3S技术集成教案——第四章 空间定位与导航技术GPS
3S技术集成教案——第四章 空间定位与导航技术GPS
❖ GPS卫星（续）
类型
❖试验卫星：Block Ⅰ
❖工作卫星：Block Ⅱ
Block Ⅱ：存储星历能力为14天，具有SA和AS地能力
Block ⅡA （Advanced）：卫星间可相互通讯，存储星历能 力为180天，SV35和SV36带有激光反射棱镜
Block ⅡR （Replacement/Replenishment）：卫星间可相互 跟踪相互通讯
❖ 发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波上的测距 码和导航电文）
❖ 接受地面指令，进行相应操作
❖ 其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。
主要设备
❖ 太阳能电池板
❖ 原子钟（2台铯钟、2台铷钟）
2020/4/18 ❖ 信号生成与发射装置
9
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
❖监测站：5个
G P S卫 星
❖注入站：3个
❖通讯与辅助系统
2020/4/18
监测站
主控站
注入站
13
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
GPS的地面监控部分②
❖ 地面监控部分 （Ground Segment）（续）
分布
太
大
印
西
度
平 洋
洋
洋
主控站
监测站
2020/4/18
❖ 天线单元（续）
特点
❖ 单极天线
单频或双频（双极结构）、需要较大的底板、相位中心稳定、结构 简单
❖ 微带天线
结构简单、单频或双频、侧视角低（适合于机载应用）、低增益、 应用最为广泛
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》 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技术导论》课程教学大纲
《3S技术导论》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：220742课程名称：3S技术导论英文名称：课程类别：专业选修课学时：27学分：1.5适用对象:草业科学考核方式：考查先修课程：计算机基础、数学、程序设计、测量学、林业概论、森林计测学、森林经理学等课程的基本知识。
二、课程简介“3S”技术是GPS（全球定位系统）、RS（遥感技术）、GIS（地理信息系统）及其集成的技术，是当今国内外地学界高新技术之一。
能够实现现代对地观测系统，进而使人类对森林资源、草地资源、环境功能的认识建立在地球之外，实现数字化、自动化、实时化、动态化、集成化和智能化。
由此，地学信息数据和地图在草地资源与环境中作用是十分重要的。
三、课程性质与教学目的“3S”技术导论是草业科学专业选修课，是为扩大学生知识面而设立的一门课程。
目的是使学生了解地球信息科学的主要理论、产生背景、发展趋势及应用领域，了解遥感、地理信息系统和全球定位系统三个核心技术的概念、发展状况和趋势以及应用领域，了解国内外最新的研究和应用成果，明确该门课程在自己所学专业中的应用前景。
四、教学内容及要求第一章绪论1、目的要求：通过本章的学习，初步了解“3S”技术即遥感技术、全球定位系统、地理信息系统的基本概念，应用现状及发展前景，明确“3S”技术的学习目的。
2、讲授的内容第一节地球信息科学的含义1.地理信息科学的含义、特点2.地理信息科学的主要组成部分第二节“3S”技术的含义及其应用领域1. “3S”技术的含义2. “3S”技术的应用领域第三节遥感（RS）的概念、发展和应用1、遥感基本概念及其分类2、遥感的特性及优势3、遥感技术的发展史及其发展趋势4、遥感的应用前景第四节全球定位系统（GPS）的概念、发展和应用1、全球定位系统的基本概念、组成和特性2、全球定位系统的发展史及发展趋势3、全球定位系统的应用第五节地理信息系统的概念、发展和应用1、GIS的基本概念、分类及其发展趋势？2、GIS的应用特点以及派生应用系统为何？第二章遥感系统和遥感技术的物理基础1、目的要求通过本章学习，了解遥感系统的物理基础和相关概念，掌握地物光谱特性并能利用它进行一些简单分类。
电信行业--GPS基本原理和使用方法-3S技术集成之GPS原理和使用方法(PPT 54页)
• 与GPS卫星信号接收机有关的误差 :包括接收机观测误差、接
收机钟误差和接收机天线相位中心误差。
GPS技术的应用
