第四章 土地信息系统的数据获取与输出[详版课资]
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第四章 土地信息系统的数据获取与输出
第一节 遥感、全球定位系统与土地数 据获取
第二节 土地信息系统的数据采集 第三节 土地信息系统产品的输出
课堂优质
1
第一节 遥感、全球定位系统与土地 数据获取
一 土地信息系统的数据源
二 遥感概述
三 全球定位系统简介
四 遥感、全球定位系统与土地信息系统 数据的获取——3S(RS、GPS、GIS) 集成应用
属性数据管理
土地信息系统
返回本节
空间数据、属性 课堂优质 数据管理与分析5
二、遥感概述
1 遥感定义与特点 2 遥感技术系统 3 土地信息系统中常见的遥感数据源 4 土地信息工程中遥感应用的步骤 5 遥感技术的发展
课堂优质
6
二、遥感概述
1 遥感的定义与特点
➢ 遥感(Remote Sensing) 的定义 利用现代仪器设备由远处感知、获取被测物体 的信息，从而对物体进行探测和识别。
（1）SA政策
➢美国SA( Selective Availability) 政策：
人为将误差引入卫星时钟和卫星数据中，
降低GPS定位精度，降低精度后水平精度
约为100M，垂直精度约为157M。
➢ 1991年7月开始实施SA政策。
➢ 2000年5月1日，SA停止实施。
（主要是考虑到GPS技术的发展趋势，
课堂优质
32
第三节 土地信息系统数据输出
土地信息系统分析和处理的过程或结果 可以通过输出设备，如显示器、打印机 和绘图机等以各种图形、表格、数据或 文字等形式输出。地理信息的输出除必 须具备硬件设备以外，还必须有相应的 软件支持。
课堂优质
33
土地系统信息产品输出
百度文库
打
绘
屏
印
图
幕
机
机
显
输
示
出
输 出
课堂优质
空间分辨率、时间分辨率、波段、价格）
2）数据处理。（几何纠正、辐射纠正、影像增强、
影像复合、彩色合成、分类判读等）常用遥感软 件图像处理软件：Erdas、ENVI、Idrisi等）
3）数据分析。（对数据进行分析、解决实际应用
问题）
课堂优质
12
二、遥感概述 5 遥感发展方向
1）定量遥感。（从定性描述一>定量模型）
2020年建成。从2000年到现在共发射了八颗卫星（北斗二 号）。我们的目标是，在2008年之前构建能够在整个亚洲范 围内使用的系统，并最终向太空发射35颗卫星，覆盖全世界。 这个系统将主要用于国家经济建设，为交通运输、气象、石 油、海洋、森林、通信、公安等部门以及其它特殊行业提供 高效的导航定位服务。
4 文献档案资料：土地资源日常管理中出 现的各种文献资料。
5 现存的各种数据库：已经建成的各种数 据库、专题信息系统数据。
课堂优质
4
想一想：
LIS课程与其它相关课程的联系
｝ 测量学与地籍测量学
遥感技术与应用
获取土地数据
｝ 计算机绘图
地图编绘
数据表达，特别 是空间数据表达
计算机技术基础
数据处理基础
数据库原理与应用
课堂优质
24
3S的相互作用课堂优与质 集成 [邬伦]
25
3S （RS ， GPS， GIS ）是目前对地观测 系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析 和应用的三大支撑技术。
3S集成，在实际的应用中，较为常见的是3S 两两之间的集成，如GIS/RS集成，GIS/GPS集 成或者RS/GPS集成等 。
门提供厘米级精度的定位服务，为地壳形变监测和大
型建筑物变形监测提供毫米级精度的定位服务；可以
服务于飞机、轮船的进出港等特种车辆调配。
课堂优质
23
四、遥感、全球定位系统与土地信息系统数据的 获取（3S（GIS RS GPS）技术集成）
遥感（RS） GPS
提供数据源
对数据进行分 析，提供市场
GIS（含 LIS）
2）高分辨率、高光谱。（空间分辨率高，多波
段）
3）小卫星群，多时相数据（时间分辨率高）
遥感技术是一个综合性的系统，它涉及到航空、 航天、光电、物理、计算机和信息科学以及诸 多的应用领域，它的发展与这些学科紧密相关。
课堂优质
13
三、全球定位系统(Global Positioning System)简介
课堂优质
39
个轨道面中的30颗导航卫星，因资金、技术等问题，未成功 推广使用，最近正与印度合作开发导航系统。
➢欧盟 GALILEO ：（加利略计划）计划在3个轨道上发
射30颗卫星。原计划2008年建成，因企业间之间利益矛盾， 已推迟2011年，甚至更迟。
课堂优质
20
➢中国“北斗计划”：双星定位，多媒体，预计在
课堂优质
27
一、数据加工与整理 （1）数据的分类标准 （2）基础原始数据的确定 （3）原始数据项目的确定 （4）数据标准的准确性确定 （5）数据录入表设计
课堂优质
28
二、数据输入 （1）空间数据的输入
