3S技术集成
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技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案一、教学目标1.了解3S技术的基本概念及其应用；2.掌握3S技术与地理学科的结合方式；3.能够运用3S技术进行地理学科的研究。
二、教学内容1.3S技术的基本概念；2.3S技术在地理学科的应用；3.3S技术在地理研究中的实际应用。
三、教学方法1.阅读教材，了解3S技术的基本概念；2.讨论课堂上3S技术在地理学科的应用；3.实验课堂上进行3S技术在地理研究中的实际应用。
四、教学过程第一课时1.1 导入（5分钟）引导学生思考地理研究中科技的应用，通过多媒体展示3S技术在地理学科中的应用现状，激发学生对3S技术的学习兴趣。
1.2 3S技术的基本概念（25分钟）通过讲解PPT，给学生介绍3S技术的定义及其组成部分（空间信息采集与处理系统、空间信息管理系统、空间信息应用系统），同时讲述3S技术的发展历程和现状。
1.3 3S技术在地理学科的应用（20分钟）通过多媒体展示3S技术在地理学科的应用现状，包括地理信息系统、遥感、全球定位系统，讲述其在地理学科中的作用和地位。
第二课时2.1 模块引入（5分钟）通过问答的方式，对上节课所学内容进行复习。
2.2 实践应用-遥感技术在土地利用研究中的应用（30分钟）通过实验，让学生亲自操作遥感技术，对研究土地利用变化有所了解。
2.3 实践应用-地理信息系统在城市规划中的应用（30分钟）通过实验，让学生亲自操作地理信息系统，对研究城市规划有所了解。
五、教学总结通过3S技术在地理学科中的应用，能够使学生对地理学科有更深刻的认识，也能够使学生更好地了解科技在地理学科中的作用和意义。
同时，通过实验可以让学生更加深入地理解3S技术在地理学科中的应用。
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案一、教学目标1.掌握3S技术的概念和原理；2.了解3S技术在人类生产和生活中的应用；3.能够使用3S软件进行地球物理环境及自然资源的调查和分析；4.能够对实际问题进行3S技术方案设计。
二、教学内容1. 3S技术的概念和原理3S（即遥感、地理信息系统、全球定位系统）是一种集成应用的地球空间信息技术。
遥感是指利用航空、卫星等遥感技术获取地面目标相关信息；地理信息系统是指将空间数据与属性数据相结合而形成的信息系统；全球定位系统是指利用卫星定位技术对地面物体进行精确定位。
在3S技术中，遥感提供了获取地面信息的手段，地理信息系统提供了空间数据与属性数据相结合的技术支持，全球定位系统则提供了精确定位的服务。
集成应用这三项技术可以帮助我们更好地了解地球的自然环境和人类活动，从而实现对地球资源的有效管理、利用和保护。
2. 3S技术的应用3S技术在人类生产和生活中应用广泛。
其中，遥感技术可以用于农业、水资源管理、城市规划等领域；地理信息系统可以用于物流、环境监测、电子商务等领域；全球定位系统则应用于航空、交通、测绘、导航等领域。
在地理学领域中，3S技术被广泛应用于地球物理环境及自然资源调查和分析。
例如，利用卫星遥感技术可以获取气候、植被、土地等方面的信息，有助于对自然资源的管理和保护；地理信息系统可以为城市规划、土地利用等方面的决策提供支持；全球定位系统则可以用于采样和监测等方面的应用。
3. 3S技术方案设计在实际问题中，可以利用3S技术对自然资源、环境变化等方面进行调查和分析，并提出相应的解决方案。
例如，在城市规划中，可以利用地理信息系统和遥感技术获取城市建设用地和绿地的分布情况，然后与人口分布和交通网络相结合，提出相应的城市规划方案；在海洋资源开发中，可以利用遥感技术获取海域的浅滩、珊瑚礁等资源分布情况，然后提出相应的海洋开发方案。
三、教学方法本节课采用讲授和案例分析相结合的教学方法。
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。
地理必修三 3s技术
3S技术的应用领域
遥感技术：应用于 资源调查、环境监 测、灾害预警等领 域
全球定位系统：应 用于导航、定位、 授时等领域
地理信息系统：应 用于城市规划、交 通管理、资源管理 等领域
3S技术在地理学中的重要性
遥感技术：获取地球表面信息为地理研究提供数据支持
全球定位系统：精确定位地理坐标为地理研究提供空间参考
地理信息系统：整合、分析和管理地理数据为地理研究提供决策支持
