3S技术与集成
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。
3S技术的集成与应用
• 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。
• 地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是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
精确农业
概念:借助3S技术，尽可能的精细地掌握农 业生产的环境条件，包括作物、土壤、气 象等信息，用计算机管理决策系统（包括 模拟模型、农业专家系统、决策支持系统 等）对其进行处理分析，为制定农业生产 管理措施提供定量决策建议并赋予定位实 施
精确农作技术思想
基于田区差异的变量投入和最大收益 田区差异：农田小区作物产量和影响作物生长的 环 境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水 量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异信 息。 变量投入：分析影响小区产量差异的原因，采取 技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待， 按需变量投入，分为：人工投入、机械投入、自 动控制。 最大收益：指经济（生产力）、生态、社会效益
精确农作技术的实施过程
数据采集 ◆ 差异分析 ◆ 处方生成 ◆ 控制实施 ◆
(一)数据采集
1．产量数据采集 2．土壤数据采集 土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤 有机质、土壤PH值、土壤压实、耕作层深度等，详 细的土壤信息是开展精确农业工作的重要基础。 3．作物营养监测方法 4．土壤水分监测 5．苗情、病虫草害数据采集 6．其它数据采集 还要获取近年来轮作情况、平均产量、耕作情 况、施肥情况、作物品种、化肥、农药、气候条件 等有关数据。这些数据将用于进行决策分析。
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
3S技术的集成及其应用
GIS
GPS 定位与导航
RS
遥感技术
地理信息系统 全球定位系统
概 利用一定的技术 专门处理地理空 利用卫星在全
念 装备在航空器或 间数据的计算机 球范围内适时
航天器上对地物 系统
进行导航、定
进行遥远的感知
位的系统
代 RS 号
GIS
GPS
别 人的视力的延伸 地图的延伸 名
技 遥感平台、传感 计算机硬件、软 GPS卫星星座、
合动态预测③计
算机系统支持
作 短时间内获得全面 能对地理空间数 为各类用户提
用 资料以便即使安排 据进行输入、管 供精密的三维
防灾、救灾
理、分析和表达 坐标、速度和
时间
应 农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、 用 水利、通讯、交通、公安、教育、能源等各行业
二、GIS与RS的集成应用
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。
情感态度与价值目标：
培养关注世界地理信息技术的发展的意识， 养成动脑思考问题的良好习惯;
培养科研兴趣，体会研发高科技产品的乐 趣与成就感。
教学重难点
重点：
1．GIS与RS以及GIS与GPS的集成应用； 2．3S技术的综合应用。
难点：
阐述3S的技术优势, 分析它们之间的 互补性, 总结3S集成应用的优势和意义。
息 技
及
术
其
体
应
GIS与GPS得集成应用
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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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。
遥感数据的分辨率：
图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。
波谱分辨率：一是指传感器所用的波段数目、波段波长和波段宽度，二是指辐射分辨率。
传感器对应的数据类型：
LANDSAT:MSS、TM、ETM；SPOT:HRV、HRG、VEGETATION、HRS。
中巴：广角成像仪(WFI)、高分辨率CCD像机(CCD)、红外多谱段扫描仪(IR-MSS)。
海洋卫星数据：SEASAT数据、MOS数据、ERS数据、RADARSAT数据
气象卫星数据：NOAA卫星系列（美国）、GMS气象卫星系列（日本）FY气象卫星系列（中国）辐射校正：是指消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程。
