遙感導(dǎo)論17-1課件

第八章遙感、地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)綜合應(yīng)用

什么是3S技術(shù)？GIS、RS、GPS這三種技術(shù)各有所長(zhǎng)，將它們結(jié)合起來(lái)，則可以構(gòu)成一種從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)定位精度、分析功能、應(yīng)用范圍等各方面范圍等各方面都強(qiáng)大技術(shù)系統(tǒng)。目前通過(guò)軟件技術(shù)方面的開(kāi)發(fā)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了3種技術(shù)在數(shù)據(jù)交換、功能模塊整合的共享。

3S技術(shù)3S的結(jié)合應(yīng)用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，是一個(gè)自然發(fā)展趨勢(shì)。三者間的相互作用就像:“一個(gè)大腦，兩只眼睛”RS和GPS向GIS提供區(qū)域信息以及空間數(shù)據(jù)；GIS進(jìn)行相應(yīng)的空間分析，從RS和GPS提供的海量數(shù)據(jù)中提取有用信息，為科學(xué)決策服務(wù)。3S技術(shù)GIS（處理中樞）采集與管理數(shù)據(jù)、空間分析、可視化表現(xiàn)、決策支持需要應(yīng)用RS、GPS更新其數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)RS（影像數(shù)據(jù)源）為地物識(shí)別及其科學(xué)規(guī)律研究提供了定性或定量數(shù)據(jù)影像識(shí)別需要在GIS支持下改善其精度并在數(shù)學(xué)模型中得到應(yīng)用GPS（定位數(shù)據(jù)源）提供了準(zhǔn)實(shí)時(shí)或?qū)崟r(shí)的定位信息和地面高程模型第一節(jié)3S綜合應(yīng)用概述地理信息系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用全球定位系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用遙感技術(shù)及其在3S技術(shù)中的作用一.地理信息系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用地理信息系統(tǒng):計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，應(yīng)用地理信息科學(xué)和系統(tǒng)工程理論，科學(xué)管理和綜合分析地理數(shù)據(jù)，提供管理、模擬、決策預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等任務(wù)所需的各種地理信息的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)的功能地理信息采集功能地理數(shù)據(jù)管理功能空間分析與屬性分析功能地理信息的可視化功能一.地理信息系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用GIS基本功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程文件圖表數(shù)據(jù)獲取

原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)檢索空間查詢空間分析數(shù)據(jù)編輯投影變換數(shù)據(jù)輸出

制圖、表格

交互展示

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)（一）地理信息采集功能地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通常抽象為不同的專題或?qū)樱ㄒ唬┑乩硇畔⒉杉δ軘?shù)據(jù)采集編輯功能就是保證各層實(shí)體的地物要素按順序轉(zhuǎn)化為X、Y坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)的代碼輸入到計(jì)算機(jī)中（一）地理信息采集功能常用的數(shù)據(jù)化采集方法包括：（1）計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)數(shù)據(jù)采集。目前被廣泛用于錄入屬性數(shù)據(jù)。（2）手扶跟蹤數(shù)字化方法。地圖數(shù)據(jù)采集的方法之一。（3）地圖掃描數(shù)字化。利用掃描儀對(duì)地圖進(jìn)行數(shù)字化處理。（4）實(shí)測(cè)地圖數(shù)據(jù)的輸入。在野外采集數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)直接輸入電子平板繪圖。（5）GPS數(shù)據(jù)采集。（二）地理數(shù)據(jù)管理功能這是建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵步驟，涉及到空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織?？臻g數(shù)據(jù)模型：柵格模型、矢量模型或柵格/矢量混合模型空間數(shù)據(jù)管理模式：空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)一體化存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：空間索引

（二）地理數(shù)據(jù)管理功能StatesRoadsCapitalsRivers數(shù)據(jù)分層管理Lakes（二）地理數(shù)據(jù)管理功能空間和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)（三）空間分析與屬性分析功能空間查詢和分析功能是GIS的一個(gè)獨(dú)立研究領(lǐng)域，它的主要特點(diǎn)是幫助確定地理要素之間新的空間關(guān)系，它不僅已成為區(qū)別于其他類型系統(tǒng)的一個(gè)重要標(biāo)志，而且為用戶提供了靈活地解決各類專門(mén)問(wèn)題的有效工具。1)空間查詢2)拓?fù)浏B加3)緩沖區(qū)建立4)網(wǎng)絡(luò)分析5)數(shù)字地形分析3.地理信息系統(tǒng)的功能概述