• GPS全球卫星定位系统是一种全天候、高精度的连续定位系统，且定 位精度高、仪器操作简便及方法灵活多样等特点，GPS精密定位技术 已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域。尤其是对经典 大地测量学的各个方面产生了极其深刻的影响。它在大地测量学及其 相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理 勘察、资源勘察、航空与卫星遥感、工程变形测量、运动目标的测速 以及精密时间传递等方面的应用，充分显示了这一卫星定位技术的高 精密和高。 • 近年来，GPS精密定位技术在我国已得到蓬勃发展。在我国，大地测 量、精密工程测量、地壳运动测、资源勘察和城市控制网的改善等方 面的应用及其所取得的成功经验，进一步展示了GPS精密定位技术的 显著优越性和巨大潜力。 • 随着3S（GPS、地理信息系统GIS、遥感技术RS）的集成，在国民经济、 军事、科研等众多领域的应用将产生巨大的社会效益和经济效益。
3S技术集成 之GPS原理和使用方法
全球定位系统（Global Positioning System,简称 GPS）
GPS系统基本构成
GPS定位原理
• GPS定位的基本原理是空间后方交会， 以GPS卫星与用户接收机天线之间的空间 距离为基本观测量，根据已知的卫星瞬时 坐标来确定用户接收机所在的点位，即待 定点的三维坐标（x，y，z）GPS定位分为 伪距测量和载波相位测量两种。
电源
• 电源：2节1.5伏AA电池 • 电池寿命：16小时（标准模式），22小时 （省电模式） • 功耗：0.35W • 锂电：内置锂电可用10年
物理性能
3S技术 第四章 GPS导航电文与GPS信号
计算过程（续） 计算升交点经度 计算卫星在地固坐标系下的坐标
k (t ) 0 ( e ) (t toe ) e toe
X x x cos k (t ) y cosi (t ) sin k (t ) Y RZ ( k (t ))Rx (i (t )) y x sin k (t ) y cosi (t ) cos k (t ) Z 0 y sin k (t )
（2）每个卫星用一个子区间，充分利用复 码优良的自相关特性； （3）可进行无模糊测距。 缺点：P码很长，不易捕获，需利用C/A码协助进行 捕获。
一.GPS卫星信号的基本结构
粗码——C/A码
概念：由两个具有良好互相关特性的同族m码序列构
成的哥尔德码（Gold Code）族。
特性：
良好的自相关特性； 优良的互相关特性，可供码分多址系统选用； 短码，易于搜索和捕获 。
二、GPS卫星信号的基本结构
一.GPS卫星信号的基本结构
1、概述
卫星信号：GPS卫星向广大用户发送的用于定位导航的 调制波 组成：载波、测距码、数据码
时钟基本频率：10.23MHz
信号的产生：（附图） 两种载波：
f . L1载波： L1 154 f 0 157542MHz 波长: 1 19.03cm f L2 120 f 0 12276MHz 波长：2 24.42cm . L2载波：
计算过程（续） 计算真近点角
1 e 2 sin E (t ) f (t ) arctg cos E (t ) e
计算升交距角（未经改正的）
u' (t ) f (t )
《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技术教学大纲
3S技术教学大纲主要包括以下内容：
1. 地球信息科学概述：介绍地球信息科学的概念、发展历程和应用领域，使学生对地球信息科学有一个
基本的认识。
2. 3S技术概述：讲解3S技术的含义、发展历程和应用领域，使学生了解3S技术的基本概念和重要性。
3. RS技术：介绍遥感技术的原理、分类和应用，包括遥感平台、传感器、遥感图像处理等方面的知识。
4. GPS技术：讲解全球定位系统的原理、组成和应用，包括GPS定位原理、GPS接收机、GPS测量等方
面的知识。
5. GIS技术：介绍地理信息系统的原理、组成和应用，包括空间数据采集、空间数据编辑、空间查询与分
析等方面的知识。
6. 3S集成技术：讲解3S集成技术的原理、应用和发展趋势，包括遥感数据的地理信息系统应用、GPS在
遥感和GIS中的应用等方面的知识。
7. 实践环节：通过实验和项目实践，使学生掌握3S技术的实际应用技能，提高解决实际问题的能力。
通过本大纲的学习，学生可以了解3S技术的基本原理和应用，掌握相关软件的操作方法，为进一步学习和应用奠定基础。
GPS基本原理和使用方法
GPS定位误差
• 1与卫星有关的误差 :包括卫星星历误差和卫星钟误差.卫 星星历误差将导致卫星位置误差.其误差是由于系统的地 面监控部分所给出的卫星轨道预报值误差引起.卫星钟差 是真卫星系统时与卫星上的时钟维持的钟面时之差.此两 者均属于系统误差,可采用数学模型改正方法削弱或消除.
