3S技术及其综合应用(精)
3S集成技术应用实例
第三节 "3S" 技术综合应用实例⑴3S 技术在车辆导航与车辆监控系统中的综合应用⑵3S技术在海洋资源开发中的应用⑶3S技术在精细农业发展中的应用⑷3S技术在土地研究中的应用⑸3S技术在全球变化研究中的应用⑹3S技术在其它领域中的应用8.3.1 3S 技术在车辆导航与车辆监控系统中的综合应用车辆导航与监控系统是一项融 GPS 、 GIS 、遥感技术与通讯技术为一体的复杂系统，它通过对车辆（移动目标）的导航、动态跟踪、监控、检查与服务等机制，来完成对车辆的综合管理与控制。
目前，这类系统已经在国内外不少城市试用，它倍受公安、银行、保安、出租车管理等部门的青睐。
车辆导航与车辆监控系统主要由硬件、通讯环境、 GPS 导航仪和地理信息系统等组成。
系统硬件包括监控中心计算机阵列和全部移动车台；在 3S 技术支持下，监控中心计算机阵列连网后形成车辆信息监测与控制系统，管理人员可以对监控车辆进行动态编组管理、导航与调度，在控制中心，具有大画面、高清晰度的大屏幕显示系统能够动态实时地显示来自各个车辆运行状况，管理人员可以实时看到移动车辆运行情况，对不同区域或特定目标进行锁定式监控，系统确保紧急报警信号优先监测，在紧急状态时可以应急调出具有辅助决策功能的警情专用地图，详细显示以事故地点为中心的区域情况，以供决策参考。
GPS 导航仪在移动车辆上主要具有对行驶中的车辆进行定位和提供导航功能的功能。
GIS 在车辆导航与监控系统中的综合应用车辆安装 GIS 后，司机在汽车上可以进行以下查询：道路上任一点相关信息（沿街单位名称、周围旅馆、饭店信息、治安岗亭等特殊信息）、城市任一条公路信息（长度、路况、路边单位分布及电话号码等）、最优路径计算，给出动态目标起点到终点之间的最优路径 ( 选择两点之间最近路线，最快路线等 ) 、可计算出电子化地图上任意两点间的距离。
在控制中心，地理信息系统可以完成以下功能：支持扫描仪和数字化仪输入，可以对数字地图中公路信息进行增加、删除、移动等修改。
3s技术及应用
3s技术及应用3S技术是一种综合应用技术，包括卫星遥感技术（Remote Sensing）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）和地理信息系统（Geographic Information System，GIS）。
它们之间相互关联、相互支持，通过数据采集、处理与应用，为地理空间信息的分析与研究提供了坚实的技术基础。
3S技术应用广泛，覆盖农业、城市规划、林业、水利、环境保护等领域，对于实现资源管理、环境保护和科学决策等具有重要作用。
下文将对3S技术及其应用进行详细解释。
1. 卫星遥感技术卫星遥感技术是利用遥感卫星获取地球表面信息的一种技术。
这种技术可以获取广阔范围的数据，不受地形地貌、气象、人类干扰等影响，具有全球覆盖、实时数据获取和大量数据处理等特点。
卫星遥感技术利用不同波段的传感器获取不同的地球表面信息，包括地表温度、植被覆盖、土地利用等，为资源管理、环境保护、灾害监测等提供了基础数据。
卫星遥感技术在资源管理领域的应用主要包括农业、林业、水利等领域。
在农业领域，卫星遥感技术可以帮助农民制定合理的农业生产计划，监测土地利用，识别病虫害等，提高农业生产效率。
在林业领域，卫星遥感技术可用于森林生长状况的监测、森林资源类型的调查、森林采伐与复制等，实现了对森林资源的可持续利用。
在水利领域，卫星遥感数据与其他数据的结合运用，可以有效监测湖泊、水利建设、水资源利用等方面的情况，为水资源管理提供定量分析和评价手段。
2. 全球定位系统全球定位系统是一种利用卫星技术进行位置定位的系统。
通过GPS定位系统，可以获取精准的坐标数据，包括位置、速度、方向等信息，对于军事、交通、物流等领域有着重要作用。
GPS在科学研究、生产管理、环境监测等方面的应用也越来越受到关注，例如GPS在地质灾害监测、海洋气象预测、城市规划等方面均有广泛的应用。
在农业领域，GPS定位系统可以实现准确的土地测绘、农田水利设施的规划和建设、播种种植的精准施肥、精准喷药等，为农业管理提供了科技化的手段。
《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技术的应用
GIS
地理信息系统完成地球资源与环境信息的分析任务。 全球变化数据检索与查询。 如全球变化研究中，海--陆--气相互作用和水循环 在全球变化的区域响应中起着关键的作用。上述研 究，涉及大气、海洋、地理、水文和生态多种学科 的大量数据和多种遥感资料，它需要利用GIS技术进 行管理、检索和查询。
GPS
利用GPS定位技术监测气候变暖导致的海平面上升。 利用高精度GPS测量地球表层的板块运动。
海平ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上升
东非大裂谷
六、3S技术在其他领域中的综合应用
六、3S技术在其他领域中的综合应用
1、环境动态监测与环境保护
2、防灾、减灾、救灾
3、城市规划与城市管理
地理信息系统的真正价值在于它能够快速进行 分析，帮助规划人员来解决城市规划中碰到的 问题。
五、3S技术全球变化研究中的综合应用
全球变化：指气候和地表及地表以上各种因子 间的相互作用造成的环境变化，它涉及到岩石 圈、大气圈、水圈和生物圈。 影响全球变化的因素： A 自然过程 B 人类活动
RS
遥感技术提供了地球上环境与资源的动态变化信息。