四、空間查詢和分析1)空間查詢：空間查詢是GIS最基本的功能，包括已知屬性查圖形，已知圖形查屬性及多種條件的綜合查詢；3.地理信息系統(tǒng)的功能概述

四、空間查詢和分析2)拓?fù)浏B加：通過(guò)將同一地區(qū)兩個(gè)不同圖層的特征相疊加，建立新的空間特征，易于進(jìn)行多條件的查詢檢索、地圖裁剪、地圖更新和應(yīng)用模型分析等；3.地理信息系統(tǒng)的功能概述

四、空間查詢和分析3)緩沖區(qū)建立：它是研究根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立各種類型要素的緩沖多邊形，用以確定不同地理要素的空間接近度或鄰近性。3.地理信息系統(tǒng)的功能概述

四、空間查詢和分析4)網(wǎng)絡(luò)分析：以運(yùn)籌學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)。如在城市各街道區(qū)建立圖書(shū)館、醫(yī)院等公共設(shè)施，希望各居民住家能到這些設(shè)施的路途最短，而在建立消防站、救護(hù)車站時(shí)，需要路途最短，花費(fèi)時(shí)間最少等。屬性數(shù)據(jù)分析模型屬性數(shù)據(jù)分析模型主要針對(duì)地理屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。常用的屬性數(shù)據(jù)分析模型有：（1）統(tǒng)計(jì)系列模型：地物分布統(tǒng)計(jì)分析模型和時(shí)間序列統(tǒng)計(jì)分析模型。（2）相關(guān)分析系列模型：經(jīng)常采用的有典型相關(guān)分析、回歸分析模型等。（3）分類系列模型：包括模糊聚類、多級(jí)聚類、最大似然比分類與判別分析模型等。屬性數(shù)據(jù)分析模型（4）評(píng)價(jià)系列模型：包括要素選擇模型，因子權(quán)重分配模型，評(píng)價(jià)模型，分等定級(jí)模型等。（5）預(yù)測(cè)系列與動(dòng)態(tài)模擬模型：包括回歸預(yù)測(cè)模型，趨勢(shì)分析模型與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等模擬模型。（6）規(guī)劃系列模型：包括線性規(guī)劃，非線性規(guī)劃，動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，投入-產(chǎn)出模型等。（四）地理信息的可視化表現(xiàn)GIS為用戶提供了許多用于地理數(shù)據(jù)表現(xiàn)的工具，其形式既可以是計(jì)算機(jī)屏幕顯示，也可以是諸如報(bào)告、表格、地圖等硬拷貝圖件。

一、基本功能－空間查詢和分析數(shù)據(jù)顯示與輸出綜上所述地理信息系統(tǒng)在3S技術(shù)中具有采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球上與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的重要作用。二、全球定位系統(tǒng)及其在3S技術(shù)中的作用全球定位系統(tǒng):空間定位系統(tǒng)的種類全球定位系統(tǒng)全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)在3S技術(shù)中的作用精確的定位能力準(zhǔn)確定時(shí)與測(cè)速能力美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)歐洲“伽利略”系統(tǒng)中國(guó)“北斗”系統(tǒng)有24顆衛(wèi)星組成，分布在6條交點(diǎn)互隔60度的軌道面上，精度約為10米，軍民兩用，目前正在試驗(yàn)第二代衛(wèi)星系統(tǒng)。主要是為船舶，汽車，飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行定位導(dǎo)航。

美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）

船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水飛機(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場(chǎng)降落汽車自主導(dǎo)航地面車輛跟蹤和城市智能交通管理緊急救生個(gè)人旅游及野外探險(xiǎn)個(gè)人通訊終端1.電力，郵電，通訊等網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步2.準(zhǔn)確時(shí)間的授入3.準(zhǔn)確頻率的授入1.各種等級(jí)的大地測(cè)量，控制測(cè)量2.道路和各種線路放樣3.水下地形測(cè)量4.地殼形變測(cè)量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測(cè)5.GIS應(yīng)用6.工程機(jī)械（輪胎吊，推土機(jī)等）控制7.精細(xì)農(nóng)業(yè)

