3s集成
3S技术集成教案——第五章_3S集成的基本原理
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:
3S技术与集成绪论精品PPT课件
• 1.1 • 1.2 • 1.3 • 1.4
3S技术概述 RS、GIS与GPS集成概述 3S集成中的理论问题和关键技术 3S集成系统的研究思路
20.10.2020
11.1 “3S”技术概述源自一、3S集成的概念：GPS：可以高效精确的提供点状地物的空间位置信息； RS：可以迅速及时的提供大面积地表的属性并在一定程度上提
中央监控系统将收到的位置信息经过处理，在大屏幕显示器上实时显 示出当前监控车辆的地理位置。
车辆监控导航系统
3、全球定位系统与遥感
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。
－－ 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。 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；
2、全球定位系统与地理信息系统的集成
3S技术集成的应用领域
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
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。
《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。
举例说明3s集成系统中各子系统的作用
1. 介绍3S集成系统3S集成系统是一种集成了供应链管理、生产管理和存储管理功能的综合性管理系统。
它将供应商、制造商和零售商之间的信息流、物流和资金流有机地结合在一起，实现了全流程的信息化管理和高效运营。
2. 各子系统的作用2.1 供应链管理系统供应链管理系统负责管理整个供应链上的各个环节，包括供应商管理、采购管理和配送管理。
其作用主要体现在以下几个方面：- 供应商管理：通过对供应商的资质、信用等信息进行管理，确保供应商的稳定和可靠性，从而保障企业生产和运营的正常进行。
- 采购管理：根据市场需求和企业库存情况，通过3S集成系统可以实现精准的采购计划和采购执行，避免库存积压和缺货情况的发生。
- 配送管理：通过对配送路线、周期等信息的管理，优化配送效率，降低配送成本，提高客户满意度。
2.2 生产管理系统生产管理系统主要负责生产过程的计划、执行和控制。
其作用主要体现在以下几个方面：- 生产计划：通过对订单、库存、生产能力等信息的综合分析，实现生产计划的合理安排，提高生产效率，降低生产成本。
- 生产执行：通过对生产进度、质量、成本等信息的实时监控，及时发现和解决生产过程中的问题，确保产品质量和交货期的达到。
- 生产控制：通过对生产车间设备、人员、物料等资源的合理调度和协调，提高生产资源利用率，减少资源浪费。
2.3 存储管理系统存储管理系统主要负责企业仓库的管理和货物的存储。
其作用主要体现在以下几个方面：- 仓库管理：通过对仓库内各类货物的存放、取货、盘点等过程进行管理，保证货物的安全、准确和高效的流转。
- 货物存储：通过对货物属性、库存量、有效期等信息的管理，实现对货物的科学配置和合理利用，降低货物损耗和库存风险。
- 库存管控：通过对库存成本、周转率等指标的监控和分析，优化库存结构，降低库存成本，提高资金周转率。
3. 3S集成系统的优势3S集成系统的每个子系统都具有独立的作用，但它们又紧密相连，相互配合，共同构成了一套完整的供应链管理体系。
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。
3S集成技术的概述
方法之一。
2
• GPS是空间实体快速、精密定位的现代化工具 ；
• GIS是空间信息集成、分析、处理的有力武器； • RS是空间信息覆盖面最大最迅速的采集手段，
三者的结合简称3S集成。
3
3S技术相结合的土地利用管理信息系统
4
地理信息系统原理及应用
5
间定位系统（GPS）、遥感（RS）和
地理信息系统（GIS）是目前对地观测系统中
空间信息获取、存储、管理、更新、分析和
应用的三大支撑技术（简称3S），是现代社
会持续发展、资源合理规划利用、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
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技术集成及其在自然资源管理中的应用
3S技术集成及其在自然资源管理中的应用摘要：3S技术，包括全球卫星定位技术（Global position system，GPS）、遥感技术（Remote sensing，RS）以及地理信息系统技术（Geographic information system，GIS）。