Spot卫星 利用遥感技术获取全球变化信息，时间周期很短。 天空中运行的气象卫星，可以一天两次监测同一地 区，法国SPOT地球观测卫星，在需要时可3〜5天的 间隔观测同一地区，美国发射的地球观测卫星，以 Landsat卫星 16〜18天的时间间隔观察同样的地区。
3S技术及其应用课程标准
3S技术及其应用课程标准一、前言（一）课程性质基本信息1.课程名称：2.课程类别：专业核心课3.课程编码：1010234.学分：3.5学分5.学时：50学时+30学时（1周实习）=80学时6.适应专业：林业技术专业（二）课程性质《3S技术及其应用》是林业技术专业的一门专业核心课程。
目的是培养学生在林业生产中使用3S技术（RS、GPS、GIS）从事一类、二类、三类森林资源调查，天保工程、退耕还林工程检查中森林资源调查，其他各种植物资源、森林公园风景资源等专项调查、林业生态工程调查等各类森林资源调查工作、森林资源经营管理与监测中外业数据资料的获取，内业资料整理和分析计算，数据资料输出所必须的职业能力核心课程。
（三）课程标准设计思路1.课程设置依据本课程是根据林业技术专业学生完成已确定的职业岗位（经过企业调研、往届毕业生就业岗位调研和行业专家座谈，确定本专业学生就业岗位本专业已确定职业岗位为：种苗基地经营管理、林业调查规划设计、商品林培育、森林资源经营管理与管护）上工作任务时所需要的森林调查技术、森林资源经营管理与监测等职业能力要求，学生考取“森林资源管护工”、“森林资源管理与监测工”职业资格证书而开设。
为各种森林资源调查、森林资源经营管理与监测工作提供技术，培养学生对森林资源数量调查和质量评价、动态监测的能力。
该课程为各种森林资源调查提供现代化新技术、新方法，培养学生对用新技术、新方法进行森林资源数量调查和质量评价的能力，它能够完成“林业调查规划设计”岗位30%的任务。
2课程改革的基本理念以“学习成果为本、教学过程控制，项目任务引导”的教学理念为指导，努力筛选先进、实用的教学内容，有效传递内容的教学方法，以优质的生产性的教学设施为保障，开展“以学为主、多向互动、实践优先、成果积分”等课程建设与评价体系探索，同时建立高效的信息反馈与纠偏机制。
同时与企业紧密结合，以岗位需求和森林调查工作、森林资源经营管理与动态监测系统过程为导向、职业技能鉴定为依据，建立行动领域课程体系。
对3S的认识及3S技术在生活中的应用
对3S的认识及3S技术在生活中的应用什么是3S？3S指的是“5S改善法”中的前三步，即Seiri、Seiton和Seiso，分别对应着整理、整顿和清扫。
5S改善法是日本企业管理中非常重要的一项管理方法，主要用于提高劳动效率，改善工作环境，保证产品质量和提高员工的工作满意度。
Seiri（整理）：将无用的事物排除在外，只留下必要的物品。
例如在办公室中，需要分类整理文件和书籍，丢弃不必要的文件和损坏的书籍等。
Seiton（整顿）：对工作场所进行整顿，使工作流程更加顺畅。
例如将常用的物品放置在易于取用的地方。
Seiso（清扫）：对工作场所进行清洁，使工作环境更加卫生。
例如每天对办公桌进行清扫，定期清理工作场所等。
3S技术在生活中的应用3S技术虽然起源于工作环境中，但其实我们也可以将其应用于日常生活中，以使我们的生活更加方便、快捷、整洁。
下面是3S技术在生活中的应用：Seiri（整理）Seiri主要是为了减少无用的物品，使我们的环境更加整洁。
我们可以将其应用于日常生活中的物品分类整理，只留下我们需要的东西，让我们的物品更加有序，找东西更加方便。
比如，可以在整理衣柜的时候，把不常穿的衣服和不合身的衣服放到另一个柜子里或者捐出去，这样衣柜内的空间也会更加宽敞，取用衣服也更加方便。
Seiton（整顿）Seiton主要是为了把物品放置在合适的位置，增加工作效率。
在我们的生活中，我们同样可以做到把物品放置合适的位置，使我们的生活更加方便。
比如，在厨房里，将常用的调料放置于易取得的地方。
这样在做菜时，我们可以立刻取到所需的调料，省去了寻找的时间，提高了工作效率。
Seiso（清扫）Seiso主要是为了保持工作环境的清洁卫生，我们可以将其运用到日常生活中，使我们的环境更加整洁。
比如，将家里定期打扫一下，可以清除家里的垃圾，并且保持房间的整洁干净。
这样会使我们的生活环境更加卫生，并且更加舒适。
3S技术的应用范围非常广泛，不只是在企业管理中可以应用，在我们的日常生活和工作中，也有很多的应用场景。
对3S的认识及3S技术在生活中的应用
对3S的认识及3S技术在生活中的应用3S指的是GIS＋GPS＋RS。
：“3S”是将RS、GPS、GIS通过数据接口严格地、紧密地、系统地集合起来，使其成为一个更具有应用价值的大系统。
3s技术主要应用于与空间数据相关的行业领域，随着数字地球数字城市的概念提出，日益受到重视。
GPS是利用多颗导航卫星的无线电信号，对地球表面某点进行定位、报时或对地面移动物体进行导航、追踪的技术系统。
GPS接收机只要可以同时接收到3个卫星信号，就可以实现测算出观测者的位置，获得经纬度(大地)、高程等，同时可以利用第四颗星进行纠正，从而实现实时、连续的提供地球表面任意点的经纬度和高程数据。
ＧＰＳ全球定位系统问世几十年来，最初主要应用于军用定位和导航。
GIS是在计算机软硬件系统支持下，应用地理信息系统和系统工程理论，科学管理和综合分析地理数据、提供管理、模拟、决策预测预报等各项任务所需的各种地理信息的技术系统。
ＧＩＳ地理信息系统则最初运用在地质勘测等行业。
RS是不与观测目标物体直接接触，运用航天、航空(包括近地面)的遥感平台(仪器，获取观测目标的从可见光到微波波段的电磁波辐射特征，并探测其在空间上、时间上的变化规律的综合探测技术。
