第八章“3S”技術綜合應用GIS及其在3S技術中的應用GPS及其在3S技術中的作用

RS及其在3S技術中的作用

GIS、RS、GPS系統集成第八章“3S”技術綜合應用GIS及其在3S技術中的應用8.13S應用概述1GIS及其在3S技術中的應用基本概念地理信息系統（GIS）是在計算機硬件和軟件支持下，運用地理信息科學和系統工程理論，科學管理和綜合分析各種地理數據，提供管理、模擬、決策、規劃、預測和預報等任務所需要的各種地理信息的技術系統8.13S應用概述1GIS及其在3S技術中的應用GIS的基本功能地理數據采集功能地理數據管理功能地理屬性數據管理空間數據的管理GIS的基本功能空間分析與屬性分析功能空間數據分析模型（疊加（Overlay）模型，緩沖區分析（buffer）模型，數字地面模型（DigitalTerrainModels，DTM））屬性數據分析模型（統計系列模型，相關分析系列模型，分類系列模型，預測系列與動態模擬模型，規劃系列模型）地理信息的可視化表現數字地圖的顯示數字地圖整飾功能數字地圖的可視化輸出WebGIS：空間數據發布空間分析與屬性分析功能2GPS及其在3S技術中的應用

GPS概念與基本原理

（1）空間定位系統：利用多顆導航衛星的無線電信號，對地球表面某地點進行定位、報時或對地表移動物體進行導航的技術系統（2）空間定位系統的組成空間部分：導航衛星

地面站：包括主控站、監測站與注入站空間定位衛星導航儀：它包括空間定位系統接收機、信息處理、控制與顯示設備與天線

2GPS及其在3S技術中的應用GPS概念與基本原理GPS衛星星座

GPS衛星星座（3）空間定位的基本原理

分布在地球上空的多顆導航衛星，不停地發射可用來求算并確定地球表層某點精確位置與精密時間的無線電信號，接收機接收來自導航衛星的信號，導航儀根據星歷表信息求得每顆衛星發射信號時在太空中的位置，測量計算衛星發射信號的精確時間，然后根據已知的衛星的瞬時坐標和信號到達該點時間，通過計算，求得衛星至接收機之間的幾何距離，在此基礎上計算出用戶接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。

（3）空間定位的基本原理GPS定位的基本原理是利用測距交會確定點位D1D2D3準確位置GPS定位的基本原理是利用測距交會確定點位D1D2D3準確位空間定位系統的作用

實時、連續地提供地球表面任意地點上經緯度與高程，提供三維速度與精確時間的能力幾種主要的空間定位系統

（1）全球定位系統（GlobalPositioningSystem，GPS）（P碼、C/A碼）（2）全球軌道導航衛星系統（GLONASS

）（3）雙星導航定位系統（（RDSS）系統）

（一般稱為北斗導航）（4）歐洲空間局的NAVSAT。（5）國際移動衛星組織的INMARSAT

（6）伽利略導航系統空間定位系統的作用全球定位系統在3S技術中的作用精確的定位能力

GPS的P碼精度10米，處理后達到幾厘米；C/A碼一般在100米以內準確定時及測速能力美國GPS時間精度誤差小于100

GPS三維測速精度誤差小于30cm/s，俄羅斯GLONASS速度矢量測量精度15cm/s

全球定位系統在3S技術中的作用3RS技術及其在3S技術中的作用遙感技術能動態地、周期性地獲取地表信息.廣泛應用于各個領域遙感數據在3S技術中的作用GIS數據庫的數據源基礎數據專題數據利用遙感數字影像獲取地面高程，更新GIS中高程數據3RS技術及其在3S技術中的作用遙感技術能動態地、周期性地8.2“3S”集成及其綜合應用實例1.“3S”集成（3SIntegration）

RS與GIS的集成

GPS與GIS的集成

RS與GPS3S的集成8.2“3S”集成及其綜合應用實例1.“3S”集成（3S（1）RS與GIS的集成GIS作為遙感圖像的處理工具基于GIS數據的幾何糾正和輻射糾正圖像分類感興趣區域的選取

