城市建设3S(RS、GIS、GPS)技术_遥感图像处理技术
城市建设3S(RS、GIS、GPS)技术_遥感系统和遥感技术物理基础
第二节电磁波和电磁波谱
RS技术使用电磁波段分类名称和波长范围
名称 紫外线
可见光
近红外
红 中红外
外 线
远红外
超远红外
毫米波
微 波
厘米波
分米波
波长范围 0.01～ 0.38mm 0. 38～ 0.76mm 0.76～3mm 3～6mm 6～15mm 15～1000mm 1～10mm 1～10cm 1～10dm
第一节 遥感技术概述
一、遥感的基本概念
• 广义：泛指各种非接触的、远距离的探测技 术。 （《遥感大词典》）
电磁波遥感 ：光、热、无线电 力场遥感 ：重力、磁力 声波遥感 地震波遥感
空对地 地对空 空对空
用传播信息载体 或媒介来定义
用目标与观测者 的相对位置关系 来定义
第一节 遥感技术概述
一、遥感的基本概念
第二节电磁波和电磁波谱
一、电磁波及其特性 • 波是振动在空间的传播。如在空气中传播的声波，在
水面传播的水波以及在地壳中传播的地震波等，它们都 是由振源发出的振动在弹性介质中的传播，这些波统称 为机械波。 • 光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源发出的 电磁振荡在空间的传播，这些波叫做电磁波。在电磁波 里，振荡的是空间电场矢量E和磁场矢量B。电场矢量E 和磁场矢量B互相垂直，并且都垂直于电磁波传播方向V。 • 电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的。 • 实际上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。电磁波是物质存在的一种形式。
第二节电磁波和电磁波谱
• 波动的基本特点是时、空周期性。 • 电磁辐射以波动的形式在空间传播。因此，电磁波具有波动
的特性（如干涉、衍射、偏振和色散等现象）。同时，电磁 波还具有粒子（量子）性。电磁辐射在传播过程中，主要表 现为波动性；当电磁辐射与物质相互作用时，主要表现为粒 子性，这即谓电磁波的波粒二象性。遥感传感器所探测到的 目标物在单位时间辐射（反射或发射）的能量，由于电磁辐 射的粒子性，所以某时刻到达传感器的电磁辐射能量才具有 统计性。电磁波的波长不同，其波动性和粒子性所表现的程 度也不同， • 一般来说，波长愈短，辐射的粒子特性愈明显，波长愈长， 辐射波动特性愈明显。遥感技术正是利用电磁波波粒二象性 这两方面特性，达到探测目标物电磁辐射信息的。
城市建设3S(RS、GIS、GPS)技术_遥感系统和遥感技术物理基础
： 近红外（NIR）：0.76mm～3mm，在性质上与可见光相似，在RS技
术中采用摄影和扫描方式，可接收和记录红外光反射。 中红外（MIR）：3mm～6mm。 远红外（FIR）： 6mm～15mm。
第二节电磁波和电磁波谱
超远红外（MIR）：15mm～1000mm，
红外线也是RS中常用的波段之一，使用率仅次于可见光。
红外RS采用热感应方式探测地物本身的热辐射。红外线在云、雾、 雨中传播时，受到严重的衰减，因此红外RS不是全天候RS，不能
在云、雾、雨中进行，但不受日照条件的限制。
➢微波：1mm～1m的无线电波。
微波和红外两者的特征相似，都属于热辐射性质。微波能穿透云 雾、小雨，是全天候遥感，昼夜均可进行。微波对植被、冰雪、干沙 、干土均有较强的穿透力，常被用来探测被冰雪、植被、沙土所遮掩
第一节 遥感技术概述
（三）、 遥感信号的传输
RS信号的传输方式 ： ➢ 直接回收：传感器将地物的反射或发射电磁波信号记录在胶卷或磁
带上，待运载工具返回地面时回收。非实时，航空常用。
优点：回收方便，不经过转换，信号损失少，保密性较强。 缺点：非实时，数据容量小，成本高。
➢ 视频传输（无线电传输）：传感器将接收到的地物反射或发射的电
地面遥感 车船 （<30m)
观测架 （几米）
航空遥感
飘浮气球 （<50km） 气球
系留气球 （<5km）
飞机
高空飞机 （>15km） 中空飞机 （9-15km） 低空飞机 （<9km）
航天遥感
地球同步卫星 （36000 km）
轨道卫星
长寿命(500-1000 km)
《3S技术与应用》课程知识要点
名词解释1、3S技术组成：“3S”，即RS、GIS、GPS的集成和综合，“3S”技术是RS、GIS和GPS技术的总称。
2、遥感(RS) ：不与观测目标物体直接接触，运用遥感平台获取观测目标的从可见光到微波波段的电磁波辐射特征，并且成像来识别和区分地物属性，并探测其在空间上、时间上的变化规律的综合探测技术。
RS是英文Remote Sensing的缩写。
3、像元：栅格数据的最小信息单元，用一个像元大小来表示图像的分辨率，像元多少代表的地面范围的大小。
4、主动遥感与被动遥感：前者是探测器主动发射电磁波并接受信息。
后者是被动接受目标地物的电磁波。