通过技术的集成可以适应于自然资源管理工作的需求，首先，可以在自然资源的调查中进行技术的应用，了解自然资源的详细状况；其次，可以在自然资源的管理规划中进行技术的应用，提升规划的科学性；另外，在自然资源的管理监测中也需要进行技术的应用，了解自然资源状况的变化。
基于此，本文对3S技术集成及其在自然资源管理中的应用展开探讨。
关键词：3S技术集成；自然资源管理；应用策略引言自然资源能够满足人们的生产与生活需求，目前在自然资源的分类研究中根据资源的产生状况分为三类，分别是可持续应用取之不尽的资源，包括太阳能、风能等；可更新资源，包括水资源、土地资源以及生物资源等；不可更新资源，包括各类矿产资源。
自然资源管理的要点是提升资源应用的合理性，同时还要关注资源的保护以及资源的合理增殖。
借助于3S技术进行自然资源的管理，能够获取到更为详细的资源信息，了解自然资源的变化状况，提升管理工作的有效性。
因此，需要对3S技术在自然资源管理中的应用给予重视。
一、3S技术简介及3S技术集成（一）3S技术的简介GPS技术的应用需要通过卫星导航系统，借助于导航系统识别的信息完成精准的地理定位。
目前，该技术的应用范围较广，能够适应于全球不同地区、各个领域的卫星定位应用需求。
在自然资源管理中，可以根据管理的区域范围进行准确的定位，收集相应的位置信息。
RS技术即为遥感技术，在该技术的支持下，可以进行准确的信息监测，通过可见光、微波等技术进行信息的收集，并与影像设备同时发挥作用。
该技术的应用特点在于应用的成本低，能够获取到多种类型的详细信息。
另外，GIS技术的应用极为关键。
该技术的核心为计算机的软件系统，通过对于各类信息的收集、整合以及处理，满足更为多元的信息应用需求。
第13讲 3S技术的集成应用
• 重点 ：
– 3S技术及各自的优势 – 3S技术在车辆导航、海洋渔 业及精细农业中的应用。
• 难点 ：
– 3S技术集成。
§1 概述
遥感（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographic Information System）与全球定位系统（Global Position System）的英文名称中最后一个单词均含有“S”，习惯上将这 三种技术合称为“3S”技术。 早在20世纪70年代，集成技术也逐步得到应用。但用现代系统 科学与信息技术的观点来解释集成思想，并把这种思想用于3S 集成，形成一个较完整的系统集成理论、技术与方法体系，则是 空间信息领域的专家学者近年来一直在致力探索的事情。空间信 息集成系统的核心在于系统集成，实现各单元信息系统的异构同 化和同构整体化；这是一个多学科多技术相互渗透的并行、重构 与协同过程，是多方法、多机制相互融合以产生突破与聚变的过 程。
“3S”集成技术
1.RS与GIS的集成 遥感数据作为GIS的信息来源
– 遥感作为获取和更新空间数据的有力手段，能为地理信息系统及时、 正确、综合和大范围的提供各种资源和环境数据，以增加地理信息 系统的活力及应用面。 – 此外，遥感所具有的动态特点对地理信息系统数据库多时相更新极 为有利，尤其是在解决大范围的以统计为主的地理信息系统中，获 取遥感信息显得尤为重要。
三、3S技术在精细农业中的综合应用
1. 2. 3. 4. 5. 6. 精细农业与3S的关系 RS在精细农业中的应用 GIS在精细农业中的应用 GPS在精细农业中的应用 3S在精细农业中的综合应用 3S技术在精细农业应用中面临的问题与解 决对策
四、3S技术土地研究中的综合应用
1. RS技术土地领域中的综合应用 2. GIS技术土地领域中的综合应用 土地管理信息系统 土地利用动态监测系统 地籍管理信息系统 3. GPS技术土地领域中的综合应用
《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。
车载3S集成系统及ITS
车载3S集成系统与ITS李德仁（武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉市珞喻路129号，430079）一、3S集成与ITS的关系3S集成是指将全世界定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）进行有机的结合，实现实时、快速地提供目标空间位置，包括各类传感器和运载平台的空间位置；实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发觉地球表面上的各类转变，及时地对GIS进行数据更新；完成对多种来源的时空数据进行综合处置、集成治理、动态存取，为智能化数据搜集提供地学知识。
三者互为支撑溶于一体，将它们集成在车、船等交通工具上，能够实现定位、导航、立时测量。
智能交通系统(ITS)是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子操纵技术和运算机处置技术等有效地运用于整个运输治理体系，令人、车、路紧密配合，和谐地统一，从而成立大范围全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合治理系统。