GPS的其他應(yīng)用

GPS衛(wèi)星接收機(jī)種類很多，根據(jù)型號(hào)分為測(cè)地型、全站型、定時(shí)型、手持型、集成型；根據(jù)搭載平臺(tái)分為車載式、船載式、機(jī)載式、星載式、彈載式。全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓，目前已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各種部門(mén)，并開(kāi)始逐步深入人們的日常生活。

莫斯科時(shí)間2011年11月4日16時(shí)51分(北京時(shí)間20時(shí)51分)，俄羅斯航天部門(mén)使用一枚“質(zhì)子-M”重型運(yùn)載火箭，將3顆“格洛納斯-M”全球?qū)Ш叫l(wèi)星成功送入太空。俄航天署署長(zhǎng)波波夫金說(shuō)，該系統(tǒng)在軌衛(wèi)星群已有28顆衛(wèi)星，達(dá)到了設(shè)計(jì)水平。隨著地面設(shè)施的發(fā)展，“格洛納斯”系統(tǒng)預(yù)計(jì)將在2015年完全建成。屆時(shí)，其定位和導(dǎo)航誤差范圍將從目前的5米至6米縮小為1米左右，就精度而言該系統(tǒng)將處于全球領(lǐng)先地位。

俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)數(shù)量：24顆衛(wèi)星組成；精度：10米左右；用途：軍民兩用；

GLONASS在定位、測(cè)速及定時(shí)精度上則優(yōu)于施加選擇可用性（SA）之后的GPS，由于俄羅斯向國(guó)際民航和海事組織承諾將向全球用戶提供民用導(dǎo)航服務(wù)，并于1990年5月和1991年4月兩次公布GLONASS的ICD，為GLONASS的廣泛應(yīng)用提供了方便。GLONASS的公開(kāi)化，打破了美國(guó)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航獨(dú)家經(jīng)營(yíng)的局面，既可為民間用戶提供獨(dú)立的導(dǎo)航服務(wù)，又可與GPS結(jié)合，提供更好的精度幾何因子（GDOP）；同時(shí)也降低了美國(guó)政府利用GPS施以主權(quán)威懾給用戶帶來(lái)的后顧之憂，因此，引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。

Glonass-K衛(wèi)星是完全基于非壓力式平臺(tái)的新型衛(wèi)星，使用壽命達(dá)到十年，該型號(hào)衛(wèi)星完成后，Glonass系統(tǒng)將與GPS不相上下，用戶可以使用兩套系統(tǒng)。系統(tǒng)目前使用的衛(wèi)星為兩種型號(hào)衛(wèi)星——Glonass衛(wèi)星與其升級(jí)型號(hào)Glonass-M。Glonass-M衛(wèi)星使用壽命更長(zhǎng)，為七年，裝有先進(jìn)的天線饋電系統(tǒng)，并為民用客戶增加了一個(gè)額外的導(dǎo)航頻率。Glonass系統(tǒng)為軍民兩用而設(shè)計(jì)，可使用戶實(shí)時(shí)標(biāo)明位置。在2007聯(lián)邦預(yù)算中共分配給Glonass3.8億美元，2006年則為1.81億美元。

發(fā)展前景

伽利略定位系統(tǒng)（GalileoPositioningSystem），是歐盟的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，有“歐洲版GPS”之稱，也是繼美國(guó)現(xiàn)有的“全球定位系統(tǒng)”（GPS）及俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)外，第三個(gè)可供民用的定位系統(tǒng)。伽利略系統(tǒng)的基本服務(wù)有導(dǎo)航、定位、授時(shí)；特殊服務(wù)有搜索與救援；擴(kuò)展應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)有在飛機(jī)導(dǎo)航和著陸系統(tǒng)中的應(yīng)用、鐵路安全運(yùn)行調(diào)度、海上運(yùn)輸系統(tǒng)、陸地車隊(duì)運(yùn)輸調(diào)度、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。2010年1月7日，歐盟委員會(huì)稱，歐盟的伽利略定位系統(tǒng)將從2014年起投入運(yùn)營(yíng)。