• 与GPS卫星信号传播有关的误差:包括有电离层延迟、对流 层延迟和信号多路径误差.
GPS定位方法
• 1静态定位和动态定位 • 2绝对定位和相对定位 • 3差分定位
1静态定位和动态定位
• 所谓静态定位,就是在进行GPS定位时,认为接收机的天线在整个观测 过程中的位置是保持不变的.也就是说,在数据处理时,将接收机天线的 位置作为一个不随时间的改变而改变的量.在测量中,静态定位一般用 于高精度的测量定位,其具体观测模式多台接收机在不同的测站上进行 静止同步观测,时间由几分钟、几小时甚至数十小时不等.
差分定位
• 差分定位是在已知三维坐标的基准站上设置GPS接收机, 求出观测值的校正值,并将校正值通过无线电通讯实时发 送给各待测点上,对其接收机的观测值进行修正来提高实 时定位精度的一种方法.它采用的是单点定位模型,但同时 需要多台接受机,在基准站和流动站之间进行同步观测,利 用误差的相关性来提高定位精度.所以差分定位同时具有 单点定位和相对定位特性的定位模式.
地图基准参数输入界面……
##地区 地图基准参数 DX=16 DY=-95 DZ=-55 DA=-108 DF=0.0000005
手持GPS< eTrex summit>数据下载
• 存储在GPS里的数据可用其附带的下载软 件-Mapsource下载,Mapsource是eTrex系 列手持式GPS数据的专用下载软 件.Mapsource中存储有世界各地的矢量化 基础地理地图,在任何一处采集的GPS点位 数据都可以通过下载,在相应的地图窗口中 显示出来,同时可以从地图中获取点位信息.
3S集成与应用
3.2 GPS系统介绍
3.3 GPS定位基本原理
3.4 GPS误差和纠正
第四章RS基础理论
4.1遥感概述
4.2遥感数据处理
4.3遥感技术的特点
4.4遥感技术的应用
第五章GPS与GIS的集成
5.1 GIS与GPS的结合
5.2基于GeoStar开发GIS与GPS的集成应用软件
5.3 GPS用于GIS采集的流程
9.2基于3S技术数字水利建设
4
4
4
选用的教材、主要参考书和其它参考文献，以及课程教学安排需要说明的其它问题：
空间信息系统的集成与实现,李德仁,武汉测绘科技大学出版社,2000.3
教研室主任：主管院长：研究生处审核人：
年月日年月日年月日
注：1.本表可加附页。2.本表一式四份，任课教师、教研室、院系、研究生处各一份，于开学后三周前填写完毕。
4.2
4
5
6
7
8
9
第一章绪论
1.1 RS、GIS与GPS集成概述
1.2 3S集成中的理论问题和关键技术
1.3 3S.1 GIS的基本概念
2.2地理信息系统的构成
2.3 GIS基本功能
2.4 GIS与相关学科与技术的关系
2.5地理信息系统应用
第三章GPS基础理论
4.14
10
11
12
第七章RS与GIS的集成
7.1遥感与GIS集成及层次
7.2遥感与GIS集成的应用
7.3遥感与GIS相结合快速发现地表覆盖变化
第八章3S集成技术与数字地球
8.1数字地球的概念
8.2数字地球的技术基础
8.3数字地球中的3S技术
8.4数字地球的应用
《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资料整理
第一章：绪论1.GIS发展趋势：空间数据库趋向三库一体化、空间数据表达趋向多尺度、数据挖掘技术可发现更多的知识、互联网推进互操作及地学信息服务业、将形成较完整的理论框架体系2.三库一体化：面向对象的数据模型及图形矢量库、影像栅格、DEM格网库3.三库一体化：图像数据库、高程数据库、图形数据库4.3S参数主要特征：（p5-p10）5.6.3S技术集成是将得到的多时相、多尺度、多类型等多源地学信息统一在同一坐标系中进行信息的动态管理、综合分析与技术应用7.3S在时空表达上具有兼容性、在技术方法上具有互补性、在应用目标上具有一致性，因此技术的集成具有可行性8.GPS与RS是空间数据获取的两种不同方式，GIS是管理和分析空间数据的综合技术手段，GPS的应用可改善RS的空间定位精度，为RS数据实时进入GIS提供可能9.3S数据集成示意图1.3S技术集成的目标：数据层面的集成、平台层面的集成、功能层面的集成2.GIS与GPS的集成模式：GPS单机定位与栅格电子地图的集成、GPS单机定位与矢量电子地图的组合、GPS差分定位与矢量/栅格电子地图的组合3.RS与GPS集成模式：同步集成方式、非同步集成方式4.3S整体集成模式：以GIS为中心的集成方式(非同步数据处理)、以GPS/RS为中心的集成方式(同步数据处理)5.3S集成的关键技术（标题）：多源、多时相、多尺度信息的获取技术；多源、多时相、多尺度信息的集成技术；空间信息的动态管理和综合分析技术；3S技术集成的数据通信与交换技术；3S技术集成的虚拟现实和可视化技术。