3S技术结合：实现地理信息的实时、精确、全面获取和处理推动地理科学研究和应用 发展
地理信息系统 （GIS）
GIS的定义和功能
定义：地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、查询、分析和管理 地理数据的计算机系统。
功能：GIS具有空间分析、数据管理、地图制作、空间查询、空间决策支 持等功能。
移动化：GIS将 更加移动化支持 在各种移动设备 上使用提高数据 的实时性和便捷 性
云服务：GIS将 更多地采用云服 务模式降低使用 门槛提高数据的 共享和协作
遥感（RS）
RS的定义和原理
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定义：遥感（Remote Sensing）是一种通过非接触方式获取地球表面信 息的技术。
单击此处添加标题
应用领域：GIS广泛应用于城市规划、交通管理、资源管理、环境监测、 灾害预警等领域。
发展趋势：GIS与物联网、大数据、人工智能等技术的融合为地理信息的 应用提供了更广阔的空间。
GIS在地理学中的应用
数据可视化：将处理后的数 据以图形、图表等形式展示
数据处理：对采集到的数据 进行处理和分析
数据采集：通过GIS技术获 取地理信息数据
原理：遥感技术利用电磁波（如可见光、红外、微波等）对地球表面进行 探测通过分析电磁波的反射、散射、吸收等特性获取地球表面信息。
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技术与集成
3S参数及主要特征（P6）�"3S"集成的关键技术集成的关键技术可分为五个方面（1）多源、多时相、多尺度信息的获取技术（2）多源、多时相、多尺度信息的集成技术（3）空间信息的动态管理与综合分析技术（4）"3S"技术集成的数据通信与交换技术（5）"3S"技术集成的虚拟现实与可视化技术RS遥感定义：通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获得其反射、散射和辐射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术主动遥感：传感器主动的发射一定的电磁波能量并接收目标的后向散射信号。
被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动的接收目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量。
遥感的特点与应用：大面积同步观测、时效性强、数据的综合性和可比性好、较高的经济效益和社会效益、一定的局限性、大面积实时观测、信息客观真实、20世纪地球科学进步的一个突出标志是人类脱离地球从太空观测地球电磁波普：按电磁波在真空中的传播波长和频率，递增或递减的排列，则构成了电磁波普大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段地球辐射的分段特性：1）0.3-2.5微米波段（主要在可见光与近红外波段），地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽略。
2）2.5-6.0微米波段（主要在中红外波段），地表反射太阳辐射和地球自身的热辐射为被动遥感的辐射源。
3）6.0以上的红外热波段，地球自身的辐射为主，地表反射太阳辐射可以忽略不计。
植被的波普特征：1）可见光波段：在0.45微米附近区间兰色波段有一个吸收谷，在0.55微米附近区间绿色波段有一个反射峰，在0.67微米附近区间红色波段有一个吸收谷。
2）近红外波段：从0.76微米处反射率迅速增大，形成一个爬升的陡坡，至1.1微米附近有一个峰值，反射率最大可达50%，形成植被的独有特征。
3）中红外波段：1.5-1.9微米光谱区反射率增大，在1.45微米，1.95微米和2.7微米为中心的附近区间受到绿色植物含水量的影响，反射率降低，形成低谷。
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技术与集成-考试复习资料
3S技术：是遥感技术(Remote sensing，RS）、地理信息系统（Geography information systems，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。
