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1、第八章 3S 技术综合应用 GIS及其在3S技术中的应用GPS及其在3S技术中的作用RS及其在3S技术中的作用GIS RS GPS系统集成 8 13S应用概述 1GIS及其在3S技术中的应用基本概念地理信息系统 GIS 是在计算机硬件和软件支持下 运用地理信息科学和系统工程理论 科学管理和综合分析各种地理数据 提供管理 模拟 决策 规划 预测和预报等任务所需要的各种地理信息的技术系统 空间分析与属性分析功能空间数据分析模型 叠加 Overlay 模型 缓冲区分析 buffer 模型 数字地面模型 DigitalTerrainModels DTM 属性数据分析模型 统计系列模型 相关分析系列模型
2、 分类系列模型 预测系列与动态模拟模型 规划系列模型 地理信息的可视化表现数字地图的显示数字地图整饰功能数字地图的可视化输出WebGIS 空间数据发布 2GPS及其在3S技术中的应用 GPS概念与基本原理 1 空间定位系统 利用多颗导航卫星的无线电信号 对地球表面某地点进行定位 报时或对地表移动物体进行导航的技术系统 2 空间定位系统的组成空间部分 导航卫星地面站 包括主控站 监测站与注入站空间定位卫星导航仪 它包括空间定位系统接收机 信息处理 控制与显示设备与天线 GPS卫星星座 3 空间定位的基本原理分布在地球上空的多颗导航卫星 不停地发射可用来求算并确定地球表层某点精确位置与精密时间的无
3、线电信号 接收机接收来自导航卫星的信号 导航仪根据星历表信息求得每颗卫星发射信号时在太空中的位置 测量计算卫星发射信号的精确时间 然后根据已知的卫星的瞬时坐标和信号到达该点时间 通过计算 求得卫星至接收机之间的几何距离 在此基础上计算出用户接收机天线所对应的点位 即观测站的位置 GPS定位的基本原理是利用测距交会确定点位 空间定位系统的作用实时 连续地提供地球表面任意地点上经纬度与高程 提供三维速度与精确时间的能力几种主要的空间定位系统 1 全球定位系统 GlobalPositioningSystem GPS P码 C A码 2 全球轨道导航卫星系统 GLONASS 3 双星导航定位系统 RD
4、SS 系统 一般称为北斗导航 4 欧洲空间局的NAVSAT 5 国际移动卫星组织的INMARSAT 6 伽利略导航系统 全球定位系统在3S技术中的作用精确的定位能力GPS的P码精度10米 处理后达到几厘米 C A码一般在100米以内准确定时及测速能力美国GPS时间精度误差小于100GPS三维测速精度误差小于30cm s 俄罗斯GLONASS速度矢量测量精度15cm s 3RS技术及其在3S技术中的作用 遥感技术能动态地 周期性地获取地表信息 广泛应用于各个领域遥感数据在3S技术中的作用GIS数据库的数据源基础数据专题数据利用遥感数字影像获取地面高程 更新GIS中高程数据 8 2 3S 集成及其
5、综合应用实例 1 3S 集成 3SIntegration RS与GIS的集成GPS与GIS的集成RS与GPS3S的集成 1 RS与GIS的集成 GIS作为遥感图像的处理工具基于GIS数据的几何纠正和辐射纠正图像分类感兴趣区域的选取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 2 RS与GPS的集成 功能独立 互相补充完善GPS为RS提供准确的定位数据 3 GPS与GIS的集成 GPS与GIS的集成主要是利用GPS的实时空间定位数据以及GIS的地图数据和空间分析技术 来实现不同的具体应用目标 定位 如LBS测量 记录GPS测量轨迹 通过GIS计算距离 面积等监
6、控与导航 车辆 船只 飞机等移动物体的动态监控 调度与导航 4 3S的集成 3S技术为科学研究 政府管理提供了新的观测手段 描述语言和思维工具 3S结合应用 三者相互作用形成了 一个大脑 两只眼睛 的框架 即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息及空间定位 GIS进行相应的空间分析 提取有用的信息 进行综合集成 为决策提供科学的依据 2 3S 集成应用举例 1 3S 技术在车辆导航与监控系统中的综合应用技术系统组成车辆导航与监控系统是一项融GPS GIS RS技术与通讯技术为一体的复杂技术系统 它通过对车辆等 移动目标 的导航 动态跟踪 监控 检查与服务等功能 来完成对车辆的综合管理与控制 系