随着网络通信环境的改善，ＩＴ技术的完善和普及，这些过去专业的应用也不再遥不可及。
尤其在“数字化城市”的规划中，它们被赋予了“加强城市建设和管理信息化”的重任，并已经在交通、运输、公安系统以及公用事业等行业中发挥其独有的作用，且正一步步地走进我们的生活……由于３Ｓ从数据到应用都与政府有关，特别是涉及到公众应用，这也是３Ｓ走向行业应用的“试验田”。
在成都市２００２年城市信息化发展规划中，已经明确“积极推进城市信息化支撑体系建设”的目标，指出“要建设以ＧＰＳ、ＧＩＳ和ＲＳ为一体的公共基础信息平台，以接警和处警中心为应用平台构建城市应急救援系统”。
该市公安、消防、卫生等部门和单位去年已经启动建设工程。
目前两两结合的系统相继应用广泛。
3S技术与应用-第一章
宏观决策：
利用拥有的数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析， 为国家宏观决策提供依据。例如：
• 系统支持下的土地承载力的研究，以解决土地资源与人口容量的规划。
• 三峡地区研究，提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等 可靠的数据。 军事： 海湾战争中，美国国防制图局建立了3S集成系统，把数据直接送到海 湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时实时服务。 商业上：管理和分析空间数据，并将结果可视化，成为科学经营、
环境监测和分析：污染监测、评价和分析。确定污染源、
蔓延过程、评价污染程度、预测。 工商管理：客户位置、相关信息（邮编、电话、销售状况、
负责销售员等），销售分析。
第一章 绪论
第三节 GIS的概念、发展及应用 第1页 一、概念
信息：
用文字、数字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的 内容、数量或质量等特征，以便向人们提供关于现实世界的事实知
为地理信息在各部门的传播和应用提供保证。
第一章 绪论
第二节 狭义的3S技术 第1页
一、含义 RS（Remote Sensing）：
获取地面信息，并更新。
GIS（Geographic Information System）：
对地理信息进行采集、存储、管理、分析和显示的基础平台。
GPS（Global Positioning System）：
区域性：通过公共的地理基础体现的地理信息的定位特征。
如用公里网坐标识别空间位置。 多维性：一个坐标位置上具有多个专题和属性信息。 动态性：地理信息的动态变化特征，即时序特性。 地理信息系统: 地理信息系统是在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采 集、存储、管理、操作、模拟、显示和综合分析的计算机技术系统。
工程测量中3S技术的应用
工程测量中3S技术的应用前言“3S”技术指的是全球卫星定位系统（GPS）、卫星遥感（RS）、和地理信息系统（Gis），它开辟了测绘技术的新大陆，成为现代测绘的重要技术手段。
其优点是提高了测绘作业的效率，增加了测绘的精准度，创造了新的测绘作业概念与模式，为测绘领域注入了鲜活的技术含量。
一、3S技术概况3S技术是全球定位系统（GPS）、卫星遥感（RS）、地理信息系统（Gis）的统称。
这些测绘技术起到迅速、精准的定位空间实体的作用，并对于获取的空间实体相关信息进行宏观分析，进而得到有效的测绘信息，为测绘工作的展开奠定了基础。
GPS技术使测绘领域的定位技术发生了革命性的变革，GPS以高效率、高精准的三维坐标定位技术逐渐代替了传统以来的测角、测水准、测距等为主体的常规地面定位技术，能够快速、准确的为多个用户同时提供瞬时的全球任意一点三维测速。
其应用领域已经突破了工程测量学，在航空摄影测量、城市测量、大地测量等测绘领域也大有作为，对于这些领域的常规光学和电子仪器也造成冲击。
卫星遥感（RS）技术的特点是，不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息，经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其空间分布、动态变化等特征的技术。
目前，遥感卫星的数量和种类已经逐步升级，逐渐形成了立体、周密、多层次、多方位的全天候对地观测网，轻而易举获取测定目标相关资料。
地理信息系统（Gis）技术的特点是，把空间数据作为研究的对象，在利用各种地理图形的基础上，用计算机对空间数据进行录入、编辑、存储等操作的综合分析技术系统。
现在高分辨率的小型商业卫星正是利用这种技术进行的立体制图，已经取得了良好的应用效果。
二、3S技术在工程测量中的应用（一）GPS技术在工程测量中的应用在工程测量中，利用GPS对点位选择范围广、作业效率高、精准度高、布网方便的特点建立工程控制网，能够避免测量长距离时的误差过大等缺点，保持了数据的可靠性和连贯性。
地理信息系统原理第9章 3S集成技术及应用
西藏全区多时像TM/ETM数据的搜集
分别搜集了西藏全区90年代、2000年左右、最近 的TM/ETM数据200余景。数据为UTM投影 (Universal Transverse Mercator，通用横轴墨卡托投 影)。
西藏全区70年代MSS数据
湖泊信息提取 ① 路线 ② 方法 ③ 提取
水文、气象资料
3S集成…….