6.3S集成的学科交互（标题）：相关学科的理论与规则是地学数据集成的理论依据，地学数据集成涉及的多个学科在数据集成中所起的作用有一定差异；数据集成需要许多技术支持，各种技术的协同应用才能保障数据集成的实现；集成应用与数据政策法规分别是集成的目标和保障7.数据集成的理论依据（标题）：地理信息理论、地理空间认知理论、统一的空间场、地学过程的空间连续性、地学过程的层次等级性、认知过程的一致性、依赖于元数据的地学数据透明性、数据形式和内容的相对独立性（3s技术集成的核心：地理信息的认知认知过程的一致性（统一性）表现在：数据表达的一致性、数据体系的一致性、相同层次上内容的一致性数据形式：指诸如数据存储格式、存储介质、表达方式等外部特征内容：指地学数据的空间位置、属性、时间、精度等特征）8.数字化地理空间基础框架：狭义而言，主要由空间基准框架和地理基础框架数据组成；广义而言，还包括相应的法规与标准体系、网络分发服务体系和组织管理体系9.数据集成的空间框架：全要素框架数据、核心框架数据、向新一代框架数据发展10.数据集成的基础研究：数据集成机理研究、误差传递及数据质量评价与控制研究、数据多尺度研究、地球空间数据表达研究11.数据集成方法研究：集成中的数据组织、集成中的多数据集叠加、数据格式转换、遥感数据与GIS数据的集成、GPS数据与地球空间数据的集成12.空间数据集成趋势：网络化；集成机理、规范标准研究；集成知识规则的专家系统化第二章：对地观测与信息获取技术（RS）1.传感器的主要类型：可见光-近红外遥感、热红外遥感、微波遥感2.遥感图像分辨率：空间分辨率、波谱分辨率、时间分辨率3.遥感图像的信息特征：图像的亮度响应特征、地物的纹理特征、地物的几何特征、地物的空间布局特征4.遥感图像的处理（掌握）：图像的恢复处理（几何校正、辐射校正）；图像的增强处理（空域增强、频域增强）；图像的分类处理（监督分类、非监督分类）；数据融合p54-615.遥感技术的应用p61-71第三章：信息管理与综合分析技术（GIS）1.GIS是在计算机软、硬件支持下，表达、存储、管理、分析和输出地理信息的技术系统，它以空间数据库为平台，以空间分析和地学应用模型为支撑，实现各种信息的模拟与综合分析，为地理研究应用提供辅助决策支持。
3s技术课程设计
3s技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解3S技术（遥感技术、地理信息系统、全球定位系统）的基本概念及在地理学中的应用；2. 掌握3S技术的基本操作，如数据采集、处理、分析和可视化；3. 掌握3S技术在资源调查、环境监测、城乡规划等领域的实际应用。
技能目标：1. 培养学生运用3S技术解决实际地理问题的能力；2. 提高学生对地理信息的获取、处理、分析及表达能力；3. 培养学生团队合作和问题解决的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对地理学科的热爱，增强对自然和社会现象的好奇心；2. 增强学生的环保意识，使其认识到3S技术在环境保护和可持续发展中的作用；3. 培养学生严谨的科学态度和积极探索的精神。
本课程针对初中年级学生，结合3S技术的学科特点，注重实践性和应用性。
在教学过程中，将充分考虑学生的认知水平和兴趣，以实例为引导，让学生在动手实践中掌握3S技术的基本知识和技能。
课程目标旨在使学生在学习过程中，既能掌握地理学知识，又能提升技术操作能力和解决实际问题的能力，培养其热爱地理、关注环境、勇于探索的情感态度价值观。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 3S技术基本概念及原理- 遥感技术：介绍遥感的基本原理、数据类型和应用领域；- 地理信息系统（GIS）：讲解GIS的基本构成、功能及其在地理信息处理与分析中的应用；- 全球定位系统（GPS）：阐述GPS的原理、组成和定位技术。
