3S技术的集成技术.doc

3S技术的集成与应用重点3S技术的集成：由英文Integration一词翻译而来包含有使完整、整合、融合、合而为一等含义，其核心含义是要在不同的部分之间建立一种有机的联系。 目的：多源信息（多时相、多尺度、多类型）在同一坐标系的动态管理、分析与应用。地理信息系统（GIS , Geographic Information System）：以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。简言之，地理信息系统是综合处理和分析空间数据的一种技术系统。全球定位系统（GPS）： Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 简称GPS，有时也被称作NAVSTAR GPS 遥感（Remote Sensing)：指遥远的感知，它是从不同高度的遥感平台(Platform)上，使用各种传感器(Remote Sensor)，接收来自地球表层各类地物的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离的探测和识别的综合技术。集成的模式分为：广度：建立了联系的子系统或要素的多少，包括三种两要素集成方式（GIS+RS / GIS+GPS / RS+GPS）和一种三要素集成方式（GIS+GPS+RS）。 深度：联系的紧密程度，包括三个层次，即数据层次的集成、平台层次的集成和功能层次的集成。数据层次的集成，是通过数据的传递来建立子系统之间的联系，此时平台处于分离状态，数据传递要通过网络或人工干预完成，故效率较低。平台层次的集成是在一个统一的平台中分模块实现两个以上子系统的功能，各模块共用同一用户界面和同一数据库，但彼此保持相对的独立性。功能层次的集成是一种面向任务的集成方式，此种集成方式同样要求平台统一，数据库统一，界面统一，不同的是，它不再保持子系统之间的相对独立性，而是面向应用设计菜单、划分模块，往往在同一模块中包括了属于不同子系统的功能实现。同步性：系统处理数据的时效性与现势性，即数据获取与数据处理的时间差，包括完全同步、准同步和非同步三种方式。完全同步是指数据获取与数据处理同时进行，此方式下数据采集是一个连续的不间断过程，并且要求数据处理的速度与数据采集的速度严格匹配。准同步是在数据获取与数据处理之间存在一定的时间差，造成该时间差的原因是数据处理的速度与数据采集的速度不能严格匹配，进而使得数据采集不是连续进行而是在两次采集之间存在一定的时间间隔。非同步是指数据获取与数据处理之间存在较长的时间间隔，造成这种间隔的原因是因为数据获取与传递的过程太长（如统计资料和遥感影像资料），有时是因为目前尚不能克服的技术上的一些限制（如用载波相位法解算的定位数据）。在大多数情况下，非同步方式都能满足应用要求，且成本远低于同步、准同步方式，是一种现实可行的方式。GIS与RS的集成是“3S”集成中最重要也最核心的内容。集成的基本出发点是： RS是构筑在现代空间技术基础上的一种收集地球表面空间信息的重要技术手段，它可为GIS的数据更新提供稳定、可靠的数据源，提供不同视场、多方位、多层次、多方式的信息 。一般是以航空像片、卫星图像的方式提供的。GIS是一种管理和分析地理空间数据（信息）的有效工具和手段，它可为遥感信息的提取及应用提供重要支持，提高其解译精度。在对遥感数字图像进行分类处理中，由于各种难以排除的干扰因素影响，常会出现“同物异谱”或“异物同谱”分类混淆现象，影响分类识别的精度，以致于影响遥感的实际应用，成为遥感发展过程中的一个障碍。GIS和GPS的集成：是利用GIS中的电子地图结合GPS的实时定位技术为用户提供一种组合空间信息服务方式，二者通过同一个大地坐标系统建立联系，通常采用实时集成方式。 ? 可以看出，GPS的核心作用是提供地面目标实时性的位置信息，而GIS是分析处理空间信息的工具，因此，GPS提供的地面坐标是GIS中各类地物的重要属性，GPS成为GIS的重要信息源之一，成为更新GIS信息的重要手段。 