GIS空间信息技术复习资料

GIS空间信息技术复习资料
PART 2 空间信息基本知识
⼀、数据与信息
数据
1、定义：数据是对客观事物的符号表⽰，是指那些未经加⼯的事实或是着重对⼀种特定现象的客观描述，它是客观事物的性质、属性、位置以及相互关系的抽象表⽰，是指某⼀⽬标定性、定量描述的原始资料，包括数值、⽂字、符号、图形、图像以及它们能转换的数据等形式。

字母、数字、图像、声⾳、味道、其他符号
2、数据的⾃然属性和社会属性
⾃然属性:可感知、可存储、可加⼯、可传递、可再⽣、可压缩等特性。

社会属性:数据是信息的重要载体，是社会上各⾏各业不可缺少的资源。

对于计算机⽽⾔，数据是指输⼊到计算机并能被计算机处理的⼀切现象，都必须转换成⼆进制数值的⽅式才能被计算机处理和储存。

3、数据管理的发展
⼈⼯管理阶段⽂件系统阶段数据库系统阶段⾼级数据库技术阶段
信息
1、定义：信息是⼈们或机器提供的关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的改变⽽改变。

2、信息的特性
普遍性：信息是事物运动的状态和状态变化的⽅式，所以信息是普遍存在的。

⽆限性：信息是⽆限的。

事物⽆限多样，事物发展变化更是⽆限的，因⽽信息是⽆限的。

相对性：对于同⼀个事物，不同的观察者所能获得的信息量可能不同。

传递性：信息可以在时间上或在空间中从⼀点传递到另⼀点。

变换性：信息是可变换的，它可以有不同载体⽤不同的⽅法来载荷。

有序性：是指世界的稳定性、规则性、必然性、确定性与其组成事物之间的相关性和统⼀性动态性：信息具有动态性质，⼀切活的信息都随时间⽽变化，因此，信息也是有时效的。

⽆损耗性：信息不同于能量，信息在传输过程中不会发⽣损耗。

数据与信息的关系
信息与数据是不可分离的。

数据是描述客观事实、概念的⼀组⽂字、数字或符号等（是对现实世界状况的数字符号记录），它是信息的素材；⽽信息是有⽤的、经过加⼯的数据（是经过重新组织的，能揭⽰现实世界内在机理的并有利于研究⼯作的数据），信息是数据的内涵，数据是信息的载体。

数据是信息的载体，并不就是信息，只有理解了数据的意义，对数据作出解释，才能提取数据中所包含的信息，但是不同知识⽔平、技能⽔平的⼈从同⼀数据中得到的信息是不同的。

数据是，信世界上绝⼤多数的信息都以数字化的形式进⾏保存，各种信息⽆不包含在各种各样的数据之中，在这种条件下，⼈们在⽇常应⽤中常常将数据与信息等同起来，即数据就是信息。

⼈们对数据进⾏分析、检索、传输、共享，从⽽达到信息的获取、传输和共享的⽬的。

因此，在数字世界中，⼈们通常认为信息和数据是等同的两个概念。

⼆、空间数据与空间信息
1.相关概念：
*地理空间，是地球上⼤⽓圈、⽔圈、⽣物圈、岩⽯圈和⼟壤圈交换作⽤的区域，是我们所⽣活的现实世界所在的空间。

*地理数据，是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、⽂字、图像和图形等的总称。

*地理信息是指与所研究对象的空间地理分布有关的信息，它表⽰地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。

*空间数据是指以地球表⾯空间位置为参照的⾃然、社会和⼈⽂经济景观数据，可以是图形、图像、⽂字表格和数字等，它所表达的信息就是空间信息，反映了空间实体的位置及其各种相关附加属性的性质、关系、变化趋势和传播特性等的总和。

*空间数据的特点:空间数据描述的是所有呈现⼆维、三维甚⾄多维分布的关于区域的现象，它不仅包含表⽰实体本⾝的空间位置及形态信息，还包括表⽰实体属性和空间关系的信息。

空间性（区域性）时间性（动态性）⾮语义性多维结构特性
对地球表⾯建⽴⼏何模型，确定地理空间的坐标系，实现对地理空间数据的量度和表达，地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在⼀起的，它具有区域性。