RS作為GIS的數據來源地物要素的提取

DEM數據生成土地利用變化以及地圖數據更新（1）RS與GIS的集成GIS作為遙感圖像的處理工具（2）RS與GPS的集成功能獨立，互相補充完善GPS為RS提供準確的定位數據（2）RS與GPS的集成功能獨立，互相補充完善（3）GPS與GIS的集成GPS與GIS的集成主要是利用GPS的實時空間定位數據以及GIS的地圖數據和空間分析技術，來實現不同的具體應用目標：定位：如LBS

測量：記錄GPS測量軌跡，通過GIS計算距離、面積等監控與導航：車輛、船只、飛機等移動物體的動態監控、調度與導航（3）GPS與GIS的集成GPS與GIS的集成主要是利用GPGPS接收機數據接口數據處理顯示數據記錄定位測量監控與導航GIS串口通信GPS接收機數據接口數據處理顯示數據記錄定位測量監控與導航G（4）3S的集成3S技術為科學研究、政府管理提供了新的觀測手段、描述語言和思維工具。3S結合應用，三者相互作用形成了“一個大腦，兩只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新區域信息及空間定位，GIS進行相應的空間分析，提取有用的信息，進行綜合集成，為決策提供科學的依據。（4）3S的集成3S技術為科學研究、政府管理提供了新的觀測手GISGPSRS幾何配準、輔助分類等提供、更新區域信息定點查詢專題信息提供、更新空間定位信息提供定位遙感信息查詢幾何糾正、訓練區域選擇以及分類驗證等GISGPSRS幾何配準、輔助分類等提供、更新區域信息定點查2.“3S”集成應用舉例（1）“3S”技術在車輛導航與監控系統中的綜合應用技術系統組成車輛導航與監控系統是一項融GPS、GIS、RS技術與通訊技術為一體的復雜技術系統。它通過對車輛等（移動目標）的導航、動態跟蹤、監控、檢查與服務等功能，來完成對車輛的綜合管理與控制。系統主要由硬件、通信環境、GPS導航儀和地理信息系統等組成（下圖）

2.“3S”集成應用舉例（1）“3S”技術在車輛導航與監控遙感、地理信息系統和全球定位系統綜合應用課件GPS在車輛導航與監控系統中的應用

對行駛中的車輛進行定位

出租車運鈔車緊急救援提供導航功能

城市出租車手機導航GPS在車輛導航與監控系統中的應用對行駛中的車輛進行定位GIS在車輛導航與監控系統中的綜合應用

對于汽車端（司機）道路上任一點的相關信息城市每條道路信息最優路徑計算，給出動態目標起點到終點之間的最優路徑電子地圖上任意兩點間的距離GIS在車輛導航與監控系統中的綜合應用對于汽車端（司機）對于控制中心支持掃描儀和數字化儀輸入，可以對數字地圖中道路信息進行增加、刪除、移動等修改；數據轉換支持電子地圖的無級縮放、分層顯示和管理；地圖與數據報表的打印與輸出。外掛多種數據庫，對動態目標信息、道路信息、地理信息、服務設施信息等各種信息的查詢。

運行車輛（如有GPS）的實時位置及車輛信息。任一街區信息城市任一交叉路口（用于特殊事件的管理）的信息

對于控制中心決策部門——輔助決策功能

控制某點的決策優選列表（路、道口、警點警力、電話等）。控制某區域的決策優選列表（區域內外有關信息）。現有警車、救護車駛往出事點的路線優選列表（最暢通路線、時間）。決策部門——輔助決策功能RS在車輛導航與監控系統中的綜合應用

利用高分辨率遙感影像圖作為電子地圖電子地圖及其優點電子地圖信息來源：實測，地圖數字化，用高分辨率的遙感影像生成專題圖利用高分辨率遙感影像圖更新城市矢量道路圖

對數據庫進行更新RS在車輛導航與監控系統中的綜合應用利用高分辨率遙感影像圖3S在車輛導航與監控系統中的綜合應用

遙感技術以數字圖像方式提供城市范圍內道路與相關因子動態變化的信息，作為底圖或者更新電子地圖GPS提供了車輛目前所處的精確位置等信息，傳輸給GISGIS對各種空間數據（道路、位置等）進行管理、分析、輔助決策3S技術各有側重，相互補充，共同完成車輛導航與監控系統所承擔的各項任務3S在車輛導航與監控系統中的綜合應用遙感技術以數字圖像方式（2）3S技術在海洋漁業資源開發中的綜合運用