2. 3S技术操作与应用- 数据采集：学习使用GPS进行地面数据采集；- 数据处理：学习使用GIS软件进行数据编辑、管理和分析；- 可视化表达：学习利用GIS软件进行地图制作和空间分析结果的可视化展示。
3. 3S技术在现实生活中的应用案例- 资源调查：介绍3S技术在土地资源、水资源、矿产资源调查中的应用；- 环境监测：分析3S技术在生态环境、自然灾害监测中的作用；- 城乡规划：阐述3S技术在城市规划、交通布局等方面的应用。
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。
高中地理3s技术教案
高中地理3s技术教案第一篇：高中地理3s技术教案地理信息技术在区域地理环境研究中的应用教学目的：1．了解遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义。
2．举例说明遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用。
教学重难点：1．遥感、全球定位系统、地理信息系统的原理，以及数字地球的含义。
2．遥感、全球定位系统、地理信息系统在区域地理环境研究中的应用。
教具准备：有关挂图等、自制图表等教学方法：比较法、图示分析法、图示法等教学过程：一、地理信息技术1．概念：指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称，主要包括遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等。
2．应用——广泛广泛应用于区域地理环境研究，在资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等许多领域中发挥着重要作用。
如：可以模拟特定区域的自然过程，预测、预报区域内可能发生的灾害或环境变化。
GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。
二、遥感(RS)1．概念：是人们在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。
2．遥感的装置⑴传感器——遥感的关键装置作用：传感器在航空或航天器上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面接收站⑵组成（了解）遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等3．遥感技术的主要环节和功能例：1998年洞庭湖及荆江地区飞机、卫星遥感影像对洪水监测1998年夏秋，长江流域发生了罕见的大洪水，中科院遥感所等科研部门，利用飞机遥感监测和卫星遥感监测技术，对洞庭湖及荆江地区洪灾情况进行监测，在很短的时间内获得了较全面的资料，给抗洪决策提供了科学依据，为夺取抗洪斗争立了大功。
课本图1.5（左图）是飞机遥感影像，在阴雨天气的情况下，通过微波遥感，透过层层云雨阴隔而得到的图像，地物仍具很高的分辨率，经过计算机处理后，课本图1.6（左图）更是清楚地显示了洪水的淹没情况。
3S及北斗导航系统的原理和应用
七、3S系统在智慧林业发展中面临的问题。
3s技术因其发展时间较短涉及的技术含量高 投入成本大的原因其应用价值远未发掘，目 前，“3S”技术在林业上的应用还属于起步 阶段，国内从事“3S”技术研究和应用的专 业、技术人员还不多，因此，必须进一步加 大人才培养的力度，尽快培养出“3S”专业 技术队伍，更好的将“3S”技术应用于林业 生产中，提高工作效率。拓宽“3S”技术的 应用范围
（一）地理信息系统(GIS) 是在计算机软件和硬件支持下，以一定格式输入、存储、 检索、显示和综合分析应用的技术系统，具有数据输入存 储、编辑、操作运算、数据查询检索、应用分析、数据显 示及结果输出、数据更新等基本功能，具有标准化、数字 化和多维结构等基本特点，是综合处理与分析多源时空数 据的理想平台，是空间信息的“大管家”和公共的地理定 位基础。
六、3S系统对智慧林业发展的深远意义。