集成方式一单台移动式：在用户设备上直接配备GIS工具软件，把接收机天线接收的定位数字信号直接输入GIS系统，由GIS系统对接收机定位信息进行处理并与其数字地图匹配，这种情况对于接收机是独立运作、定位精度要求不高时可采用。集成方式二集中监控式：往往由多台接收机、控制中心和基站组成，各接收站把接收到的本机位置信号、通过电台发送给基站，基站接收信号后无线发送给控制中心，中心把收到的定位信号通过处理并与GIS的电子地图相匹配，显示该接收机位置，适于定位精度要求高、移动区域广、需要集中显示流动目标的情况。RS与GPS的集成：遥感是建立在地面物体的光谱特征之上的，因而遥感图像的解译常常需要进行地面同步光谱测量，即在遥感平台过境时测量地面物体的光谱特征曲线，而且在遥感图像处理之前，首先必须作辐射校正和几何纠正。而地面同步光谱测量和对遥感图像进行几何纠正时都需要对所在地进行定位。 ?RS和GPS集成的主要目的是利用GPS的精确定位功能解决遥感影像的实时处理和快速编码及定位困难的问题，既可以采用同步集成方式，也可以采用非同步集成方式。 3S的整体集成：指GIS、RS和GPS的整体集成，即以地理空间数据库为连接GIS、RS和GPS的接口，以RS和GPS作为实时采集属性数据和空间数据的工具，以GIS为数据处理、存储、查询、分析及显示的软件平台。集成的模式包括以GIS为中心和以GPS/RS为中心的集成方式。 前者主要是非同步数据处理，通过利用GIS作为集成系统的中心平台，对包括RS和GPS在内的多种来源的空间数据进行综合处理、动态存贮和集成管理，可以认为是RSGIS集成的一种扩充。后者以同步数据处理为目的，通过RS和GPS提供的实时动态空间信息结合GIS的空间数据库和分析功能为动态管理、实时决策提供在线空间信息支持服务。该模式要求多种信息采集和信息处理平台集成，同时需要实时通讯的支持，故实现的代价较高。集成的流程：3S技术集成的应用：测绘制图；环境监测；救灾抢险；交通管理；精确农业；资源清查；国土整治；城市规划及空间决策 应用的内涵：直接信息服务：包括原始遥感影像、GPS定位信息和GIS数据库中存贮的信息；复合信息服务：包括带有遥感影像或地图背景的转换好格式的GPS定位信息，经过处理带有地学编码的遥感影像或同时包含RS和GIS信息的影像地图；查询信息服务：包括从空间位置到空间属性的双向查询以及二者的联合查询，此处空间位置可由RS、GPS或GIS任意一种方式指定；计算信息服务：包括由GIS计算所得的空间目标本身的长度、面积和体积或其相互之间的距离和空间关系等；复杂信息服务：包括利用空间分析和模型得到的各种结果，如最短路径或交通堵塞时的替代路线、污染物泄漏或管线断裂影响范围、自然灾害灾情实时估算等。 PA来源：Precision Agriculture（精确、精细、精准）包括精确农作、精确养殖、精确加工等方面。概念:借助3S技术，尽可能的精细地掌握农业生产的环境条件，包括作物、土壤、气象等信息，用计算机管理决策系统（包括模拟模型、农业专家系统、决策支持系统等）对其进行处理分析，为制定农业生产管理措施提供定量决策建议并赋予定位实施。精确农作技术思想：基于田区差异的变量投入和最大收益 田区差异：农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异信息。 变量投入：分析影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需变量投入，分为：人工投入、机械投入、自动控制。 最大收益：指经济（生产力）、生态、社会效益 实施过程：数据采集；差异分析；处方生成；控制实施处方生成：精确农业技术是根据田间采集到的不均衡空间分布数据及有关作物其它信息，经过决策分析，来控制投入方式和施用量。决策分析是精确农业的核心，直接影响精确农业技术的实践效果。控制实施：精确农业技术的目的是科学管理田间小区，降低投入，提高生产效率。精确农业实现的关键是农业机械的变量控制，在3S技术支持下得到的