“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用2GOOGLEEARTH中的亞特蘭蒂斯水下遺址“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用3GOOGLEEARTH中的美國飛機墳?zāi)埂?S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用45.12汶川地震茂縣某村地震前后對比“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用55.12地震綿陽震后綿竹市綿遠河上游河道嚴重受阻“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用6中國北斗軍事衛(wèi)星定位系統(tǒng)挑戰(zhàn)美軍GPS

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用7教學(xué)提綱：教學(xué)內(nèi)容：遙感技術(shù)（RS）及其應(yīng)用：傳感器、遙感技術(shù)、特點、實例（1998年洪水監(jiān)測）地理信息系統(tǒng)（GIS）及其應(yīng)用：地理信息系統(tǒng)概念、應(yīng)用領(lǐng)域、完成的主要工作全球定位系統(tǒng)（GPS）：概念、組成、用途?！?S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用8引言“3S”技術(shù)GPS（GlobalPositioningSystem）：進行地表現(xiàn)象和活動實時、動態(tài)、準確地空間定位；RS（RemoteSensing）：表現(xiàn)為多傳感器，高分辨率和多時相獲取空間信息GIS（GeographicalInformationSystem）：空間信息的表達、管理、分析、顯示、空間決策?！皵?shù)字地球”的主要技術(shù)遙感技術(shù)——RS“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用10遙感簡介遙感：遙遠的感知。廣義遙感和狹義遙感遙感技術(shù)與遙感系統(tǒng)遙感技術(shù)：把從不同高度的平臺上使用傳感器收集地物的電磁波信息，再將這些信息傳輸?shù)降孛娌⒓右蕴幚恚瑥亩_到對地物的識別與監(jiān)測的全過程。分類按運載工具分類：航天、航空、地面按資料獲取方式分類“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用11遙感的特點

探測范圍大：

獲得資料的速度快、周期短，反映動態(tài)變化：

受地面條件限制小或不受地面條件的限制：

遙感數(shù)據(jù)的一致性和可比性：

成本低，收益大：

用途廣：“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用12遙感基礎(chǔ)電磁波：振源來自于電子的振蕩，通過電場和磁場的相互產(chǎn)生向空中傳播。波粒二象性—波動性/粒子性電磁波譜不同的電磁波性質(zhì)：可見光：以顏色來描述；紅外線：有“熱”的感覺；微波：可以穿云透霧。

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用13遙感基礎(chǔ)太陽輻射：光球?qū)?色球?qū)?日冕大氣對太陽輻射的影響大氣光學(xué)厚度對太陽輻射的影響大氣對太陽輻射的吸收大氣的散射作用主要的散射類型：瑞利散射（Reyleigh)：空氣分子/藍天米散射（Mei）：煙、氣溶膠/紅外線不能穿云透霧。非選擇散射：云、霧/為白色“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用14大氣窗口通常我們把太陽輻射通過大氣層未被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段范圍，稱為大氣窗口。

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用15地物反射光譜曲線“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用16衛(wèi)星及傳感器衛(wèi)星：氣象衛(wèi)星系列極軌衛(wèi)星靜止衛(wèi)星全球氣象衛(wèi)星系統(tǒng)：(W.W.W)由5顆靜止衛(wèi)星，2顆極軌衛(wèi)星組成海洋衛(wèi)星系列1978年，第一顆，Seasat1，百日衛(wèi)星陸地衛(wèi)星系列LandsatSpot“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用17極軌衛(wèi)星與靜止衛(wèi)星有何不同

極軌衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星是按照衛(wèi)星的運動軌道來區(qū)分的。

極軌衛(wèi)星是軌道平面與地球赤道平面夾角為90度的衛(wèi)星，在這條軌道上運行的衛(wèi)星每圈都要經(jīng)過地球兩極上空，可以俯視整個地球表面。極軌氣象衛(wèi)星的飛行高度一般在800－1500公里左右。由于衛(wèi)星的飛行高度低，因此衛(wèi)星照片分辨率高，圖像清晰。