3S一体化"技术在多资源综合调查及态监测中的应用地理信系 统(GIS)、遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)随着计算机技术、 无线电技术以及地球环境科学的发展从各对独立发展阶段进 入相互融合、相互渗透和共同发展阶段。"3S一体化"技术为森 林资源清查、森林消防，野生动植物资源等多资源调查提供 有力的技术手段,通过不同年度卫片光谱特征性质的分析来进 行动态监测。同时,地理信息系统可以将森林的自然及社会经 济属性转述数字形式，从而为森林资源全方位多层次的综合 管理提供有力的技术支持在遥感、地理信息系统和全球定位 系统现有技术的基础上，进一步完善森林资源清查、灾害调 查、监测与预测预报、森林信息动态更新的“3S”一体化技术与 分析处理系统；开发网络GIS与微型GIS系统，逐步形成以网络 为传输工具、网络GIS为传输平台、微型GIS为林业数据管理、 遥感为数据更新信息源的林业信息共享服务信息产业，为林 业生产和生态监测、灾害预报等提供遥感制图、信息更新、 辅助决策等信息技术服务，提高林业生产整体水平。
《3S集成与应用》教学大纲
《3S集成与应用》课程教学大纲课程名称：3S集成与应用课程编码：学分：2总学时：32适用专业：测绘工程专业、地理信息系统（GIS）专业；资源环境与城乡规划管理专业；采矿工程专业；资源勘查工程专业矿勘方向；资源勘查工程专业水、工、环方向；土木工程专业；给水排水工程专业；土地资源管理专业；工程管理专业；交通工程专业；交通运输专业等。
先修课程：《高等数学》、《线性代数》。
一、课程的性质、目的与任务：本课程为专业课、任选课。
通过本课程的学习，其目的是让学生理解GPS与GIS集成、RS与GIS集成以及3S集成的一些关键技术理论，为学习本专业其它课程打下基础。
其任务是掌握3S集成与应用的基本原理和基本方法，熟悉3S集成与应用的整个理论与方法。
二、教学基本要求：要求学生了解3S集成技术的应用领域，理解GPS与GIS集成、RS与GIS集成以及3S集成的一些关键技术，掌握3S集成的一些相关概念。
三、教学内容：（一）、第一章3S集成与应用概述 2学时（二）、第二章3S集成与应用的数据获取 4学时（三）、第三章3S集成与应用的数据来源、采集方法、生产项目设计 2学时（四）、第四章GPS与GIS的集成 4学时（五）、第五章GPS的观测量 2学时（六）、第六章GPS数据处理方法 4学时（七）、第七章RS与GPS的集成 4学时（八）、第八章GPS辅助空中三角测量与自动空中三角测量的结合 2学时（九）、第九章GPS辅助空中三角测量的一些关键技术 2学时（十）、第十章RS与GIS的集成 4学时（十一）、第十一章3S集成与应用的数据组织，数据结构 2学时四、教学参考书教材：《3S集成与应用》，李徳仁等著，武汉大学出版社参考书：五、说明教学方式采用讲授，考试方式采用笔试。
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相位中心
平均相位中心与几何中心 相位中心的偏移 相位中心偏移的消除：归心 改正、消去法 天线高 – 标志至平均相位中 心所在平面的垂直距离
H
H’
H’
h
H = H '+ ∆H = h 2 − R 2 + ∆H
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分 的组成 的用户部分
GPS的空间部分①
GPS的空间部分的组成 • 6个轨道面 • 平均轨道高度 GPS卫星星座 20200km • 轨道倾角55 ° • 周期11h 58min （顾及地球自转， 地球-卫星的几何 关系每天提前 4min重复一次）
的组成 的空间部分 全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分 的组成 的空间部分
GPS的空间部分⑦
Block IIA Block IIA Block IIR
Block IIR
Block IIR
Block IIF
不同类型的统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分 的组成 的空间部分
GPS的空间部分④
GPS卫星的地面轨迹