地理信息⼜具有多维结构的特征，即在同⼀XY位置上具有多个专题和属性的信息结构。

⽽且，地理信息有明显的时序特征，即动态变化的特征，这就要求及时采集和更新它们，并根据多时相的数据和信息来寻找随时间变化的分布规律，进⽽对未来作出预测或预报.
收集数据，然后对数据进⾏处理，即对数据进⾏运算、排序、转换、分类、增强等，其⽬的就是为了得到数据中包含的信息。

三、现实世界与数字世界
现实世界与地理空间世界的联系 :
现实世界到数字世界的转换模型
1、场模型
对于具有⼀定空间内连续分布特点的现象来说，适合⽤基于场的模型进⾏转换与表达。

⽤场模型对空间信息进⾏转换⾸先要将空间分成多个结构化表达的区域，然后根据所要表达的信息将每个区域赋以不同的值。

这⼀过程实际上就是将⼀定范围内连续的信息进⾏离散化表达的过程。

通常将空间划分的过程称为采样，采样间隔，是对空间现象表达精度的重要参数指标。

间隔⼤，表达的离散程度就⼤，精度就低；间隔⼩，离散程度就⼩，精度也就⾼。

对划分出来的每个⼩单元空间赋值的过程也称为量化，量化精度代表了对单元属性表达的精细程度
2、要素模型
基于要素的空间模型主要针对个体空间对象的信息获取，该对象必须以独⽴的⽅式或者以与其他现象之间的关联的⽅式存在。

在这⼀模型中，任何现象，⽆论⼤⼩，都可以被确定为⼀个对象，并假设它可以从概念上与其邻域现象相分离。

要素可以由不同的对象所组成，⽽且它们可以与其他的相分离的对象有特殊的关系。

基于要素的转换模型适合于空间中存在实际或逻辑上的边界的事物。

3、层次模型：四个世界与三个模型的关系
概念模型是现实世界到数字世界的第⼀层抽象，是⼀个⾯向⽤户的模型。

只是⽤⽐较有效的、⾃然的⽅式来描述现实世界的数据及其联系。

逻辑模型的作⽤就是把概念世界中的数据转换成信息世界⽀持的数据类型，还要设计⼦模式并对模式进⾏评价优化，同时还要考虑数据转换过程中的⼀致性、完整性问题。

逻辑模型在整个转换过程中起到了承上启下的作⽤。

物理模型解决了实体数据的存储问题，包括数据类型，索引，约束等⽅⾯的定义 .(信息加⼯转换为计算机⽀持的)
现实世界
地理空间世界概念世界精髓
名字嵌⼊选择现实世界概念世界信息世界数字世界概念模型物理模型逻辑模型
PRAT3空间数据的地理基础
⼀、空间参照系
*地球表⾯的⼏何模型：1：⼤地⾯、⼤地⽔准⾯；
2：
3：地球椭球：长半轴a 短半轴b a-b/b= @
*坐标系地理坐标：我国的⼤地原点：陕西泾阳县永乐镇洪流村北洪流村
*⾼程系：
⾼程基准：推算国家统⼀⾼程控制⽹中所有⽔准⾼程的起算依据，包括个⽔准基⾯和⼀个永久性⽔准原点。