歐洲“伽利略”系統(tǒng)為用戶提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)加強(qiáng)對(duì)高緯度地區(qū)的覆蓋，包括挪威、瑞典等地區(qū)。減低對(duì)現(xiàn)有GPS系統(tǒng)的依賴，尤其是在戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生時(shí)。歐洲“伽利略”系統(tǒng)的目的

該系統(tǒng)計(jì)劃將由30顆中高度圓軌道衛(wèi)星和2個(gè)地面控制中心組成，其中27顆衛(wèi)星為工作衛(wèi)星,3顆為候補(bǔ)。衛(wèi)星高度為24126km，位于3個(gè)傾角為56度的軌道平面內(nèi)，該系統(tǒng)除了30顆中高度圓軌道衛(wèi)星外，還有2個(gè)地面控制中心。當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)系統(tǒng)于2008年建成，總投資36億歐元，以商業(yè)運(yùn)營(yíng)的模式全部民用。

歐洲“伽利略”系統(tǒng)的組成

伽利略系統(tǒng)由空間段、地面段、用戶三部分組成?？臻g段由分布在3個(gè)軌道上的30顆中等高度軌道衛(wèi)星（MEO）構(gòu)成，每個(gè)軌道面上有10顆衛(wèi)星，9顆正常工作，1顆運(yùn)行備用；軌道面傾角56度。地面段包括全球地面控制段、全球地面任務(wù)段、全球域網(wǎng)、導(dǎo)航管理中心、地面支持設(shè)施、地面管理機(jī)構(gòu)。用戶端主要就是用戶接收機(jī)及其等同產(chǎn)品，伽利略系統(tǒng)考慮將與GPS、GLONASS的導(dǎo)航信號(hào)一起組成復(fù)合型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，因此用戶接收機(jī)將是多用途、兼容性接收機(jī)。

“伽利略”系統(tǒng)是世界上第一個(gè)基于民用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，投入運(yùn)行后，全球的用戶將使用多制式的接收機(jī)，獲得更多的導(dǎo)航定位衛(wèi)星的信號(hào)，將無(wú)形中極大地提高導(dǎo)航定位的精度，這是“伽利略”計(jì)劃給用戶帶來(lái)的直接好處?！百だ浴笔最w實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星假想畫(huà)面“伽利略”計(jì)劃是歐洲自主、獨(dú)立的全球多模式衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，提供高精度，高可靠性的定位服務(wù)，實(shí)現(xiàn)完全非軍方控制、管理，可以進(jìn)行覆蓋全球的導(dǎo)航和定位功能。“伽利略”系統(tǒng)可以發(fā)送實(shí)時(shí)的高精度定位信息，這是現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所沒(méi)有的，同時(shí)“伽利略”系統(tǒng)能夠保證在許多特殊情況下提供服務(wù)，如果失敗也能在幾秒鐘內(nèi)通知客戶。

“伽利略”定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是是中國(guó)自行研制開(kāi)發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS），是除美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，其建設(shè)與發(fā)展則遵循開(kāi)放性、自主性、兼容性、漸進(jìn)性這4項(xiàng)原則。

中國(guó)“北斗”系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖。中國(guó)正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。與美國(guó)GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成?？臻g端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國(guó)GPS、俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）、歐洲“伽利略”（GALILEO）等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。北斗系統(tǒng)四大功能

全球服務(wù)開(kāi)放服務(wù)：定位精度:10m測(cè)速精度:0.2m/s授時(shí)精度:20ns授權(quán)服務(wù)

區(qū)域服務(wù)廣域差分服務(wù)定位精度:1m短報(bào)文通信服務(wù)“北斗”具有定位和通信雙重作用,具備的短信通訊功能就是GPS所不具備的?！氨倍贰倍ㄎ痪纫稽c(diǎn)二米?！氨倍贰苯K端價(jià)格兩萬(wàn)元左右。采用接收終端不需鋪設(shè)地面基站。災(zāi)難中心的船只一秒鐘就可以發(fā)出信息。

自身的特點(diǎn)