5、辐射畸变与辐射校正：图像像元上的亮度直接反映了目标地物的光谱反射率的差异，但也受到其它因素的影响而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分，称为辐射畸变。
校正就是通过简便的方法，去掉多余的程辐射，使图像的质量得到改善复原，称为辐射校正。
空间频率愈高,即目标愈小时,辐射误差愈大。
6、地理信息系统(GIS) ：在计算机软硬件系统支持下，应用地理信息科学和系统工程理论，科学管理和综合分析地理数据、提供管理、模拟、决策预测预报等任务所需的各种地理信息的技术系统。
GIS是Geographic Information System的缩写。
7、全球卫星定位系统(GPS)：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是英文Global Positioning System的缩写。
8、信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。
具有采集、管理、分析和表达数据的能力。
9、地物反射率：地物的反射能量与入射的总能量之比。
它与入射光的波长、入射角的大小以及地物表面颜色和粗糙度等有关。
10、监督分类：是根据已知试验样本提出的特征参数建立判读函数，对各待分类点进行分类的方法。
11、非监督分类：是事先并不知道待分类点的特征，而是仅根据各待分点特征参数的统计特征，建立决策规则并进行分类。
城市建设3S(RS、GIS、GPS)技术_遥感技术体系
信息量比黑白象片丰富得多。
彩色红外摄影：用彩红外感光片，记录绿、红、近红外（0.5～0.9μ m）信 息。一般在摄影机物镜上套一个黄色滤光片，以消除蓝、紫光。在彩红外摄 影中： 绿光感光蓝色 红光感光绿色 近红外感光红色
第六讲 遥感技术体系--航空遥感
红外线对大气层的穿透力强，彩红外象片一般比天然彩色象片鲜艳
1987; the satellite was later used for maneuver testing.
第六讲 遥感技术体系--航天遥感
2. 陆地卫星上的传感器
3 专题制图仪（TM）
TM和ETM+波段范围和地面分辨率
通道代号 TM1 TM2 TM3 TM4 TM5 TM6 TM7 TM8 光谱段 蓝 绿 红 近红外短波 近红外中波 远红外 近红外长波 全色波段 波长范围（m） 0.45～0.52 0.52～0.60 0.63～0.69 0.76～0.90 1.55～1.75 10.4～12.5 2.08～2.35 0.50～0.90 地面分辨力（mm） 3030 3030 3030 3030 3030
第六讲 遥感技术体系--航空遥感
像片图制作：将相邻像片进行拼接，制作像片图。可以分为以下三类：
像片镶嵌图：相邻像片重叠部分进行拼接； 像片略图：用使用面积镶嵌（切割）； 像片平面图：用纠正过的像片拼接而成（已消除了倾斜误差和投影差），用控制 点拼接。
圈定使用面积 熟悉地理概况 建立判读标准 室内判读：应遵照以下原则： 先整体，后局部； 从已知到未知； 由宏观到微观：如在中小比例尺像片上，先判读水系，后确定分水岭 位置，再判读农田、居民点和道路。 野外校核：野外调查验证。 转绘成图：网格法、光学转绘法。
《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。
(完整版)智慧城市关键技术
智慧城市关键技术第一，物联网技术。
物联网是通过互联网把植入城市物体的智能化传感器连接起来，形成物联网，实现对物体城市的全面感知，利用云计算等技术对感知信息进行智能处理和分析，实现网上“数字城市”与物联网的融合，并发出指令，对包括政务、民生、环境、公共安全、城市服务、工商活动等在内的各种需求，作出智能化响应和智能化决策支持，使城市变为真正拥有智慧的城市。
第二，3S(RS,GIS,GPS)技术。
3S 技术是遥感技术（RemoteSensing,简称RS）、地理信息系统（Geography Information Systems,简称GIS）和全球定位系统（Global Positioning Systems,简称GPS）的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术的结合，对多学科高度集成的空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术]。
第三，云计算技术。
云计算技术是指基于互联网的超级计算机模式，即把存储于个人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起协调工作。
在极大规模上可扩展信息技术的能力，并向外部客户作为服务来提供的一种计算方式。
第四，宽带无线通信技术。
宽带无线通信技术是利用电磁波信号在自由空间中传播进行信息交换的一种通信方式。