GIS（地理信息系统）:是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表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。
GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理(简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析）。
GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等)集成在一起.RS：Remote sensing，遥感是指非接触的，远距离的探测技术。
一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术.GPS：是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。
利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统.GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息。
系统由空间星座、地面控制和用户接收机三部分组成.数字地球:一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。
数字地球看成是“对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据”。
戈尔的数字地球学是关于整个地球、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。
大数据：或称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法通过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯.大数据的4V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value(价值）.云计算：（cloudcomputing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。
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
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。
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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1.国内外测绘卫星发展现状1.1国内测绘卫星发展现状1.1.1中国资源一号卫星我国为主研制的第一代数字传输型地球资源卫星，也称中巴地球资源卫星。
时间：1999年10月功能：用先进的空间遥感技术，为调查、开发、利用和管理国上资源服务，其成果可广泛应用于农、林、牧、地测绘、海洋气象等国民经济众多领域。
现状：到2000年12月底，中国3 个地面站和应用中心获取了该卫星9 万多景遥感数据。
1.1.2 中国资源二号卫星中国自行研制的传输型遥感卫星“中国资源二号”卫星，确保了卫星系统长期连续稳定运行、增强中国国土资源勘察能力、促进航天领城国际合作、推动中国国民经济又好义快发展。
时间：2002 年10 月功能：现有资源一号、资源二号系列U星可提供中等分辩率遥感影像，用于1：100万和1:25万地形图更新。
2007年发射的02B星和计划中的CBF RS-3/4的商分辨率影像原则上可对1：5万和1：2.5万的基础地理信息进行部分要素的更新。
1.1.3中国资源三号高精度立体测绘卫星时间：2012年1月9 月特点：搭载有三台三线阵相机和一台多光谱相机、设计寿命为5 年。
正视全色相机影像分辩率为2.1米，前后视相机影像分辨率为3.5 米，多光谱相机影像分科率为5.8 米。
功能：长期、连续、稳定快速地获取覆盖全国的高分率立休影像和多光谱影像，为全国1：5 万基础地理信息产品的生产、1：2.5万与更大比:例尺地图的修侧更新提供影像资源，为数字中国建设、地理国情监测、经济社会发展提供基础性、战略性地理信息资源，为国土资源调查、防灾减灾、生态建设与坏境保护、城市规划建设与管理，以及国防和军队建设等提供有效服务。
