结合地理信息技术进行可视化展示和分析。
•传感器获取环境数据。
•数据经过处理和分析，提取有用信息。
•通过无线通信将数据传输给接收设备。
•结合地理信息技术进行可视化展示和分析。
3s技术应用3s技术在各个领域都有着广泛的应用。
环境监测领域•通过3s技术可以实时监测环境数据，如空气质量、水质等。
•可以帮助人们了解环境状况，及时采取措施保护环境。
农业领域•通过3s技术可以对土壤湿度、温度等进行监测。
•可以帮助农民及时调整灌溉和温度等措施，提高农作物产量。
城市规划领域•通过3s技术可以对城市的交通状况、建筑物分布等进行监测和分析。
•可以为城市规划和交通管理提供数据支持。
科学研究领域•通过3s技术可以对物理、化学实验等进行数据采集和分析。
•可以帮助科学家们更好地理解实验数据，加快科学研究进展。
健康管理领域•通过3s技术可以对人体健康数据进行监测和分析。
•可以帮助个人和医生做出更合理的健康管理决策。
《3s技术与应用》教学大纲
《3s技术与应用》教学大纲课程名称：3s技术与应用课程代码：XXXX学分：X课程类型：专业必修/选修先修条件：无授课教师：XXX课程目标：本课程旨在向学生介绍3s（卫星导航、遥感和地理信息系统）技术的基本概念、原理以及在各个领域的应用。
学生将掌握3s技术的原理与工具，了解3s技术在土地管理、城市规划、环境监测等领域的应用，培养学生的地理信息处理与分析能力，提高实际问题解决能力。
主要内容：1. 3s技术概述与原理- 3s技术的定义与发展历程- 卫星导航原理及常用系统（如GPS、GLONASS、伽利略等）- 遥感原理及数据获取方法- 地理信息系统原理和基本功能2. 3s技术应用领域- 土地管理与规划- 土地利用调查与监测- 地籍管理与土地利用评估- 环境检测与资源调查- 水资源管理与分布研究- 森林资源监测与保护- 城市规划与管理- 城市交通规划与路网设计- 城市绿化与景观设计3. 3s技术工具与软件应用- GPS数据采集与处理- 遥感图像解译与分类- 地理信息系统数据处理与空间分析4. 案例分析与实践操作- 通过案例分析，学生将学到的理论知识应用到实际问题的解决中，提高实际问题解决能力。
教材：- 《3s技术与应用教程》（编者：XXX）- 相关学术论文与期刊考核方式：- 平时表现：出勤、课堂参与度等（占比X%）- 作业与实验报告（占比X%）- 期末考试（占比X%）备注：以上教学大纲仅供参考，具体内容和安排将根据实际情况进行调整。
请学生按照课程教学计划和课程指南进行学习和参与课堂活动。
3S集成应用
“3S”技术概述 技术概述
二、3S技术集成原理 3S技术集成原理
RS与GIS的集成 GPS与GIS的集成 GPS与RS 3S的集成 3S集成应用领域
1、遥感与地理信息系统的集成 、遥感与地理信息系统的集成
GIS是分析、处理和显示空间数据的系统，而遥感影像则 是空间数据的一种形式，类似于GIS中的栅格数据。因此， GIS和RS很容易在数据的功能上进行集成： GIS作为 图像处理的工具： 作为RS图像处理的工具 作为 图像处理的工具： － GIS为RS提供空间数据管理和分析的技术手段： － 基于GIS数据的几何纠正和辐射纠正；
数据接口
数据处理
定位 测量 监控与导航
（1）定位 ）
主要运用在诸如旅游探险等需要室外动态定位信息的活 动。通过将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 所在 位置，并实时显示 运动轨迹 显示其运动轨迹 位置 显示 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 得到定位点周围的信息，从而实现决策支持 决策支持。 得到定位点周围的信息 决策支持
3S技术集成的应用领域 技术集成的应用领域 技术集成的 数字城市 规划环保领域 车辆导航与监控 海洋资源开发利用 精细农业 土地利用 全球变化 …
一、规划、环保领域 规划、 1、环境动态监测与环境保护 、
遥感技术是环境动态监测的重要手段。通过地球观测卫 星或飞机从高空观测地球,监测的区域范围大,获取环境信息快 , 速准确,能够及时发现陆地淡水和海水的污染、大面积空气污 染、南、北极冰雪覆盖范围的变化、森林大火，火山喷发、洪 水淹没区域等。 由此获得的环境动态观测数据，通过地理信息系统快速 处理和分析，能够及时发现环境的变化，同时利用GPS的快 速定位功能，便于采取措施控制环境污染，最大限度避免环境 危害，达到保护环境的目的。
3S集成原理及应用