2. 3S集成
3S技术的集成方式：
GPS与GIS集成：
环境动态监测、自动驾驶、环境管理… 作为实时提供空间定位数据的技术，GPS可以与地理信息 系统进行集成，以实现不同的具体应用目标：
1）定位 、导航 2）测量 3）授时。
GPS 接收机
地理信息系统
数据接口
数据处理
显示 数据记录
定位 测量 监控导航
遥感素的提取 2）DEM数据的生成 3）土地利用变化以及地图更新
3.3S集成应用实例
3S集成车辆监控、调度、应急指挥 3S集成在生态环境 管理中的应用 3S集成用于精准农业 3S在数字城市中的应用
3.3S集成应用实例
一、3S集成车辆监控、调度、应急指挥
3.3S集成应用实例
一、3S集成车辆监控、调度、应急指挥
3.3S集成应用实例
一、3S集成车辆监控、调度、应急指挥
3.3S集成应用实例
一、3S集成车辆监控、调度、应急指挥
功能丰富
车辆定位 紧急报警 超速报警 远程监听 历史回放 车辆在线查询 车辆事件统计 车辆超速统计 车辆巡线统计
车辆监控 区域报警 远程控制 远程调度 地图功能 车辆里程统计 区域查询车辆 车辆巡点统计 车辆轨迹播放
全球定位系统
地面监控部分：有分布在全球的5个地面站组成，其中包括卫星 监测站、主控站和信息注入站
3S技术的集成及其应用
GIS
GPS 定位与导航
RS
遥感技术
地理信息系统 全球定位系统
概 利用一定的技术 专门处理地理空 利用卫星在全
念 装备在航空器或 间数据的计算机 球范围内适时
航天器上对地物 系统
进行导航、定
进行遥远的感知
位的系统
代 RS 号
GIS
GPS
别 人的视力的延伸 地图的延伸 名
技 遥感平台、传感 计算机硬件、软 GPS卫星星座、
合动态预测③计
算机系统支持
作 短时间内获得全面 能对地理空间数 为各类用户提
用 资料以便即使安排 据进行输入、管 供精密的三维
防灾、救灾
理、分析和表达 坐标、速度和
时间
应 农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、 用 水利、通讯、交通、公安、教育、能源等各行业
二、GIS与RS的集成应用
遥感数据是GIS的重要信息来源，GIS则可作 为遥感图像解译的强有力的辅助工具。GIS作为 图像处理工具，可以进行几何纠正和辐射纠正， 图像分类和感兴趣区域的选取；遥感数据作为 GIS的重要信息来源，可以进行线和其他地物要 素的提取，DEM数据的生成，以及土地利用变化 和地图更新。
情感态度与价值目标：
培养关注世界地理信息技术的发展的意识， 养成动脑思考问题的良好习惯;
培养科研兴趣，体会研发高科技产品的乐 趣与成就感。
教学重难点
重点：
1．GIS与RS以及GIS与GPS的集成应用； 2．3S技术的综合应用。
难点：
阐述3S的技术优势, 分析它们之间的 互补性, 总结3S集成应用的优势和意义。
息 技
及
术
其
体
应
GIS与GPS得集成应用
3S技术原理与应用
GPS具有全球性、全天候、连续定时定位的优势，可以对采集的 农田信息进行空间定位；RS在数据获取方面具有范围广、多时相、 多波谱的特点，可以获取农田作物的生长环境、生长状况和空间 变异的大量时空变化信息。
RS技术可以客观、准确、即使地提供作物生态环境和作物生长 的各种信息。它是精准农业获得田间数据的重要来源。遥感技 术在精准农业中具有以下的应用。
（4）利用RS数据实现GPS定位遥感信息查询。 （5）GPS气象遥感技术 利用GPS气象遥感技术（利用GPS卫星和接收机之间无线电 讯号在大气电离层和对流层中的延迟时间），了解电离层中电 子浓度和对流层中温度湿度，获得大气参数及其变化情况，因 而目前建立和正在建立的全球许多GPS观测网将对天气预报尤其 是短期天气预报发挥巨大作用。
（4）车辆监控导航系统
3.全球定位系统与遥感
GPS与RS结合的关键是硬件，即GPS与RS传感器的结合。二 者的结合能够实现无控制点的情况下空对地的直接定位。
（1）遥感图像几何校正的对地定位： 遥感影像的几何校正需要地面控制点（GCP），地面控制点 应选用图像上易分辩、较精细、容易目视辨别的特征，如道路交 叉点，河流弯曲或分叉处，海岸线弯曲、湖泊边缘，飞机场，城 廓边缘等。这些地面控制点的坐标一般借助地形图来确定。但由 于地形图的时效性，有时需要实地测量，GPS可以准确、快速地 测出地面控制点地坐标，这是传统测绘方法无法相比的。
1.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： 1）GIS作为RS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； ——借助GIS数据库中空间数据（如DTM），可解决遥感的“异物 同谱” 问题，从而提高对遥感数据的识别精度和效率。 2）RS作为GIS的数据来源： ——地物要素的提取； DEM数据生成； ——土地利用变化以及地图数据更新； ——及时准确地为GIS提供综合和大范围的资源和环境数据；