（青岛观象⼭：⽔准原点）
⽔准基⾯：通常理论上采⽤⼤地⽔准⾯，它是⼀个延伸到全球的静⽌海⽔⾯。

实际上确定⽔准基⾯是取验潮站的长期观测结果
计算出来的平均海⽔⾯。

1985年前，我国采⽤“1956年黄海⾼程系”，1985年开始启⽤“1985国家⾼程基准”。

⼆、地图投影
*地图投影，转换三维地球表⾯到⼆维地图平⾯的数学处理⽅法称之为地图投影，这种将地球椭球⾯上的点映射到平⾯上的⽅法就称为地图投影，是⼀种透视投影。

1、按投影性质划分：
2、按投影过度⾯性质划分：
圆锥投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）、圆柱投影、圆柱投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）根据投影过度⾯中⼼轴的性质、平⾯（⽅位）投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）
3、根据投影过度⾯中⼼轴的性质
椭球⾯地球表⾯
⼤地⽔准⾯分类定义性质
等⾓投影（正形投影）任何点上⼆微分线段组成的⾓度投影前后保持不变（1）投影前后对应的微分⾯积保持图形相似；
（2）投影⾯上某点的任意两⽅向线夹⾓与椭球⾯上相应两线段夹⾓相
等，即⾓度变形为零；
（3）等⾓投影在⼀点上任意⽅向的长度⽐相等，在不同地点长度⽐不同，
即不同地点上的变形椭圆⼤⼩不同
等积投影
某⼀微分⾯积投影前后保持相等，即其⾯积⽐为1 投影平⾯上任意⼀块⾯积与椭球⾯上相应的⾯积相等，即⾯积变形等于
零等距投
影
沿某⼀特定⽅向的距离，投影前后保持不变，即沿着该特定⽅向长度⽐为1 （1）在这种投影图上只是在特定⽅向上没有长度变形；（2）等距投影的⾯积变形⼩于等⾓投影，⾓度变形⼩于等积投影任意投
影
长度、⾯积和⾓度都有变形（1）既不等⾓⼜不等积；（2）任意投影多⽤于要求⾯积变形不⼤、⾓度变形也不⼤的地图，如⼀般参考⽤图和教学地图
竖轴投影：⼜称正轴投影，过度⾯中⼼轴与地球⾃转轴相重合时的投影。

横轴投影：过度⾯中⼼轴与地球⾚道⾯相重合时的投影。

斜轴投影：过度⾯中⼼轴处于除了地球⾃转轴和⾚道⾯以外的某⼀位置时的投影。

3、
*我国地图投影情况
(1)、我国⽐例尺地形图均采⽤⾼斯—克吕格投影为地理基础；（等⾓横切椭圆柱投影）
⾼斯投影特点:
(2)、我国1：100万地形图采⽤了Lambert投影。

*分带投影
分带投影:就是指为了控制投影变形把椭球⾯投影时按⼀定的经差⽤经线分带，每带单独进⾏投影称为分带投影。

带的宽度⼀般有6°、3°、1.5°等，我国1∶2.5万～1∶50万⽐例尺地形图按经差6°分带，1∶1万⽐例尺地形图按经差3°。

分带原则即要控制长度变形，使其不超过测图误差，⼜要不使分带过多，以减少换带计算⼯作。

在⾚道上原离中央⼦午线3°处，长度变形为 1.38?，我国⼤陆上最⼤变形为1.19?，可满⾜1∶2.5万～1∶50万⽐例尺地形图的精度要求，故采⽤6°分带。

6°带分带⽅法6°带起算从本初⼦午线起，⾃西向东每隔6°分⼀带，全球共分60带，各带带号分别以阿拉伯数字1、2、3、4…60编号，0°~6°为第⼀带、6°~12°为第⼆带…中央⼦午线在每带的中央，其经度为：LO=6n-3 n为6°带带号，我国在13带
~23带中间。

3°带分带⽅法3°带起算东经1°30?起，⾃西向东每隔3°分⼀带，全球共分120带，各带带号分别以阿拉伯数字1、2、3、4…120编号，1°30?~4°30?为第⼀带、4°30?~7°30?为第⼆带…依次类推，中央⼦午线在每带的中央，其经度为：LO=3n n为3°带带号。

(3)⾼斯平⾯、经纬⽹、⽅⾥⽹
(4)地图投影的选择
主要指中⼩⽐例尺地图投影，基本⽐例尺地图投影类型有国家相关部门规定。

考虑因素：A、范围；B、形状；C、地理位置；D⽤途；E、出版⽅式。

以减少图上变形为⽬的，最好使等变形线与制图区域的轮廓形状基本⼀致。

三、⽐例尺
⽐例尺与分辨率
1、⽐例尺定义：地形图图纸上某段直线段与地⾯上相应直线段实际的⽔平长度之⽐。

对于此定义应注意以下两个问题：
A. 上述的实际的⽔平长度不等同于实地距离，⽽是指直线段在⽔平⾯上的投影直线段长度。

B. 上述定义只适合⼤⽐例尺地形图，对⼩⽐例尺地形图⽽⾔则不确切。

*标准点、线：投影⽆变形的点、线。

（2）主⽐例尺：在标准线上（3）局部⽐例尺：不在标准线上。

1/M= dl/ dL。

（地图上、投影参考⾯上）
*形式：（1）数字⽐例尺（2）⽂字⽐例尺（3）直线⽐例尺（4）复式⽐例尺
*⽐例尺精度：把图上0.1毫⽶对应于实地的⽔平长度称为⽐例尺精度（1：2.5万：2.5m）*⼤⽐例尺：1：500、1000、2000、5000 中：1：0000、25000、50000、100000 ⼩：1：50000、500000、1000000
*⼤、⼀定（10万和5万）、⼩范围内详细研究和评价地形：不同⽐例尺地形图适⽤
*分幅、编号：采⽤正⽅形或矩形，其规格为50 cm×50 cm或40cm×40cm。