一、名词解释：1．多光谱合成图像：multi-spectral posite imagery，把同一地区多光谱影像，配以红、绿、蓝等多波段图像进行校正、配准、融合形成的图像。
2.二值图像：binary image，是指每个像素不是黑就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。
3.非监督分类：是以不同影像地物在特征空间中类别特征的差别为依据的一种无先验（已知）类别标准的图像分类，是以集群为理论基础，通过计算机对图像进行集聚统计分析的方法。
根据待分类样本特征参数的统计特征，建立决策规则来进行分类。
而不需事先知道类别特征。
把各样本的空间分布按其相似性分割或合并成一群集，每一群集代表的地物类别，需经实地调查或与已知类型的地物加以比较才能确定。
是模式识别的一种方法。
4.辐射校正：radiometric correction，是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。
5.几何配准：geometric registration，将不同时间、不同波段、不同遥感器系统所获得的同一地区的图像(数据)，经几何变换使同名像点在位置上和方位上完全叠合的操作。
6.拓扑关系：topological relation，指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系。
即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通关系。
7.导航电文：导航卫星信号一般由3部分组成：载波信号、伪随机噪声码(测距码)和数据码。
其中，数据码是卫星以二进制码流形式发送给用户的导航定位数据，通常称为导航电文。
导航电文（Navigation Message）是由GPS卫星在L1和/或L2信号上，以50bps电文包含播发的1500bit导航电文。
电文包含有系统时间、时钟改正参数、电离层延迟模型参数、卫星星历及卫星健康状况、由C/A码捕获P码的信息等。
这是为了给用户提供时间、位置坐标。
福建农林大学：3S技术电子教案
教案~ 学年第学期学院、系室森林旅游与保护系课程名称3S技术专业、年级、班级主讲教师刘健（教授）福建农林大学教案编写说明教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。
任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。
教案可以按每堂课（指同一主题连续1~4节课）设计编写。
教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号。
2、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。
3、题目：标明章、节或主题。
4、教学内容：是授课的核心。
将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？”符号分别表示重点、难点或疑点。
5、教学方式、手段既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。
教学媒介指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。
6、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。
7、参考书目：列出参考书籍、有关资料。
8、日期的填写系指本堂课授课的时间。
福建农林大学教案教师姓名：刘健职称：教授年月日福建农林大学教案教师姓名：刘健职称：教授年月日福建农林大学教案教师姓名：刘健职称：教授年月日福建农林大学教案三、SA和AS及中国对策美国政府自己内部用户使用精码测距和未降低精度的星历实施定位，获得较高定位精度的服务（SA）；其余用户则是利用C/A码(粗码)测距和降低了精度的星历(广播星历)实施定位（AS）全世界范围内展开了对抗SA和AS的研究，主要对策有：①差分定位系统的建立②建立独立的卫星测轨系统③建立独立自主的卫星导航定位系统和不同卫星定位系统的联合定位④对AS实施解密教师姓名：刘健职称：教授年月日福建农林大学教案第六章 遥感一.航空摄影的种类（1）按像片倾斜角分类 ：垂直摄影 倾斜摄影。
《3S集成与应用》教学大纲
