第8章遙感、地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)綜合應(yīng)用8.13S技術(shù)簡介3S（RS、GPS、GIS）技術(shù)以3S為核心的地理信息獲取、處理、分析、輸出等技術(shù)構(gòu)成的技術(shù)系統(tǒng)，包括遙感、地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)、地圖、測繪、通訊等技術(shù)。其核心是：遙感RS（remote

sensing）地理信息系統(tǒng)GIS（GeographicInformationSystem）衛(wèi)星定位系統(tǒng)空間定位系統(tǒng)SPS（SpatialPositioningSystem）全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositioningSystem）空間事物現(xiàn)象及其描述現(xiàn)實世界空間數(shù)據(jù)地圖其它形式特征關(guān)系行為觀察選擇抽象綜合測量：位置編碼：屬性建立關(guān)系：表達例如一條河流空間對象（實體）類型空間對象一般按空間維數(shù)進行歸類劃分點：零維線：一維面：二維體：三維時間：通常以第四維表達，但目前GIS還很難處理時間屬性?？臻g對象的維數(shù)與比例尺是相關(guān)的點實體

有位置，無寬度和長度電線桿、房屋、居民點抽象的點坐標點、地震震中線實體

有長度，但無寬度和高度河流、道路、堤壩、各種地下管線用來描述線狀實體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多路網(wǎng)、水網(wǎng)、電網(wǎng)度量實體距離抽象的線行政界線空間對象：面（續(xù)）連續(xù)變化曲面：如地形起伏，整個曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的?？臻g對象的描述要素編碼：區(qū)別不同的實體，包括分類碼和識別碼。分類碼表識空間對象的類別，而識別碼對每個空間對象進行表識，是唯一的。位置：用坐標形式給出空間對象的空間位置類型：空間對象所屬的實體類型，或由哪些實體組成行為：空間對象所具備的行為和功能屬性：空間對象所對應(yīng)的非空間信息說明：實體數(shù)據(jù)來源、精度等關(guān)系：與其他實體之間的關(guān)系地理數(shù)據(jù)的類型屬性數(shù)據(jù)：描述空間對象屬性特征的數(shù)據(jù)，又稱非幾何數(shù)據(jù)，如類型、名稱、性質(zhì)等，一般通過代碼給予表達幾何數(shù)據(jù)：描述空間對象空間特征的數(shù)據(jù)，也稱位置數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)，一般用經(jīng)緯度、坐標表達關(guān)系數(shù)據(jù)：描述空間對象的空間關(guān)系的數(shù)據(jù)，如鄰接、包含、關(guān)聯(lián)等，一般通過拓撲關(guān)系表達。地理信息數(shù)字化描述方法柵格和矢量結(jié)構(gòu)是計算機描述空間實體的兩種最基本的方式。

地圖的矢量和柵格表示矢量數(shù)據(jù)：點、線、面點與線和面、線與點和面、面與點和線的關(guān)系柵格數(shù)據(jù)：柵格大小、行列位置、屬性地理信息系統(tǒng)基本功能數(shù)據(jù)采集功能數(shù)據(jù)存儲功能數(shù)據(jù)管理功能數(shù)據(jù)運算功能空間分析功能顯示和模擬功能數(shù)據(jù)輸出功能衛(wèi)星定位系統(tǒng)及全球定位系統(tǒng)（GPS）是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導航系統(tǒng)，可為航空、航天、陸地、海洋等用戶提供三維的導航、定位和定時等信息。歐洲的伽利略系統(tǒng)、俄羅斯的格羅納斯、中國的北斗、美國的全球定位系統(tǒng)GPS應(yīng)用領(lǐng)域交通旅游物流導航水利漁業(yè)軍事林業(yè)農(nóng)業(yè)地質(zhì)地理野外勘探環(huán)境保護城鄉(xiāng)建設(shè)8.23S集成應(yīng)用地理信息系統(tǒng)與遙感的結(jié)合遙感判讀需要地理信息系統(tǒng)在處理技術(shù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面的支持遙感為地理信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源GPS與遙感的結(jié)合在遙感圖像上識別出橋梁、河流匯合處以及村莊這些能作為地面控制點的地物，然后到實地，利用GPS確定每一控制點的實際位置（經(jīng)緯度等），進而對圖像進行幾何糾正和投影變換對圖像上的樣本像元，根據(jù)它們的空間坐標，利用GPS進行實地定位，確定樣本像元對應(yīng)的地面類型，并用于分類GPS與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合直接用GPS進行空間數(shù)據(jù)輸入與建庫數(shù)據(jù)定位精度驗證GPS實時跟蹤動態(tài)目標本課程主要內(nèi)容及相互關(guān)系傳感器遙感平臺大氣目標地物（電磁波）電磁波特性太陽輻射特性地物電磁波特性大氣吸收、反射、散射、透射電磁波特性平臺的特性傳感器的特性成像原理遙感圖像特征接收信息的失真遙感信息處理目視解譯自動解譯遙感成像校正增強復合獲取地物信息遙感應(yīng)用簡介課堂思考題：