图号以图廓西南⾓坐标公⾥数为单位编号，X在前Y在后，中间⽤短线连接，如：1:2 000，10.0-21.0；1:1 000，10.5-21.5；1:500，10.50-21.75。

带状或⼩⾯积测区的图幅，按测区统⼀顺序进⾏图幅编号。

Part 4 GIS 基础理论
4.1 GIS 的基本概念
*地理信息系统（Geographic Information System 或 Geo －Information system ，GIS ）有时⼜称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。

它是⼀种特定的⼗分重要的空间信息系统。

它是在计算机硬、软件系统⽀持下，对整个或部分地球表层（包括⼤⽓层）空间中的有关地理分布数据进⾏采集、储存、管理、运算、分析、显⽰和描述的技术系统。

通过上述的分析和定义可提出GIS 的如下基本概念：
1、GIS 的物理外壳是计算机化的技术系统。

2、GIS 的操作对象是空间数据。

3、GIS 的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能⼒。

4、GIS 与测绘学和地理学有着密切的关系。

4.2 地理信息系统的构成
*完整的GIS 主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作⼈员，其核⼼部分是计算机软硬系统，空间数据库反映了GIS 的地理内容，⽽管理⼈员和⽤户则决定系统的⼯作⽅式和信息表⽰⽅式。

*计算机硬件系统：
*计算机软件系统：指GIS 运⾏所必需的各种程序
*地理空间数据：指以地球表⾯空间位置为参照的⾃然、社会和
⼈⽂景观数据。

是图形、图像、⽂字、表格和数字等，是系统
程序作⽤的对象，是GIS 所表达的现实世界经过模型抽象的实
质性内容。

不同⽤途的GIS 其地理空间数据的种类、精度都是不同的，包
括三种互相联系的数据类型：1、某个已知坐标系中的位置（即
⼏何坐标） 2、实体间的空间相关性（拓扑关系）3、与⼏何位
置⽆关的属性（⾮⼏何属性或简称属性、属性分为定性和定量
的两种）
*系统开发、管理和使⽤⼈员：⼈是GIS 中的重要构成因素 4.3 GIS 基本功能
（1）数据输⼊：将系统外部的原始数据(多种来源、多种形式的信息)传输给系统内部，并计算机
数字化仪扫描仪⼿写笔光笔输
⼊设备输出设备
存储设备
喷墨绘图仪
喷墨打印机激光打印机光盘刻录机磁盘阵列光盘塔活动硬盘G I S 应⽤软件系统库
数据库标准软件操作系统计算机硬件
将这些数据从外部格式转换为便于系统处理的内部格式的过程。

数据输⼊⽅式与使⽤的设备密切相关，常有三种形式：①⼿扶跟踪数字化仪的⽮量跟踪数字化。

它是通过⼈⼯选点或跟踪线段进⾏数字化，主要输⼊有关图形点、线、⾯的位置坐标。

②扫描数字化仪的光栅扫描数字化，主要输⼊有关图像的⽹格数据。

③键盘输⼊。

（2）数据存贮与管理：数据存储和数据库管理涉及地理元素（表⽰地表物体的点、线、⾯）的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。

⽤于组织数据库的计算机系统称为数据库管理系统（DBMS）。

（3）数据分析与处理（4）数据输出与表⽰模块
（4）⽤户接⼝模块：该模块⽤于接收⽤户的指令、程序或数据，是⽤户和系统交互的⼯具，主要包括⽤户界⾯、程序接⼝与数据接⼝。

（5）4.4 GIS与相关学科与技术的关系
GIS明显地具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独⽴的边缘学科，⼜将被多个相关学科所运⽤，并推动它们的发展。

