3S集成 第一讲

时、客观获取空间信息的新兴技术手段， 作为实时、客观获取空间信息的新兴技术手段，遥 感和全球定位系统成为地理信息系统的重要数据来源， 感和全球定位系统成为地理信息系统的重要数据来源， 而通过GIS对其获得的数据进行处理和分析， GIS对其获得的数据进行处理和分析 而通过GIS对其获得的数据进行处理和分析，可以提取各 种有用信息，以进行决策支持。 种有用信息，以进行决策支持。 技术为科学研究、政府管理、 3S技术为科学研究、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。 的结合应用， 一代的观测手段、描述语言和思维工具。3S的结合应用， 取长补短，是一个自然的发展趋势， 取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作 用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架： 用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架： RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位 提供或更新区域信息以及空间定位， RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位， GIS进行相应的空间分析 进行相应的空间分析（ ），以从RS和GPS提供的 以从RS GIS进行相应的空间分析（图1-1），以从RS和GPS提供的 浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成， 浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使 之成为决策的科学依据。 之成为决策的科学依据。
李德仁经常谈我们也要搞大测绘不要只搞小测绘， 李德仁经常谈我们也要搞大测绘不要只搞小测绘，大测绘就是地球空间 信息科学， 3S和通信技术的集成应用 和通信技术的集成应用。 信息科学，是3S和通信技术的集成应用。
系统特点： 系统特点： •采用DGPS/INS组合导 采用DGPS/INS组合导 采用DGPS/INS 航系统 •两台车用电子计算机 两台车用电子计算机 •四台CCD黑白相机+一 四台CCD黑白相机+ 四台CCD黑白相机 台彩色数码相机 •测量精度0.1-0.3米 测量精度0.1-0.3米 测量精度0.1 •量测范围：道路及两 量测范围： 量测范围 侧各50 50米以内 侧各50米以内
3S 1.2 3S集成中的理论问题和关键技术
为了实现真正的“ 技术集成， 为了实现真正的“3S”技术集成，需要研究和解决 技术集成 集成系统设计、 “3S”集成系统设计、实现和应用过程中出现的一些共性 集成系统设计 的基本问题， 集成系统的实时空间定位、 的基本问题，如“3S”集成系统的实时空间定位、一体化 集成系统的实时空间定位 数据管理、语义和非语义信息的自动提取、 数据管理、语义和非语义信息的自动提取、数据自动更 数据实时通讯、 新、数据实时通讯、集成化系统设计方法以及图形和影 像的空间可视化等，为进一步设计和研制实用的“ 像的空间可视化等，为进一步设计和研制实用的“3S”集 集 成系统提供理论、方法和工具。 成系统提供理论、方法和工具。
第一章
绪论
GPS、GIS与RS集成概述 1.1 GPS、GIS与RS集成概述 3S 1.2 3S集成中的理论问题和关键技术 1.3 3S集成系统的研究思路 3S
GPS、GIS与RS集成概述 1.1 GPS、GIS与RS集成概述
卫星定位技术(目前主要是GPS技术) 遥感技术(RS) 卫星定位技术(目前主要是GPS技术)、遥感技术(RS) GPS技术 和地理信息系统技术(GIS)是目前对地观测系统中空间信 和地理信息系统技术(GIS)是目前对地观测系统中空间信 息获取、存贮、管理、更新、分析和应用的3 息获取、存贮、管理、更新、分析和应用的3大支撑技术 以下简称“ (以下简称“3S”)，是现代社会持续发展、资源合理规划 ) 是现代社会持续发展、 利用、城乡规划与管理、 利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重 要技术手段，也是地学研究走向定量化的科学方法之一。 要技术手段，也是地学研究走向定量化的科学方法之一。
GIS 定点查询 专题信息 提供或更新 提供或更新 空间定位 区域信息 GPS 几何校正、训练区选择及分类验证等 几何校正、 提供定位遥感信息查询 RS 几何配准、 几何配准、 辅助分类等
图1-1：3S的相互作用与集成
GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、 GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时 三者集成利用 的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了 的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统， GIS的应用效率 在实际应用中，较早出现的是3 的应用效率。 GIS的应用效率。在实际应用中，较早出现的是3S中的两 两集成， GIS+RS集成 GPS+GIS集成或者RS+GIS集成 集成， 集成或者RS+GIS集成， 两集成，如GIS+RS集成，GPS+GIS集成或者RS+GIS集成， 最近一些年才开始出现并使用3 同时集成应用。 最近一些年才开始出现并使用3S同时集成应用。美国 Ohio大学与公路管理部门合作研制的测绘车是较早的 大学与公路管理部门合作研制的测绘车是较早的3 Ohio大学与公路管理部门合作研制的测绘车是较早的3S 集成应用典范，它将GPS GPS接收机结合一台立体视觉系统载 集成应用典范，它将GPS接收机结合一台立体视觉系统载 于车上， 于车上，在公路上行驶以取得公路及两旁的环境数据并 立即自动整理存储于GIS数据库中。 GIS数据库中 立即自动整理存储于GIS数据库中。测绘车上安装的立体 视觉系统有两个CCD摄象机，在行进时，每秒曝光一次， CCD摄象机 视觉系统有两个CCD摄象机，在行进时，每秒曝光一次， 获取并存储一对影象，并作实时自动处理。近年来， 获取并存储一对影象，并作实时自动处理。近年来，3S 集成应用领域越来越多(如国防、公安、交通、运输、 集成应用领域越来越多(如国防、公安、交通、运输、测 林业、农业、渔业、水利、矿山、考古、动物…) 绘、林业、农业、渔业、水利、矿山、考古、动物 )