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分 的组成 的空间部分
GPS的空间部分⑤
GPS卫星
作用：
接收、存储导航电文 生成用于导航定位的信号（测距码、载波） 发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波上的测距 码和导航电文） 接受地面指令，进行相应操作 其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。
GPS原理及其应用 原理及其应用
全球定位系统的组成及信号结构
§2.1 全球定位系统的组成
§2.1
全球定位系统的组成
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 的组成
GPS的系统组成
GPS系统由三部分组成
空间部分 地面控制部分 用户设备部分
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分 的组成 的空间部分
GPS的空间部分⑧
当前的卫星状态
SUBJ: GPS STATUS 26 MAR 2004 (CS=CESIUM RB=RUBIDIUM): 5, B4, CS, 21, D3, RB, 6, C1, RB, 22, E2, RB, 7, C4, RB, 24, D1, CS, 8, A3, RB, 25, A2, CS, 9, A1, CS, 26, F2, RB, 10, E3, CS, 27, A4, RB, 11, D2, RB, 28, B3, RB, 13, F3, RB, 29, F5, RB, 14, F1, RB, 30, B2, RB, 15 D5 CS 31 C3 RB 1. SATELLITES, PLANES, AND CLOCKS A. BLOCK I : NONE B. BLOCK II: PRNS 1, 2, 3, 4, PLANE : SLOT F4, B5, C2, D4, CLOCK : CS, CS, CS, RB, BLOCK II: PRNS 16, 17, 18, 20, PLANE : SLOT B1, D6, E4, E1, CLOCK : RB, RB, RB, RB,
主要设备
太阳能电池板 原子钟（2台铯钟、2台铷钟） 信号生成与发射装置
的组成 的空间部分 全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
GPS的空间部分⑥
GPS卫星（续）
类型
试验卫星：Block Ⅰ 工作卫星：Block Ⅱ
Block Ⅱ：存储星历能力为14天，具有SA和AS地能力 Block ⅡA （Advanced）：卫星间可相互通讯，存储星历能 力为180天，SV35和SV36带有激光反射棱镜 Block ⅡR （Replacement/Replenishment）：卫星间可相互 跟踪相互通讯 Block ⅡF（Follow On）：新一代的GPS卫星,增设第三民用 频率
地点：美国科罗拉多州法尔 孔空军基地。
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分 的组成 的地面监控部分
GPS的地面监控部分⑤
注入站（3个）
作用： 将导航电文注入 GPS卫星。 地点： 阿松森群岛（大西 洋）、迪戈加西亚 （印度洋）和卡瓦 加兰（太平洋）
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分 的组成 的用户部分
GPS的地面监控部分②
地面监控部分 （Ground Segment）（续）
分布
太 大 西 洋 洋 度 印 洋 平
主控 站
监测 站 注 入站
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分 的组成 的地面监控部分
GPS的地面监控部分③
监测站（5个）
作用： 接收卫星数据，采 集气象信息，并将 所收集到的数据传 送给主控站。 地点： 夏威夷、主控站及 三个注入站。
GPS的用户部分⑥
接收单元
接收（信号）通道