➢手扶跟踪数字化（数字化仪） ➢扫描数字化（扫描仪） ➢数字化测量（数字摄影测量系统） ➢格式转换（其它数据格式） （2）属性数据的输入 （3）空间数据与属性数据的连接
➢ 我国已经建立了拉萨、乌鲁木齐、北京、上海、 武汉、西安等永久性的GPS跟踪站。
课堂优质
18
4 GPS的应用与发展
（1）实时动态精确定位，用于军事、导航、工 程、定位与测速。
（2）GPS产业化。GPS将像目前汽车、无线 电通信等一样形成产业，我国已经有一些单 位生产车载GPS，武汉成立了中国GPS工程 中心。
1 GPS组成 2 GPS特点 3 美国SA政策与差分GPS 4 GPS的应用与发展
课堂优质
14
1 全球定位系统的组成
1）空间星座：21颗 工作卫星，3颗备 用卫星。
2）地面监控系统：
（调度、改变、修 正卫星轨道）。 1
个主控站(科罗拉多)， 3个注入站(大西、印 度、太平洋) ，5个监 测站(夏威夷)。
返回
课堂优质
10
课堂优质
这张分辨率为 1米的纽约曼 哈顿的卫星照 片，是 2000年 6月30日由空 间图像公司的 IKONOS 卫星 拍摄的。这张 图像是从南方 拍摄的，中间 是 110 层高的 世界贸易中心 的双塔。
返11回
二 遥感概述
4 土地信息工程中遥感应用的步骤
1）根据应用目的选择遥感信息源。（考虑因素：
➢ 传感器
被动传感器：摄像机、多波段扫描仪、 红外扫描仪等
主动传感器：雷达
➢ 遥感信息收装置：直接回收、间接回收
(地面接收站)。
课堂优质
8
二、遥感概述 3 土地信息系统中常见的遥感信息源
1）航空像片：空间分辨率达到分米级
MSS 影像：分辨率79米
2）Landsat卫星影像： TM 影像：分辨率30米
➢ 遥感的特点 1）宏观特性(视野大，可大面积同步观测) 2）光谱特性(观测可见光之外的波段，全天候 观测) 3）时相特性(可周期性观测，研究动态变化) 4）经济性(投入产出比高)
课堂优质
7
二、遥感概述
2 遥感技术系统 ➢ 遥感平台
航天遥感：轨道卫星、载人飞船、航天飞机、火箭 航空遥感：飞机、探空气球 地面遥感：高塔、车船、观测架
GPS产业涉及到美国10万人以上的就业和
百亿美元以上的年收益）
课堂优质
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（2）差分GPS
➢ 差分技术：在一个测站对两个目标进行观测，将 观测值求差；或在两个测站上对同一个目标进行观 测，对观测值求差；或在一个测站上对一个目标， 两次观测求差。
➢ 将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测，根 据基准站已知精密坐标，计算基准站到卫星的距离 改正数，并由基准站将这一改正数发出去。用户接 收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的改 正数，并对定位结果进行改正，从而提高定位精度。
课堂优质
35
数字线划图 （矢量地图） Digital Line Graphic
课堂优质
36
数字栅格地图 Digital Raster Graphic
课堂优质
37
数字高程模型
Digital Ele课v堂a优t质ion Model
38
数字正射影像地图 Digital Orthophoto Map
空间数据 关键字 属性数据
课堂优质
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二、数据输入
（4） 图形输入在地理/土地信息系统中地位:
➢ 建库在系统建设中占有70％的工作量，
➢ 图形输入是基础，属性数据在图形框架基 础上按位填充。
（5） 图形输入要解决的问题 ➢数据准确采集， ➢拓扑数据自动生成， ➢表达图形与属性的关联关系。
课堂优质
30
课堂优质
2
一、土地信息系统的数据源
1 测绘数据：提供测绘数据与测绘图件。
是目前的主要数据来源， 其地位不可替代。 2 遥感影像：
光学影像
光学图像处理技术
数字影像
数字图像处理技术
地位日益上升，相比测绘数 据，单位信息量的成本低。
课堂优质
3
3 专业图件：土地利用、行政区划、地 形、地质、气候、水文、 土壤、植被等专业图件。
免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精 度为50纳秒，测速精度0．2米／秒
只有建立多元化的空间定位导航资源，才能从根本上 摆脱对单一GPS系统的依赖，形成国际共有、共享的 安全资源环境，世界才能进入真正的卫星导航时代。
课堂优质
21
北 斗 导 航 系 统
示 意 图
课堂优质
22
相关新闻：我国首个基于双卫星的综合应用服务系 统——哈尔滨市连续运行卫星导航定位综合应用服务 系统，将于2007年内在哈尔滨建成并投入使用。
（3）GPS进入日常生活。GPS手持机的价格 越来越便宜，可以上传/下载GPS信息，使用 精确到街道级的地图软件，实时跟踪你的位 置或自动导航。将成为旅游者的忠实导游。