1.2国外测绘卫星发展现状1.2.1美国日前，美国商业测绘卫星主要有6颗，分别是GeoEye-I、Worldview 1/2、QUICK-BIRD 和IKONOSS摄影测量卫星，以及GRACE重力测量卫星。
（1）KII-12：光学数字传输型，有4颗在轨运行，分辩率达到0.1米，是目前照相卫基中分辩率最高的、所获取的卫星影像主安用于军事侦察与战略目标定位，也具有一定的立体成像与立体测图能力。
（2）IKONOSS：第一颗高分辩率商业测绘卫星，以米级分辨率实现对地面间一地段单重复摄影观测的周期为2-9届夜，经过图像正交变换。
使用地面基准点校正精度为2米，可用于编制1:24000比例尺的地图。
IKONOSS卫星相机系统采用三线阵立体成像系统、分外向下向前和向后成像，具有立体测图能力。
该卫星带有有星我载GPS接收机和星相机，用于确定像机的外方位元素。
（3）QuickBird-2：2001年10月18月发射升空，影像的地面分游率为0.61米，2.4米(彩色)，该卫星带有有星我载GPS接收机和星相机，用于确定像机的外方位元素。
（4）GeoFye-1：GeoFye公司2008年发射，获取的影像分辨率最高达到0.41米，接近军办侦察卫星水平。
1.2.2欧盟(1)法国SPOT遥感卫星和“晶宿星”Pleiades法国最成功的系统是军民两用摄影测量卫星SPOT系列，发射于1986年的SPOT1卫星是世界第一颗商业遥感测绘卫星。
目前，在轨运行的三颗SPOT卫星，SPOT-4/5/6，分别于1998, 2002和2012年发射，卫星的扫描带宽都是60 km, SPOT-4的全色分辨率为lOm，多光谱分辨率为20 m; SPOT-5的全色分辨率为2.5 m，多光谱分辨率为10 m; SPOT-6分辨率为1. 5 m。
法国新一代军民两用高分辨率光学成像卫星一一“晶宿星”(Pleiades)。
2012年12月发射的PleiadeslB分辨率为0. 5 m，该星每天向法国部队和全球商业用户提供1000幅高分辨率影像，与2011年12月发射的Pleiades 1A一道，组成双子星座，确保每日重访地球上任何一点，为军民用户提供感兴趣区域影像，具有规律的侦察能力和双倍覆盖。
（2）英国TopSat测绘卫星英国拥有一颗军民两用测绘卫星一一TopSat(地形测绘卫星)，2005年发射，该星属于微小卫星，卫星的分辨率为 2.5m，该星首要任务证明微型卫星能够提供高分辨率影像。
(3)德国雷达测绘卫星德国一直致力于雷达测绘卫星的研究，并处于全球领先水平，2000年美国航天飞机执行的全球干涉雷达地形测绘任务所使用的X波段雷达就是由德国研制的。
目前，德国由两颗雷达测绘卫星TerraSAR-X构成的雷达干涉测量卫星系统一一TanDem-X，具有获取全球3 m精度数字高程数据的能力。
此外，德国还拥有一颗2000年7月发射的高低卫卫跟踪重力测量卫星CHAMP卫星，CHAMP卫星预期反演重力场的空间分辨率可达300 km。
1.2.3日本2006年1月，日本发射了ALOS军民两用对地观测高分辨率成像卫星，设计寿命3年，影像分辨率2.5m，主要用于测绘。
2011年5月该星因电力异常，失去通讯功能而正式停止使用，其服役5年，远远超过了目标寿命。
2013年1月27日，日本在鹿儿岛发射2颗间谍卫星，即“雷达4号”情报收集卫星和一颗光学传感成像卫星，日本所谓的“全球信息收集卫星网”已达到9颗卫星，包括5颗光学成像卫星和4颗雷达成像卫星，其中，2009年发射的“光学3号”卫星的分辨率为0. 6 m; 2011年12月12日发射的“雷达3号”卫星分辨率为lm。
至此，多星组网，日本已具有全天候获取全球高分辨率军事情报与地理空间信息的能力。
1.2.4印度1988年、1991年发射的工RS-lA / 1B，其全色分辨率与多光谱分辨率分别为36 m与72.5 m。
这两颗卫星分辨率低，主要应用于小比例尺地图修测与国土普查。
1995年与1997年发射的测绘卫星工RS-1C / 1D，其空间分辨率有了极大提高，全色分辨率达到 5.8m，卫星具有立体成像能力，可广泛应用于制图与城市规划，能制作1:5万比例尺地图。
2000年后，印度开始研发高分辨率专用测绘卫星一一Cartosat系列卫星。
2005年发射Cartosat-1,卫星影像分辨率为1 m; 2008年4月与2010年7月分别发射了Cartosat-2A/2B，卫星位于630 km高的太阳同步轨道，轨道相对于赤道倾角97. 92度，卫星重量680 kg，携带全色相机，影像空间分辨率为0. 8 m，扫描带宽9. 6 km，卫星可在轨倾斜45度角，主要应用于测绘与侦察;未来将准备建造的Cartosat-3分辨率据称将达到0. 25 m。