地球同步軌道是運行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同的順行軌道。但其中有一種十分特殊的軌道，叫地球靜止軌道。這種軌道的傾角為零，在地球赤道上空35786千米。地面上的人看來，在這條軌道上運行的衛(wèi)星是靜止不動的，故簡稱“靜止衛(wèi)星”。地球同步軌道有無數(shù)條，而地球靜止軌道只有一條。

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用18衛(wèi)星及傳感器(cont)傳感器：是記錄地物反射或發(fā)射電磁波能量的裝置。多波段（多光譜）例：TM：ThematicMapper,專題制圖儀。7個波段（單位：微米）：TM1:0.45-0.52,可見光：蘭/綠；TM2:0.52-0.59，可見光：綠/黃；TM3:0.63-0.69，可見光：紅；TM4:0.76-0.9，近紅外；TM5:1.55-1.75，近紅外；TM6:10.4-12.5，遠紅外；TM7:2.8-2.55，近紅外?！?S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用192023/2/119遙感的主要環(huán)節(jié)目標物│→物體輻射和反射電磁波傳感器│——││收集傳輸圖像膠片數(shù)據(jù)磁帶→遙感地面系統(tǒng)→成果信息處理信息分析專業(yè)圖件統(tǒng)計數(shù)字根據(jù)地物不同的反射和輻射的電磁波↑→↑→→→“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用202023/2/120

傳感器裝載在飛機或衛(wèi)星上接受地面物體反射或輻射的電磁波信息并記錄下來，傳回到地面接收站進行處理和分析?！?S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用21TM圖像“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用22立體觀測能力“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用23彩紅外立體“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用24遙感圖象的評價標準空間分辨率：在影象上能夠詳細區(qū)分的最小單元的尺寸或大?。粴庀笮l(wèi)星：1千米；陸地衛(wèi)星：80米、30米；快鳥：65cm波譜分辨率：指傳感器所用的波段數(shù)目、波段波長及波段寬度；1-幾百時間分辨率：對同一地區(qū)遙感圖象重復(fù)覆蓋的頻率。25分鐘-26天“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用25洪水監(jiān)測應(yīng)用時間分辨率進行洪水監(jiān)測“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用262023/2/126內(nèi)蒙古大興安嶺火情遙感監(jiān)測圖

根據(jù)2002年8月8日遙感衛(wèi)星NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用272007年2月27日，受一股較強冷空氣影響，新疆南部的庫爾勒、阿克蘇、和田等地出現(xiàn)了大風(fēng)降溫天氣過程，部分地區(qū)出現(xiàn)不同程度的沙塵天氣。受其影響，內(nèi)蒙古阿拉善盟東部、巴彥淖爾盟、鄂爾多斯市，寧夏中北部，陜西西北部以及甘肅河西走廊局部也出現(xiàn)了較大面積的沙塵天氣。環(huán)境監(jiān)測

——沙塵暴“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用28咸海面積縮小“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用29

在2008年5月12日汶川大地震的影響下，北川地區(qū)地形地貌發(fā)生了很大變化，山體滑坡、泥石流、河流堵塞……圖中黃框部分標示的就是地形地貌發(fā)生變化的部分（分辨率為8米）。自然災(zāi)害監(jiān)測——汶川大地震“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用302004年12月26日“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用31海灣戰(zhàn)爭利用多光譜性質(zhì)探測軍隊的動向“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用32中國海南陵水機場“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用33空間分布率的應(yīng)用（Militaryinterest）Adigitalorthophotoquadrangleimageshowinga"parkingyard"ofB52bomberslocated17kmsoutheastofTucson,Arizona,USA.Theimagewasacquiredon5December1994,whilethemostB52sretiredfrommilitaryservice.(courtesyUSGS)“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用34空間分布率的應(yīng)用（Militaryinterest）Airphotosshowingobjectsofmilitaryinterest.Above:pentagonbuilding(USDepartmentofDefence),Right:abattleship(USSIntrepid)atNewYorkCityHarbour.(courtesyUSGS)“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用35“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用36“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用37利用遙感揭穿軍事偽裝