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的軍事功能與GPS類似，如：飛機(jī)、導(dǎo)彈、水面艦艇和潛艇的定位導(dǎo)航；彈道導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)發(fā)射車、自行火炮與多管火箭發(fā)射車等武器載具發(fā)射位置的快速定位，以縮短反應(yīng)時(shí)間；人員搜救、水上排雷定位等。這項(xiàng)功能用在軍事上，意味著可主動(dòng)進(jìn)行各級(jí)部隊(duì)的定位，也就是說(shuō)大陸各級(jí)部隊(duì)一旦配備“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，除了可供自身定位導(dǎo)航外，高層指揮部也可隨時(shí)通過(guò)“北斗”系統(tǒng)掌握部隊(duì)位置，并傳遞相關(guān)命令，對(duì)任務(wù)的執(zhí)行有相當(dāng)大的助益。換言之，大陸可利用“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)執(zhí)行部隊(duì)指揮與管制及戰(zhàn)場(chǎng)管理。實(shí)際的應(yīng)用—軍事功能

個(gè)人位置服務(wù)當(dāng)你進(jìn)入不熟悉的地方時(shí)，你可以使用裝有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收芯片的手機(jī)或車載衛(wèi)星導(dǎo)航裝置找到你要走的路線。氣象應(yīng)用北斗導(dǎo)航衛(wèi)星氣象應(yīng)用的開(kāi)展，可以促進(jìn)我國(guó)天氣分析和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、氣候變化監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，也可以提高空間天氣預(yù)警業(yè)務(wù)水平，提升我國(guó)氣象防災(zāi)減災(zāi)的能力。除此之外，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的氣象應(yīng)用對(duì)推動(dòng)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星創(chuàng)新應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)拓展也具有重要的影響。

實(shí)際應(yīng)用——民用功能

道路交通管理衛(wèi)星導(dǎo)航將有利于減緩交通阻塞，提升道路交通管理水平。通過(guò)在車輛上安裝衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)和數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)，車輛的位置信息就能在幾秒鐘內(nèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)到中心站。這些位置信息可用于道路交通管理。鐵路智能交通衛(wèi)星導(dǎo)航將促進(jìn)傳統(tǒng)運(yùn)輸方式實(shí)現(xiàn)升級(jí)與轉(zhuǎn)型。例如，在鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域，通過(guò)安裝衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備，可極大縮短列車行駛間隔時(shí)間，降低運(yùn)輸成本，有效提高運(yùn)輸效率。未來(lái)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將提供高可靠、高精度的定位、測(cè)速、授時(shí)服務(wù)，促進(jìn)鐵路交通的現(xiàn)代化，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)度向智能交通管理的轉(zhuǎn)型。實(shí)際應(yīng)用——民用功能三、遙感技術(shù)及其在3S技術(shù)中的作用GIS的數(shù)據(jù)源;利用遙感數(shù)據(jù)影象獲取地面高程,更新GIS高程數(shù)據(jù).多媒體虛擬地圖（RS+GIS）多媒體虛擬地圖（RS+GIS）第二節(jié)3S綜合應(yīng)用實(shí)例3S技術(shù)在車輛導(dǎo)航與車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)及其功能GPS在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用對(duì)行駛中的車輛進(jìn)行定位車輛導(dǎo)航

一、3S技術(shù)在車輛導(dǎo)航與車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用GIS在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行多種查詢完成簡(jiǎn)單的計(jì)算支持電子地圖的無(wú)級(jí)縮放、分層顯示和管理提供輔助決策在緊急情況下，可以利用(自動(dòng),人工)報(bào)警方式，將車號(hào)和GPS提供的車輛位置信息通知控制中心。比如銀行運(yùn)鈔車；提供導(dǎo)航功能。出租車司機(jī)可以利用GPS導(dǎo)航功能．為汽車導(dǎo)航并提供交通道路與其他信息。車載導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS+GIS）車載導(dǎo)航系統(tǒng)分為三大類：一是dvd導(dǎo)航系統(tǒng)，它融合導(dǎo)航和娛樂(lè)功能，上汽已有樣車做試驗(yàn)；二是hdd硬盤(pán)導(dǎo)航系統(tǒng)，它可存儲(chǔ)大量信息，滿足三維立體圖像的存儲(chǔ)要求，它的整個(gè)地圖顯示性能非常好，歐美高檔車已有應(yīng)用；三是通信導(dǎo)航，它應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)接收地圖等各種信息，具有上述兩種產(chǎn)品的各項(xiàng)功能，而價(jià)格較低，但它一次性投資后仍需每月支付通信費(fèi)，因此也是高檔車今后應(yīng)用的發(fā)展方向，下面是一款汽車導(dǎo)航的產(chǎn)品的演示。

