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3S集成技术与数字地球教学63P

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3S集成技术与数字地球教学63P

第十三章3S集成技术与数字地球学习目标掌握3S的基本概念了解GIS与RS集成的形式和应用了解GIS与GPS集成的应用了解3S集成技术掌握数字地球的基本概念了解数字地球的核心技术及其应用掌握国家信息基础设施与国家空间数据基础设施基本概念了解我国国家空间数据基础设施建设内容一、3S集成技术二、数字地球简介三、国家信息基础设施与国家空间数据基础设施第十三章3S集成技术与数字地球第一节3S集成技术虽然GIS在理论和应用技术上已经有了很大发展,但单纯的GIS并不能满足目前社会对信息快速、准确更新的要求。RS目前已经成为GIS最重要的数据源,在大面积资源调查、环境监测等方面发挥了重要的作用。遥感技术在空间分辨率光谱分辨率和时间分辨率上都在飞速发展和提高,担负着越来越重要的作用。GPS是以卫星为基础的无线电测时定位和导航系统,可为航空、航天、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的在线或离线的空间定位数据。国际上“3S”的研究和应用开始向集成化(或一体化)方向发展。在3S集成应用中,GPS主要用于实时、快速的提供目标的空间位置;RS用于实时或准实时的提供目标及其环境的语义或非语义信息,发现地球表面上的各种变化,及时的对GIS进行数据更新;GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理和动态存取,作为新的集成系统平台,并为智能化数据采集提供地学知识。第一节3S集成技术3S技术相结合的土地利用管理信息系统第一节3S集成技术一、GIS与遥感的集成软件的实现GIS与遥感的集成,可以有以下三个不同的层次①分离的数据库,通过文件转换工具在不同系统之间传输文件;②两个软件模块具有一致的用户界面和同步的显示;③集成的最高目的是实现单一的、提供了图像处理功能的GIS软件系统。第一节3S集成技术1GIS作为图像处理工具①几何纠正和辐射纠正在遥感图像的实际应用中,需要首先将其转换到某个地理坐标系下,即进行几何纠正。几何纠正的方法是利用采集地面控制点建立多项式拟合公式,它们可以从GIS的矢量数据库中抽取出来,然后确定每个点在图像上对应的坐标,并建立纠正公式。在纠正完成后,可以将矢量点叠加在图像上,以判断纠正的效果。为了完成上述功能,需要系统能够综合处理栅格和矢量数据。第一节3S集成技术第一节3S集成技术校正前校正后1GIS作为图像处理工具②图像分类对于遥感图像分类,与GIS集成最明显的好处是训练区的选择,通过矢量/栅格的综合查询,可以计算多边形区域的图像统计特征,评判分类效果,进而改善分类方法。此外,在图像分类中,可以将矢量数据栅格化,并作为“遥感影像”参与分类,可以提高分类精度,例如,考虑到植被的垂直分带特性,在进行山区的植被分类时,可以结合DEM,将其作为一个分类变量。第一节3S集成技术第一节3S集成技术水(河流、湖泊等)植被居民点1、GIS作为图像处理工具③感兴趣区域的选取在一些遥感图像处理中,常常需要只对某一区域进行运算,以提取某些特征,这需要栅格数据和矢量数据之间的相交运算。第一节3S集成技术城市热岛研究2遥感数据作为GIS的信息来源数据是GIS中最为重要的成分,而遥感提供了廉价的、准确的、实时的数据,目前如何从遥感数据中自动获取地理信息依然是一个重要的研究课题,包括①线以及其他地物要素的提取②DEM数据的生成③土地利用变化以及地图更新第一节3S集成技术第一节3S集成技术使用遥感图像作为栅格图像时应注意的问题由于各种因素的影响,使得从遥感数据中提取的信息不是绝对准确的,在通常的土地利用分类中,90%的分类精度就是相当可观的结果,因而需要野外实际的考察验证在这个过程中可以使用GPS进行定位。此外,还要考虑尺度问题,即遥感影像空间分辨率和GIS数据比例尺的对应关系。第一节3S集成技术第一节3S集成技术卫星1卫星2卫星3卫星4单差分方式相对动态GPS定位示意图基准站航摄仪二、GIS与全球定位系统的集成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。第一节3S集成技术市话网市话网市话网市话网市话网深圳市连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图市电信局监控分析中心卫星定位信号发射台FM电台基准站1基准站2基准站3基准站4基准站5进入移动电话系统用户用户全向天线定向天线MODEM1.定位主要在诸如旅游、探险等需要室外动态定位信息的活动中使用。如果不与GIS集成,利用GPS接收机和纸质地形图,也可以实现空间定位;但是通过将GPS接收机连接在安装GIS软件和该地区空间数据的便携式计算机上,可以方便地显示GPS接收机所在位置并实时显示其运动轨迹,进而可以利用GIS提供的空间检索功能,得到定位点周围的信息,从而实现决策支持第一节3S集成技术第一节3S集成技术GPS卫星定位演示2.测量主要应用于土地管理、城市规划等领域,利用GPS和GIS的集成,可以测量区域的面积或者路径的长度。该过程类似于利用数字化仪进行数据录入,需要跟踪多边形边界或路径,采集抽样后的顶点坐标,并将坐标数据通过GIS记录,然后计算相关的面积或长度数据。在进行GPS测量时,要注意以下一些问题,首先,要确定GPS的定位精度是否满足测量的精度要求,如对宅基地的测量,精度需要达到厘米级,而要在野外测量一个较大区域的面积,米级甚至几十米级的精度就可以满足要求;其次,对不规则区域或者路径的测量,需要确定采样原则,采样点选取的不同,会影响到最后的测量结果。第一节3S集成技术第一节3S集成技术基准站(坐标已知)GPS卫星基准站(坐标已知)可测量两站之间的位置3.监控导航用于车辆、船只的动态监控,在接收到车辆、船只发回的位置数据后,监控中心可以确定车船的运行轨迹,进而利用GIS空间分析工具,判断其运行是否正常,如是否偏离预定的路线,速度是否异常静止等等,在出现异常时,监控中心可以提出相应的处理措施,其中包括向车船发布导航指令。第一节3S集成技术GIS与GPS集成的系统结构模型地理信息系统显示数据记录定位测量监控导航GPS接收机数据接口数据处理

注意事项

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