第八章3S技术综合应用

2020 4 6 1 南京大学地理与海洋科学学院 第六章 3S 技术综合应用 3S 技术综合应用概述 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 2 南京大学地理与海洋科学学院 第一节 3S 技术综合应用概述 地理信息系统及其在3S技术中的作用全球定位系统及其在3S技术中的作用遥感技术及其在3S技术中的作用3S技术集成 2020 4 6 3 南京大学地理与海洋科学学院 第一节 3S 技术综合应用概述 地理信息系统 计算机软硬件支持下 应用地理信息科学和系统工程理论 科学管理和综合分析地理数据 提供管理 模拟 决策预测预报等任务所需的各种地理信息的技术系统 地理信息系统的功能地理信息采集功能地理数据管理功能空间分析与属性分析功能地理信息的可视化功能 一 地理信息系统及其在3S技术中的作用 2020 4 6 4 南京大学地理与海洋科学学院 第一节 3S 技术综合应用概述 2020 4 6 5 南京大学地理与海洋科学学院 第一节 3S 技术综合应用概述 2020 4 6 6 南京大学地理与海洋科学学院 第一节 3S 技术综合应用概述 由于遥感 遥测等新技术的应用和迅速发展 使资源与环境信息的数量激增 社会上对这些信息的需求日趋迫切 对质量的要求也越来越高 从定性分析发展到定性 定量和定位相结合 从单一要素发展到多要素 多时空的综合分析 传统的方法已不能适应资源与环境信息科学管理和综合开发的需要 必须充分从现代科学技术中吸取营养 由于信息科学 计算机科学 网络技术 人工智能特别是数据库技术的发展 促进了数字测图技术和制图自动化技术的发展 使资源与环境信息的数字化采集 存贮 处理 显示和自动输出成为可能 3 GIS迅速发展的原因 2020 4 6 7 南京大学地理与海洋科学学院 第一节 3S 技术综合应用概述 随着信息时代以多学科跨领域为特征的科学思维的发展 使社会发展和国家宏观决策更趋向于从纵观全局的高度进行系统分析 必须把自然界和人类社会作为一个整体 必须将资源与环境作为一个巨大的系统来对待 这就促进了各种类型的经济信息系统与自然环境信息系统相结合的综合性信息系统的相继建立 地理信息系统的广泛运用 大大提高了资源与能源的利用率 带来了巨大的经济效益和社会效益 国际上有关学术组织的诞生 也是促进GIS迅速发展的重要原因之一 第一节 3S 技术综合应用概述 二 全球定位系统及其在3S技术中的作用 1全球定位系统的基本原理 组成 导航卫星 地面站 导航仪2空间定位系统的种类GPS全球定位系统GLONASS全球轨道导航卫星系统Galileo伽利略卫星导航系统北斗双星导航定位系统3全球定位系统在3S技术中的作用精确的定位能力准确定时与测速能力 第一节 3S 技术综合应用概述 4伽利略全球卫星定位导航系统与GPS 1 美国GPS的卫星信号上传和控制部分均处于同一个波段 而伽利略全球卫星定位导航系统则有3个波段分别传送 因此可使地面系统在任何时候都可以同任何一个卫星进行信号传递 此外 美国GPS只有28颗卫星 而伽利略全球卫星定位导航系统由30颗卫星组成 因此全球覆盖面更广 并且卫星定位的精度也比GPS提高了10倍以上 可以达到1至3米左右 2020 4 6 9 南京大学地理与海洋科学学院 第一节 3S 技术综合应用概述 美国GPS由于在建立之初是应用于军事 因此对民用领域有许多限制 例如目前GPS的精度虽然可以达到10米以内 但美国考虑到本国的利益 对国际上开放的民用精度只有30米 而且可在任何时间以任何借口中断服务 伽利略计划的实施 将结束美国GPS在世界上的垄断局面 据了解 从现在到2005年 伽利略计划将完成卫星和地面组成设备的研发和仿真测试工作 在2006年至2008年 将发射卫星 并进行地面台站的安装调试 2008年 伽利略全球卫星定位导航系统将正式投入商业运行 第一节 3S 技术综合应用概述 5北斗卫星定位导航系统 2020 4 6 11 南京大学地理与海洋科学学院 第一节 3S 技术综合应用概述 6GPS及其作用 GPS具有精度高 速度快 全天候 距离远等特点 促使大地测量的作用大大向外扩展延伸 其作用可归纳如下 1 为飞机 船舶 运载体提供定位和导航信息 2 布设城市 矿山 海洋等各类控制网 不需造标观测 可灵活方便又廉价的满足经济建设和国防建设的需要 3 布设地面监测网 可监测地壳形变 板块运动 固体潮 海平面升降等地球动力学现象 4 可用于标定国界 海疆和联测沿海岛屿 5 用于建立以地球质心为坐标系原点的地心坐标系 为建立大地测量参考框架提供资料 6 利用GPS和水准测量资料精化大地水准面 7 应用在已知点上的GPS观测资料 可反求大气对流层的气象元素等 第一节 3S 技术综合应用概述 三 遥感技术及其在3S技术中的作用 2020 4 6 13 南京大学地理与海洋科学学院 GIS的数据源利用遥感数据影象获取地面高程 更新GIS高程数据遥感数字图像可以作为GIS数据库中一种重要的数据源 从遥感图像中可以获取不同的专题数据 更新GIS数据库中的地学专题图 第一节 3S 技术综合应用概述 四 3S技术集成 RS与GIS的集成 GIS是分析 处理和显示空间数据的系统 而遥感影像则是空间数据的一种形式 类似于GIS中的栅格数据 因此 GIS和RS很容易在数据的功能上进行集成 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 卫星定位与定轨 遥感信息传输 目标提取与识别 自动化 智能化 数据处理 高光谱 高分辨率 雷达 分发 多源数据融合与集成 遥感成像机理与模型 用户 各应用部门 资料来源 李德仁院士报告 21世纪遥感与GIS的发展 第一节 3S 技术综合应用概述 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Location BasedService测量 记录GPS测量轨迹 通过GIS计算距离 面积等监控与导航 车辆 船只 飞机等移动物体的动态监控 调度与导航 GIS与GPS支持下的物流监控及管理体系示意图 第一节 3S 技术综合应用概述 3S技术综合集成 