一、3S技術(shù)在車輛導(dǎo)航與車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用RS在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用利用高分辨率遙感影象圖作為電子地圖利用高分辨率遙感影象圖更新城市矢量道路圖3S在車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用遙感影像：提供數(shù)據(jù)源，實(shí)時(shí)更新地圖；

GPS：定位；

GIS：顯示定位信息、提供路線參考等。二、3S海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的綜合應(yīng)用應(yīng)用現(xiàn)狀RS海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用GIS海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用GPS海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用3S海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的綜合應(yīng)用

（一）應(yīng)用現(xiàn)狀意義應(yīng)用的原理現(xiàn)有的水色遙感傳感器水色遙感的特點(diǎn)3S技術(shù)應(yīng)用于海洋漁業(yè)的意義有利于開(kāi)發(fā)海洋資源，發(fā)展海洋捕撈業(yè)，提高捕魚(yú)量，是發(fā)展經(jīng)濟(jì)，改善人民生活的重要途徑之一。應(yīng)用的原理海洋魚(yú)群的運(yùn)動(dòng)以及餌料的時(shí)空分布是有規(guī)律可循的。水溫、海流、風(fēng)場(chǎng)、鹽度等海洋環(huán)境參數(shù)及其變化控制著魚(yú)類的活動(dòng)，影響著中心漁場(chǎng)的位置、魚(yú)汛早晚和捕獲量，這為3S在開(kāi)發(fā)海洋漁業(yè)資源方面的應(yīng)用提供了可能性。海洋環(huán)境參數(shù)可由水色遙感傳感器獲得。現(xiàn)有的水色遙感傳感器海洋水色遙感是指利用地球軌道衛(wèi)星上搭載的遙感儀器獲得的海洋表層離水輻射亮度研究海洋現(xiàn)象或海洋過(guò)程的新興遙感技術(shù)[1]。海洋水色遙感的原理是通過(guò)衛(wèi)星傳感器接收信號(hào)的變化,來(lái)反演水體中引起海洋水色變化的各種成分的含量,如葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、可溶有機(jī)物含量等[2]?，F(xiàn)有的水色遙感傳感器遙感技術(shù)是唯一一種能夠在全局視野上監(jiān)測(cè)海洋的技術(shù)手段,通過(guò)它監(jiān)測(cè)和研究一類水體和二類水體的水色,并結(jié)合海面風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、洋流、海面波浪等數(shù)據(jù),人類能夠更好地了解海洋并及時(shí)認(rèn)知到海洋的動(dòng)態(tài)變化。正因?yàn)槿绱?近幾年的海洋水色遙感技術(shù)方興未艾,被廣泛地應(yīng)用到氣象預(yù)報(bào)、漁業(yè)規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)及領(lǐng)土劃分等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的水色遙感傳感器海洋水色遙感起始于1978年美國(guó)國(guó)家宇航局的海岸帶彩色掃描儀(CZCS)的成功發(fā)射。盡管CZCS作為一次實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的嘗試只有一年的工作計(jì)劃,但直到1986年之前,它都持續(xù)提供著有實(shí)用性的數(shù)據(jù)。隨后,到了上個(gè)世紀(jì)90年代中后期,人類又陸續(xù)發(fā)射了模塊式光電掃描儀(MOS)、海洋水色)溫度掃描儀(OCTS)、地球反射偏振和方向性探測(cè)儀(POLDER)和海視寬視野傳感器等。這些傳感器的發(fā)射與應(yīng)用使得人類對(duì)于海洋水色的探測(cè)逐漸變得成熟起來(lái)。現(xiàn)有的水色遙感傳感器進(jìn)入21世紀(jì)后,人類面臨著愈來(lái)愈大的環(huán)境挑戰(zhàn),并由此帶來(lái)了認(rèn)識(shí)海洋和研究海洋的迫切需要。