3S技术及其发展与应用
利用多个时期的航空遥感影像图进行城市用地变迁动态研究，结合数理统计方法进行城市重心移动、离散度、紧凑度和放射状指数等形态测度评价，利用叠加分析、缓冲区分析、拓扑分析等工具进行商业服务设施和中小学的服务范围分析、交通可达性评价和建设条件适宜性评价，这有助于总结城市发展规律，发现存在的问题，增加空间分析的深刻性。
[7]．常庆瑞．遥感技术导论[M]．北京：科学出版社，2004：5-8,．
[8]詹庆明，肖映辉．城市遥感技术[M]．武汉：武汉大学出版社，1999：2-4．
[9]党安荣．遥感技术在城市规划研究中的应用[J]_，J、城镇建设，2001(7)：22—23．
[0]何香玲，张跃，郑钢，等．GPS全球定位技术的发展现状、动态及应用[J]．微计算机信息，2002，18(5)：3—5．
1、精准农业与3S的应用
精准农业(Precision Agriculture，Precision Farming，Precision Crop Management)又称精细农业、精确农业、精准农作和处方农作．是近年来国际上农业科学研究的热点领域，实际上是主要应用3S技术，还有作物生产管理辅助决策支持系统和智能化农业机械装备技术，在定位采集地块信息的基础上，根据各地块土壤、水肥、作物病虫害、杂草、产量等在时间与空间上的差异，进行相适宜地耕种、施肥、灌水、用药，其目的是以合理的投入获得最好的经济效益，并保护环境，确保农业可持续发展．通俗地说：精准农业就是利用RS作宏观控制；用GPS精确定位地面位置；用GIS将地面信息(地形、地貌、作物种类和长势、土壤质地和养分、水分状况等)进行储存，按区内要素的空间变量数据，精确设定最佳耕作、施肥、播种、灌溉、喷药等多种操作，变传统的粗放型经
2．2现状调查与数据管理
3S技术及其应用
统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、
作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。目前国内比较流行的GIS平台软件有： ArcInfo、MapInfo等。
GPS
GPS是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全
方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是由空间星座、
3S技术在城市规划中的应用
1 城市基本地形图更新 城市规划的基本条件就是大比例尺地形图，但传统的线划地图不仅建立周期长，更新困难，而且比较抽象，已经从原始
信息中筛去了很多环境成分。4D产品包括数字线划地图(DLG)、数字高程模型(DEM)、数字栅格地图(DRG)、数字正射
影像图(DOM)，是新一代测绘产品的标志，有着现势性强、更新速度快、信息含量丰富等优点，将转变传统地图的观念， 加快数据更新，丰富表现手段，也是对传统测绘方法的现代化改造。 2 现状调查与数据管理 城市规划的初始阶段就是现状调查，往往要耗费大量的人力、物力、财力，又难以做到实时、准确。运用Rs技术可以迅 速进行城市地形地貌、湖泊水系、绿化植被、景观资源、交通状况、土地利用、建筑分布的调查；运用GIS技术则能将 大量的基础信息和专业信息进行数据建库，实现空间信息和属性信息的一体化管理与可视化表现，提供方便的信息查询 和统计工具，克服CAD辅助制图的局限性。 3 现状评价与空间分析 利用多个时期的航空遥感影像图进行城市用地变迁动态研究，结合数理统计方法进行城市重心移动、离散度、紧凑度和 放射状指数等形态测度评价，利用叠加分析、缓冲区分析、拓扑分析等工具进行商业服务设施和中小学的服务范围分析、
单一的地图制图转向电子地图数据库、地理信息系统的建设，技术结构也从单一
农业3S技术—S技术集成应用
GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。
3S技术集成应用
RS
GPS
GIS 管理、查询、更新、分析、评价
3S集成系统的实时空间定位、 一体化数据管理、 语义和非语义信息的自动提取、 数据自动更新、 数据实时通信、 集成化系统设计方法以及图形和影像的空间可视化
为了实现真正的3S技术集成，需要研究和解决3S集成系统设计、实现和应用过程中出现的一些共性的基本问题
3S技术集成应用
RS与GIS集成
1.RS为GIS提供信息源 RS数据是GIS的重要信息来源，GIS则可作为RS图像解译的强有力的辅助工具。利用 RS数据可以进行各种地物要素的提取、DEM数据的生成，以及水土保持和水土流失动 态变化和地图信息更新。GIS作为图像处理工具，可以进行几何纠正和辐射纠正、图像 分类和感兴趣区域的选取。RS与GIS的结合实质是数据转换、传输、数据配准。