辐射误差主要有三个因素：传感器的光电变换、大气的影响、光照条件
大气校正方法:利用辐射传递方程进行大气校正、利用地面实况数据进行大气校正、利用辅助数据进行大气校正。
几何变形：是指图像上像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标系等参考坐标系统中的对应坐标之间的差异
几何校正基本思路：把存在几何畸变的图像，纠正成符合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每一像元的亮度值。
①找到一种数学关系，建立变换前图像坐标(x，y)与变换后图像坐标(u，v)的关系，通过每一个变换后图像像元的中心位置(u代表行数，v代表列数，均为整数)计算出变换前对应的图像坐标点(x，y)。
计算校正后每一点所对应原图中的位置(x，y)。
②计算每一点的亮度值。
由于计算后的(x，y)多数不在原图的像元中心处，因此必须重新计算新位置的亮度值。
一般来说，新点的亮度值介于邻点亮度值之间，所以常用内插法计算。
大气折射：整个大气层不是一个均匀的介质，因此电磁波在大气层中传播时的折射率也随高度的变化而变化，使电磁波传播的路径不是一条直线而变成了曲线，从而引起像点的位移，这种像点移位就是大气折光差。
图像增强：是改善图像视觉效果的处理，采用一系列技术去改善图像的视觉效果，或将图像转换成一种更适合于人或机器进行分析处理的形式。
彩色合成：为了充分利用色彩在遥感图像判读和信息提取中的优势，常常利用彩色合成的方法对多光谱图像进行处理，以得到彩色图像。
假彩色图像：是指图像上影像的色调与实际地物色调不一致的图像。
真彩色图像上影像的颜色与地物颜色基本一致。
直方图：统计每幅图像的各亮度的像元数而得到的随机分布图，即为该幅图像的直方图。
直方图均衡化：直方图均衡化就是通过原始图像的灰度非线性变换，使其直方图变成均匀分布，以增加图像灰度值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度，使图像变清晰的效果。
密度分割原理：对单波段遥感图像按灰度进行分级，对每级赋予不同的颜色，使之变为一张彩色图像。
监督分类法：在研究区域选有代表性的训练场地作为样本，通过选择特征参数（如亮度的均值、方差等），建立判别函数，对样本进行分类，依据样本的分类特征来识别样本像元的归属类别的方法。
非监督分类法：没有先验的样本类别，根据像元间的相似度大小进行归类，将相似度大的归为一类的方法。
ISODATA:
GIS地理信息系统
.1）定义：信息系统是一种采集、输入数据或低级信息，按照人们的指令进行加工处理，提取、输出有用信息乃至知识的系统。
2）本质特征：从数据中提取和发掘有用信息。
3）.构成：数据及信息,硬件,软件,人员四大要素。
地理信息系统区别于一般信息系统的主要特点：1.地理空间数据和信息的特殊复杂性 2.必须具备科学可视化功能3.区域性和多层次性4.数据量较大5.注重空间分析
GIS查询内容：定位查询、分层查询、区域查询、、条件查询、空间关系查询
叠加分析：将同一空间上多个图层的不同含义的地理要素的重合点之间进行分析处理。
矢量图层叠加：矢量图层之间的叠加生成新的图层
分两步：图层叠加后求交、拓扑生成和属性处理
点与多边形叠加
（Point-in-polygon overlay）
通过坐标计算点层中的矢量点与面层中的多边形的包含关系，确定每个多边形内有多少个点，同时将多
边形的属性连接到点上。
（2）线与多边形叠加
（Line-in-polygon overlay）
通过计算比较线上坐标与多边形弧段坐标的关系，判断线是否落在多边形内。
通常是计算线与多边形的交点，只要相交则产生一个结点，将原线分成一条条弧段；并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。
并产生一个新图层—每条线被它穿过的多边形分成新弧段的图层。
（3）多边形的叠加
（Polygon-on-polygon overlay）
两个或多个面状图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作。
先对两个或多个不同图层多边形的弧段求交，然后拓扑生成新的多边形图层，新图层综合了原来两层或多层的属性。
叠置分析的作用：1）类型叠置：获取新的类型2）数量统计:即计算某一区域内的类型和面积3）动态分析：进行不同时段动态对比分析4）益本分析：效益成本分析5）几何提取；提取符合条件的地物
缓冲区分析定义：基于点、线、面等地理空间目标，按指定条件，在其周围建立一定空间区域作为分析对象，该区域称为缓冲区。
DTM在形式上包括：规则格网（Grid）、不规则三角网（Triangulated Irregular Network,TIN）、等高线、
规则格网的优缺点：规则格网的高程矩阵容易存储和处理；容易派生计算等高线、坡度、坡向、晕渲阴影等数据；
矢量和栅格数据结构的比较分析：。