《3S集成与应用》教学大纲一、课程基本信息1．课程代码：211274002．课程中文名称：3S集成与应用课程英文名称：3S technology and Integration3．面向对象：测绘工程、信息工程专业4．开课学院（课部）、系（中心、室）：信息工程学院5．总学时数：32讲课学时数：32 ，实验学时数：06．学分数： 27．授课语种：中文，考试语种：中文8．教材：冯学智，《“3S”技术与集成》，商务印书馆，2007.12二、课程内容简介3S分别为RS(遥感系统)、GPS(全球定位系统)、GIS(地理信息系统)。
顾名思义，3S集成技术即将遥感系统、全球定位系统、地理信息系统融为一个统一的有机体。
本课程基于“3S”集成的基本原理，首先系统介绍了遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的理论基础、技术方法及“3S”技术集成的基本内涵；然后根据“3S”集成的现有研究成果和应用实践，分别从“3S”参数的地学特征表达与时空特征的兼容性、技术方法的互补性及应用目标的一致性等方面论述了“3S”集成的学术思想与技术实践。
三、课程的地位、作用和教学目标本课程是一门非常有效的空间信息技术，也是信息工程专业的一门专业主干课。
课程的任务是RS、GPS、和GIS三者的有机结合，构成整体上的实时动态对地观测、分析和应用的运行系统，为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。
3S集成的方式可以在不同的技术水平上实现。
低级阶段表现为互相调用一些功能来实现系统之间的联系；高级阶段表现为三者之间不只是相互调用功能，而是直接共同作用，形成有机的一体化系统，对数据进行动态更新，快速准确地获取定位信息，实现实时的现场查询和分析判断。
目前，开发3S集成系统软件的技术方案一般采用栅格数据处理方式实现与RS的集成，使用动态矢量图层方式实现与GIS集成。
随着信息技术的飞速发展，3S集成系统有一个从低级到高级的发展和完善过程，本课程理论联系实践，既介绍理论也讨论具体应用，使学生通过对3S集成技术的学习，掌握3S集成的方法，为将来参与实际项目的开发奠定坚实的基础。
3s技术教学大纲
3s技术教学大纲引言：现代社会对技术人才的需求越来越高，因此科学合理的教学大纲对于培养优秀的技术人才具有重要意义。
本文将就3S技术教学大纲的编写进行探讨，旨在为教师提供指导，确保教学内容的科学性、系统性和实践性。
1. 教学目标教学目标是教学大纲中最为关键的部分之一，它直接指导教学内容和教学方法的选择。
在3S技术教学大纲中，我们的教学目标应包括以下几个方面：1.1 知识目标：要求学生掌握3S技术的基本原理、核心概念和关键技能。
1.2 技能目标：培养学生独立分析和解决实际问题的能力，包括系统设计、数据处理和结果呈现等方面的技能。
1.3 能力目标：培养学生的创新思维和团队合作能力，使其能够在真实场景中成功应用3S技术。
2. 教学内容2.1 基础知识与技能：对3S技术的基本原理、常用工具和软件进行全面介绍。
其中包括地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感技术等方面的内容。
2.2 实践应用案例：通过真实的案例分析，让学生了解3S技术在不同领域中的应用，如城市规划、环境监测和自然资源管理等。
2.3 项目实践：组织学生参与实际项目，通过团队合作和实际操作，提高学生的实践能力和解决问题的能力。
3. 教学方法3.1 理论授课结合实际案例分析：教师可以通过理论课讲授的方式，结合真实案例进行分析和讨论，帮助学生理解和应用3S技术。
3.2 小组讨论和合作学习：通过小组合作学习，鼓励学生相互交流和合作，提高他们的解决问题和团队合作能力。
3.3 实践操作和项目实习：通过实际操作和项目实习，让学生亲自动手，提高他们的实践能力和问题解决能力。
4. 教学评估教学评估对于检查学生的学习情况和教学效果至关重要。
在3S技术教学中，评估方式可以包括以下几个方面：4.1 课堂表现评估：通过学生的课堂表现，包括参与讨论、提问和解决问题等方面，评估他们对知识的掌握程度和思维能力。
4.2 项目实践评估：通过对学生参与实际项目的表现进行评估，评估他们的实践能力和解决问题的能力。
3s技术基本原理
3s技术基本原理
3s技术虽然对于很多人来说特别陌生，但是这种技术却每天都在为交通便利而服务。
在科技如此发达的今天，3s技术已经普遍应用于道路交通，为所有道路交通参与者提供了智能交通的便利性。
3s技术基本原理是什么?即使是同一物体，在不同的时间和地点，由于太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光谱也各不测绘学概论论文6 相同。