3S技术集成应用
全球 定位 系统
空间 定位
遥感 获取
地理 信息
管理、查 询、更新、 空间分析、 应用评价
地理 信息 系统
GIS+R S
七壤理化信息 生物信息
小区气象信息 甘蔗生长信息
GIS+E S
地理信息系统
专家系统 信息流程图
Байду номын сангаасGIS+GP S
滴灌控制系统 施肥
甘蔗砍运
GIS：地理信息系统 RS：遥感技术 ES：智能决策系统 GPS：全球定位系统
3S技术集成应用
3S技术集成应用
RS遥感
3S技术
GIS地理信息系 统
GIS全球定位系 统
3S技术及其应用
2021/5/27
1
一、遥感技术（RS）
2021/5/27
堪 培 拉
遥感图象 （RS） 2
1、什么是遥感 遥感，就是遥远的感知。
人们利用一定的技术装备，在航空器 或航天器上，对遥远的地物进行感知。 遥感是人的视力的延伸。
2021/5/27
3
航空器
2021/5/27
4
航天器
2021/5/27
A
B．孔隙
C．肥力
D．空气
2021/5/27
26
【例3】 遥感探测范围由大到小的是 A.宇宙飞船 飞机 人造卫星 B B.人造卫星 飞机 高空气球 C.宇宙飞船 高空气球 飞机 D.人造卫星 高空气球 飞机
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【例4】阅读材料 ，回答下列问题： 遥感技术在农业领域有广阔的研究前景，一些国家利用资源
林病
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巴拉圭洪水前
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巴拉圭洪水后
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例1 、在遥感技术中，可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状 况。读图回答 1 ---3 题。
( 1 )图中，重度病害植物反射率高于健康植物反射率的波 段是( )
① 红外线 ② X 光 ③ 可见光 ④ 紫外 D
A ． ① ② 2021/5/27 B ． ② ③ C ． ③ ④ D ． ① ③ 23
(3)不同的地物和地物的不同状况也有不同的反射率，根
据这个原理，可以利用遥感的工作有( D)
① 判断水体污染 ② 判断人口分布
③ 分析城市大气污染 ④ 估算工业生产总值
A ． ① ② 2021/5/27 B ． ② ③ C ． ③ ④ D ． ① ③
3S技术发展与应用
3S技术在应急救援中的应用
3S技术集成：遥 感、全球定位系统 和地理信息系统
3S技术在应急救援 中的应用：快速定 位、灾区监测和救 援资源调度
3S技术在应急救援 中的优势：提高救 援效率、减少人员 伤亡和财产损失
3S技术在应急救 援中的案例：地震 、洪水等灾害的救 援
3S技术发展趋势 与挑战
3S技术的发展趋势
GIS：用于处理 和分析地理空间 数据提供地图和 空间分析功能
RS：通过遥感卫 星获取地球表面 信息用于环境监 测、资源调查等 领域
GPS：提供全球 范围内的精确定 位和导航服务广 泛应用于交通、 农业、军事等领 域
3S技术发展历程
1960年代：遥感技术（RS）开始应用 于地球观测
1970年代：全球定位系统（GPS）开 始发展
自然资源管理：用 于土地利用、水资 源管理、森林资源 管理等
灾害预警与应急管 理：用于地震、洪 水、滑坡等灾害的 预警和应急管理
商业分析：用于市 场分析、选址分析、 客户分析等
3S技术集成与应 用
3S技术集成的意义与方式
意义：提高工作效率降低成本 提高准确性
方式：通过GIS、RS、GPS等 技术的集成实现数据的采集、 处理、分析和应用
究
遥感技术应用案例
农业监测：监测农 作物生长情况预测 产量
环境监测：监测大 气、水质、土壤等 环境因素
城市规划：监测城 市发展情况为规划 提供依据
灾害监测：监测自 然灾害如地震、洪 水等为救援提供支 持
全球定位系统 （GPS）
GPS系统组成
空间部分：由24 颗卫星组成分布在 6个轨道面上
控制部分：由地面 监控站组成负责监 控卫星运行状态
隐私保护： 随着3S技 术的广泛 应用隐私 保护成为 亟待解决 的问题
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GPS在3S技术中的作用
空间定位的基本原理
