3S技术集成教案——第五章 3S集成的基本原理
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技术集成
地面上的任何物体（即目标物），如大气、土地、水体、植被和人 工构筑物等，在温度高于绝对零度（即0°k=-273.16℃）的条件下， 它们都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性。 当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时，地面上的物体就 会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的 物理和化学特性以及入射光的波长不同，因此它们对入射光的反射 率也不同。各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。遥 感探测正是将遥感仪器所接受到的目标物的电磁波信息与物体的反 射光谱相比较，从而可以对地面的物体进行识别和分类。
利 用 机 载 和 地 面 GPS 接 收机进行载波相位差分 GPS 定 位 以 确 定 传 感 器 的空间位置 ， 实现摄影 测量与遥感定位 。可大 量免除野外作业。
空 中 三 角 测 量 软
3．GIS与遥感的集成及具体技术
现状
地理信息系统是用于分析和显示空间数据的系统， 而遥感影象是空间数据的一种形式，类似于GIS中 的栅格数据。因而，很容易在数据层次上实现地理 信息系统与遥感的集成 ； 实际上，遥感图像的处理和GIS中栅格数据的分析 具有较大的差异，遥感图像处理的目的是为了提取 各种专题信息，其中的一些处理功能，如图像增强、 滤波、分类等，并不适用于GIS中的栅格空间分析； 目前大多数GIS软件也没有提供完善的遥感数据处 理功能，而遥感图像处理软件又不能很好地处理 GIS数据这需要实现集成的GIS。
测量
主要应用于土地管理、城市规划等领域。 利用GPS和GIS的集成，可以测量区域的面积 或者路径的长度。该过程类似于利用数字化 仪进行数据录入，需要跟踪多边形边界或路 径，采集抽样后的顶点坐标，并将坐标数据 通过GIS记录，然后计算相关的面积或长度 数据。
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
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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。
3S技术的集成及其应用
镜头二：
GIS“ 的介绍下，他通过WWW．FC114．COM房产114 上的成都新楼盘电子地图，轻点鼠标就可以在所选 片区内查询到新的楼盘信息以及联系电话，“信息 量大，方便快捷，而且目标明确”，小张啧啧称赞。
你能说出上图应用的地理信息技术吗？
第一节 3S技术的集成及其应用
3S技术互补 GIS与RS的集成应用 GIS与GPS得集成应用
数字海洋
验潮站
6．GIS和RS的集成缺陷
一是受卫星分辨率和识别技术所限，遥感图 像计算机识别的精度还不能满足更新较大比例尺 专题图的要求；
二是遥感图像与常用的地理信息系统的不同 的数据结构妨碍了数据间的传输。
三、GIS与GPS的集成应用
GPS与GIS结合的关键在软件，GPS作为 GIS的数据源用于寻找目标，帮助GIS定位以及 数据的更新。二者的集成可利用地面与空间的 GPS数据进行载波相位差分测量以满足GIS不同 比例尺数据库的要求。二者集成的最成功的应用 是车辆导航与监控。
3. 右图是由遥感提供的信息处理后绘成 的我国东部某地地图，该地区最大海拔高度为 268米，读图回答下列问题。
（1）从图上信息可以判断：该地区东部 地形可能是平_原_____，西部地形可能是丘_陵_____， 判断的理由是什么？
1．GIS和GPS的集成结构
2．GIS和GPS结合的形式
（1）单台移动式
在用户设备上直接配备GIS工具软件，把接 收机天线接收的定位数字信号直接馈入GIS系统， 由GIS系统对接收机定位信息进行处理并与其数 字地图匹配，这样即可全世界实时显示接收机 天线位置；这种情况对于接收机是独立运作时 可采用，定位精度要求不高。
在5分钟内到达现场，擒获歹徒。此次反抢斗争的告捷
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。
《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、引言在当今科技飞速发展的时代，3S 技术——即遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS），正以其独特的优势和强大的功能，在众多领域得到了广泛的应用。
3S 技术的集成，更是为我们解决各种复杂的地理空间问题提供了有力的手段。
接下来，让我们一起深入了解 3S 技术的集成及其应用。
二、3S 技术概述（一）遥感（RS）遥感是一种不直接接触目标物，通过传感器获取目标物的电磁波信息，并对其进行处理、分析和应用的技术。