随着城市化的进展和汽车的普及，交通运输问题日趋严峻，要紧表此刻：道路车辆拥堵、交通运输效率低（空载率高）、驾驶员缺少有关的交通信息、交通事故率升高、交通造成的环境恶化等。
传统解决交通问题的方法是增大道路建设量，提高路网容量。
但由于资源、环境等条件的限制，单纯依托新建道路的方式已经无法知足现代城市交通的需要。
在这种情形下，人们把注意力转向依托交通系统的科学治理，从系统的观点动身，把车辆和道路设施综合起来考虑，运用各类现代技术手腕系统地解决道路交通问题，并提出了智能交通系统（ITS）的概念。
80年代中叶以来，ITS在全世界范围内取得开发与研究。
运算机和通信技术的迅猛进展，为ITS技术的进一步进展制造了条件。
ITS技术涵盖比较普遍，但一样都以现代信息技术和通信技术为手腕。
进展ITS技术的目的，在于减少交通拥堵和提高整个交通运输系统的效率，和为驾驶员提供良好的信息效劳和平安舒适的驾驶环境等。
显然，车载3S集成系统在智能化交通中有着十分重要的意义。
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
第十二章3S集成技术-PPT精选
遥感数据过程
目标物的电磁波特征
电磁能量(E)
波长(λ)
影响因子
太阳位置 大气状态 气象 季节 地表状态 遥感器性能 遥感器位置
遥感器数据采集
图像数据
信息提取 计算机 数据处理
及
波段
人工图像 判读
应用 农林 地质 水文 海洋 气象 环境 等
1．遥感简介：遥感数据的处理
通常是图像形式的遥感数据的处理，主 要包括纠正（包括辐射纠正和几何纠正 ）、增强、变换、滤波、分类等功能 。
2．1 GPS系统介绍
GPS系统包括三大部分： 空间部分——GPS卫星星座 地面控制部分——地面监控系统 用户设备部分——GPS信号接收机
2．1．1 GPS卫星及其星座
由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成。 均匀分布在六个相互夹角为60度的轨道 平面内。 GPS卫星用L波段两种频率的无线电波（ 1575.42MHz和1227.6MHz）向用户发射 导航定位信号，同时接收地面发送的导 航电文以及调度命令。
GPS定位基本原理是 利用测距交会确定点 位。
D1 D2
准确位置
D3
图：测距交会定位示意图
2．3 GPS误差和纠正
造成GPS定位误差的因素： 由于卫星轨道变化 以及卫星电子钟不准确 以及定位信号穿越电离层和地表对流层 时速度的变化 最为严重的误差则是由于美国军方人为 降低信号质量造成的，这种误差可高达 100米。
4．GIS与全球定位系统的集成及 具体技术
1）定位 2）测量 3）监控导航
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
图：GIS与GPS集成的系统结构模型
5． 3S集成综述
3S集成文档
“3S”集成综述摘要：随着空间测量技术的发展，“3S”集成的理论不断成熟并且逐渐应用到了各领域当中。
本文概要地介绍了“3S”集成的概念、基本理论、集成模式，并且提出了将“3S”的概念进行扩展，并在“3S”集成中应该注意对于精度的讨论。
关键词：3S，GIS，RS，GPS，GNSS，集成模式，精度1、“3S”集成的概念1.1、“3S”集成的定义“3S”是指遥感（Remote Sensing，RS）、全球定位系统（Global Position System，GPS）与地理信息系统（Geographical Information System，GIS）的简称。
“3S”集成是指将RS、GPS、GIS三者进行一体化组合，形成对地观测、空间定位与空间分析的完整体系结构。
其中，GPS能够实时、快捷、高精度地获取目标精确的位置信息；RS能够全天候、大范围、快捷便利地提供多尺度、多频率的目标信息；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，是集成系统的基础平台。
【1】“3S”集成技术能够使三者间优势互补，广泛地应用于灾害预警及救援、基础设施建设、移动导航、精准农业等一系列关乎国计民生的领域。
随着欧盟的伽利略卫星导航系统和中国的北斗导航系统的建设，结合原来俄罗斯的GLONASS卫星导航系统，美国GPS导航系统一家独大的局面面临挑战，因此在相关学术会议上提出了全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）的概念，这一概念包含了已用的GPS与GLONASS导航系统，也将包含北斗以及伽利略导航系统。
因此，似乎可以提出将已有的“3S”集成概念扩展为GIS、RS与GNSS三者的集成。
当然，鉴于目前GPS的主流市场地位，“3S”仍然可以使用原来的概念。
1.2、“3S”集成的目标“3S”集成的目的是对现实世界或者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，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及从比特世界到计算机世界的两个转换过程，这两个转换过程是通过对空间对象的定位、地学信息的获取以及空间分析等功能的综合集成来实现的。