从理论上讲，知道三颗卫星至观测站之间的几何 距离，并利用GPS接收机收到的这三颗卫星的导航 信号推算出的卫星瞬时坐标，就可以计算出观测 站的位置。其方法是，以卫星的瞬时坐标为球心， 以卫星至观测站之间的几何距离为半径，作出一 个球面，分别以三颗卫星的瞬时坐标为球心，卫 星至观测站之间的距离为半径，作出三个球面， 三个球面的交点就是观测站在空间中的位置。由 于一般GPS接收机安装非精密钟，接收到的时间存 在误差，故计算出卫星与用户之间的距离有误差 （称为伪距），因此需要利用第四颗卫星进行时 间上的纠正，以保证时间上同步。
在车辆导航与监控系统中的应用
GPS在车辆导航与监控系统中的应用
提供导航功能。 GPS 转向民用市场后最先应
用的领域就是为车辆导航。司机指定该车行 驶的目的地和行驶路线。GPS 导航仪开始工 作后， GPS 接收机不断地接收卫星定位信息， 信息处理器快速计算出车辆所在的位置，然 后将这些位置信息与设定的行驶路线坐标相 匹配，一旦车辆偏离了行驶路线，导航仪就 会发出警告，提醒司机注意。
空间分析与属性分析
地理信息的可视化表现
GIS在3S技术中具有采集、存贮、管理、 分析和描述整个或部分地球上与空间和 地理分布有关的数据的重要作用
RS在3S技术中的作用
遥感技术能动态地、周期性地获取地表信息， 广泛应用于各个领域。遥感数据在3S技术中 的作用主要表现在： GIS数据库的数据源 遥感数字图像可以作为GIS数据库中一种重要 的数据源，从遥感图像中可以获取不同专题 数据，更新GIS数据库中的地学专题图。 遥感技术能够以低廉的价格快速提供各种遥 感数字图像，这为我们利用遥感图像理解技 术获取不同地学专题信息，更新GIS中专题图 提供了条件。
在车辆导航与监控系统中的应用
GIS在车辆导航与监控系统中的应用
GIS可以提供辅助决策功能：
控制某点的决策优选列表（路、道口、警点警力、
电话等）。 控制某区域的决策优选列表（区域内外有关信息）。 现有警车、救护车驶往出事点的路线优选列表（最 畅通路线、最近路线、行驶时间）。
平时可以将各种紧急情况下的相应的备选方案 存入计算机，当实际事件发生时， GIS 将立即 自动产生相应的备选方案供用户参考决策。
3S综合应用实例
在车辆导航与监控系统中的应用 在精准农业发展中的应用
在土地研究中的应用
在全球变化研究领域的应用
在车辆导航与监控系统中的应用
车辆导航与监控系统是一项融GPS、GIS、 RS技术与通讯技术为一体的复杂技术系 统。它通过对车辆等（移动目标）的导 航、动态跟踪、监控、检查与服务等功 能，来完成对车辆的综合管理与控制。 目前，这类系统已经在国内外不少城市 试用，备受公安、银行、保安、出租车 管理等部门的青睐。
在车辆导航与监控系统中的应用
GPS在车辆导航与监控系统中的应用
对行驶中的车辆进行定位。GPS接收机接收
GPS卫星数据后，计算出自身车辆当前的位 置，位置信息按特定的编码方式，送至数据 发送机，经天线传至控制中心。同时GPS导 航仪将目前位置数据通过接口传输到GIS系 统，在GIS支持下，位置数据以点状符号表 现在电子地图上。
RS在3S技术中的作用
利用遥感数字影像获取地面高程，更新GIS中
高程数据 从不同角度拍摄的同一地区的航空照片和高 分辨率卫星数字影像上，可以利用数字影像 相关技术对重叠成像区域实现地形高程信息 的获取，这是对传统测绘方法的重大改进。 随着高分辨率遥感影像在民用领域的推广使 用，利用高分辨率遥感影像获取地面高程的 成本将会降低，它将成为更新GIS数据库高程 数据的一个重要数据来源。
在车辆导航与监控系统中的应用
GIS在车辆导航与监控系统中的应用
车辆安装GIS后，司机在汽车上可以进行以下查 询：
道路上任一点的相关信息（沿街单位名称，周围旅
馆、饭店信息，治安岗亭等特殊信息）。 城市每条道路信息（长度、路况、路边单位分布、 电话号码等）。 最优路径计算，给出动态目标起点到终点之间的最 优路径（选择两点之间最近路线，路况最佳路线 等）。 可计算出电子地图上任意两点间的距离。
在车辆导航与监控系统中的应用
RS在车辆导航与监控系统中的应用 利用高分辨率遥感影像图作为电子地图 电子地图是依赖于计算机显示设备进行显示 的数字地图。这种以数字形式存贮的电子地 图，计算、检索与查询方便，便于传输与更 新。它可以存贮在磁盘或光盘（ CD － ROM） 中，便于保存和携带。电子地图与“全球定 位系统”结合产生的导航系统，使司机不仅 能够及时了解道路与周围环境的信息，而且 能够随时确定当时的地理位置。
在车辆导航与监控系统中的应用
技术系统
车辆导航与 车辆监控系 统主要由硬 件、通讯环 境、GPS导 航仪和地理 信息系统筹 组成。
在车辆导航与监控系统中的应用
技术系统