遥感技术就是根据这些原理，对物体作出判断。
遥感技术通常是使用绿光、红光和红外光三种光谱进行探测。
绿光段一般用来探测地下水、岩石和土壤的特性;红光段探测植物生长、变化及水污染等;红外段探测土地、矿产及资源。
此外，还有微波段，用来探测气象云层及海底鱼群的游弋。
二、GPS全球定位系统的原理
测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可以知道接收机的具体位置。
第05章 “3S”集成的基本原理
中南大学GIS研究中心 中南大学地理信息系
3S集成与应用
5.2.2 时空参数的一体化
时间和空间参数在描述空间对象的特征时一般是不可分 割的。
RS：空间参数表达的信息包括地表植被分布与类型、地形地貌、 地物分布、区域景观等。时间参数可以是成像日期，也可以是 成像的周期性。 GIS：时态GIS。基于空间的时空数据模型、基于时间的时空数 据模型、时空一体化数据模型、时空专题复合集成数据模型。 GPS：定位、导航过程中时空参数一直相关出现。
3S集成与应用
5.1.1 空间参数
根据空间分布的平面形态，把地面对象分成三类：面状、 线状和点状。 从四个方面确定空间分布特征：空间位置、大小、形状、 空间关系。 获取地面目标信息的方式不同，空间参数的表达方式也 不同。
RS：通过像元位置和像元值来表达，不同的空间像元对应地表 不同的空间位置； GIS：通过不同投影下的地理坐标来表达； GPS：除表达准确的地理坐标外，还表达高程信息。
RS与GIS在信息更新方面的互补性
RS与GIS在信息分析方面的互补性
中南大学GIS研究中心 中南大学地理信息系
3S集成与应用
5.3 技术方法的互补性
5.3.2 GPS与RS的互补
GPS实时、精确的定位功能克服了RS定位问题。
GPS快速定位为RS数据快速进入GIS系统提供了可能，保证 了RS数据与地面同步监测数据获取的动态匹配。
利用RS数据可以实现GPS定位遥感信息查询。 在数据采集中的技术互补。 基于GIS的GPS定位信息查询。
5.3.3 GIS与GPS的互补
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．RS与GIS在信息识别方面的互补性
RS的本质是运用地物的光谱反射原理通过卫星传感器和 地面接收系统获取地面坐标、反射值、波段和时间之 间的关系，从而得到所需地物的真实反映。 但是，由于存在异物同谱与同物异谱现象，单纯依靠遥 感数据获取地物信息存在许多不确定因素，因而需要 某些与背景有关的辅助信息参与信息确定的过程。 另一方面，能够对不同类型的信息进行分析、处理和加 工的GIS系统已经应用到空间信息的各个方面，如城市、 农业、制图、土地、环境等领域的信息都可以利用GIS 系统来管理，因而这些具有明确意义的信息都可以作 为确定地物类型的依据。 即，GIS可以提供遥感图像处理所需要的一些辅助数 据，也可以将实地调查所获得的非遥感数据与遥感数 据结合，从而提高遥感图像处理和解译的精度。
GPS采集GIS数据有独特优势：
(1)GPS提供高精度的空间信息，采用先进的 GPS 接收机技术并利用差分GPs能在一两分钟内提供分 米级精度的定位； � (2)GPS与计算机(电子手簿)结合能在定位的同时 采集详细的属性数据，实现空间数据与属性数据 同时获取，提高GIS数据的完整性和准确性，这一 点是GPS与GIS集成的重要切入点； � (3)GPS用于GIS的数据采集，提高了GIS数据的数 字化度，速度更快，成本更低； � (4)GPS采集GIS数据也能够缩短局部GIS系统的更 新周期，更新更加灵活方便、快速。
5.1”3S”参数的地学特征 地学特征: � 首先是:空间对象的大范围(分布范围广, 三维性) � 其次是:目标与环境紧密联系. � 再次是:不同的空间对象具有不同的形 态特征,如纹理,形状,大小等. � 第四是:地理现象,事物具有多尺度特征
� 地学特征的表达:通过计算机转换为地学信息来实现
的,地学信息具有多维性,由属性,时间和空间三种元 素组成的.可表达为:
� RS信息是多源的.由平台的 高低,视角场的大小,波段
的 多少,时间频率的长短四个方面的因素决定 . � RS主要以影象的方式记录成像瞬间成像区域的地表 特征.光谱曲线是确定特定地物类型的比较可靠的 依据,他反映同一地物的反射率随着入射波长变化 的规律. � GIS而言,其结果就是空间数据模型 ,空间数据模型是 GIS理论中最为核心的内容.他可分为:场模型,对象 模型和网络模型. � GPS测量可以同时获得相对精度较高的三维坐标 .