3s技术与集成复习资料公式版
3s技术与集成复习资料一、名词解释1、3s技术集成：就是将RS、GPS、GIS技术和用这些技术得到的多时相、多尺度、多类型等多资源地学信息统一在同一坐标系中进行信息的动态管理、综合分析和技术应用。
2、POS系统：（Position and Orientation System）将GPS技术与空三摄影测量技术及INS惯性导航技术相结合，实现无控制点的空间数据的实时采集。
3、发射光谱曲线:以横坐标表示波长的变化，纵坐标表示发射率，即构成反映发射光谱特性的曲线，称为发射光谱曲线。
4、虚拟现实:又称灵镜技术，是指通过三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、数据衣、立体声耳机等使人能完全沉浸在计算机生成的一种特殊三维图形环境中的技术，人可以操作控制三维图形环境，实现特殊的目的。
5、惯性导航系统:是利用惯性敏感元件测量航行体相对惯性空间的线运动和角运动参数，在给定的运动初始条件下由计算机推算出航行体的姿态、方位、速度和位置等参数，从而引导航行体完成预定的航行任务。
6、LIDAR：是一种集激光、全球定位系统和惯性导航系统三种新技术于一身的系统，用于获得高精度、高密度的三维坐标数据，并构建目标物的三维立体模型。
7、遥感图像融合：遥感图像融合是一个对多遥感器的图像数据和其他信息的处理过程，它着重于把那些在空间或时间上冗余或互补的多源数据，按一定的规则（或算法）进行运算处理，获得比任何单一数据更精确、更丰富的信息，生成一幅具有新的空间、波谱、时间特征的合成图像。
8、波谱相应曲线：根据遥感器对波谱的相对响应（用百分数表示）与波长的关系在直角坐标系中描绘出曲线。
9、光谱响应特征曲线：光谱波长与其他量变间的关系曲线、根据遥感器对波谱的相对响应与波长的关系在直角坐标系中描绘出曲线。
10、惯性导航系统：是利用惯性敏感元件测量航行体相对惯性空间的线运动和角运动参数，在给定的运动初始条件下，由计算机推算出航行体的姿态、方位、速度和位置等参数，从而引导航行体完成预定的航行任务。
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。
3s技术
随着GPS的定位误差越来越小,GIS的空间分析功能越来越完善,将GPS连接到GIS系统中,实现在GIS可视化图形界面上观察GPS定位点的运动过程。利用GIS 中的电子地图和GPS 接收机的实时差分定位技术，可以组成 GPS+GIS 的各种自动电子导航系统，用于交通指挥调度、公安侦破、车船导航、农田作业管理、渔船捕鱼等多方面。
地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域，正受到越来越多人的青睐。
2 3S技术集成
3S技术是一个有机的整体 , RS用于提供大量实时、动态、快速、廉价的地理信息; GPS用于空间数据快速定位，为遥感数据提供空间坐标，并对遥感数据进行校正和检验; GIS用于对空间数据进行存贮、管理、查询、分析和可视化，将大量抽象的统计数据变成直观的专题图和统计报表等。集 RS、GPS、GIS技术的功能为一体，可构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统，为各种应用提供科学的决策咨询，以解决用户可能提出的各种复杂问题。
2.1 GIS与RS的集成与应用
GIS与RS的集成主要用于变化监测和实时更新,RS具有实时、 快速、 动态获取大范围地表信息的能力,而GIS具有很强的地学分析手段。充分结合RS与GIS技术,可以及时、快速、准确、动态的显示绝大部分的地表信息,并据此作出分析。GIS与RS的集成模式主要有如下三种:(1)分开但平行的结合。主要在数据层面结合，两个数据处理系统相互独立存在。它们在数据层面进行数据交换。(2)表面无缝的结合。使用统一的用户界面,但为不同的工具和数据库。(3)整体结合。 在界面、工具和数据库方面均实现无缝的功能集成和数据集成。
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第1卷第1期1997年2月遥 感 学 报J OU RNAL OF REMO TE SENSIN GVol 11,No 11Feb 1,1997 3该文得到国家科学基金重点项目支持1收稿日期:1996年9月13日;收到修改稿日期:1996年10月28日论RS ,GPS 与GIS 集成的定义、理论与关键技术3李 德 仁(武汉测绘科技大学 武汉 430070)摘 要 该文从什么是GPS 、RS 与GIS (简称三S )的集成开头,讨论三S 集成中需要研究和解决的一些理论与关键技术,最后介绍各种可能的集成应用系统。