在3S技术支持下，监控中心计算机阵列联网后 形成车辆信息监测与控制系统，管理人员可以 对受控车辆进行动态编组管理、导航与调度。 在控制中心，具有大画面、高清晰度的大荧屏 显示系统，能够动态实时地显示来自各个车辆 的运行状况，管理人员可以实时看到移动车辆 运行情况，对不同区域或特定目标进行锁定式 监控，系统确保紧急报警信号优先监测，在紧 急状态时可以应急调出具有辅助决策功能的警 情专用地图，详细显示以事故地点为中心的区 域情况，以供决策参考。
在车辆导航与监控系统中的应用
技术系统
通讯环境包括无线集群通讯网和监控中心局域 网。正常行驶时，车载收发信机通过无线集群 通讯网，自动实时发送信息至监控中心，不停 地将车辆当前位置和状态送到监控中心并在地 图上显示出来。当遇到紧急情况时，用户只需 按下安装在车上预定位置的按钮，报警信息立 即传送到监控中心。控制中心优先处理紧急报 警信号。此外，司机通过语音收发设备与控制 中心保持正常的通信。通过以上方式，控制中 心可以动态跟踪、调度与监控各入网车辆。
在车辆导航与监控系统中的应用
RS在车辆导航与监控系统中的应用 利用高分辨率遥感影像图作为电子地图
在车辆导航与监控系统中的应用
GPS在车辆导航与监控系统中的应用 在紧急情况下，可以利用（自动、人工）报警方式， 将车号和 GPS 提供的车辆位置信息通知控制中心。 例如，银行运钞车每天都要给许多银行送款和收款， 为了保证运钞车安全，可以预先规定其行驶路线， 这样车辆监控中心可随时监视运钞车的行驶状况， 一旦运钞车偏离其正常路线， GPS 导航仪就会向监 控中心报警，也可以通过互联网向车辆所在地最近 的各警局报警。根据需要，银行运钞车还可以装上 “紧急报警键”，该键隐藏在司机随手可触的隐蔽 处。在紧急情况发生时，可立即自动向监控中心报 送车号和由 GPS 确定的当前车辆的方位信息，告诉 监控中心该车发生特殊情况，保安人员根据当时车 辆所在位置，可以前来救援。
GPS在3S技术中的作用
空间定位的基本原理
分布在地球上空的多颗导航卫星，不停地发 射可用来求算并确定地球表层某点精确位置 与精密时间的无线电信号，空间定位系统接 收机接收来自导航卫星的信号，导航仪根据 星历表信息求得每颗卫星发射信号时在太空 中的位置，测量计算卫星发射信号的精确时 间，然后根据已知的空间定位卫星的瞬时坐 标和信号到达该点时间，通过计算，求得卫 星至空间定位系统接收机之间的几何距离， 在此基础上计算出用户接收机天线所对应的 点位，即观测站的位置。
GPS在3S技术中的作用
空间定位系统的作用
空间定位系统具有实时、连续地提供地球表面任 意地点上经纬度与高程，提供三维速度与精确时 间的能力。
精确的定位能力：美国军用GPS卫星导航仪能够接
收精密码（P码）信号，其单点测距定位精度在10 m之内，事后处理精度可达到厘米级，民用 GPS卫 星导航仪接收导航卫星发射的粗码（C／A码）， 仅用于定位服务。美国出于其国家利益考虑，将 粗码定位精度原先限制在100m，近年来，随着其 他国家GPS技术的发展与提高，美国放宽了对定位 精度的限制，不久前单点定位精度提高到15米。
在车辆导航与监控系统中的应用
GIS在车辆导航与监控系统中的应用
在控制中心，地理信息系统可以完成以下功能：
支持扫描仪和数字化仪输入，可以对数字地图中道
路信息进行增加、删除、移动等修改。此外，支持 数据文件的输入，地理信息系统读入图形数据文件， 然后用它直接生成图形。例如，将 AutoCAD 生成的 图形直接读入系统，进行显示。 支持电子地图的无级缩放、分层显示和管理。支持 地图与数据报表的打印与输出。 挂接多种数据库，支持对动态目标信息、道路信息、 地理信息、服务设施信息等各种信息的查询。
GPS在3S技术中的作用
全球定位系统组成
地面站，包括主控站、监测站与注入站。
主控站控制整个地面站的工作，其作用相 当于计算中心，它根据各监测站的数据， 计算与编制各个卫星的星历与卫星钟的校 正参量等。监测站负责跟踪接收各个卫星 发射的导航信号，完成测量卫星至监测站 的伪距离及其变化率等任务，并将数据预 处理后送到主控站。注入站负责将主控站 传递的卫星星历等信息注入给卫星。
3S技术及其综合应用
钱乐祥 广州大学地理科学学院 地理信息科学系 2005.2.22
3S技术及其综合应用
3S综合应用概述 3S综合应用实例
3S综合应用概述
GIS在3S技术中的作用 GPS在3S技术中的作用
RS在3S技术中的作用
GIS在3S技术中的作用
地理数据采集 地理数据管理
GPS在3S技术中的作用
全球定位系统组成
空间定位卫星导航仪，它包括空间定位系
统接收机、信息处理、控制与显示设备与 天线。空间定位系统接收机通过天线接收 卫星发送的导航信号，解算出空间定位导 航仪使用者所在的位置、速度与相应的时 间，在此基础上求算出对预定航线的偏离， 指出到达地点的航向与时间，为了便于使 用，这些导航信息可以在显示荧屏上采用 数字表现，也可以在电子地图上显示。