在戰(zhàn)爭中，為了迷惑敵人，一些軍事要地、軍事設(shè)施和軍人往往需要進行偽裝。遙感能有效地揭穿這些軍事偽裝。例如，常見的一種軍事偽裝是在軍事設(shè)施上使用黃色和綠色油漆，以不規(guī)則的多邊形兩色間隔涂布，達到與麥田或稻田色彩相近的目的。但由于農(nóng)作物與油漆在反射電磁波的紅外波段差別很大，因此在遙感影像上，兩者呈現(xiàn)出不同的顏色，這樣偽裝就很容易被發(fā)現(xiàn)?！?S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用38中國北京（1米）“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用39IKONOS衛(wèi)星多光譜影像（4米）（排隊參觀毛主席紀念堂的隊伍隱約可見，花壇信息沒有，背景草坪不清晰）IKONOS衛(wèi)星融合影像（1米）（排隊參觀毛主席紀念堂的隊伍清晰可見，花壇和背景草坪顯示出來，色調(diào)自然逼真，連紀念堂柱子的陰影都很清楚）“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用401200英尺高度下的我校圖像（1米）“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用41美國華盛頓（1米）“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用42Gooleearth中紐約局部建筑三維圖像“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用43美國快鳥計劃（2002）：0.62米分辨率“地球之眼－1”是當今世界上能力最強、分辨率和精確度最高的商業(yè)成像衛(wèi)星。衛(wèi)星上有目前分辨率最高的商用成像設(shè)備，可以從太空拍攝地面棒球場上本壘板的清晰圖片。衛(wèi)星將能以0.41m全色（黑白）分辨率和1.65m多譜段（彩色）分辨率，每天搜集總面積達數(shù)十萬平方千米的地圖精度級圖像?！暗厍蛑郏?”衛(wèi)星的成像服務(wù)可應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如環(huán)境規(guī)劃、農(nóng)業(yè)和國防等。谷歌公司現(xiàn)已訂購“地球之眼－1”衛(wèi)星圖像，以提高谷歌在線地圖的精確度。而且同樣重要的是它還能以3m定位精度精確確定目標的位置?！?S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用44全球定位系統(tǒng)——GPS“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用46全球定位系統(tǒng)（GPS）美國陸?？杖娐?lián)合研制新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。主要目的：為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于收集情報、監(jiān)測核爆和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，這是美國全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98％的24顆GPS衛(wèi)星星座已經(jīng)布設(shè)完成“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用47GPS衛(wèi)星分布圖全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星：21＋3軌道：6條，傾角55°，平均高度：20200km“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用482023/2/148

二、全球定位系統(tǒng)（GPS）1、通過圖片了解其組成三大部分空間部分——GPS衛(wèi)星星座地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)用戶設(shè)備部分——GPS信號接收機2、通過圖片了解其應(yīng)用“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用49我現(xiàn)在在哪里？我要去哪里？如何去？定位、導(dǎo)航“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用50影響因素衛(wèi)星的位置時間差：衛(wèi)星上的時鐘（原子鐘）與接收機的時鐘的時間相同“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用51無SA時

C/A碼單點定位精度15-30m有SA時

C/A碼單點定位精度100m

軍用P碼單點定位精度3m精度:GPS衛(wèi)星GPS單機實時定位原理“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用52基準站（坐標已知）GPS衛(wèi)星待定站（坐標未知）差分定位精度偽距：<5m相位：厘米級到毫米級差分GPS定位原理“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用53海灣戰(zhàn)爭——武器導(dǎo)航“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈——1991年的海灣戰(zhàn)爭發(fā)起52枚，擊中51枚“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用542023/2/154“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用552023/2/155“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用56借助衛(wèi)星定位，千里尋回失車