通過RS獲取海洋表面的水溫、葉綠素、海面風場等，進而確定漁業的種類及其空間分布GIS對海洋電子地圖進行分析和管理

漁場分布，中心漁場位置，漁場邊界，漁場密度

漁業知識的學習GPS進行位置確定（2）3S技術在海洋漁業資源開發中的綜合運用通過RS獲取海

（3）3S技術在精細農業發展中的綜合應用

精細農業與3S技術的關系精細農業：又叫數字農業，精準農業等，是現代農業技術與空間信息技術、計算機技術、網絡通信技術等相結合，對農業的生產、管理、銷售實現數字化管理，是21世紀農業發展的新模式。精細農業的發展受到3S技術的推動3S支持下精細農業的特點技術性強定量化定位化（3）3S技術在精細農業發展中的綜合應用精細農業與3S技3S技術在精細農業中的綜合應用

RS在精細農業中的作用

農作物播種面積遙感監測與估算遙感監測作物長勢與作物產量估算作物生態環境監測災害損失外估GPS在精細農業中的作用

農田測量定位信息采集田間作業導航3S技術在精細農業中的綜合應用RS在精細農業中的作用GIS在精細農業中的作用地理信息系統可以被用于農田土地數據管理，查詢土壤、自然條件、作物苗情、作物產量等數據，并能夠方便的繪制各種農業專題地圖，也能采集、編輯、統計分析不同類型的空間數據。GIS在精細農業中的應用具體包括：

繪制作物產量分布圖。農業專題地圖分析，數據疊加，關聯分析，生成新的專題圖GIS在精細農業中的作用3S技術在精細農業中的綜合應用GPS的優勢是精確定位，GIS優勢是管理與分析，RS的優勢是快速提供各種作物生長與農業生態環境在地去的分布信息，它們可以做到優勢互補，促進精細農業的發展。GPS利GIS的結合提供了科學種田需要的定位和定量進行田間操作與田間管理的技術手段。RS和GIS結合提供了多種數據源，這為建立農田基礎數據庫奠定了基礎。3S技術在精細農業中的綜合應用面臨的問題與解決途徑深人開展遙感機理和農業遙感圖像解譯機理研究提高農田作業定位精度加強農田基礎數據庫自動更新研究重視新型農田機械與3S技術的集成面臨的問題與解決途徑深人開展遙感機理和農業遙感圖像解譯機理研（4）3S技術在土地研究中的綜合應用RS技術在土地領域的應用土地資源調查土地利用和土地覆蓋的動態變化GIS技術在土地領域的應用土地管理信息系統（LIS）土地利用動態監測系統GPS技術在土地領域的應土地資源調查中的精確定位遙感的輔助定位（4）3S技術在土地研究中的綜合應用RS技術在土地領域的應用（5）在其他研究領域全球變化環境監測與保護防災、減災、救災城市規劃與城市管理（5）在其他研究領域全球變化復習思考題簡述RS技術在3S技術中的作用3S技術在車輛導航與監控系統中的應用3S技術在精細農業中的應用3S技術綜合應用舉例。復習思考題簡述RS技術在3S技術中的作用第八章“3S”技術綜合應用GIS及其在3S技術中的應用GPS及其在3S技術中的作用

RS及其在3S技術中的作用

GIS、RS、GPS系統集成第八章“3S”技術綜合應用GIS及其在3S技術中的應用8.13S應用概述1GIS及其在3S技術中的應用基本概念地理信息系統（GIS）是在計算機硬件和軟件支持下，運用地理信息科學和系統工程理論，科學管理和綜合分析各種地理數據，提供管理、模擬、決策、規劃、預測和預報等任務所需要的各種地理信息的技術系統8.13S應用概述1GIS及其在3S技術中的應用GIS的基本功能地理數據采集功能地理數據管理功能地理屬性數據管理空間數據的管理GIS的基本功能空間分析與屬性分析功能空間數據分析模型（疊加（Overlay）模型，緩沖區分析（buffer）模型，數字地面模型（DigitalTerrainModels，DTM））屬性數據分析模型（統計系列模型，相關分析系列模型，分類系列模型，預測系列與動態模擬模型，規劃系列模型）地理信息的可視化表現數字地圖的顯示數字地圖整飾功能數字地圖的可視化輸出WebGIS：空間數據發布空間分析與屬性分析功能2GPS及其在3S技術中的應用

