3S集成原理及应用

一、名词解释：

1．多光谱合成图像：multi-spectral composite 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。速度等结果数据，而用于GPS信号处理的有关信息。导航电文同样以二进制码的形式播送给用户，因此又叫数据码，或称D码。

8.GPS多路径误差：测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏低，产生所谓的“多路径误差”。这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。

9.GPS静态定位：所谓静态定位，就是在进行GPS定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是保持不变的。也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量。在测量中，静态定位一般用于高精度的测量定位，其具体观测模式多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由几分钟、几小时甚至数十小时不等。

10. GPS绝对定位：绝对定位又称单点定位，这是一种采用一台接收机进行定位的模式，它所确定的是接收机天线的绝对坐标。这种定位模式的特点是作业方式简单，可以单机作业。绝对定位一般用于导航和精度要求不高的应用中。

二、论述3S集成的模式及数据流程的结构。

“3s”技术的集成有多种方式，对地观测的“3S”集成系统的发展趋势是引入专家系统和现代通信技术，从而形成地理信息科学与工程。专家系统的引人将力求使数据采集、更新、分析和应用更加自动化和智能化。

RS与GPS相结合：这两者集成可用于自动定时数据采集、环境监测、环境灾害预警等方面。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。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与GIS相结合：遥感是GIS重要的数据源和数据更新的手段，而反过来，GIs则是遥感中数据处理的辅助信息，用于语义和非语义信息的自动提取。二者相结合主要是运用GIs中的图形及其属性作为辅助数据对遥感图像中的地物进行识别、信息提取。两者集成可用于土地利用动态监测、空间数据自动更新等。

GIS和GPS相结合：这两者集成可用于环境动态监测、自动驾驶、环境管理等方面。GPS 技术的广泛应用，特别是实时动态定位测量的实施，使得GPS已经成为地面上实行GIS的前端数据采集的重要手段。GPS数据是数码数据，可以通过相应软件直接、自动进入GIS，而不需要人工转换，因此可以有效提高数据的准确度与精确度。一旦建成GIS，只需要在运动目标上安放GPS接收机和通信设备，就可以在主控站监测到目标的具体位置，也可以在运动目标处了解到自身所处位置或相对周围环境的位置。例如，汽车、火车、飞机等运行调度

GIS系统，在运输工具上安装GPS后，一方面指挥中心实时知道各运输工具的运行轨迹，另一方面驾驶员也能即时知道自身所在的地面或空间位置。

三、阐述3S集成原理的定义和3S集成的应用领域。

3Sintegration,integration of GPS,RS and GIS technology;将全球定位系统（GPS），航空航天遥感（RS）技术和地理信息系统（GIS）技术根据应用需要，有机地组合成一体化。功能更强大的新型系统的技术和方法。RS与GIS集成：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。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 获得单点3维或4维数据，RS主要获得区域大面积的图像数据，他们作为GIS的数据源，为GIS提供必要的空间决策分析数据，GIS作为一个处理这些空间数据的平台，对这些数据进行转换，分析，查询，显示等操作，辅助决策者进行决策。

目前，3S技术主要应用在军事，交通，公共安全，城市规划，能源调查，灾害监制与预报等一系列领域。GIS在森林经营中的应用，3S在森林立地分类和质量评定中的应用，以及GPS在林业资源和荒漠化监测中的运用等。

四、根据你的经验和知识基础结合地理国情普查实施方案说明3S技术的应用。

随着3S技术的不断发展，将遥感(Remote sensing，RS)、全球卫星定位系统(Global positioning systems，GPS)和地理信息系统(Geography information systems，GIS)紧密结合起来的“3S'’一体化技术已显示出更为广阔的应用前景。以RS、GIS、GPS 为基础，将RS、GIS、GPS三种独立技术中的有关部分有机集成起来，构成一个强大的技术体系，可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。其中，GPS的技术特点，使其能够较好的应用在大地测量、地球动力学研究中；以及在滑坡、矿山地面沉陷等灾害地质监测中、大城市地面沉降监测中、桥梁与隧道控制测量、海洋测绘中、航天及天气预报中得到的较好应用；GIS可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、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产生活的各个领域；而RS技术广泛应用于陆地水资源调查、土地资