目前使用较广泛的宽带无线通信技术包括无线局域网802.11（Wi-Fi）、3G通信技术和4G 通信技术。
第五，移动互联网技术。
移动互联网是一个全国性、以宽带IP 为技术核心的，可同时提供话音、传真、数据、图像、多媒体等高品质电信服务的新一代开放的电信基础网络。
它将移动通信和互联网二者结合起来，继承了移动随时随地随身和互联网分享、开放、互动的特点，逐渐渗透到人们生活、工作的各个领域。
短信、铃图下载、移动音乐、手机游戏、视频应用、手机支付、位置服务等丰富多彩的移动互联网应用迅猛发展，正在深刻改变信息时代的社会生活。
3s技术的特点及其相互关系
3S技术的特点及其相互关系3S集成（Integration of GPS,RS and GIS technology），即将全球定位系统(GPS)、遥感(RS)技术和地理信息系统(GIS)根据不同的应用需要，有机地组合成一体化的、功能更强大的新型系统的技术。
3S 技术形象的代表了测绘学科与其他相关学科的融合与交叉，其本身也在走向集成。
在3S 技术集成中，GPS 主要是实时、快速的提供目标的空间位置，RS 用于实时、快速的提供大面积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化，GIS 则是多源时空数据的综合处理和应用分析的平台。
应用中可根据实际需要实现两种技术的集成，也可以是三种技术的集成。
当前，3S 技术在国民经济建设、国家安全保障、资源环境管理以及灾害监测上发挥着重要作用，同时也为科学研究、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。
1 3S技术概述3S 集成，顾名思义，应该有三种技术相互支撑，下面分别介绍遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）以及它们之间相互关系。
1.1 遥感技术（RS）遥感(Remote Sensing)，是指在不直接接触的情况下，利用遥感器对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。
也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等平台上搭载的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。
遥感出现于1962 年，而遥感技术在世界范围内迅速的发展和广泛的使用，是在1972年美国第一颗地球资源技术卫星(LANDSAT-1)成功发射并获取了大量的卫星图像之后。
经过几十年的迅速发展，遥感技术以其获取数据范围大、精度高；获取信息周期短、手段多等特点已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。
在未来的几年中，预计遥感技术将步入一个能快速、实时提供多种对地观测数据的新阶段。
3S(RS、GIS、GPS)原理详解及区别与联系
一
遥感技术(RS)
3、特点：探测范围大、获取资料快、受地 面限制少、获取信息量大等特点 4、应用：资源普查、灾害监测、环境监测、 工程建设及规划、军事、海上交通等
二 地理信息系统(GIS)
1、概念：在计算机软件和硬件的支持下， 对地理信息进行采集、管理、分析和表达的 空间信息管理系统。 2、特点：可图形化、可视化，并可及时更 新信息。 3、地理信息系统中的数据：
全球定位系统 利用卫星在全球 范围内适时进行 导航、定位的系 统
概念
在航空器和航 天器上利用一 定的技术装备 对地物进行感 知 RS
人的视力的延 伸
简称
别称
GIS
地图的延伸
GPS
—— GPS卫星星座(空 间部分)、地面监 控系统(地面控制 部分)、GPS信息 接收机(用户设备)
遥感平台、传 技术装 感器、遥感信 备 息的传输与处 理
计算机软件、硬 件
项目
遥感技术
地理信息系统
全球定位系统 ——
技术环节 电磁波→收集→传 信息源→数据处 (工作流 输→处理分析→成 理→数据库→空 程) 果 间分析→表达
特征
范围大、速度快、 周期短、限制少、 应用广
①采集、管理、 分析、输出地理 全能性、全球 空间信息；②空 性、全天候、 间分析、多要素 连续性、实时 综合、动态预测； 性 ③计算机系统支 持 能为各类用户 能对地理空间数 提供精密的三 据进行输入、管 维坐标、速度 理、分析和表达 和时间
4、GPS的应用领域
1、军事 2、民用 ①交通：汽车导航、船舶导航（航海是最大用 户）、空中导航等。 ②旅游探险、大地测量、野外勘测、紧急救援、 农业监控、生态研究等。
• 一．区别： • “3S”技术的快速发展依赖于人类在科技方 面的进步，三者之间的区别如下表所示：
高考地理中的“3S”技术