定义：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线 电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成。 类型：根据信号跟踪方式：序惯通道、多路复用通道和多通道； 根据工作原理：码相关通道、平方通道等
存储器 微处理器
作用：数据处理、控制
天线
信号通道
前置放大器 观测值
背腔平面盘旋天线
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分 的组成 的用户部分
GPS的用户部分⑤
天线单元
天线特性
相位中心、增益方式、带宽、 极化
θ1 r r2
1
θ2
L1的平 均相位 中心 L2的平 均相位 中心
X 几何中心 = X 平均相位中心 − r ⋅ cosθ Y几何中心 = Y平均相位中心 − r ⋅ sinθ
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分 的组成 的用户部分
GPS的用户部分 ③
天线单元
类型
单极天线 微带天线 锥形（螺旋）天线
四丝螺旋天线 空间螺旋天线
单极天 线 四 丝螺旋 天线 背 腔平面 盘旋天 线 微带天 线 空 间螺 旋天线
GPS天线 天线
背腔平面盘旋天线
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分 的组成 的用户部分
GPS的空间部分②
GPS卫星星座
设计星座：21+3 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星 保证在每天24小时的任何时刻，在高度角15°以 上，能够同时观测到4颗以上卫星 当前星座：28颗
的组成 的空间部分 全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
GPS的空间部分③
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分 的组成 的空间部分
GPS的用户部分④
天线单元（续）
特点
单极天线
单频或双频（双极结构）、需要较大的底板、相位中心稳定、结构 简单
微带天线
结构简单、单频或双频、侧视角低（适合于机载应用）、低增益、 应用最为广泛
锥形（螺旋）天线
四丝螺旋天线 – 单频、难以调整相位和极化方式、非方位对称、增 益特性好、不需要底板 空间螺旋天线 – 双频、增益特性好、侧视角高、非方位对称
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分 的组成 的地面监控部分
GPS的地面监控部分④
主控站（1个）
作用：
管理、 管理、协调地面监控系统各 部分的工作， 部分的工作， 收集各监测站的数据， 收集各监测站的数据，编制 导航电文， 导航电文，送往注入站将卫 星星历注入卫星， 星星历注入卫星， 监控卫星状态， 监控卫星状态，向卫星发送 控制指令； 控制指令； 卫星维护与异常情况的处理。 卫星维护与异常情况的处理。
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分 的组成 的地面监控部分
GPS的地面监控部分 ①
地面监控部分 （Ground Segment）
组成
主控站：1个 监测站：5个 注入站：3个 通讯与辅助系统
GPS卫星
主 控站 监测 站 注入站
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分 的组成 的地面监控部分
GPS的用户部分①
组成
用户 接收设备
接收设备
GPS信号接收机 其它仪器设备
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分 的组成 的用户部分
GPS的用户部分②
天线单元
GPS信号接收机
组成
天线单元
带前置放大器 接收天线
接收单元
信号通道 存储器 微处理器 输入输出设备 电源
接收单元
输入输出设备 电源
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分 的组成 的用户部分
GPS的用户部分⑦
信号通道
存储器
微处理器
输入输出
电源