遥感、地理信息系统和全球定位系统综合应用.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,遥感、地理信息系统和全球定位系统综合应用,遥感、地理信息系统和全球定位系统综合应用遥感、地理信息系统和全球定位系统综合应用8.1 3S应用概述1 GIS 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,第一页，共36页。,8.1 3S应用概述,1 GIS 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,第二页，共36页。,GIS的基本功能,地理数据采集功能,地理数据管理功能,地理属性数据管理,空间数据的管理,第三页，共36页。,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（Digital Terrain Models，DTM）,属性数据分析模型（统计系列模型，相关分析系列模型，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,第四页，共36页。,2 GPS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,第五页，共36页。,GPS,卫星星座,第六页，共36页。,（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。,第七页，共36页。,GPS定位的基本原理是利用测距交会确定点位,D1,D2,D3,准确位置,第八页，共36页。,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（Global Positioning System，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,（RDSS）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,第九页，共36页。,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100,GPS三维测速精度误差小于30 cm/s，俄罗斯GLONASS速度矢量测量精度15cm/s,第十页，共36页。,3 RS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,第十一页，共36页。,8.2“3S”集成及其综合应用实例,1.“3S”集成,（3S Integration）,RS与GIS的集成,GPS与GIS的集成,RS与GPS,3S的集成,第十二页，共36页。,（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,第十三页，共36页。,（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,第十四页，共36页。,（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,第十五页，共36页。,GPS接收机,数据接口,数据处理,显示,数据记录,定位,测量,监控与导航,GIS,串口通信,第十六页，共36页。,（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。,第十七页共36页。,GIS,GPS,RS,几何配准、辅助分类等,提供、更新区域信息,定点查询专题信息,提供、更新空间定位信息,提供定位遥感信息查询,几何纠正、训练区域选择以及分类验证等,第十八页，共36页。,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）,第十九页，共36页。,第二十页，共36页。,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,第二十一页，共36页。,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,第二十二页，共36页。,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,第二十三页，共36页。,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）。,第二十四页，共36页。,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,第二十五页，共36页。,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GIS,GIS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,第二十六页，共36页。,（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,第二十七页，共36页。,（33S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,第二十八页，共36页。,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,第二十九页，共36页。,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，数据叠加，关联分析，生成新的专题图,第三十页，共36页。,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。,第三十一页，共36页。,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,第三十二页，共36页。,（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,第三十三页，共36页。,（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,第三十四页，共36页。,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。,第三十五页，共36页。,谢谢！,第三十六页，共36页。,