它能够快速、大面积地获取地表的各种信息，如土地利用、植被覆盖、水体分布等。
（二）地理信息系统（GIS）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。
它可以将各种地理数据进行整合、处理和分析，为决策提供支持。
（三）全球定位系统（GPS）GPS 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。
它在导航、测量、监测等领域发挥着重要作用。
三、3S 技术的集成方式（一）两两集成1、 RS 与 GIS 的集成RS 为 GIS 提供丰富的数据源，GIS 则对 RS 数据进行处理、分析和管理，实现对地表信息的更深入理解和应用。
2、 GPS 与 GIS 的集成GPS 为 GIS 提供精确的空间定位信息，使 GIS 中的数据具有更准确的地理位置，便于进行空间分析和决策。
3、 RS 与 GPS 的集成GPS 可以为 RS 图像的几何校正和定位提供地面控制点，提高 RS数据的精度和准确性。
（二）完全集成将 RS、GIS 和 GPS 三种技术有机地结合在一起，形成一个功能强大的综合系统。
这种完全集成的系统能够实现数据的实时采集、处理、分析和应用，大大提高了工作效率和决策的科学性。
3S集成技术
遥感(Remote Sensing)：通常是指通过某种传感器装置 遥感(Remote Sensing)：通常是指通过某种传感器装置 ，在不与研究对象直接接触的情况下，获得其特征信 息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一 门科学技术。 遥感技术的基础，是通过观测电磁波，从而判读和分 析地表的目标以及现象，其中利用了地物的电磁波特 性，即“一切物体，由于其种类及环境条件不同，因 而具有反射或辐射不同波长电磁波的特性” 。 遥感也可以说是一种利用物体反射或辐射电磁波的固 有特性，通过观测电磁波，识别物体以及物体存在环 境条件的技术。
3．GIS与遥感的集成及具体技术 GIS与遥感的集成及具体技术
GIS与遥感的集成，可以三个不同的层次 GIS与遥感的集成，可以三个不同的层次 [Ehlers]： [Ehlers]： 分离的数据库，通过文件转换工具在不 同系统之间传输文件； 两个软件模块具有一致的用户界面和同 步的显示； 集成的最高目的是实现单一的、提供了 图像处理功能的GIS软件系统。 图像处理功能的GIS软件系统。
几种常见地物（水、绿色植被、裸旱地）的电磁波反射曲线
1．遥感简介
遥感器（Remote Sensor）：接收从目标 遥感器（Remote Sensor）：接收从目标 反射或辐射电磁波的装置。 遥感平台（Platform）：是搭载这些遥感 遥感平台（Platform）：是搭载这些遥感 器的移动体，包括飞机、人造卫星等， 甚至地面观测车也属于遥感平台。 遥感分为被动式遥感（Passive 遥感分为被动式遥感（Passive Remote Sensing）和主动式遥感（Active Sensing）和主动式遥感（Active Remote Sensing）两种 Sensing）两种 。
3s集成技术
1.3S技术的概述“3S”技术就是地理信息系统( GIS) 、遥感( RS) 、全球定位系统( GPS) 这三种现代高新技术的总称，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。
近十年来, 3S 技术的应用已经渗入到各个领域和行业, 并且进入到了一个以服务为主体的阶段。
地理信息系统( Geographic Information Systems , 简称GIS)是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术，是现代信息社会的产物。
它有一个特殊的“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。
在GIS 中，基础性空间数据和属性数据( 如数字高程模型、数字正射影像、地名、境界、道路、水系等) 是构成GIS 的基础。
专业数据是GIS 进行专业分析、决策的基础和依据。
遥感( Remote Sensing，简称RS) 是根据地面目标反射或辐射电磁波的固有特性，通过观察目标的电磁波信息，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，达到获取目标的几何信息和物理属性的目的。
现代遥感技术已经进入一个能够动态、快速、准确、多手段提供多种对地观测数据的新阶段，能在不同的航天、航空遥感平台上获取不同空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的遥感影象。
全球定位系统( Global Positioning System,简称GPS) 是美国建立的“导航卫星测时和测距/全球定位系统”的简称，它是美国从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。
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技术集成