7、统主要由硬件 通信环境 GPS导航仪和地理信息系统等组成 下图 GPS在车辆导航与监控系统中的应用 对行驶中的车辆进行定位出租车运钞车紧急救援提供导航功能城市出租车手机导航 GIS在车辆导航与监控系统中的综合应用 对于汽车端 司机 道路上任一点的相关信息城市每条道路信息最优路径计算 给出动态目标起点到终点之间的最优路径电子地图上任意两点间的距离 对于控制中心支持扫描仪和数字化仪输入 可以对数字地图中道路信息进行增加 删除 移动等修改 数据转换支持电子地图的无级缩放 分层显示和管理 地图与数据报表的打印与输出 外挂多种数据库 对动态目标信息 道路信息 地理信息 服务设施信息等各种信息的查询 运行
8、车辆 如有GPS 的实时位置及车辆信息 任一街区信息城市任一交叉路口 用于特殊事件的管理 的信息 决策部门 辅助决策功能控制某点的决策优选列表 路 道口 警点警力 电话等 控制某区域的决策优选列表 区域内外有关信息 现有警车 救护车驶往出事点的路线优选列表 最畅通路线 时间 RS在车辆导航与监控系统中的综合应用 利用高分辨率遥感影像图作为电子地图电子地图及其优点电子地图信息来源 实测 地图数字化 用高分辨率的遥感影像生成专题图利用高分辨率遥感影像图更新城市矢量道路图对数据库进行更新 3S在车辆导航与监控系统中的综合应用 遥感技术以数字图像方式提供城市范围内道路与相关因子动态变化的信息 作为底图
9、或者更新电子地图GPS提供了车辆目前所处的精确位置等信息 传输给GISGIS对各种空间数据 道路 位置等 进行管理 分析 辅助决策3S技术各有侧重 相互补充 共同完成车辆导航与监控系统所承担的各项任务 2 3S技术在海洋渔业资源开发中的综合运用 通过RS获取海洋表面的水温 叶绿素 海面风场等 进而确定渔业的种类及其空间分布GIS对海洋电子地图进行分析和管理渔场分布 中心渔场位置 渔场边界 渔场密度渔业知识的学习GPS进行位置确定 3 3S技术在精细农业发展中的综合应用 精细农业与3S技术的关系精细农业 又叫数字农业 精准农业等 是现代农业技术与空间信息技术 计算机技术 网络通信技术等相结合 对
10、农业的生产 管理 销售实现数字化管理 是21世纪农业发展的新模式 精细农业的发展受到3S技术的推动3S支持下精细农业的特点技术性强定量化定位化 3S技术在精细农业中的综合应用 RS在精细农业中的作用农作物播种面积遥感监测与估算遥感监测作物长势与作物产量估算作物生态环境监测灾害损失外估GPS在精细农业中的作用农田测量定位信息采集田间作业导航 GIS在精细农业中的作用地理信息系统可以被用于农田土地数据管理 查询土壤 自然条件 作物苗情 作物产量等数据 并能够方便的绘制各种农业专题地图 也能采集 编辑 统计分析不同类型的空间数据 GIS在精细农业中的应用具体包括 绘制作物产量分布图 农业专题地图分析
11、 数据叠加 关联分析 生成新的专题图 3S技术在精细农业中的综合应用GPS的优势是精确定位 GIS优势是管理与分析 RS的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地去的分布信息 它们可以做到优势互补 促进精细农业的发展 GPS利GIS的结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作与田间管理的技术手段 RS和GIS结合提供了多种数据源 这为建立农田基础数据库奠定了基础 面临的问题与解决途径 深人开展遥感机理和农业遥感图像解译机理研究提高农田作业定位精度加强农田基础数据库自动更新研究重视新型农田机械与3S技术的集成 4 3S技术在土地研究中的综合应用 RS技术在土地领域的应用土地资源调查土地利用和土地覆盖的动态变化GIS技术在土地领域的应用土地管理信息系统 LIS 土地利用动态监测系统GPS技术在土地领域的应土地资源调查中的精确定位遥感的辅助定位 5 在其他研究领域 全球变化环境监测与保护防灾 减灾 救灾城市规划与城市管理 复习思考题 简述RS技术在3S技术中的作用3S技术在车辆导航与监控系统中的应用3S技术在精细农业中的应用3S技术综合应用举例