遥感技术可以为资源检测和环境检测提供丰富、实时的宏观信息，并为计算机制图系统和GIS的数据更新提供可靠、快速的数据源。

但遥感⽆⼒获取社会经济统计数据，⼈类活动的⼤量信息。

却计算机制图技术也⽆区域综合、分析和决策的功能。

GPS技术、数字摄影测量和遥感技术可成为GIS数据采集和及时更新的主要技术⼿段和有⼒⽀撑；⽽GIS既能提供信息查询、检索服务，⼜能提供综合分析评价，它在资源和技术⽅⾯的博才与运筹帷幄的优势，是遥感、GPS和⾃动制图技术所不及的。

4.5 地理信息系统应⽤
⼀、测绘与地图制图⼆、资源管理三、城乡规划四、灾害监测五、环境保护
六、国防七、宏观决策⽀持
PART 5 GPS基础理论
基于GPS的数据采集技术
1.GPS特点
(1)全球连续覆盖，随时随地可以观测到4颗GPS卫星。

(2)⾼精度的定位、测速和定时功能。

(3)抗⼲扰性强，保密性好。

(4)被动式全天候导航。

（5）不必考虑通视问题，没有测量等级之分
2.GPS的组成
整个GPS系统由三部分组成：空间部分、地⾯控制部分和⽤户部分。

地⾯控制部分包括主控站（管理和协调整地⾯控制系统的⼯作）、注⼊站（向卫星注⼊导航电⽂和其他命令）、检测站（⾃动收集中⼼）、辅助通讯系统（前三者的通讯）等部分。

⽤户部分：观测量（伪距测量，积分多普勒测量、载波相位测量、⼲涉法测量等）
3.GPS接收机
GPS接收机按照⽤途可以划分为：
①导航型接收机，主要⽤于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度；
②测地型接收机，主要⽤于精密⼤地测量和精密⼯程测量，这类仪器主要采⽤载波相位观
测值进⾏相对定位，定位精度⾼，仪器结构复杂，价格较贵；
③授时型接收机，主要利⽤GPS卫星提供的⾼精度时间标准进⾏授时，常⽤于天⽂台及⽆线电通讯中时间同步。

4.GPS卫星信号
GPS卫星⽹向地⾯的⼴⼤⽤户发送的⽤于导航定位的调制波，它包含有：载波、测距码和数据码。

GPS信号的信息包括所谓的C/A码和P码，可复合成的Y码。

5、GPS坐标系
GPS单点定位的坐标以及相对定位中解算的基线向量属于WGS-84⼤地坐标系，因为GPS 卫星星历是以WGS-84坐标系为根据⽽建⽴的。

WGS-84⼤地坐标系的⼏何定义是：原点在质⼼，Z轴指向BIH协议地球极⽅向，X轴指向零⼦午⾯和CTP⾚道的交点，Y轴与Z，X 轴构成右⼿坐标系。

6、GPS定位的基本原理
GPS的定位原理也是利⽤测距交会的原理确定点位。

只要我们能测出地⾯点到两颗卫星的距离，就要求出地⾯点的⽔平位置（x，y），但是我们要求同时求出⾼程(H)，也就意味着有三个待求值（x，y，H），则需⾄少观测三个距离值才能解求出该地⾯点的（x，y，H），这实际是空间距离交会法原理。

7、依据测距的原理，GPS定位原理与⽅法有：
伪距法定位
伪距法定位是由GPS接收机在某⼀时刻测出得到四颗以上GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，采⽤距离交会的⽅法求定接收机天线所在点的三维坐标。

载波相位测量定位
原理是：其中，是载波信号传播的整周数。

载波信号是⼀个单纯的余弦波，同电磁波测距中的相位测距原理⼀样，接收机⽆法判定所量测信号的整周数，但可精确测定其不⾜⼀周期的相位差（某⼀瞬间载波相位测量的观测值是指该瞬间接收机发出的其初相与频率都与载波信号相同、相位与接收到的来⾃卫星的载波信号的相位之差）。

差分GPS定位
DGPS原理
GP5定位中，存在着三部分误差：
⼀是多台接收机公有的误差，如卫星钟误差、星历误差；
⼆是传播延迟误差，如电离层误差、对流层误差；
三是接收机固有的误差，如内部噪声、通道延迟、多路径效应。