关于3S技术的集成3S技术集成的方式目前“3S”技术的结合与集成研究已经有了一定的发展,正在经历一个从低级向高级的发展和完善过程。
“3S”系统的低级阶段,系统之间是通过互相调用一些功能来实现的;“3S”集成的高级阶段,三者之间不只是相互调用功能,而是直接共同作用,形成有机的一体化系统,以快速准确地获取定位的现势信息,对数据进行动态更新,实现实时实地的现场查询和分析判断。
其具体主要表现四种结合方式: (1) GIS与RS的结合; (2) GIS与GPS的结合; (3) RS与GPS的结合; (4) GIS、GPS和RS的结合。
下面分别介绍：GIS与RS结合GIS与RS的结合主要表现为RS是GIS的重要信息源, GIS是处理和分析应用空间数据的一种强有力的技术保证。
两者结合的关键技术在于栅格数据和矢量数据的接口问题:遥感系统普遍采用栅格格式,其信息是以像元存储的;而GIS主要是采用图形矢量格式,是按点、线、面(多边形)存储的,它们之间的差别是影象数据和制图数据用不同的空间概念表示客观世界的相同信息而产生的。
目前, RS与GIS一体化的集成应用技术渐趋成熟,在植被分类、灾害估算、图像处理等方面均有相关报道。
GIS与GPS结合GPS和GIS结合,不仅能取长补短使各自的功能得到充分的发挥,而且还能产生许多更高级功能,从而使GPS和GIS的功能都迈上一个新台阶。
通过GIS系统,可使GPS的定位信息在电子地图上获得实时、准确而又形象的反映及漫游查询。
通常GPS接受机所接受的信号无法输入底图,若从GPS接受机上获取定位信息后,再回到地形图或专题图上查找,核实周围地理属性,如果把GPS 接受机同电子地图相配合,利用实时差分定位技术,加上相应的通信手段组成各种电子导航和监控系统,可广泛应用于交通、公安侦破、车船自动驾驶等方面，GPS可以为GIS及时采集、更新或修正数据。
如在地籍测量或外业调查中,通过GPS定位得到的数据,输入给电地图或数据库,可对原有数据进行修正、核实、赋予专题图属性以生成专题图。
第05章 “3S”集成的基本原理
中南大学GIS研究中心 中南大学地理信息系
3S集成与应用
5.2.2 时空参数的一体化
时间和空间参数在描述空间对象的特征时一般是不可分 割的。
RS：空间参数表达的信息包括地表植被分布与类型、地形地貌、 地物分布、区域景观等。时间参数可以是成像日期，也可以是 成像的周期性。 GIS：时态GIS。基于空间的时空数据模型、基于时间的时空数 据模型、时空一体化数据模型、时空专题复合集成数据模型。 GPS：定位、导航过程中时空参数一直相关出现。
3S集成与应用
5.1.1 空间参数
根据空间分布的平面形态，把地面对象分成三类：面状、 线状和点状。 从四个方面确定空间分布特征：空间位置、大小、形状、 空间关系。 获取地面目标信息的方式不同，空间参数的表达方式也 不同。
RS：通过像元位置和像元值来表达，不同的空间像元对应地表 不同的空间位置； GIS：通过不同投影下的地理坐标来表达； GPS：除表达准确的地理坐标外，还表达高程信息。
RS与GIS在信息更新方面的互补性
RS与GIS在信息分析方面的互补性
中南大学GIS研究中心 中南大学地理信息系
3S集成与应用
5.3 技术方法的互补性
5.3.2 GPS与RS的互补
GPS实时、精确的定位功能克服了RS定位问题。
GPS快速定位为RS数据快速进入GIS系统提供了可能，保证 了RS数据与地面同步监测数据获取的动态匹配。
利用RS数据可以实现GPS定位遥感信息查询。 在数据采集中的技术互补。 基于GIS的GPS定位信息查询。
5.3.3 GIS与GPS的互补
3S集成应用
“3S”技术概述 技术概述
二、3S技术集成原理 3S技术集成原理
RS与GIS的集成 GPS与GIS的集成 GPS与RS 3S的集成 3S集成应用领域
1、遥感与地理信息系统的集成 、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： GIS作为 图像处理的工具： 作为RS图像处理的工具 作为 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；
数据接口
数据处理
定位 测量 监控与导航
（1）定位 ）
主要运用在诸如旅游探险等需要室外动态定位信息的活 动。通过将GPS接收机连接在安装GIS软件和该地区空间 数据的便携式计算机上，可以方便地显示GPS接收机所在 所在 位置，并实时显示 运动轨迹 显示其运动轨迹 位置 显示 运动轨迹，进而可以利用GIS提供的 空间检索功能得到定位点周围的信息 得到定位点周围的信息，从而实现决策支持 决策支持。 得到定位点周围的信息 决策支持
3S技术集成的应用领域 技术集成的应用领域 技术集成的 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 规划、 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。 由此获得的环境动态观测数据，通过地理信息系统快速 处理和分析，能够及时发现环境的变化，同时利用GPS的快 速定位功能，便于采取措施控制环境污染，最大限度避免环境 危害，达到保护环境的目的。