课堂优质
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4 GPS的应用与发展
（4）多元化的空间资源环境 ➢美国的GPS ：1993年全部建成。
➢俄罗斯的GLONASS（GLObal NAvigation Satellite System ） ：1996年开始运行，计划发射3
三、数据检查和核对
（1）一般检核
（2）误差检核
➢空间数据不完整或重复
➢空间数据位置不准确
➢空间数据比例尺不准确
➢变形
➢空间数据与属性数据连接有错误
➢属性数据不完整
（3）数据检核
叠加比较、打印比较、程序检核
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四、数据编辑与存贮 （1）数据编辑
差错修改、图幅拼接、格式转换、坐标转 换、拓扑关系建立、数据更新。 （2）数据存贮
3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的、
动态的对地观测系统，提高了人类认识地球的
能力。它拓展了传统测绘科学的研究领域，产
生了地理学新的分支学科——Geomatics（地
理信息科学），同时是“数字地球”这一概念
提出的基础。
课堂优质
26
第二节 土地信息系统数据采集
一、数据加工与整理 二、数据输入 三、数据检核 四、数据存储
电 子 地 图
的 编 制
34
一 LIS的产品输出类型
1 地图 2 图像
4D产品
Digital Line Graphic Digital Raster Graphic Digital Elevation Model
Digital Orthophoto Map
3 统计图表、报表
4 其它数字产品(多媒体、动画等)
课堂优质
15
1 GPS的组成
3）用户接收装置：接收卫星信号，实现GPS 信号的跟踪、锁定、测量。
包括硬件、软件（数据处理包）两部分。
2 GPS的特点
1）全球地面连续覆盖；
2）功能多，精度高，应用广；
3）实时定位，可提供三维坐标；
4）抗干扰性号，保密性强；
5）全天候作业，操作简便。
课堂优质
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3 美国SA政策与差分GPS
➢ 这套系统是基于双卫星——美国的ＧＰＳ和俄罗斯 的ＧＬＯＮＡＳＳ的综合应用服务定位系统。
➢ 覆盖哈尔滨市区以及周边区、县（市）3.2万平方公 里的土地，能够提供毫米至厘米级精度的定位服务。
➢ 用途：可以佩戴在老人、孩子和智障者身上，了解
其所处方位，防止其迷路或丢失；可用于保全贵重物
品和物流配送的监控；可以为规划、国土、城建等部
ETM 影像： 分辨率15米
3）SPOT卫星影像：空间分辨率 10米
4）中巴资源卫星：空间分辨率 19.5米
5）小卫星系列： IKONOS 卫星(最高分辨率1米)
Quickbird(最高分辨率0.61米)
6）雷达影像：(航天雷达，机载雷达(预警机))
课堂优质
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这张30米分 辨率的卫星 图像是
2000.9.14 日广州地区 ETM遥感图 像。由7、4、 2波段合成 的彩色图像
第一节 遥感、全球定位系统与土地数 据获取
第二节 土地信息系统的数据采集 第三节 土地信息系统产品的输出
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第一节 遥感、全球定位系统与土地 数据获取
一 土地信息系统的数据源
二 遥感概述
三 全球定位系统简介
四 遥感、全球定位系统与土地信息系统 数据的获取——3S(RS、GPS、GIS) 集成应用
属性数据管理
土地信息系统
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空间数据、属性 课堂优质 数据管理与分析5
二、遥感概述
1 遥感定义与特点 2 遥感技术系统 3 土地信息系统中常见的遥感数据源 4 土地信息工程中遥感应用的步骤 5 遥感技术的发展
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二、遥感概述
1 遥感的定义与特点
➢ 遥感(Remote Sensing) 的定义 利用现代仪器设备由远处感知、获取被测物体 的信息，从而对物体进行探测和识别。
（1）SA政策
➢美国SA( Selective Availability) 政策：
人为将误差引入卫星时钟和卫星数据中，
降低GPS定位精度，降低精度后水平精度
约为100M，垂直精度约为157M。
➢ 1991年7月开始实施SA政策。
➢ 2000年5月1日，SA停止实施。