第五章 3S集成的基本原理
王晓峰 长安大学资源学院
5.1”3S”参数的地学特征
� 3S集成的目的是:对现实世界或现实世界的
自然现象通过计算机进行数字刻画\模拟 和分析. � 3S集成的本质是:对地理空间对象的地学特 征进行空间描述与表达,包括从现实世界 到比特世界,以及比特世界到计算机世界 的两个转换过程.该过程得实现是通过空 间对象的定位,地学信息的空间获取以及 空间分析等功能的综合集成来实现的.
5.3.2GPS与RS的互补
� GPS实时,精确的定位功能克服了 RS定位问题,解决
了RS快速进入GIS系统的可能,保证了RS数据与地面 同步监测数据获取的动态匹配 . � 利用RS数据可以实现GPS定位遥感信息查询. � GPS与RS的互补就是要实现地面无控制点的情况下 的空对地懂得直接定位.
5.3.2GPS与GIS的互补
�
� GPS用于GIS采集的流程可以分为以下几个步骤： � � � � � �
(1)在内业编辑数据词典，然后传输到电子手簿中 供外业数据采集使用； (2)建立基准站(在已知点上)； (3)利用GPS流动站设备采集GIS数据； (4)将外业数据传输到计算机进行编辑和处理； (5)将处理后的数据传输到GIS／CAD系统。 目前，GPS用于GIS采集的其中一种产物就是车载 GPS道路信息采集系统
3.RS与GIS在信息分析方面的互补性
� RS数据的处理;包括物理和统计两种方法 ; � GIS数据分析包括三个层次:
空间检索 空间拓扑叠加分析 空间模拟分析(外部的空间模拟分析,内部的空间 分析模拟和混和的模拟分析); 地理属性的分析,主要模型包括 统计系列模型,相关分析系列模型,分类系列模 型,评价系列模型,预测系列模型,规划系列模型.
间关系.
� 一定空间范围内的地面目标之间具有一定的空间分
异规律,并且具有一定的空间组合. � 并且地物目标的空间分布特征 ,空间组合关系受到 地域分异规律的控制.
� 空间分异规律和空间结构关系可以通过目标描述参
数(x,y,z)利用一定的数据关系间接获得 .
获取帝庙目标信息的方式不同,空间参数的表达方 式也不同. � RS通过相元位置和相元值来表达 ; � GIS通过不同投影下的坐标来表达 ; � GPS不仅表达坐标,还表达高程信息.
5.2时空表达与兼容
5.2.1时空理解与表达
� 空间和时间是物质存在的基本形式，空间、时间和运动着的物
质不可分割。研究物质和运动，离不开对空间和时间的研究。 空间表示的是事物的广延性、结构性和并存性。任何事物都有 一定的体积、规模和一定的内部结构，同其他事物之间都有一 定的位置上的并存关系。时间表示事物的持续性和顺序性。任 何事物都有一个或长或短的持续过程，并有一定的发展顺序。 � 整个物质世界的空间和时间是无限的。科学技术的发展不断 突破认识上的局限，不断证明着空间、时间的无限性。当然， 空间、时间的无限性单靠具体科学的证明是不够的，还需要从 哲学上运用辩证思维去加以把握。物质和运动是永恒存在的。 � 它们既不能被创造，也不能被消灭，只能永无止境地由一种 形态转化为另一种形态。这种永恒存在和永无休止的转化过 程，就表现为空间、时间的无限性
GIS空间数据库的发展趋势主要有
(1)应用面向对象模型，建立具有更丰富语义表达能 力并具有模拟和操纵复杂地理对象能力的空间数据 库； � (2)引入多媒体技术拓宽空间数据库的应用领域，现 在广义的地理信息不仅包括图形、图像和属性信息， 而且还包括音频、视频、动画等多媒体信息； � (3)结合虚拟现实技术建立可视化空间数据库，这里 地理空间数据被转换成一种虚拟环境，人们可以进入 该数据环境中，寻找不同数据集之间的关系，感受数 据所描述的环境； � (4)应用分布式处理和Client／Server模式，使空间数据 库具有Internet／Intranet连接能力，实现分布式事务处 理、透明提取、跨平台应用、异构网互联、多协议自 动转换等功能。