3S技术为科学研究 政府管理 社会生成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 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 19 南京大学地理与海洋科学学院 3S技术在车辆导航与车辆监控系统中的综合应用技术系统及其功能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车辆导航 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 20 南京大学地理与海洋科学学院 GIS在车辆导航与监控系统中的应用进行多种查询完成简单的计算支持电子地图的无级缩放 分层显示和管理提供辅助决策 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 21 南京大学地理与海洋科学学院 RS在车辆导航与监控系统中的应用利用高分辨率遥感影象图作为电子地图利用高分辨率遥感影象图更新城市矢量道路图3S在车辆导航与监控系统中的综合应用由GPS GIS组成自动导航系统中加入CCD摄像机组成移动式测绘系统可用于高速公路 铁路和各种线路的自动监测和管理 也可建立战时现场自动指挥系统 美国的巡航导弹和爱国者导弹上安装了3S集成系统 可以实现自动导航 自动跟踪 自动识别目标 以进行准确的拦截和打击 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 22 南京大学地理与海洋科学学院 公交车监控系统示意图 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 23 南京大学地理与海洋科学学院 城市出租车跟踪及防盗系统 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 24 南京大学地理与海洋科学学院 二 3S海洋渔业资源开发中的综合应用 应用现状RS海洋渔业资源开发中的应用GIS海洋渔业资源开发中的应用GPS海洋渔业资源开发中的应用3S海洋渔业资源开发中的综合应用 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 25 南京大学地理与海洋科学学院 3S技术支持下的海洋渔业综合管理流程图 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 26 南京大学地理与海洋科学学院 2004年温州海域水质状况示意图 海洋鱼类生存环境监测 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 27 南京大学地理与海洋科学学院 温州沿海近岸贝类污染状况 各海域沉积物污染状况 海洋鱼类生存环境监测 第二节 3S 技术综合应用实例 2004年5月中旬温州近海赤潮卫星遥感影像 海洋鱼类生存环境监测 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 29 南京大学地理与海洋科学学院 三 3S技术在精细农业中的综合应用 精细农业与3S的关系RS在精细农业中的应用GIS在精细农业中的应用GPS在精细农业中的应用3S在精细农业中的综合应用3S技术在精细农业应用中面临的问题与解决对策 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 30 南京大学地理与海洋科学学院 基于3S技术的农用地适宜性评价 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 31 南京大学地理与海洋科学学院 农作物监测及估产 农田监管和保护 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 32 南京大学地理与海洋科学学院 土壤重金属含量分析 土壤养分测定 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 33 南京大学地理与海洋科学学院 植物病虫害分析 农田水淹没分析 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 34 南京大学地理与海洋科学学院 四 3S技术土地研究中的综合应用 RS技术土地领域中的综合应用GIS技术土地领域中的综合应用土地管理信息系统土地利用动态监测系统地籍管理信息系统GPS技术土地领域中的综合应用 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 35 南京大学地理与海洋科学学院 土地管理信息系统网络结构示意图 第二节 3S 技术综合应用实例 北京市地籍管理信息系统软件构架 第二节 3S 技术综合应用实例 某地籍管理信息系统运行界面 第二节 3S 技术综合应用实例 基于3S技术的土地利用动态监测流程图 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 39 南京大学地理与海洋科学学院 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 40 南京大学地理与海洋科学学院 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 41 南京大学地理与海洋科学学院 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 42 南京大学地理与海洋科学学院 五 3S技术全球变化研究中的综合应用 RS技术全球变化监测中的综合应用GIS技术全球变化监测中的综合应用GPS全球变化监测中的综合应用 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 43 南京大学地理与海洋科学学院 中国风云三号气象卫星模型 第二节 3S 技术综合应用实例 2020 4 6 44 南京大学地理与