GPS概念與基本原理

（1）空間定位系統：利用多顆導航衛星的無線電信號，對地球表面某地點進行定位、報時或對地表移動物體進行導航的技術系統（2）空間定位系統的組成空間部分：導航衛星

地面站：包括主控站、監測站與注入站空間定位衛星導航儀：它包括空間定位系統接收機、信息處理、控制與顯示設備與天線

2GPS及其在3S技術中的應用GPS概念與基本原理GPS衛星星座

GPS衛星星座（3）空間定位的基本原理

分布在地球上空的多顆導航衛星，不停地發射可用來求算并確定地球表層某點精確位置與精密時間的無線電信號，接收機接收來自導航衛星的信號，導航儀根據星歷表信息求得每顆衛星發射信號時在太空中的位置，測量計算衛星發射信號的精確時間，然后根據已知的衛星的瞬時坐標和信號到達該點時間，通過計算，求得衛星至接收機之間的幾何距離，在此基礎上計算出用戶接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。

（3）空間定位的基本原理GPS定位的基本原理是利用測距交會確定點位D1D2D3準確位置GPS定位的基本原理是利用測距交會確定點位D1D2D3準確位空間定位系統的作用

實時、連續地提供地球表面任意地點上經緯度與高程，提供三維速度與精確時間的能力幾種主要的空間定位系統

（1）全球定位系統（GlobalPositioningSystem，GPS）（P碼、C/A碼）（2）全球軌道導航衛星系統（GLONASS

）（3）雙星導航定位系統（（RDSS）系統）

（一般稱為北斗導航）（4）歐洲空間局的NAVSAT。（5）國際移動衛星組織的INMARSAT

（6）伽利略導航系統空間定位系統的作用全球定位系統在3S技術中的作用精確的定位能力

GPS的P碼精度10米，處理后達到幾厘米；C/A碼一般在100米以內準確定時及測速能力美國GPS時間精度誤差小于100

GPS三維測速精度誤差小于30cm/s，俄羅斯GLONASS速度矢量測量精度15cm/s

全球定位系統在3S技術中的作用3RS技術及其在3S技術中的作用遙感技術能動態地、周期性地獲取地表信息.廣泛應用于各個領域遙感數據在3S技術中的作用GIS數據庫的數據源基礎數據專題數據利用遙感數字影像獲取地面高程，更新GIS中高程數據3RS技術及其在3S技術中的作用遙感技術能動態地、周期性地8.2“3S”集成及其綜合應用實例1.“3S”集成（3SIntegration）

RS與GIS的集成

GPS與GIS的集成

RS與GPS3S的集成8.2“3S”集成及其綜合應用實例1.“3S”集成（3S（1）RS與GIS的集成GIS作為遙感圖像的處理工具基于GIS數據的幾何糾正和輻射糾正圖像分類感興趣區域的選取

RS作為GIS的數據來源地物要素的提取

DEM數據生成土地利用變化以及地圖數據更新（1）RS與GIS的集成GIS作為遙感圖像的處理工具（2）RS與GPS的集成功能獨立，互相補充完善GPS為RS提供準確的定位數據（2）RS與GPS的集成功能獨立，互相補充完善（3）GPS與GIS的集成GPS與GIS的集成主要是利用GPS的實時空間定位數據以及GIS的地圖數據和空間分析技術，來實現不同的具體應用目標：定位：如LBS