在此背景下,遙感技術(shù)在海洋水色探測(cè)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,一大批先進(jìn)的海洋水色遙感器被搭載在了衛(wèi)星平臺(tái)上。比較有代表性的有美國(guó)Aqua和Terra衛(wèi)星平臺(tái)上的中分辨率光譜成像儀(MODIS)、歐洲Envisat-1衛(wèi)星平臺(tái)上的中等分辨率成像頻譜儀(MERIS)、日本ADEOS-2衛(wèi)星平臺(tái)上的全球成像儀(GLI)、印度遙感衛(wèi)星IRS平臺(tái)上的海洋水色監(jiān)測(cè)儀(OCM)、韓國(guó)多功能衛(wèi)星Kompsat平臺(tái)上的海洋多光譜掃描成像儀(OSMI)以及中國(guó)臺(tái)灣福衛(wèi)一號(hào)上的海洋水色照相儀(OCI)[1]。未來(lái)幾年新增的海洋水色傳感器未來(lái)幾年新增的海洋水色傳感器主要有可見(jiàn)光紅外成像輻射儀(VIIRS)、第二代海洋水色監(jiān)視儀(OCM-2)、地球靜止海洋水色成像儀(GeostationaryOceanColorImager,GOCI)、海洋和陸地顏色儀(OceanandLandColorInstrument,OLCI)、第二代全球成像儀(SGLI)、超光譜成像儀(HSI)、以及改進(jìn)型COCTS及CZI等。我國(guó)未來(lái)的海洋水色遙感器我國(guó)的海洋水色遙感衛(wèi)星主要是海洋一號(hào)0衛(wèi)星(HY-1),其中,HY-1A0、HY-1B0已分別于2002年、2007年發(fā)射升空,行將過(guò)期。未來(lái)的海洋水色衛(wèi)星系列是HY-1C0及HY-1D0,按照國(guó)家海洋局規(guī)劃,二者將分別于2011年4月和8月發(fā)射升空,屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)上、下午各一顆星同時(shí)運(yùn)行,通過(guò)不同時(shí)刻對(duì)海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè),達(dá)到提高監(jiān)測(cè)水平和縮短重復(fù)觀測(cè)周期的能力。HY-1C0的成功運(yùn)行將標(biāo)志著/海洋一號(hào)0系列衛(wèi)星業(yè)務(wù)化運(yùn)行的成功,以后將會(huì)逐步發(fā)射HY-1E/F0、/HY-1G/H0等。水色遙感的特點(diǎn)信噪比高：因?yàn)樗w反射率低，要求水色遙感傳感器輻射分辨率非常高（探測(cè)靈敏度高），信噪比要求達(dá)到500以上。波段較窄：原因是水體中各種物質(zhì)成分比較復(fù)雜，要將其識(shí)別出來(lái)，需要獲取更豐富的光譜特征信息，即，要求高的光譜分辨率。時(shí)間窗口一般要求在當(dāng)?shù)貢r(shí)間10：30-14：30之間過(guò)境，最好在中午12：00左右。要求衛(wèi)星平臺(tái)具有傾斜功能，以避免太陽(yáng)直射光在海面的反射進(jìn)入視場(chǎng)。覆蓋周期1-2天，幾何分辨率500-1100米。有絕對(duì)的精度指標(biāo)要求。（二）RS海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用利用衛(wèi)星遙感技術(shù)獲得的信息，反演海面水溫，葉綠素濃度及分布，海面風(fēng)場(chǎng)以及流場(chǎng)分布等信息，有利于獲取大面積、準(zhǔn)實(shí)時(shí)的綜合漁場(chǎng)環(huán)境參數(shù)。地理信息系統(tǒng)支持和海洋數(shù)字地圖分析與管理；漁船在和海洋上捕魚(yú)，可以方便的使用GIS來(lái)顯示電子地圖，在電子地圖上漁民可以看到GIS模擬出的海洋漁場(chǎng)分布，中心漁場(chǎng)位置、漁場(chǎng)邊界，漁場(chǎng)密性分布等狀況。在計(jì)算機(jī)上，海況信皂可采用二維、三維圖像方式來(lái)表達(dá)，各種統(tǒng)計(jì)信也可以采用直方圖，曲線圖或二維表的形式來(lái)表現(xiàn)，這為漁民觀察．使用與分析魚(yú)情提供了方便。（三）GIS海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用（四）GPS海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用利用GPS接收機(jī)可確定捕魚(yú)船所在的位置。獲取船只航向、速度、距目標(biāo)遠(yuǎn)近等導(dǎo)航信息。有助于漁民選取最近航線、最佳海況航線，及時(shí)抓住漁汛。（五）3S海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)中的綜合應(yīng)用

遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的綜合應(yīng)用全球定位系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合1.遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的綜合應(yīng)用從海洋遙感數(shù)據(jù)可獲取大面積、準(zhǔn)實(shí)時(shí)的漁場(chǎng)綜合環(huán)境參數(shù)。在GIS支持下，利用遙感技術(shù)提供的海洋生態(tài)環(huán)境參數(shù)，結(jié)合漁場(chǎng)預(yù)測(cè)模型和專家知識(shí)庫(kù)，可推測(cè)海洋魚(yú)群的繁殖、洄游、分布及中心漁場(chǎng)的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋漁場(chǎng)的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)。2.全球定位系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合地理信息系統(tǒng)可以提供包括島嶼、暗礁、洋流、主要魚(yú)群洄游路線和漁場(chǎng)分布范圍等信息的電子地圖。全球定位系統(tǒng)則提供了當(dāng)前船只的實(shí)時(shí)狀態(tài)。兩種系統(tǒng)的結(jié)合，可以發(fā)揮GIS對(duì)捕魚(yú)操作的分析、決策及支持功能。三、3S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的綜合應(yīng)用精細(xì)農(nóng)業(yè)與3S的關(guān)系

精細(xì)農(nóng)業(yè)也被稱為因地制宜農(nóng)業(yè)（sitespecificfarming）、處方農(nóng)業(yè)(prescriptionfarming)。它可以在遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)支持下，進(jìn)行抽樣調(diào)查，獲取作物生長(zhǎng)的各種影響因素信息(如上壞結(jié)構(gòu)、含水且、地形、病蟲(chóng)害等)。通過(guò)進(jìn)行農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量對(duì)比，分析影響小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的空間和時(shí)間差異性信息，可以根據(jù)每個(gè)地塊的農(nóng)業(yè)資源特點(diǎn)，按需要實(shí)施微觀調(diào)控，以充分利用現(xiàn)代化和機(jī)械化，精耕細(xì)作，獲取高的經(jīng)濟(jì)效益。RS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用GIS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用GPS在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用3S在精細(xì)農(nóng)業(yè)中的綜合應(yīng)用3S技術(shù)在精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中面臨的問(wèn)題與解決對(duì)策四、3S技術(shù)土地研究中的綜合應(yīng)用RS技術(shù)土地領(lǐng)域中的綜合應(yīng)用GIS技術(shù)土地領(lǐng)域中的綜合應(yīng)用土地管理信息系統(tǒng)土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)地籍管理信息系統(tǒng)GPS技術(shù)土地領(lǐng)域中的綜合應(yīng)用五、3S技術(shù)全球變化研究中的綜合應(yīng)用RS技術(shù)全球變化監(jiān)測(cè)中的綜合應(yīng)用RS技術(shù)全球變化監(jiān)測(cè)中的綜合應(yīng)用RS技術(shù)全球變化監(jiān)測(cè)中的綜合應(yīng)用六、3S技術(shù)全球變化研究中的綜合應(yīng)用環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與環(huán)境保護(hù)防災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)城市規(guī)劃與城市管理SeaIce

Examplesofseaiceinformationandapplicationsinclude:iceconcentrationicetype/age/motionicebergdetectionandtrackingsurfacetopographytacticalidentificationofleads:navigation:safeshippingroutes/rescueicecondition(stateofdecay)historicaliceandicebergconditionsanddynamicsforplanningpurposeswildlifehabitatpollutionmonitoringmeteorological/globalchangeresearchAgriculturalapplications

croptypeclassificationcropconditionassessmentcropyieldestimationmappingof