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。
福建农林大学：3S技术电子教案
教案~ 学年第学期学院、系室森林旅游与保护系课程名称3S技术专业、年级、班级主讲教师刘健（教授）福建农林大学教案编写说明教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。
任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。
教案可以按每堂课（指同一主题连续1~4节课）设计编写。
教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号。
2、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。
3、题目：标明章、节或主题。
4、教学内容：是授课的核心。
将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？”符号分别表示重点、难点或疑点。
5、教学方式、手段既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。
教学媒介指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。
6、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。
7、参考书目：列出参考书籍、有关资料。
8、日期的填写系指本堂课授课的时间。
福建农林大学教案教师姓名：刘健职称：教授年月日福建农林大学教案教师姓名：刘健职称：教授年月日福建农林大学教案教师姓名：刘健职称：教授年月日福建农林大学教案三、SA和AS及中国对策美国政府自己内部用户使用精码测距和未降低精度的星历实施定位，获得较高定位精度的服务（SA）；其余用户则是利用C/A码(粗码)测距和降低了精度的星历(广播星历)实施定位（AS）全世界范围内展开了对抗SA和AS的研究，主要对策有：①差分定位系统的建立②建立独立的卫星测轨系统③建立独立自主的卫星导航定位系统和不同卫星定位系统的联合定位④对AS实施解密教师姓名：刘健职称：教授年月日福建农林大学教案第六章 遥感一.航空摄影的种类（1）按像片倾斜角分类 ：垂直摄影 倾斜摄影。
《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 技术的基本概念3S 技术是指地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感（RS）三种技术的集成应用。
这三种技术各自具有独特的功能和优势，但通过集成，可以实现更强大的信息获取、处理和分析能力，为众多领域提供了有力的支持。
GIS 是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的信息系统。
它能够将地理数据与属性数据相结合，进行空间分析和决策支持。
GPS 则是一种基于卫星的导航定位系统，可以提供精确的位置、速度和时间信息。
RS 是指不直接接触目标物，通过传感器获取目标物的电磁波信息，并对其进行处理和分析，以获取有关目标物的特征和状况的技术。
二、3S 技术集成的方式3S 技术的集成方式多种多样，常见的有以下几种：1、基于数据的集成将 GPS 和 RS 获取的数据作为 GIS 的数据源，进行统一的管理和分析。
例如，利用 GPS 采集的地面控制点对 RS 影像进行几何校正，然后将校正后的影像数据导入 GIS 中进行进一步处理。
2、基于功能的集成发挥各自技术的功能优势，实现协同工作。
比如，利用 GPS 进行实时定位，为 RS 数据采集提供准确的位置信息；利用 GIS 对 RS 和 GPS 数据进行综合分析和处理。
3、基于软件的集成通过开发集成软件平台，将 3S 技术的功能模块整合在一起，实现一体化操作。
这种集成方式方便用户使用，提高了工作效率。
4、基于网络的集成借助网络技术，实现 3S 数据的共享和分布式处理。
使得不同地点的用户能够协同工作，共同完成地理信息相关的任务。
三、3S 技术集成的特点1、互补性GIS 擅长数据管理和分析，RS 能提供大面积的实时数据，GPS 则提供精确的位置信息，三者相互补充，使获取的地理信息更加全面和准确。
2、实时性通过实时获取 GPS 和 RS 数据，并快速在 GIS 中进行处理和分析，可以及时掌握地理现象的动态变化。
3、高精度GPS 的高精度定位能力与 RS 的高精度遥感数据相结合，能够在GIS 中生成高精度的地理信息产品。
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地物空间分布特征的确定:空间位置,大小,形状,空
间关系.
一定空间范围内的地面目标之间具有一定的空间分
Байду номын сангаас
异规律,并且具有一定的空间组合. 并且地物目标的空间分布特征,空间组合关系受到 地域分异规律的控制.
空间分异规律和空间结构关系可以通过目标描述参
数(x,y,z)利用一定的数据关系间接获得.