差分GPS分为两⼤类：伪距差分和载波相位差分:
（1）伪距差分原理，这是应⽤最⼴的⼀种差分。

在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每⼀时刻到基准站的真实距离，再与测得的伪距⽐较，得出伪距改正数，将其传输⾄⽤户接收机，提⾼定位精度，这种差分，能得到⽶级定位精度。

（2）载波相位差分原理，载波相位差分技术⼜称（Real Time Kinematic）技术，是实时RTK 处理两个测站载波相位观测量的差分⽅法，将基准站采集的载波相位发给⽤户接收机，进⾏求差解算坐标。

载波相位差分可使定位精度达到厘⽶级，⼤量应⽤于动态需要⾼精度位置的领域。

8、GPS测量的实施
GPS测量根据不同的测量⽬的和要求不同，外业操作要求以及采集流程也不同。

9、其他卫星定位系统
除了美国的GPS之外，世界上现有卫星导航系统还有
俄罗斯的全球导航卫星系统
欧洲正在建设中的伽利略卫星系统
我国的北⽃导航定位系统。

1、全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，简称GLONASS）
由俄罗斯空间局管理。

GLONASS系统也由卫星星座、地⾯监测控制站和⽤户设备三部分组成。

卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平⾯上，每个轨道⾯8颗卫星，轨道⾼度19100 km，运⾏周期11h15min，轨道倾⾓64.8°。

该系统可提供全天候、全天时、⾼精度的三维导航定位和授时服务，其定位精度⽐GPS系统的定位精度略低。

2、“伽利略”（GALILEO）系统
“伽利略”（GALILEO）系统是欧洲。

其中包括27颗卫星为中⾼度圆轨道⼯作卫星和3颗候补卫星，卫星⾼度为24126 km，位于3个倾⾓为56°的轨道平⾯内。

，可以向全球任何地点提供实时的⾼精度定位信号，其定位精度可以达到1 m，⽽GPS只能达到10 m。

3、北⽃导航定位系统
北⽃导航定位系统由北⽃导航定位卫星、地⾯控制中⼼为主的地⾯部分、北⽃⽤户终端三部分组成。

“北⽃⼀号”导航系统其定位原理与GPS等不同，“北⽃⼀号”是⽤户先应发射需要定位的信号，通过卫星转发⾄地⾯控制中⼼，地⾯控制中⼼解算出位置后再通过卫星转发给⽤户。

北⽃系统三⼤功能。

①快速定位②短报⽂通信③精密授时：北⽃系统具有精密授时功能，可向⽤户提供20ns~100ns时间同步精度。

据介绍，正在建设的北⽃卫星导航系统空间段由５颗静⽌轨道卫星和３０颗⾮静⽌轨道卫星组成，提供两种服务⽅式，即开放服务和授权服务。

开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为１０⽶，授时精度为５０纳秒，测速精度为０．２⽶／秒。

授权服务是向授权⽤户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务信息。

10、GPS的应⽤：GPS的应⽤按照其作⽤分为
导航
授时
⾼精度测量或专业测量
11、GPS的应⽤领域
1、GPS应⽤于测量
利⽤载波相位差分技术（RTK），在实时处理两个观测站的载波相位的基础上，可以达到厘⽶级的精度当前，GPS技术已⼴泛应⽤于⼤地测量、资源勘查、地壳运动、地籍测量等领域。

2、GPS应⽤于交通
3、GPS应⽤于救援
利⽤GPS定位技术，可对⽕警、救护、警察进⾏应急调遣，提⾼紧急事件处理部门对⽕灾、犯罪现场、交通事故、交通堵塞等紧急事件的响应效率。

4、GPS应⽤于农业
5、GPS应⽤于娱乐消遣
6、GPS在现代军事中的作⽤
美国提出GPS现代化的基本⽬的是,在军事⾏动的，或有危险的，或有威胁的环境下，要求GPS能对作战成员的战⽃⼒提供更好的⽀持，对他们的⽣命提供更安全的保障，能有助于
各类武器发挥更有效的作⽤。