（主要是考虑到GPS技术的发展趋势，
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第三节 土地信息系统数据输出
土地信息系统分析和处理的过程或结果 可以通过输出设备，如显示器、打印机 和绘图机等以各种图形、表格、数据或 文字等形式输出。地理信息的输出除必 须具备硬件设备以外，还必须有相应的 软件支持。
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土地系统信息产品输出
百度文库
打
绘
屏
印
图
幕
机
机
显
输
示
出
输 出
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空间分辨率、时间分辨率、波段、价格）
2）数据处理。（几何纠正、辐射纠正、影像增强、
影像复合、彩色合成、分类判读等）常用遥感软 件图像处理软件：Erdas、ENVI、Idrisi等）
3）数据分析。（对数据进行分析、解决实际应用
问题）
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二、遥感概述 5 遥感发展方向
1）定量遥感。（从定性描述一>定量模型）
2020年建成。从2000年到现在共发射了八颗卫星（北斗二 号）。我们的目标是，在2008年之前构建能够在整个亚洲范 围内使用的系统，并最终向太空发射35颗卫星，覆盖全世界。 这个系统将主要用于国家经济建设，为交通运输、气象、石 油、海洋、森林、通信、公安等部门以及其它特殊行业提供 高效的导航定位服务。
4 文献档案资料：土地资源日常管理中出 现的各种文献资料。
5 现存的各种数据库：已经建成的各种数 据库、专题信息系统数据。
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4
想一想：
LIS课程与其它相关课程的联系
｝ 测量学与地籍测量学
遥感技术与应用
获取土地数据
｝ 计算机绘图
地图编绘
数据表达，特别 是空间数据表达
计算机技术基础
数据处理基础
数据库原理与应用
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3S的相互作用课堂优与质 集成 [邬伦]
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3S （RS ， GPS， GIS ）是目前对地观测 系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析 和应用的三大支撑技术。
3S集成，在实际的应用中，较为常见的是3S 两两之间的集成，如GIS/RS集成，GIS/GPS集 成或者RS/GPS集成等 。
门提供厘米级精度的定位服务，为地壳形变监测和大
型建筑物变形监测提供毫米级精度的定位服务；可以
服务于飞机、轮船的进出港等特种车辆调配。
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23
四、遥感、全球定位系统与土地信息系统数据的 获取（3S（GIS RS GPS）技术集成）
遥感（RS） GPS
提供数据源
对数据进行分 析，提供市场
GIS（含 LIS）
2）高分辨率、高光谱。（空间分辨率高，多波
段）
3）小卫星群，多时相数据（时间分辨率高）
遥感技术是一个综合性的系统，它涉及到航空、 航天、光电、物理、计算机和信息科学以及诸 多的应用领域，它的发展与这些学科紧密相关。
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三、全球定位系统(Global Positioning System)简介
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个轨道面中的30颗导航卫星，因资金、技术等问题，未成功 推广使用，最近正与印度合作开发导航系统。
➢欧盟 GALILEO ：（加利略计划）计划在3个轨道上发
射30颗卫星。原计划2008年建成，因企业间之间利益矛盾， 已推迟2011年，甚至更迟。
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➢中国“北斗计划”：双星定位，多媒体，预计在
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一、数据加工与整理 （1）数据的分类标准 （2）基础原始数据的确定 （3）原始数据项目的确定 （4）数据标准的准确性确定 （5）数据录入表设计
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二、数据输入 （1）空间数据的输入