5.2.2时空参数的一体化
时间和空间参数在描述空间对象的特征时一般是不
可分割的. 在RS中,空间参数表达的信息包括地表的各种地物; 时间参数可以表达为成像日期或成像周期. 在GIS中,开始探讨能表达地理现象时间行为的时态 GIS,GIS数据库向时空数据库转变. 在GPS中,导航定位时空参数一直相关出现. 3S的时空参数一体化还体现在三者之间,时间参数 是一条重要的纽带,只有相近时间获得的数据进行 集合才有现实意义.
3.RS与GIS在信息分析方面的互补性
RS数据的处理;包括物理和统计两种方法;
GIS数据分析包括三个层次:
空间检索 空间拓扑叠加分析 空间模拟分析(外部的空间模拟分析,内部的空间 分析模拟和混和的模拟分析); 地理属性的分析,主要模型包括 统计系列模型,相关分析系列模型,分类系列模 型,评价系列模型,预测系列模型,规划系列模型.
第五章 3S集成的基本原理
王晓峰 长安大学资源学院
5.1”3S”参数的地学特征
3S集成的目的是:对现实世界或现实世界的
自然现象通过计算机进行数字刻画\模拟 和分析. 3S集成的本质是: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,以及比特世界到计算机世界 的两个转换过程.该过程得实现是通过空 间对象的定位,地学信息的空间获取以及 空间分析等功能的综合集成来实现的.
RS信息是多源的.由平台的 高低,视角场的大小,波段
的 多少,时间频率的长短四个方面的因素决定. RS主要以影象的方式记录成像瞬间成像区域的地表 特征.光谱曲线是确定特定地物类型的比较可靠的 依据,他反映同一地物的反射率随着入射波长变化 的规律. GIS而言,其结果就是空间数据模型,空间数据模型是 GIS理论中最为核心的内容.他可分为:场模型,对象 模型和网络模型. GPS测量可以同时获得相对精度较高的三维坐标.
空间数据库的不断完善，必定能够更加高效地管理复
杂多变的地理信息。然而．数据不是一成不变的。数 据库只有及时更新才能满足分析决策的需求。遥感提 供的短周期、高分辨率影像就可以作为GIS空间数据库 的数据源。 目前，航空航天遥感传感器数据获取技术不仅趋向多 平台、多传感器、多角度，其空间分辨率、光谱分辨 率和时间分辨率也在不断提高，为短周期、高精度获 取地理信息提供了保障。 当然,遥感获取的数据不能直接作为GIS数据库的数据源, 也不能直接成为GIS处理的对象,必须进行图象的 各种 处理.
2．基于GIS的GPS定位信息查询
通过GIS系统，可使GPS的定位信息在电子地图上获
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。
2.
空间数据库是GIS最基本与最重要的组成部分是GIS
的核心与运行的基础，是GIS生存与发展的保障。 空间数据库的诞生和发展是为了使用户能够方便灵 活地查询出所需的地理空间数据，同时能够进行有 关地理空间数据的插入、删除、更新、分析、查询 等操作。目前，空间数据库正在努力克服传统数据 库的局限性，与面向对象模型相结合，向更加适合 管理复杂多变的地理信息的数据库方向发展
GPS用于GIS采集的流程可以分为以下几个步骤：
(1)在内业编辑数据词典，然后传输到电子手簿中 供外业数据采集使用； (2)建立基准站(在已知点上)； (3)利用GPS流动站设备采集GIS数据； (4)将外业数据传输到计算机进行编辑和处理； (5)将处理后的数据传输到GIS／CAD系统。 目前，GPS用于GIS采集的其中一种产物就是车载 GPS道路信息采集系统
GIS空间数据库的发展趋势主要有
(1)应用面向对象模型，建立具有更丰富语义表达能 力并具有模拟和操纵复杂地理对象能力的空间数据库； (2)引入多媒体技术拓宽空间数据库的应用领域，现 在广义的地理信息不仅包括图形、图像和属性信息， 而且还包括音频、视频、动画等多媒体信息； (3)结合虚拟现实技术建立可视化空间数据库，这里 地理空间数据被转换成一种虚拟环境，人们可以进入 该数据环境中，寻找不同数据集之间的关系，感受数 据所描述的环境； (4)应用分布式处理和Client／Server模式，使空间数据 库具有Internet／Intranet连接能力，实现分布式事务处 理、透明提取、跨平台应用、异构网互联、多协议自 动转换等功能。