“3S”技术究竟是什么？所谓的3S实际上就是指以上三个含有S的英文单词，即遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）。
下面就为大家一一揭开它们的神秘面纱。
3S技术指的是遥感技术（Remote Sensing，简称RS）、地理信息系统(Geography Information Systems，简称GIS)和全球定位系统(Global Positioning Systems，简称GPS)的统称。
是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
今天，小童地理跟大家分享高考地理中非常重要的技术——3S技术。
你可能对这个名词有些陌生，但它却在地理领域发挥着巨大的作用。
首先，让我们来了解一下3S技术的概念。
3S技术是由遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）组成的一种高效的地理空间数据处理和分析工具。
通过这些技术的综合应用，我们能够获取、处理和分析各种地理数据，从而提供全面而准确的地理信息。
遥感技术是3S技术中的重要组成部分。
它通过卫星以及航空和地面传感器，获取地球表面上的各种数据，例如植被覆盖、土地利用、气候和水资源等。
遥感技术的应用让我们能够实时监测和分析地球上发生的变化，例如气候变化、森林砍伐和城市发展等。
这有助于我们更好地了解和保护我们的地球家园。
可以说，地理信息系统（GIS）是3S技术的“大脑”。
GIS利用计算机技术和软件，将各种地理数据整合到一个统一的空间数据库中，并进行有效的管理和分析。
通过GIS，我们可以创建地图、模拟自然灾害、规划城市和资源管理等。
它不仅为决策者提供了重要的决策支持工具，还促进了城市规划和环境保护等领域的发展。
全球定位系统（GPS）则是3S技术的“眼睛”。
通过使用卫星信号，GPS 能够精确测量地球上任何一个点的经度、纬度和海拔高度。
3S技术在城市规划领域的综合应用
3S技术在城市规划领域的综合应用论文导读:：技术及各部分功能简介。
技术在城市规划中的综合利用。
以及城市管理的规划控制、辅助决策等工作。
论文关键词：3S技术，城市规划，城市管理13S技术及各部分功能简介3S技术是遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography information system，GIS}和全球定位系统(Global positioning system，GPS)的有机集成，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术【1】。
2 3S技术在城市规划中的综合利用在城市规划领域，GIS 技术已被用于城市规划的辅助设计、工程选址等工作，以及城市管理的规划控制、辅助决策等工作。
2.1 GIS在城市规划中的利用GIS功能强大，在城市空间数据的输入编辑、空间数据处理、缓冲区分析、网络分析、表面分析、流域分析、3D分析方面，帮助规划人员解决城市规划中所遇到的综合和具体问题。
在城市建设过程中，地形数据是建设实施不可或缺的基础数据之一，在地形数据完备的情况下，最关键的工作则是对收集掌握的地形数据进行分析。
运用GIS 技术地面数字高程及坡度坡向分析模型，可以生成三维立体地面景观，生动形象地模拟出现实世界的城市地表起伏现状城市管理，从而根据建设实施的要求，利用DEM数据估算建筑工程中需要挖填的土石方量，对实施工程的费用进行预算，从而对基地进行合理改造以节省工程成本。
城市的市政工程设施和公共服务设施规划是城市规划的重要内容，GIS的运用可以为工程选址、交通线路配置、地下各种管道配置等提供更为定量的分析，为规划工作提供更为科学的依据。
例如，GIS的网络分析功能能根据网络拓扑性质，在交通网上的两点之间分析出最短路线及其长度和相关的具体信息，也可以比较分析各种管道的配置方案，确定最佳的地下管道布局方案。
3S技术概述
3S技术概述3S技术是遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography informationsystems，GIS)和全球定位系统(Global positioning systems，GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术（见图1-6）。
遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。
例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。
同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。
另外，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查(陈建飞，2000)。
GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。
地理信息系统还有一个特殊的“可视化“功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上动态地监测“信息“的变化。
总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。
3S(RS、GIS、GPS)原理详解及区别与联系解析
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GPS、RS、GIS
之间的区别和联系
一
遥感技术(RS)
1、定义：用飞机、飞船、卫星等工具， 使用光学仪器和电子仪器接收地面物体发 射划或反射的电磁波信号，以图像胶片或 数据磁带形式记录下来，传到地面，揭示 物体的特征、性质及其变化。
2、主要环节：信息的获取、传输与处理、 分析、应用。
一
遥感技术(RS)
3、特点：探测范围大、获取资料快、受地 面限制少、获取信息量大等特点 4、应用：资源普查、灾害监测、环境监测、 工程建设及规划、军事、海上交通等
二 地理信息系统(GIS)
1、概念：在计算机软件和硬件的支持下， 对地理信息进行采集、管理、分析和表达的 空间信息管理系统。 2、特点：可图形化、可视化，并可及时更 新信息。 3、地理信息系统中的数据：
全球定位系统 利用卫星在全球 范围内适时进行 导航、定位的系 统
概念
在航空器和航 天器上利用一 定的技术装备 对地物进行感 知 RS
人的视力的延 伸
简称
别称
GIS
地图的延伸
GPS
—— GPS卫星星座(空 间部分)、地面监 控系统(地面控制 部分)、GPS信息 接收机(用户设备)
遥感平台、传 技术装 感器、遥感信 备 息的传输与处 理
空间数据(城市经纬坐标等)
属性数据(城市人口、经济总量1)在灾害监测中的应用：洪涝灾害、森 林火灾等， 分析范围，确定救灾物资最 佳路径，受灾人口、财产转移等 (2)在经济活动中的应用：大型商场 的 选址(考虑人口、交通分布等)
(3)在城市管理中的有应用：信息管理 与服务、交通管理、环境管理、防灾减 灾、治安管理、医疗救护、车辆导航等
城市建设3S(RS、GIS、GPS)技术基础
第三节 全球定位系统的概念、发展和应用 其他卫星导航定位系统
(3)伽利略系统——GNS 欧盟正在启动的伽利略系统，简称GNS。 该系统为全球导航定位系统，空间部分由30颗卫星组成，拟定于2008年投入使用，属于纯民用系统，
我国为该系统的合作成员国家。 随着科技发展和一些国家经济实力增强，出于经济、战略和政治等因素，将会有更多的国家建立自己
3
第一节 地球信息科学 Geomatics作为解决空间问题的工具，是一门应用科学。 地球——空间系统本身是复杂的、开放的、动态的，因此要用动态的、系统的方法来研究。 “3S”技术是Geomatics的核心内容， Geomatics是3S技术的广义定义 。 二、特点：
动态性、系统化、实时性、空间特征、信息科学
➢ 地面监控部分由一个主控站，三个注入站和五个监控站组成 ➢ 卫星由分布在6根轨道上的24颗工作卫星和若干备用卫星所组成。 ➢ 用户部分主要由GPS接收机构成
12
GPS卫星组成的卫星网
13
GPS卫星组成的卫星网
GPS卫星工作示意图
14
GPS卫星
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第三节 全球定位系统的概念、发展和应用 二、GPS定位系统的组成： GPS接收机只要可以同时接收到3个卫星的信号，就可以间接推算出观测者的位置（经纬度、高
1) 遥感对地观测技术 2) GIS技术 3) 差分GPS技术 4) 虚拟现实（VR）技术 5)空间数据管理系统（SDM）
9
3S应用实例： 3S在耕地保护中的应用
10
第三节 全球定位系统的概念、发展和应用 一、全球定位系统（GPS）的概念：
全球定位系统GPS：Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System （NAVSTAR GPS）, 以卫星为基础的无线电授时、定位、测距导航系统。（GPS——Global Positioning System）
智慧城市_与3S技术
智慧城市_与3S技术智慧城市与 3S 技术在当今科技飞速发展的时代，智慧城市的概念正逐渐深入人心。
智慧城市旨在利用先进的技术手段，实现城市的智能化管理和可持续发展，为居民提供更优质、便捷、高效的生活服务。
而在实现智慧城市的过程中，3S 技术（即地理信息系统 GIS、全球定位系统 GPS 和遥感技术 RS）发挥着至关重要的作用。
首先，让我们来了解一下 3S 技术分别是什么。
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技术系统。