7、GPS在农业领域的应⽤举例
节约费⽤、降低成本，达到增加产量提⾼效益的⽬的。

（1）收集农⽥地理信息，包括农⽥的地理位置（经度、纬度及⾼度）、农⽥的分布及每块⽥块的形状、⾯积等。

（2）⼟壤成分分布调查，GPS采集各⼟壤采样点的位置信息，和⼟壤理化⼀起采集的⼟壤理化数据集成在⼀起形成⼟壤理化特征分布图。

)
（3）监测作物产量（4）合理施肥，精确农业管理，依据农⽥⼟壤养分含量分布图形成⼟壤施肥决策图，
PART 6 RS理论知识
1、遥感的基本概念与原理
1、遥感概述(20世纪60年代、⼀门综合性空间数据采集技术。

)
遥感（Remote Sensing，简称RS）就是从远处在不直接接触地表⽬标物和现象的情况下获取其信息的科学和技术。

遥感通过安装在飞机、飞船、卫星等平台上可见光、红外、微波等光学或电⼦探测仪器（称为传感器），对⽬标物进⾏摄影或扫描，接受地⾯物体反射或发射的电磁波信号，并保存为光学或数字图像，经过信息的传输及其处理、判读解译及分析、信息提取和野外实地验证，最后⽣成⽤于辅助决策的信息。

2、遥感的物理基础
不同地物具有不同的反射和辐射的电磁辐射特性，表现在遥感图像上就具有不同的图像特征，电磁波与电磁波谱，太阳辐射与⼤⽓影响及地物的光谱特性等基础知识：
（1）电磁波谱与⼤⽓窗⼝
*电磁波（Electro Magnetic Spectrum）是由振源发出的由交变的电场和磁场相互激发在空⽓中传播的电磁振荡，如光波、热辐射、微波、⽆线电波等，
电磁振荡是沿着各个不同⽅向传播的。

这种电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射等）称为电磁辐射。

⽆线电波（km或m）、微波（cm或mm）、红外线（µm）、可见光（nm或µm）、紫外线（nm或µm）、γ射线等都是电磁波，只是波源不同，波长（或频率）也各不同。

将各种电磁波在真空中的波长按其长短依次排列⽽成的图表称为电磁波谱。

波长最长的是⽆线电波（按波长可细分为长波、中波、短波和微波）波长最短的是γ射线。

*遥感常⽤的各光谱段的主要特性
①紫外谱段(Uitrauilet ，UV)：波长范围为0.01~0.4µm，位于可见光谱段紫⾊以外。

太阳辐射含有紫外线，通过⼤⽓层时，由于⼤⽓中臭氧吸收作⽤，只有0.3~0.4µm波长的紫外线部分能穿过⼤⽓层到达地⾯，且能量很少。

可适⽤于紫外摄影，能监测⽓体污染、海⾯油膜污染以及探测碳酸盐岩分布。

②可见光谱段(Visible light)：波长为0.4~0.7µm，是电磁波谱中⼈眼能唯⼀能见到的谱区，它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫⾊光组成，可⽤胶⽚和光电探测器收集和记录，是鉴别物质特征、进⾏⾃然资源与环境调查的主要谱段。

可采⽤摄影成像。

③红外谱段(Infrared ，IR)：波长为0.7~1000µm，位于可见光谱段红端以外。

为了实际应⽤⽅便，⼜将其按波长划分为：近红外（0.76~3.0µm），中红外（3.0~6.0µm），远红外（6.0~15.0µm）和超远红外（15~1000µm）。

其中波长0.7~1.3µm波长范围的辐射可以⽤于摄影(胶⽚)⽅式探测，也可⽤扫描⽅式，采⽤光谱仪和扫描仪记录地物的电磁波信息，对探测植被和⽔体有特殊效果。

中红外、远红外和超远红外是产⽣热感的原因，可以探测物体的热辐射，所以也叫热红外，⾃然界中任何物体，当温度⾼于绝对温度（－273.15℃）时，均能向外辐射红外线。

热红外辐射不能⽤摄影⽅式探测，须⽤光学机械扫描⽅式获取信息。

在热红外中⽬前主要应⽤3~5µm和8~14µm两个谱段。

热红外可以夜间成像，能进⾏全天时遥感。

除⽤于军事侦察外，还可以⽤于调查浅层地下⽔、城市热岛、⽔污染、森林探⽕和区分岩⽯类型等，有⼴泛的。