关键词 遥感,全球定位系统,地理信息系统,集成1 GPS 、RS 与GIS 的集成空间定位系统(目前主要指GPS 全球定位系统)、遥感(RS )和地理信息系统(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大支撑技术(以下简称“3S ”),是现代社会持续发展、资源合理规划利用、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。
这3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,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;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。
在未来5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,全面出现新的突破;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。
随着“3S ”研究和应用的不断深入,科学家们和应用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工程的需要。
事实上,许多应用工程或应用项目需要综合地利用这3大技术的特长,方可形成和提供所需的对地观测、信息处理、分析模拟的能力。
例如海湾战争中“3S ”技术的集成代表了现代战争的高技术特点,而且“3S ”技术的集成应用于工业、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。
近几年来,国际上“3S ”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: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(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;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,并为智能化数据采集提供地学知识。
集成是英语Integration 的中译文,它指的是一种有机的结合,在线的连接、实时的处理和系统的整体性。
目前,由于对“集成”的含义理解不清,似有“集成”泛滥化之势头。
譬如说,对于已得到的航空航天遥感影象,到实地用GPS 接收机测定其空间位置(X 、Y 、Z ),然后通过遥感图象处理,将结果经数字化送入地理信息系统中,这同样使用了“3S ”技术,但它不是一种集成。
它不符合上述的集成概念。
一个较好的“3S ”技术集成系统的例子是美国俄亥俄州立大学、加拿大卡尔加里大学分别在政府基金会和工业部门资助下进行的集CCD 摄像机、GPS 、GIS 和惯性导航系统(INS )为一体的移动式测绘系统(Mobile Mapping System )。
该系统将GPS/INS ,CCD 实时立体摄像系统和GIS 在线地装在汽车上。
随着汽车的行驶,所有系统均在同一个时间脉冲控制下进行实时工作。
由空间定位、导航系统自动测定CCD 摄象瞬间的象片外方位元素。
据此和已摄得的数字影象,可实时/准实时地求出线路上目标(如两旁建筑物、道路标志等)的空间坐标,并随时送入GIS 中,而GIS 中已经存贮的道路网及数字地图信息,则可用来修正GPS 和CCD 成象中的系统偏差,和作为参照系统,以实时地发现公路上各种实施是否处于正常状态。
显然,这样的集成还应当有现代通讯技术和专家系统技术相配合,只是“3S”的提法已经广为流传开了。
从以上讨论不难看出,空间定位技术,遥感技术和地理信息技术的集成是一项技术难度极高的高科技。
2 “3S”技术集成中需要解决的理论问题和关键技术 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,如“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、数据实时通讯、集成化系统设计方法以及容图形和影象的空间可视化等,为进一步设计和研制实用的“3S”集成系统提供理论、方法和工具。
这里不妨再作一些更具体的分析和说明。
211 “3S”集成系统的实时空间定位研究“3S”集成系统的传感器实时空间定位、系统行进过程中快速确定相关地面目标的方法和实现技术。
包括:———广域和局域差分GPS网的构建方法与实时数据处理的理论与算法;———遥感传感器位置和姿态的测定及在航空、航天遥感中的应用;———GPS辅助的遥感地面目标的自动重建与量测方法。
212 “3S”集成系统的一体化数据管理研究“3S”数据的集成管理模式、数据模型,设计和发展相应的数据管理系统,以实现图形、图象、属性、GPS定位数据等的一体化管理,为“3S”的集成处理和综合应用提供基础平台。
包括:———非均质、多尺度、多时态空间数据的组织与管理;———面向对象的一体化数据结构与数据模型的研究;———大容量影象数据的压缩、传输、建库和存贮的理论与方法。