它可以将地理数据与各种属性数据相结合，进行空间分析和决策支持。
例如，通过 GIS 可以分析城市的土地利用情况、交通流量分布、公共设施布局等，为城市规划和资源配置提供科学依据。
全球定位系统（GPS）则是一种基于卫星的导航定位系统，能够为用户提供精确的地理位置信息。
在智慧城市中，GPS 广泛应用于车辆导航、物流配送、人员定位等领域，提高了交通管理和公共服务的效率和准确性。
遥感技术（RS）是通过遥感器从空中或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而识别地物的技术。
RS 可以快速获取大面积的地理信息，如城市的地形地貌、植被覆盖、土地利用变化等，为城市的环境监测、灾害预警等提供及时、准确的数据支持。
那么，3S 技术在智慧城市的哪些方面发挥着重要作用呢？在城市规划方面，3S 技术能够为规划师提供全面、准确的城市地理信息和空间数据。
通过 GIS 对城市的人口分布、土地利用现状、交通网络等进行分析，可以制定出更加合理的城市发展规划。
RS 技术可以监测城市的扩张和土地利用变化，及时发现规划实施过程中的问题。
GPS 则可以用于实地测量和定位，确保规划的准确性和可操作性。
在交通管理方面，3S 技术的应用大大提高了交通的运行效率和安全性。
GPS 可以实时获取车辆的位置和行驶速度等信息，通过交通管理系统进行分析和处理，实现智能交通信号控制、交通拥堵预警和最优路径规划。
3s技术指的是
3s技术指的是
3S技术指的是遥感技术（Remote Sensing，简称RS）、地理信息系统(Geography Information Systems，简称GIS)和全球定位系统(Global Positioning Systems，简称GPS)的统称。
是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
简介：
RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。
在不直接接触有关目标物的情况下，在飞机、飞船、卫星等遥感平台上，使用光学或电子光学仪器即传感器接收地面物体反射或发射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面，经过信息处理、判读分析和野外实地验证，最终服务于资源勘探。
动态监测和有关部门的规划决策。
遥感技术即整个接收、记录、传输、处理和分析判读遥感信息的全过程，包括遥感手段和遥感应用。
=遥感技术可用于植被资源调查、气候气
象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。
例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。
城市建设3S(RS、GIS、GPS)技术_GIS的组成和功能
（2）每个二维平面的面积；
（3）周长； （4）内岛或锯齿状外形； （5）含有孤立块或相邻块； （6）断面图与剖面图。
第二节 空间数据表达
（二） 空间实体间的关系
点、线、面三类基本数据之间的6种关系： 1、点-点：两点间的距离，一致性检验，点-点影射； 2、点-线：点、线之间的距离； 3、点-面：包含，确定区域的中心位置，在小比例尺上表 示为一点； 4、线-线：二条线的一致性鉴别，线段的连续性问题，二 条线是否相交，计算一条线或线段网络长度； 5、线-面：一条公路是否通过一个区域，一条河流是否流 经一个垦区；线和区域相交，将原来的区域划分，形成新 的区域； 6、面-面
二、地理信息系统的功能
• 1、数据的输入：将地图、遥感影像、野外观测数据 、实地调查与收集资料等类型的空间数据，借助各种 输入设备和转换软件，通过绘制，变换，导入，传输 等，输送到GIS应用系统的数据库中。
• 2、数据编辑与更新：用于编辑地理空间数据库中的 图形和属性数据，建立各种数据之间的关系，并修改 和不断更新GIS应用系统中的数据。包括基本处理， 图形变换，图形编辑，图形整饰，拓扑变换，属性编 辑等。
第二节 空间数据表达
二、 GIS空间数据的类型
1、空间要素数据：如环境污染类型、土地类型数据、城市 规划分类数据等；
2、面域数据：如多边形的中心点，行政区域界线及行政单 元等；
3、网络数据：如道路交点、街道和街区等； 4、样本数据：如气象站、环境污染监测点、航空航天影象 校正的野外控制数据等；
5、曲面数据：如高程点、等高线或等值线区域；
第二节 空间数据表达
五、GIS空间数据的测量尺度 2、次序（Ordinal）量 线性坐标上不按值的大小，而是按顺序排列的数，序数 值相互之间可以比较大小，但不能进行加、减、乘、除 等算术运算。次序测量尺度是基于对现象进行排序来标 识的 如:
城市建设3S(RS、GIS、GPS)技术_空间数据分析.