1.2.5以色列以色列2000年12月5日成功发射了本国第1颗遥感卫星“埃罗斯”(EROS-A1)。
该星是全球首颗轻型、高分辨率商业遥感卫星，重2508，分辨率为1. 8 m。
具有发射成本低、拍摄动作灵活、分辨率高等特点，影像可用于测绘、农业、气象等领域。
以色列计划发射7颗“埃罗斯”家族系列卫星，覆盖地球每一个角落，并将分辨率提高到0. 82 m。
同时，以色列空间局建造了全球地面影像传输网工mageNet，满足世界各地EROS用户通过广域网获取所订影像需求。
2.北斗卫星导航系统建设与应用现状2.1 北斗卫星导航系统建设北斗卫星导航系统(BDS)是由我国自主研发的，独立运行的全球性卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗系统由空间端、地而端、用户端三部分组成，可提供全天候高精度可靠定位。
（1）北斗一号2003年5月25日，我国成功将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空。
前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空。
第三颗与前两颗“北斗一号”工作星，组成了完整的卫星导航定位系统，可以确保全天候、全天时提供卫星导航信息。
（2）北斗二号北斗二号卫星导航系统（BD2、Beidou-2）是中国独立开发的全球卫星导航系统。
北斗二号并不是北斗一号的简单延伸，它将克服“北斗一号”系统存在的缺点，提供海、陆、空全方位的全球导航定位服务，2012年4月30日，中国在西昌卫星发射中心成功发射“一箭双星”，用“长征三号乙”运载火箭将中国第十二、第十三颗北斗导航系统组网卫星顺利送入太空预定转移轨道。
截止2016年6月12日中国共发射了23颗北斗导航卫星，其中4颗试验卫星，也叫北斗一号，剩下的都是北斗二号。
（3）北斗三号系统2015-2016年完成5颗北斗三号卫星试验验证，全面突破系统核心关键技术，卫星状态基本固化。
北斗三号卫星将增加性能更优的互操作信号B1C，并随着全球系统建设将B2I逐步升级为性能更优的B2a信号，在进一步提高基本导航服务能力基础上，按照国际标准提供星基增强服务(SBAS)及搜索救援服务(SAR)。
（4）星基增强系统建设按照国际民航标准，开展北斗星基增强系统(BDSBAS)设计、试验与建设。
目前，已完成系统实施方案论证，固化了系统在下一代双频多星座(DFMC) SBAS标准中的技术状态，进一步巩固了BDSBAS作为星基增强服务供应商的地位。
2.2应用现状2.2.1海洋渔业随着近海资源的口渐枯竭，渔业逐渐向远洋深海发展，而远洋渔业的风险很大，在渔船上安装北斗系统终端能够为渔船出海提供安全保障:如果渔民在海上遭受天气、海况、敌意威肋、等险情，可以随时随地发出求救信号，北斗海洋渔业位置信自、服务中心可以及时获取渔船位置，第一时间组织救援渔民可以通过北斗系统在任何地方与别人进行通信，可以联络家人或者附近的渔船，实现海上联合作业或者海上贸易如果渔船进入禁渔区或者驶出国家海上边界，北斗系统会向渔船发送短报文以提出示警，避免渔船遭受不必要的损失。
2.2.2军用领域GPS系统在全球推广应用多年，但是GPS系统隶属于美国，美国拥有其完全的控制权，我国在军用领域使用GPS系统就难免会产生忧虑，发展我国的北斗全球系统就能在军事上摆脱对GPS的依赖，有利于提高我国军事力量和作战能力。
就两个系统对比而言，GPS系统对外开放的是民码部分，定位精度在100米左右，北斗系统目前的区域导航系统民码定位可达到位置精度平而10米，高程10米。
相对于民码，军码的精度会更高，运用北斗导航系统能够实现更加精准的打击作战，并且北斗系统具备的双向短报文信自、功能对于军事通讯效率的提高也具有十分重要的意义。
2.2.3“北斗+互联网+其他行业”业态形成信息产业有一句话叫做“三大经济支柱，一是互联网，二是移动通信，三是卫星导航”。
随着信息技术的发展，这三大支柱产业正在实现紧密的融合，其中以卫星导航为核心的位置服务产业呈现出蓬勃发展的生机。
当前，我国首先解决了北斗系统的基础产品问题，已经形成了从芯片到终端，再到产业应用服务的完整产业链，同时积极推动北斗和其他信息技术的跨界融合发展，目前已呈现“北斗+互联网+其他行业”的一种新业态。