213 语义和非语义信息的自动提取理论方法研究从航空、航天遥感数据和CCD立体象对中自动、快速和实时地提取空间目标位置、形状、结构及相互关系和空间目标的语义信息的理论与方法。
主要包括:———遥感影象地物结构信息的自动提取和精确图形表达;———多种传感器、多分辨率和多时相遥感图象的融合理论与方法;———基于知识工程的遥感影象解译与分类系统的研究。
214 基于GIS的航空、航天遥感影象的全数字化智能系统及对GIS数据库快速更新的方法 研究如何依托已建立的GIS系统来实现航空、航天遥感影象的智能化全数字过程,并从中快速发现在哪些地区空间信息发生了变化,进而实现GIS 数据库的自动/半自动快速更新。
主要内容为:———GIS信息与现势的航空、航天影象复合;———从GIS信息与航空、航天影象之配准中,自动(或半自动)检测空间信息的变化和增加;———由GIS的属性数据以及它与现势影象配准之结果,自动(或半自动)提取语义信息与获取知识;———GIS信息的自动(或半自动)更新。
215 “3S”集成系统中的数据通讯与交换数据通讯是“3S”技术集成中的一个关键问题。
例如在环境监测、灾害应急、自动导航和自动加强系统中,需要将GPS记录数据和遥感成象数据(CCD记录和雷达记录等)实时传送到信息处理中心或反之将所有数据传送到量测平台上去,为此,需要研究:———数据单向实时传送的理论和方法;———数据双向实时传送的理论和方法;———数据交换的理论和方法。
216 “3S”集成系统中的可视化技术理论与方法“3S”集成系统中将有不同分辨率、不同时相的大量图形和影象数据,需要研究它们的多级分辨率和多尺度表示在各种介质和终端上的可视化问题。
包括:———空间图形图象数据库的多级分辨率的存贮,显示和表达;———可视化空间数据库的构建与应用;———从空间数据库至地图数据库的自动综合和56第1期李德仁:论RS,GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术符号化理论与方法;———容图形和影象的可视化技术与虚拟现实。
217 “3S”集成系统的设计方法及CASE工具的研究主要研究基于计算机辅助软件工程(CASE)技术的“3S”集成系统的设计方法和软件开发、维护的自动化技术,设计和发展专用于“3S”集成系统设计的CASE工具,例如:———可视化编程技术的研究和工具开发;———“3S”集成系统的结构化分析和设计规格的自动生成;———综合考虑时空关系及语义信息的数据实体关系表达与数据字典生成;———“3S”集成中的分量方法(Component ap2 proach)及关键技术。
218 “3S”集成系统中基于客户机/服务器的分布式网络集成环境 “3S”集成系统研究是一项涉及到多专业、多用户、多数据的综合研究课题,它需要一个强大而又有效的硬环境支持。
这其中包括:多种软件系统(GIS软件ARC/IN FO、M GE、G eoStar等,全数字化摄影测量系统VirtuZuo,遥感图象处理系统ER2 DAS,GPS数据处理软件WuCAPS等)的综合使用;多类型数据的快速传输;多用户的工作方式。
该项研究应根据“3S”集成系统研究的特点与特殊要求,为“3S”集成研究设计提供一个多种空间信息数据获取方式与地理信息管理系统融为一体的基础研究环境。
这种集成化环境的研究完成,可以将多种数据集中在一起实现共享,特别是网络化的数据传送方式可以快速有效地将数据传送到各用户,为“3S”集成的深入研究提供条件。
此项研究包括:———“3S”集成系统网络集成环境的硬、软件组织;———分布式多用户间的数据快速传送;———多类型数据的数据通讯与格式转换。
以上是就“3S”整体集成系统来讨论的,具体应用时可视应用目的和集成方式不同而有可能加以简化。
3 “3S”技术中实用的集成模式这里,简要地对实际应用中可能用到的“3S”技术集成模式加以讨论。
311 GIS与GPS的集成利用GIS中的电子地图和GPS接收机的实时差分定位技术,可以组成GPS+GIS的各种电子导航系统,用于交通,公安侦破,车船自动驾驶。
也可以直接用GPS方法来对GIS作实时更新。
这是最为实用、简便、低廉的集成方法。
这时存在几种复杂程度不同、价格也不同的集成模式:(1)GPS单机定位+栅格式电子地图。
该集成系统可以实时地显示移动物体(如车、船、飞机)所在位置,从而进行辅助导航,优点是价格便宜,不需要实时通讯。
缺点是精度不高,自动化程度也不高。
(2)GPS单机定位+矢量电子地图。
该系统可根据目标位置(工作时输入)和车船现在位置(由GPS测定)自动计算和显示最佳路径,引导驾驶员最快地到达目的地。
并可用多媒体方式向驾驶员提示。
但矢量地图(交通图)数据库需要化较大成本。
GPS测定误差可设法加以补偿和改正。
(3)GPS差分定位+矢量/栅格电子地图。
该系统通过固定站与移动车船之间两台GPS伪距差分技术,可使定位精度达到±(1—3)m,此时需要通讯联系,可以是单向的,也可以是双向的,即GIS系统可以放在固定站上,构成车、船现状监视系统,可以放在车、船上,构成自动导航系统,双方均有GIS加通讯,则可构成交通指挥、导航、监测网络,上述GPS+GIS集成系统可用于农作物耕作运营中。