第二节 空间查询与量算
1） 面--面之间关系。两个面状地物之间是否相邻、包含、 相交以及方向距离关系。 2） 线--线关系。查询并判断线与线之间是否有邻接、相 交、平行、重叠以及方向距离关系。 3） 点--点关系。查询并判断点与点之间距离、方向及重 叠关系。 4） 线--面关系。查询并判断线与面之间距离、方向、相 交及重叠等关系。
这一步骤是地理信息系统所特有的。正是利用这一 步骤产生了用于分析的空间关系。 空间分析操作包括缓冲区分析、拓扑叠加分析、特 征抽取以及特征合并等。 每个空间分析操作都将产生分析所需的新信息。为 了得到符合要求的数据，可能需要进行多种操作。
一般空间分析的步骤
步骤4：准备表格分析的数据
大多数分析都要求利用空间操作得到一个最 终图层（Coverage）或一组图层（Coverages）。 一旦产生了最终的图层（Coverage），就必 须准备用于分析的数据，包括空间数据和描述 数据。
5）将分析结果以地图和表格的形式打印输出
例2：辅助建设项目选址
1）明确分析的目的和标准
分析目的是：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工厂 的可能建设位置。 工厂选址的标准是： 建设用地面积不小于10 000m2； 地块的地价不超过1万元/m2； 地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施，以免受到工 厂生产的影响。
第十章 空间数据分析
城市建设系
第十章 空间数据分析
一、本章学习目的： 通过计算机管理，掌握GIS空间数据分析的过程、 查询与量算、分析。 二、本章学习内容：
城市建设3S(RS、GIS、GPS)技术_全球定位系统定位方法和测量分解
第一节 GPS定位方法
2>按用户接收机在作业中的运动状态不同，则定 位方法可分为： （1）静态定位。即在定位过程中，将接收机安置 在测站点上并固定不动。严格说来，这种静止 状态只是相对的，通常指接收机相对与其周围 点位没有发生变化。 （2）动态定位。即在定位过程中，接收机处于运 动状态。 GPS绝对定位和相对定位中，又都包含静态和 动态两种方式。即动态绝对定位、静态绝对定 位、动态相对定位和静态相对定位。
第4讲 全球定位系统定位方法 和测量
全球定位系统定位方法和测量
• 一、本讲学习目的：
• 了解GPS的全球定位系统的定位方法和测量， 了解GPS政策及各国采取的对策，掌握GPS采 点方法。
• 二、本讲学习内容：
• GPS定位方法 • GPS定位采点使用方法测量 • 美国政府的GPS政策及中国对策
第一节 GPS定位方法
• （1）绝对定位。即在协议地球坐标系中，利用 一台接收机来测定该点相对于协议地球质心的位 置，也叫单点定位。这里可认为参考点与协议地 球质心相重合。GPS定位所采用的协议地球坐标 系为WGS-84坐标系。因此绝对定位的坐标最初 成果为WGS-84坐标。 • （2）相对定位。即在协议地球坐标系中，利用 两台以上的接收机测定观测点至某一地面参考点 （已知点）之间的相对位置。也就是测定地面参 考点到未知点的坐标增量。
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第三节 图像预处理
2．辐射校正 辐射校正的目的主要是消除图像的光谱畸变，一般包括： 传感器校正、大气辐射校正、地形辐射校正和地物反射模型 校正。其中，传感器校正需要传感器的校正参数，一般用户 无法获得。 常用的大气校正方法有： 以红外波段的最低值校正可见光波段，回归法和相对散射 模型法等。
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第二节 数字图像与数字图像处理系统
量化：以每个像元的平均灰度或中心部分的灰度作为该像元的灰度值 的处理过程。数字图象中的像元灰度值可以是整型、实型和字节型。 为了节省存储空间，字节型最常用，即每个像元亮度记录为一个字 节（byte），8bit。
2.数字图象处理系统：
数据输入：各种数据格式图象输入、变换。 彩色合成：分析信息量，选择合理的彩色合成方案。 数据处理： 校正：辐射校正、几何校正。 图象增强：频域和空域增强，包括彩色增强、反差增强、比值增强、 滤波等等。 再生（复原）：平滑等。 变换：增强变换、主成分变换。 8 分类：有监分类、无监分类。
（3）光谱分辨率：
多波段光谱信息的利用大大开拓了遥感应用的领域，也使专题研究 中波谱段的选择针对性越来越强，也可以提高分析判度效果。可以用于 地物分类、制图、遥感定量分析和应用等等。
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第一节 遥感图像处理概述
二、图像处理技术 1、光学图像处理:光学增强处理是指通过光学技术手段，对图像 进行的各种处理，如常见的图像光学放大等。它能使图像更加 清晰，目标物更突出明显，更适于识别和进行信息提取。随着 科学技术及光学技术的发展，光学增强处理的方法不断增多和 完善。 光学图像处理常用的技术有：多波段彩色合成处理（光学法 、彩 色像纸分层曝光法 、彩色印刷法 ）；图像相关掩膜增强处理 （反差增强 、边缘增强） 2、计算机数字图像处理：遥感数字图像处理是指利用计算机对遥 感图像及其资料进行的各种技术处理。它处理快捷、准确、客 观，为遥感图像的信息提取，以及遥感的定量分析研究提供了 方便和基础。亦为地理信息系统的信息及时更新和补充，提供 了条件。遥感数字图像处理已成为现代遥感的重要组成部分。