➢手扶跟踪数字化（数字化仪） ➢扫描数字化（扫描仪） ➢数字化测量（数字摄影测量系统） ➢格式转换（其它数据格式） （2）属性数据的输入 （3）空间数据与属性数据的连接
➢ 我国已经建立了拉萨、乌鲁木齐、北京、上海、 武汉、西安等永久性的GPS跟踪站。
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4 GPS的应用与发展
（1）实时动态精确定位，用于军事、导航、工 程、定位与测速。
（2）GPS产业化。GPS将像目前汽车、无线 电通信等一样形成产业，我国已经有一些单 位生产车载GPS，武汉成立了中国GPS工程 中心。
1 GPS组成 2 GPS特点 3 美国SA政策与差分GPS 4 GPS的应用与发展
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1 全球定位系统的组成
1）空间星座：21颗 工作卫星，3颗备 用卫星。
2）地面监控系统：
（调度、改变、修 正卫星轨道）。 1
个主控站(科罗拉多)， 3个注入站(大西、印 度、太平洋) ，5个监 测站(夏威夷)。
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这张分辨率为 1米的纽约曼 哈顿的卫星照 片，是 2000年 6月30日由空 间图像公司的 IKONOS 卫星 拍摄的。这张 图像是从南方 拍摄的，中间 是 110 层高的 世界贸易中心 的双塔。
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二 遥感概述
4 土地信息工程中遥感应用的步骤
1）根据应用目的选择遥感信息源。（考虑因素：
➢ 传感器
被动传感器：摄像机、多波段扫描仪、 红外扫描仪等
主动传感器：雷达
➢ 遥感信息收装置：直接回收、间接回收
(地面接收站)。
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二、遥感概述 3 土地信息系统中常见的遥感信息源
1）航空像片：空间分辨率达到分米级
MSS 影像：分辨率79米
2）Landsat卫星影像： TM 影像：分辨率30米
➢ 遥感的特点 1）宏观特性(视野大，可大面积同步观测) 2）光谱特性(观测可见光之外的波段，全天候 观测) 3）时相特性(可周期性观测，研究动态变化) 4）经济性(投入产出比高)
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二、遥感概述
2 遥感技术系统 ➢ 遥感平台
航天遥感：轨道卫星、载人飞船、航天飞机、火箭 航空遥感：飞机、探空气球 地面遥感：高塔、车船、观测架
GPS产业涉及到美国10万人以上的就业和
百亿美元以上的年收益）
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（2）差分GPS
➢ 差分技术：在一个测站对两个目标进行观测，将 观测值求差；或在两个测站上对同一个目标进行观 测，对观测值求差；或在一个测站上对一个目标， 两次观测求差。
➢ 将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测，根 据基准站已知精密坐标，计算基准站到卫星的距离 改正数，并由基准站将这一改正数发出去。用户接 收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的改 正数，并对定位结果进行改正，从而提高定位精度。
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数字线划图 （矢量地图） Digital Line Graphic
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数字栅格地图 Digital Raster Graphic
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数字高程模型
Digital Ele课v堂a优t质ion Model
38
数字正射影像地图 Digital Orthophoto Map
空间数据 关键字 属性数据
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二、数据输入
（4） 图形输入在地理/土地信息系统中地位:
➢ 建库在系统建设中占有70％的工作量，
➢ 图形输入是基础，属性数据在图形框架基 础上按位填充。
（5） 图形输入要解决的问题 ➢数据准确采集， ➢拓扑数据自动生成， ➢表达图形与属性的关联关系。
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一、土地信息系统的数据源
1 测绘数据：提供测绘数据与测绘图件。