如何利用3S技術(shù)進行土地利用變化研究思考題1．遙感的基本概念。2．結(jié)合P2圖，闡述遙感系統(tǒng)的組成。3．按遙感平臺、探測波段、傳感器的工作方式來分，遙感可分成哪幾種類型。4．闡述遙感的特點。5．地物輻射和反射電磁波的特點有哪些。6．什么叫電磁波譜。7.目前遙感所使用的電磁波有哪些波段（其波長范圍、特點、應(yīng)用）。15.什么叫地物波譜特性。16.什么叫地物的反射率、反射光譜、反射光譜曲線？地物反射率的大小與哪些因素有關(guān)，地物反射率與黑白遙感圖像上的色調(diào)有何關(guān)系。17.植被、水體等地物的反射光譜曲線有何規(guī)律？怎樣利用規(guī)律進行遙感影像判讀。18.什么叫地物的光譜發(fā)射率、發(fā)射光譜曲線，地物的光譜發(fā)射率與哪些因素有關(guān)。19.斯忒藩—玻爾茲曼定律、維恩位移定律公式中的符號意義、應(yīng)用范圍。20.基爾霍夫定律含義是什么。21.靜止氣象衛(wèi)星與極軌氣象衛(wèi)星有何區(qū)別。

NOAA、FY-1、FY-2分別屬哪一類型氣象衛(wèi)星。22.氣象衛(wèi)星的特點。23.主要的陸地衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星系列有哪些，它們各有什么特點。24.

遙感技術(shù)中常用的攝影機有哪種類型。25.攝影方式傳感器與掃描方式傳感器有何異同點。26.攝影成像的圖像有什么幾何特征。27.什么叫中心投影，中心投影有哪些成像特征。28.比較航空攝影像片與地形圖的投影性質(zhì)有什么差別。29.什么叫像片比例尺,影響航空像片比例尺的因素有哪些?怎樣測定水平像片的比例尺。30.在中心投影的像片上存在著像點位移,像點位移主要由哪些因素引起的,投影誤差和傾斜誤差的含義,投影誤差的計算方法。31.微波遙感的特點。32.主動微波遙感和被動微波遙感有何區(qū)別，主動微波遙感的傳感器主要有哪些。33.遙感圖像的空間分辨率與波譜分辨率的含義。34.高光譜成像光譜儀的基本原理是什么?其圖像的波譜分辨率與空間分辨率有何特點。35.遙感圖像光學處理和計算機數(shù)字處理各有哪些優(yōu)缺點。36.顏色的三個最基本的特性。37.什么是顏色立體，在孟賽爾顏色立體中，如何表示色調(diào)、明度、飽和度的值。38.什么是加色法、減色法，兩種方法有何區(qū)別。39.顏料配色、彩色印刷、彩色數(shù)字圖像等色彩的產(chǎn)生是采用加色法還是減色法。40.簡述利用減色法原理說明黃、品、青三種顏料的顏色。41.遙感數(shù)字圖像處理包括哪些內(nèi)容，如何處理（例如我們從衛(wèi)星遙感地面接收站購買一景福州的的TM數(shù)據(jù)，要進行永泰縣土地利用調(diào)查）？42.遙感數(shù)字圖像的糾正包括哪些內(nèi)容。43.遙感數(shù)字圖像幾何精校正的實施步驟。44.大氣影響的粗校正中有哪兩種主要方法，如何操作。45.幾何糾正中控制點的選取原則。46.遙感數(shù)字圖像增強主要包括哪些內(nèi)容。47.簡述利用線性對比度變換函數(shù)公式如何進行數(shù)據(jù)的變換。48.將一幅TM影像進行彩色變換的方法有哪些，如何操作。49.什么是歸一化植被指數(shù)（NDVI）和比值植被指數(shù)（RVI），二者的應(yīng)用范圍。50.什么是主成分變換與纓帽變換，二者有何區(qū)別，有哪些特點，其結(jié)果各表示什么含義。51.不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)有多種復合方法，其中代換法是怎么處理。52.什么是遙感圖像目視解譯和計算機解譯，二者有何優(yōu)缺點。53.遙感圖像目視解譯的判讀標志有哪些。54.遙感圖像目視解譯的基本方法和步驟。55.TM數(shù)據(jù)中7個波段的波長范圍、波段名稱、分辨率及主要應(yīng)用范圍。（P156）56.監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類有何區(qū)別。57、簡述3S技術(shù)及其相互作用。綜合思考題1、什么是遙感，簡述用遙感探測地物的基本原理2、從遙感探測地物的原理和地物光譜特征分析遙感信息的局限性3、簡述遙感探測地物信息的過程及利用遙感探測地物的優(yōu)勢4、簡述斯忒藩—玻爾茲曼定律和維恩位移定律的內(nèi)容及其對遙感的意義5、什么是大氣窗口，遙感是怎樣利用大氣窗口的6、被動遙感整個過程中，大氣起什么作用，對地物判讀有什么影響7、簡單介紹一下你所知道的遙感衛(wèi)星和遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品，如何評價遙感數(shù)據(jù)8、遙感影像的幾何畸變是怎樣產(chǎn)生的，怎樣進行糾正9、一般通過哪些特征從遙感影像識別目標地物，用你熟悉的實際工作加以說明10、簡述3S技術(shù)在資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中的作用及如何進行3S綜合應(yīng)用。遙感概念、遙感系統(tǒng)、遙感分類、遙感特點、發(fā)展簡史