� RS,GIS,GPS获取数据的手段不同带来了参数的描述与表
达方式的不尽相同,但他们的目标实质上是相同的. � RS通过传感器瞬间成像．将特定区域内现实空间的 地物信息载入图像空间．进而进入汁算机宅间．进行 信息处理并应用于相关领域； � GIS通过各种数据采集方法．将图形数据数字化．属 性数据经过键盘输入存入汁算机系统。用于时空分 析．从而为决策提供依据。 � GPS接收机瞬时接收无线电信号．获得接收机的地理 位置与高程信息．这些数据经过差分处理、扫描脉冲 时刻GPS大线同步位置解算、坐标基准变换、坐标投影 变换、偏心矢量改正等一系列处理．转入计算机空 间．为GIS提供时空分析需要的高精度定位信息和高程 信息
�
� 空间数据库的不断完善，必定能够更加高效地管理复
杂多变的地理信息。然而．数据不是一成不变的。数 据库只有及时更新才能满足分析决策的需求。遥感提 供的短周期、高分辨率影像就可以作为GIS空间数据库 的数据源。 � 目前，航空航天遥感传感器数据获取技术不仅趋向多 平台、多传感器、多角度，其空间分辨率、光谱分辨 率和时间分辨率也在不断提高，为短周期、高精度获 取地理信息提供了保障。 � 当然,遥感获取的数据不能直接作为GIS数据库的数据源, 也不能直接成为GIS处理的对象,必须进行图象的 各种 处理.
� GIS空间参数
空间可以分为两类：大尺度空间和小尺度空间，大 尺度空间超过个体的定点感知能力，不能够从一个 固定的点来感知，而小尺度可以从一点感知。 地理空间是大尺度空间，为了感知他，需要借助地 图或遥感影像等。即对大尺度空间的感知可通过小 尺度空间着手. GIS是从小尺度感知大空间的一种很好的方法，是一 种典型的空间参数表达媒介，连同涉及的理论以及 应用的目的和范围，形成了地理信息科学。
I s = f s ( x, y, z , t , A)
(x,y,z)表示空间位置信息,并且隐含着空间位置关系 的关联. t表示事物的事件发生的信息 ; A表示目标对象的属性信息. IS表示对象在空间尺度s下的地学信息; fs表示目标对象据空间平面形态,把地面对象分为三类:点,线,面. � 地物空间分布特征的确定 :空间位置,大小,形状,空
� 数据采集的方式有很多，包括地图数字化、遥感、
航空摄影测量以及基于GPS的GIS野外数据采集。高 精度GPS定位技术的出现，大大简化了空间数据的 获取，并提高了空间数据的精度。用户只要手持高 精度GPS，就可以进行导航与数据采集。 GPS用于 GIS数据采集，可以使数据采集更为精确、快速、 可靠。
5.2.2时空参数的一体化
� 时间和空间参数在描述空间对象的特征时一般是不 � � � �
可分割的. 在RS中,空间参数表达的信息包括地表的各种地物 ; 时间参数可以表达为成像日期或成像周期 . 在GIS中,开始探讨能表达地理现象时间行为的时态 GIS,GIS数据库向时空数据库转变. 在GPS中,导航定位时空参数一直相关出现 . 3S的时空参数一体化还体现在三者之间 ,时间参数 是一条重要的纽带,只有相近时间获得的数据进行 集合才有现实意义.
2.
� 空间数据库是GIS最基本与最重要的组成部分是 GIS
的核心与运行的基础，是GIS生存与发展的保障。 空间数据库的诞生和发展是为了使用户能够方便灵 活地查询出所需的地理空间数据，同时能够进行有 关地理空间数据的插入、删除、更新、分析、查询 等操作。目前，空间数据库正在努力克服传统数据 库的局限性，与面向对象模型相结合，向更加适合 管理复杂多变的地理信息的数据库方向发展
5.3技术方法的互补性