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。
GPS是一种可供全球享用的空间信息资源.利用GPS
可以直接获取地理信息.可以为GIS提供实时定位信 息,为GIS的静态管理扩展到动态管理提供了可能. 1.在数据采集中的技术互补 数据是GIS的血液，数据采集是实现GIS决策功能的 基础。目前，成本高、更亲慢、精度低是GIS数据 采集中遇到的重要难题。数据采集花费大，据统 计，GIS中数据采集的费用约占总项目的80％，如 此高耗费也就决定了数据更新的滞后性。同时， 尽可能减小数据的误差也是广大GIS丁作者一直努 力的目标
RS,GIS,GPS获取数据的手段不同带来了参数的描述与表
达方式的不尽相同,但他们的目标实质上是相同的. RS通过传感器瞬间成像．将特定区域内现实空间的 地物信息载入图像空间．进而进入汁算机宅间．进行 信息处理并应用于相关领域； GIS通过各种数据采集方法．将图形数据数字化．属 性数据经过键盘输入存入汁算机系统。用于时空分 析．从而为决策提供依据。 GPS接收机瞬时接收无线电信号．获得接收机的地理 位置与高程信息．这些数据经过差分处理、扫描脉冲 时刻GPS大线同步位置解算、坐标基准变换、坐标投影 变换、偏心矢量改正等一系列处理．转入计算机空 间．为GIS提供时空分析需要的高精度定位信息和高程 信息
获取帝庙目标信息的方式不同,空间参数的表达方 式也不同. RS通过相元位置和相元值来表达; GIS通过不同投影下的坐标来表达; GPS不仅表达坐标,还表达高程信息.
RS的空间参数 Irs=f(x,y,D)
目前在遥感判读中,象元位置 f(x,y)更多的被用来空间定位, 对应了地面位置f(x,y,D)应用最多的是影像的象元值. 但实际象元位置 f(x,y)更多的隐含着地物的空间特征,如形状, 大小,纹理等,甚至还包括地物间的空间位置匹配关系. 地物的空间特征形状,大小主要通过光谱特征即象元值得变 化来体现. 地物在影像上的大小特征与地物背景有关系,并且与图像的 空间分辨率有关系.
I s f s ( x, y, z, t , A)
(x,y,z)表示空间位置信息,并且隐含着空间位置关系 的关联. t表示事物的事件发生的信息; A表示目标对象的属性信息. IS表示对象在空间尺度s下的地学信息; fs表示目标对象的地学信息之间的函数关系.
5.1.1空间参数
根据空间平面形态,把地面对象分为三类:点,线,面.
5.3.2GPS与RS的互补
GPS实时,精确的定位功能克服了RS定位问题,解决
了RS快速进入GIS系统的可能,保证了RS数据与地面 同步监测数据获取的动态匹配. 利用RS数据可以实现GPS定位遥感信息查询. GPS与RS的互补就是要实现地面无控制点的情况下 的空对地懂得直接定位.
5.3.2GPS与GIS的互补
数据采集的方式有很多，包括地图数字化、遥感、
航空摄影测量以及基于GPS的GIS野外数据采集。高 精度GPS定位技术的出现，大大简化了空间数据的 获取，并提高了空间数据的精度。用户只要手持高 精度GPS，就可以进行导航与数据采集。GPS用于 GIS数据采集，可以使数据采集更为精确、快速、 可靠。
5.2时空表达与兼容
5.2.1时空理解与表达
空间和时间是物质存在的基本形式，空间、时间和运动着的物
质不可分割。研究物质和运动，离不开对空间和时间的研究。 空间表示的是事物的广延性、结构性和并存性。任何事物都有 一定的体积、规模和一定的内部结构，同其他事物之间都有一 定的位置上的并存关系。时间表示事物的持续性和顺序性。任 何事物都有一个或长或短的持续过程，并有一定的发展顺序。 整个物质世界的空间和时间是无限的。科学技术的发展不断 突破认识上的局限，不断证明着空间、时间的无限性。当然， 空间、时间的无限性单靠具体科学的证明是不够的，还需要从 哲学上运用辩证思维去加以把握。物质和运动是永恒存在的。 它们既不能被创造，也不能被消灭，只能永无止境地由一种 形态转化为另一种形态。这种永恒存在和永无休止的转化过程， 就表现为空间、时间的无限性