返回電磁波、電磁波譜、波粒二象性光或電磁波可以為物質(zhì)所發(fā)射、吸收、反射、折射、透射和散射發(fā)射率、吸收率、反射率、透射率電磁波也稱為電磁輻射。輻射能量的強弱可以用一些物理量表征——輻射能量W、輻射通量Φ、輻射通量密度E、輻照度I、輻射出射度M、輻射亮度L光譜吸收系數(shù)、光譜反射系數(shù)、二者關(guān)系黑體、朗伯源、灰體、選擇性輻射體黑體輻射定律、基爾霍夫定律返回太陽常數(shù)、太陽光譜、太陽輻射各波段能量分布、太陽輻射隨高度角變化

返回太陽輻射與地表輻射的相互作用、地球輻射的分段性、地表自身熱輻射規(guī)律地物波譜特征、地物反射波譜特征、地物反射波譜曲線（原理、應(yīng)用）

返回大氣垂直分層及各層主要成分大氣對太陽輻射影響——吸收（吸收譜、吸收帶、大氣窗口）、散射（瑞利散射、米氏散射、無選擇散射）、反射、透射、折射、輻射（能量分布、影響）到達傳感器的主要輻射能量——地物反射太陽輻射、地面輻射、微波回波、大氣散射、大氣反射、大氣輻射

返回遙感平臺概念、分類氣象衛(wèi)星系列——特點、應(yīng)用領(lǐng)域、主要衛(wèi)星（NOAA、FY）及傳感器陸地衛(wèi)星系列——特點、應(yīng)用領(lǐng)域、主要衛(wèi)星（Landsat

、SPOT、中巴地球資源衛(wèi)星、其它）及傳感器海洋衛(wèi)星系列——特點、應(yīng)用領(lǐng)域、主要衛(wèi)星（Seasat、RADARSAT）

返回攝影成像及常用攝影機——分幅式攝影機、縫隙式攝影機、全景攝影機、多光譜攝影機攝影像片的幾何特征——垂直攝影、傾斜攝影、中心投影、垂直投影、投影變形特點像片的比例尺——計算方法、影響因素像點位移、投影差——概念、產(chǎn)生原因、分布規(guī)律掃描成像——原理、類型（光/機掃描成像、固體自掃描成像、高光譜成像光譜掃描）、線陣列、面陣列微波遙感原理與特點

返回空間分辨率、波譜分辨率、輻射分辨率、時間分辨率

返回輻射畸變——儀器引起、大氣引起、程輻射幾何畸變——表現(xiàn)（平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲等）、原因（遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化的影響、地形起伏的影響、地球表面曲率的影響、大氣折射的影響、地球自轉(zhuǎn)的影響）

返回顏色性質(zhì)（色調(diào)、明度、飽和度）加色法和減色法、三原色、互補色、色度圖基本原理模擬圖像、數(shù)字圖像、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、模擬量和數(shù)字量的本質(zhì)區(qū)、圖像運算、圖像重采樣圖像顯示——灰度圖像、彩色圖像、利用加色法或減色法合成彩色圖像

返回輻射校正——粗略校正（直方圖最小值