这3大技术有着各自独立、平行的发展成就： 大技术有着各自独立、平行的发展成就： GPS是以卫星为基础的无线电测时定位 导航系统， 是以卫星为基础的无线电测时定位、 GPS是以卫星为基础的无线电测时定位、导航系统， 可为航空、航天、陆地、 可为航空、航天、陆地、海洋等方面的用户提供不同 精度的在线或离线的空间定位数据； 精度的在线或离线的空间定位数据； RS在过去的20年中已在大面积资源调查 在过去的20年中已在大面积资源调查、 RS在过去的20年中已在大面积资源调查、环境监 测等方面发挥了重要的作用。 测等方面发挥了重要的作用。在未来数年之中还将会 在空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率3个方面， 在空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率3个方面，全 面出现新的突破； 面出现新的突破； GIS技术则被各行各业用于建立各种不同尺度的空 GIS技术则被各行各业用于建立各种不同尺度的空 间数据库和决策支持系统， 间数据库和决策支持系统，向用户提供着多种形式的 空间查询、空间分析和辅助规划决策的功能。 空间查询、空间分析和辅助规划决策的功能。
3S集成涉及的理论及关键技术: 集成涉及的理论及关键技术:
3S集成系统的实时空间定位 3S集成系统的一体化数据管理 语义和非语义信息的自动提取 基于GIS的航空、 GIS的航空 基于GIS的航空、航天遥感影像的全数字化智能 系统及对GIS GIS数据库快速更新的方法 系统及对GIS数据库快速更新的方法 3S集成系统中的数据通讯与交换 3S集成系统中的可视化技术 3S集成系统的设计与开发 基于网络环境的3 基于网络环境的3S集成系统研究
美国Ohio大学的测绘车 美国Ohio大学的测绘车 Ohio
车内的两台电脑与电源
RS、GIS、GPS集成方式可以在不同的技术水平上实现。 RS、GIS、GPS集成方式可以在不同的技术水平上实现。 集成方式可以在不同的技术水平上实现 最简单的办法是三种系统分开而由用户综合使用， 最简单的办法是三种系统分开而由用户综合使用，进一步 是三者有共同的界面，做到表面上无缝的集成， 是三者有共同的界面，做到表面上无缝的集成，数据传输 则在内部通过特征码相结合，最好的办法是整体的集成， 则在内部通过特征码相结合，最好的办法是整体的集成， 成为统一的系统。 成为统一的系统。 单纯从软件实现的角度来看， 集成系统的开发在技 单纯从软件实现的角度来看，3S集成系统的开发在技 术上并没有多大障碍。 术上并没有多大障碍。目前一般工具软件的实现技术方案 是：通过支持栅格数据类型及相关的处理分析操作以实现 与遥感的集成，而通过增加一个动态矢量图层以与GPS GPS集 与遥感的集成，而通过增加一个动态矢量图层以与GPS集 对于3 集成技术而言，最重要的是综合应用GIS、 综合应用GIS 成。对于3S集成技术而言，最重要的是综合应用GIS、GPS RS。 和RS。
随着“ 研究和应用的不断深入， 随着“3S”研究和应用的不断深入，科学家们和应用 研究和应用的不断深入 部门逐渐地认识到单独地运用其中的一种技术往往不能 满足一些应用的需要。事实上， 满足一些应用的需要。事实上，许多应用需要综合利用 大技术才能形成和提供所需的对地观测、数据处理、 这3大技术才能形成和提供所需的对地观测、数据处理、 分析决策能力。例如海湾战争中“ 分析决策能力。例如海湾战争中“3S”技术的集成代表了 技术的集成代表了 现代战争的高技术特点，而且“ 现代战争的高技术特点，而且“3S”技术的集成应用于工 技术的集成应用于工 农业、交通运输、导航、捕鱼、公安、消防、保险、 业、农业、交通运输、导航、捕鱼、公安、消防、保险、 旅游等不同行业，将产生愈来愈大的市场价值。 旅游等不同行业，将产生愈来愈大的市场价值。
3S集成技术及应用 3S集成技术及应用
第一章 绪论 GIS基础理论 第二章 GIS基础理论 GPS基础理论 第三章 GPS基础理论 RS基础理论 第四章 RS基础理论 GPS与GIS的集成 第五章 GPS与GIS的集成 RS与GPS的集成 第六章 RS与GPS的集成 RS与GIS的集成 第七章 RS与GIS的集成 3S集成技术与数字地球 第八章 3S集成技术与数字地球 第九章 3S集成技术应用实例 3S集成技术应用实例
集成是英语Integration的中译义，它指的是一种有 集成是英语Integration的中译义，它指的是一种有 是英语Integration的中译义 机的结合，在线的连接、实时的处理和系统的整体性。 机的结合，在线的连接、实时的处理和系统的整体性。 近几年来，国际上“ 近几年来，国际上“3S”的研究和应用开始向集成化 的研究和应用开始向集成化 或综合化)方向发展。在这种集成应用中： (或综合化)方向发展。在这种集成应用中： GPS主要被用于实时 快速地提供目标， 主要被用于实时、 GPS主要被用于实时、快速地提供目标，包括各类传 感器和运载平台( 飞机、卫星等)的空间位置; 感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置; RS用于实时地或准实时地提供目标及其环境的语义 RS用于实时地或准实时地提供目标及其环境的语义 或非语义信息，发现地球表面上的各种变化， 或非语义信息，发现地球表面上的各种变化，及时地对 GIS进行数据更新 进行数据更新； GIS进行数据更新； GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理 则是对多种来源的时空数据进行综合处理、 GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成 管理、动态存取、作为新的集成系统的基础平台， 管理、动态存取、作为新的集成系统的基础平台，并为 智能化数据采集提供地学知识。 智能化数据采集提供地学知识。