測量：記錄GPS測量軌跡，通過GIS計算距離、面積等監控與導航：車輛、船只、飛機等移動物體的動態監控、調度與導航（3）GPS與GIS的集成GPS與GIS的集成主要是利用GPGPS接收機數據接口數據處理顯示數據記錄定位測量監控與導航GIS串口通信GPS接收機數據接口數據處理顯示數據記錄定位測量監控與導航G（4）3S的集成3S技術為科學研究、政府管理提供了新的觀測手段、描述語言和思維工具。3S結合應用，三者相互作用形成了“一個大腦，兩只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新區域信息及空間定位，GIS進行相應的空間分析，提取有用的信息，進行綜合集成，為決策提供科學的依據。（4）3S的集成3S技術為科學研究、政府管理提供了新的觀測手GISGPSRS幾何配準、輔助分類等提供、更新區域信息定點查詢專題信息提供、更新空間定位信息提供定位遙感信息查詢幾何糾正、訓練區域選擇以及分類驗證等GISGPSRS幾何配準、輔助分類等提供、更新區域信息定點查2.“3S”集成應用舉例（1）“3S”技術在車輛導航與監控系統中的綜合應用技術系統組成車輛導航與監控系統是一項融GPS、GIS、RS技術與通訊技術為一體的復雜技術系統。它通過對車輛等（移動目標）的導航、動態跟蹤、監控、檢查與服務等功能，來完成對車輛的綜合管理與控制。系統主要由硬件、通信環境、GPS導航儀和地理信息系統等組成（下圖）

2.“3S”集成應用舉例（1）“3S”技術在車輛導航與監控遙感、地理信息系統和全球定位系統綜合應用課件GPS在車輛導航與監控系統中的應用

對行駛中的車輛進行定位

出租車運鈔車緊急救援提供導航功能

城市出租車手機導航GPS在車輛導航與監控系統中的應用對行駛中的車輛進行定位GIS在車輛導航與監控系統中的綜合應用

對于汽車端（司機）道路上任一點的相關信息城市每條道路信息最優路徑計算，給出動態目標起點到終點之間的最優路徑電子地圖上任意兩點間的距離GIS在車輛導航與監控系統中的綜合應用對于汽車端（司機）對于控制中心支持掃描儀和數字化儀輸入，可以對數字地圖中道路信息進行增加、刪除、移動等修改；數據轉換支持電子地圖的無級縮放、分層顯示和管理；地圖與數據報表的打印與輸出。外掛多種數據庫，對動態目標信息、道路信息、地理信息、服務設施信息等各種信息的查詢。

運行車輛（如有GPS）的實時位置及車輛信息。任一街區信息城市任一交叉路口（用于特殊事件的管理）的信息

對于控制中心決策部門——輔助決策功能

控制某點的決策優選列表（路、道口、警點警力、電話等）。控制某區域的決策優選列表（區域內外有關信息）。現有警車、救護車駛往出事點的路線優選列表（最暢通路線、時間）。決策部門——輔助決策功能RS在車輛導航與監控系統中的綜合應用

利用高分辨率遙感影像圖作為電子地圖電子地圖及其優點電子地圖信息來源：實測，地圖數字化，用高分辨率的遙感影像生成專題圖利用高分辨率遙感影像圖更新城市矢量道路圖

對數據庫進行更新RS在車輛導航與監控系統中的綜合應用利用高分辨率遙感影像圖3S在車輛導航與監控系統中的綜合應用

遙感技術以數字圖像方式提供城市范圍內道路與相關因子動態變化的信息，作為底圖或者更新電子地圖GPS提供了車輛目前所處的精確位置等信息，傳輸給GISGIS對各種空間數據（道路、位置等）進行管理、分析、輔助決策3S技術各有側重，相互補充，共同完成車輛導航與監控系統所承擔的各項任務3S在車輛導航與監控系統中的綜合應用遙感技術以數字圖像方式（2）3S技術在海洋漁業資源開發中的綜合運用

通過RS獲取海洋表面的水溫、葉綠素、海面風場等，進而確定漁業的種類及其空間分布GIS對海洋電子地圖進行分析和管理

漁場分布，中心漁場位置，漁場邊界，漁場密度

漁業知識的學習GPS進行位置確定（2）3S技術在海洋漁業資源開發中的綜合運用通過RS獲取海

（3）3S技術在精細農業發展中的綜合應用

精細農業與3S技術的關系精細農業：又叫數字農業，精準農業等，是現代農業技術與空間信息技術、計算機技術、網絡通信技術等相結合，對農業的生產、管理、銷售實現數字化管理，是21世紀農