第二节 数字图像与数字图像处理系统
制图输出：比例尺变换、注记、公里网、叠加矢量图、图象格式变换等。 3.遥感数字图象处理的优点： 原始信息精确保存：无论拷贝多少次，原始数据都能精确保存下来； 处理的可重复性：用同一种方法对同一图象进行处理多次，都可以得 到相同的效果； 能充分利用遥感图象信息：对图象灰度可分解为多级，可以检测出图 象的微小细节，并能对图象信息作定量分析； 处理周期短，速度快：适于进行动态分析，和各种处理方法进行比较； 处理方法多样：以数学理论为基础，方法广泛；便于提取特征信息； 图象处理的结果可以直接以数字化形式提供给用户，或无限度可重复 输出。
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第一节 遥感图像处理概述
遥感图像处理是指对遥感探测所获取的图像或资料进行的 各种技术处理。处理的目的是使遥感图像或资料更适于应用。 它包括对原始图像复原的恢复处理；为使图像更加清晰，目标 地物更为突出明显，便于信息提取和识别的图像增强处理；以 及进行自动识别和信息提取的分类处理。从处理方法上，主要 有光学处理和计算机数字图像处理。
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第一节 遥感图像处理概述
遥感信息地学评价的三个基本标准：
（1）空间分辨率：
确定了遥感系统获取地面源信息的离散化程度，反映了遥感的概括 程度随着地面分辨率的降低而增大，是选择信息源的重要标准之一。空 间分辨率的提高，使得遥感地学分析的微观程度和精度增加，提高和拓 展了应用价值。
（2）时间分辨率：
进行动态监测与预报，自然历史变迁和动力学分析，可以利用时间 差提高遥感的成象率和解象率，或更新数据库ห้องสมุดไป่ตู้达到动态监测的目的。
第七讲 遥感图像处理技术
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第七讲 遥感图像处理技术
一、本章学习目的：
通过本章学习，掌握遥感图像预处理和图像增强的主要内容 和具体方法，了解多源信息复合的一般过程。 遥感图像处理概述 数字图像与数字图像处理系统 图像预处理 多源信息复合 遥感解译 遥感调查与应用
二、本章学习内容：
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第一节 遥感图像处理概述
一、遥感数据 1、模拟图像产品：有两个来源，其一是由遥感数椐经激 光扫描输出；其二是在空间遥感平台利用光学遥感系统获取的 产品。它是目前经常使用的一种遥感数椐。 2、数字图像产品：将遥感传感器获取的地面光谱图像信 息以数字的方式记录在计算机兼容磁带或其它介质上。利用遥 感图象处理软件，可对数椐进行增强、几何校正、地理编码、 分类，也可与其它数椐匹配、比较、融合。
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第三节 图像预处理
1986
感知和传输中大 2003 气的影响
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第三节 图像预处理 传感器平台 的姿态
传感器本 身的缺陷
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第三节 图像预处理
地形的影响
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第三节 图像预处理
一.必要性: 传感器获得和记录的遥感信息是经过概括和简化了的不 连续的瞬时二维平面的信息，由于： 传感器本身的缺陷； 平台的姿态； 感知和传输中大气的影响； 地形的影响以及其它因素的干扰。 获得的遥感数据含有光谱和几何特征上的失真和畸变。 因此，原始的遥感数据必须经过预处理，消除几何和光谱畸 变，即通过必要步骤进行图象复原。 图像的复原旨在消除图像在整个成像过程中产生的像质 褪化和各种畸变，尽可能使图像恢复到更接近于客观实体的 真实图像。
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第二节 数字图像与数字图像处理系统
1.遥感数据： 列号 对模拟图象进行采样获得数字图象。 灰度、颜 模拟图象：灰度和颜色连续变化； 行号 色的连续 采样 分布 数字图象：模拟图象经采样和量化 数字图象 后成为一幅由一系列灰度值不连续的、 模拟图象 按行列有规律地排列的像元组成的图象。 模拟图象到数字图象的转化（A/D转换analogue/digital ）：包括采样和量 化两个过程： 采样：位置离散化，将模拟图象按纵横两方向分割为若干个形状、大小 相同的像元，即等间隔取样成离散值，各像元的位置其所在的行和列表示， 一幅图象可以表示成一个矩阵。 采样周期：相邻两个像元中心的间距。 香农（Shannon ）采样原理：以模拟波形中所含最大频率的倒数的 1/2 为 周期进行采样，将不产生信息的损失。