是目前的主要数据来源， 其地位不可替代。 2 遥感影像：
光学影像
光学图像处理技术
数字影像
数字图像处理技术
地位日益上升，相比测绘数 据，单位信息量的成本低。
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3 专业图件：土地利用、行政区划、地 形、地质、气候、水文、 土壤、植被等专业图件。
免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精 度为50纳秒，测速精度0．2米／秒
只有建立多元化的空间定位导航资源，才能从根本上 摆脱对单一GPS系统的依赖，形成国际共有、共享的 安全资源环境，世界才能进入真正的卫星导航时代。
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北 斗 导 航 系 统
示 意 图
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相关新闻：我国首个基于双卫星的综合应用服务系 统——哈尔滨市连续运行卫星导航定位综合应用服务 系统，将于2007年内在哈尔滨建成并投入使用。
（3）GPS进入日常生活。GPS手持机的价格 越来越便宜，可以上传/下载GPS信息，使用 精确到街道级的地图软件，实时跟踪你的位 置或自动导航。将成为旅游者的忠实导游。
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4 GPS的应用与发展
（4）多元化的空间资源环境 ➢美国的GPS ：1993年全部建成。
➢俄罗斯的GLONASS（GLObal NAvigation Satellite System ） ：1996年开始运行，计划发射3
三、数据检查和核对
（1）一般检核
（2）误差检核
➢空间数据不完整或重复
➢空间数据位置不准确
➢空间数据比例尺不准确
➢变形
➢空间数据与属性数据连接有错误
➢属性数据不完整
（3）数据检核
叠加比较、打印比较、程序检核
课堂优质
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四、数据编辑与存贮 （1）数据编辑
差错修改、图幅拼接、格式转换、坐标转 换、拓扑关系建立、数据更新。 （2）数据存贮
3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的、
动态的对地观测系统，提高了人类认识地球的
能力。它拓展了传统测绘科学的研究领域，产
生了地理学新的分支学科——Geomatics（地
理信息科学），同时是“数字地球”这一概念
提出的基础。
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第二节 土地信息系统数据采集
一、数据加工与整理 二、数据输入 三、数据检核 四、数据存储
电 子 地 图
的 编 制
34
一 LIS的产品输出类型
1 地图 2 图像
4D产品
Digital Line Graphic Digital Raster Graphic Digital Elevation Model
Digital Orthophoto Map
3 统计图表、报表
4 其它数字产品(多媒体、动画等)
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1 GPS的组成
3）用户接收装置：接收卫星信号，实现GPS 信号的跟踪、锁定、测量。
包括硬件、软件（数据处理包）两部分。
2 GPS的特点
1）全球地面连续覆盖；
2）功能多，精度高，应用广；
3）实时定位，可提供三维坐标；
4）抗干扰性号，保密性强；
5）全天候作业，操作简便。
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3 美国SA政策与差分GPS
➢ 这套系统是基于双卫星——美国的ＧＰＳ和俄罗斯 的ＧＬＯＮＡＳＳ的综合应用服务定位系统。
➢ 覆盖哈尔滨市区以及周边区、县（市）3.2万平方公 里的土地，能够提供毫米至厘米级精度的定位服务。
➢ 用途：可以佩戴在老人、孩子和智障者身上，了解
其所处方位，防止其迷路或丢失；可用于保全贵重物
品和物流配送的监控；可以为规划、国土、城建等部
ETM 影像： 分辨率15米
3）SPOT卫星影像：空间分辨率 10米
4）中巴资源卫星：空间分辨率 19.5米
5）小卫星系列： IKONOS 卫星(最高分辨率1米)
Quickbird(最高分辨率0.61米)
6）雷达影像：(航天雷达，机载雷达(预警机))
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这张30米分 辨率的卫星 图像是
2000.9.14 日广州地区 ETM遥感图 像。由7、4、 2波段合成 的彩色图像