租車者竟然是盜賊！鄧某用假身份證戶口簿從租車公司租得轎車后，來一招“人間蒸發(fā)”，把車開出廣州，到千里之外的山西省后把轎車的發(fā)動機更換了，以為這樣可以神不知鬼不覺地把車偷走。不過讓盜賊想不到的是，仍然裝在車內(nèi)的GPS已經(jīng)把轎車的逃跑路線以及方位顯示得一清二楚，租車公司與警方千里追蹤終于把失車尋回。“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用57直升機“空襲”森林害蟲

首次用GPS定位林木害蟲

2007-04-2005:19:17來源：新京報

昨晨，滿載著200公斤生物制劑的直升機從房山某林場起飛。在林區(qū)上空，它的外掛箱灑出藥劑，目標是林木中的害蟲。為了精確打擊森林害蟲，北京今年還首次啟用了GPS定位林木有害生物，工作人員先對本市各林場害蟲的危害區(qū)域進行摸底，將重點防控區(qū)域編入程序，由此引導(dǎo)飛機準確將藥劑噴灑到重災(zāi)區(qū)。據(jù)悉，今年北京計劃飛防1300架次，預(yù)防面積達80余萬畝，飛防架次和面積均為歷年之最。“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用58：“北斗”衛(wèi)星定位系統(tǒng)：

中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會已認定的供應(yīng)商。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時能力，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。

地理信息系統(tǒng)——GIS

地理信息系統(tǒng)概念

GIS組成GIS基本原理GIS應(yīng)用“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用60一、地理信息系統(tǒng)概念產(chǎn)生（1）用地圖表現(xiàn)空間信息

（2）計算機輔助制圖（CAD－ComputerAidedDesign）（3）地理信息系統(tǒng)：CGIS（1963－1971）RogerTomlinson(喻為CGIS之父）

地理信息系統(tǒng)的概念

地理信息系統(tǒng)的特征

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用61地理信息系統(tǒng)的概念（cont.)

地理信息（geographicalinformation）“geo”在”geographical”中有兩方面的意義：Geographicalentitiesandphenomena;(地理實體和地理現(xiàn)象)Spatialandtemporalpropertiesandrelations(時空特征和關(guān)聯(lián)特性）.與空間有關(guān)的信息。

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用622.地理信息系統(tǒng)的概念（cont.)

地理信息系統(tǒng)（GIS-GeographicalInformationSystem）是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟硬件支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)。

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用633.地理信息系統(tǒng)的特征（1）具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；（2）以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多種要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測的能力，并能夠產(chǎn)生高層次的地理信息；

（3）計算機系統(tǒng)的支持。

“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用64解決的應(yīng)用問題:區(qū)域信息管理（決策）Whatarethere?Whytheyarethere?Whatwillhappenif…?Whatmighthappenif…?“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用652023/2/165信息源→地圖、遙感圖像以及野外考察、室內(nèi)實驗、社會經(jīng)濟統(tǒng)計等獲得的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理建立空間模型和數(shù)據(jù)模型→數(shù)據(jù)庫→空間分析關(guān)于某一研究區(qū)域的若干圖層就組成GIS數(shù)據(jù)庫按一定規(guī)劃對所研究的局部進行空間分析4、GIS的簡要程序：→形成可供研究、規(guī)劃和決策人員使用的產(chǎn)品表達│││││“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用66二、GIS組成1．

組成部分：2．

功能組成：“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用671.組成部分：

（1）計算機硬件設(shè)備

GIS硬件組成

（2）計算機軟件系統(tǒng)

計算機系統(tǒng)軟件

GIS軟件及支撐軟件（3）地理空間數(shù)據(jù)（4）系統(tǒng)管理操作人員“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用682．功能組成：（1）數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)（2）數(shù)據(jù)存儲管理和分析子系統(tǒng)（3）數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用69GIS基本原理空間數(shù)據(jù)基本特征空間數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)庫“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用70表達真實的世界“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用71空間數(shù)據(jù)編碼定義：把地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合計算機處理的數(shù)字或字符，并可以還原成原來的形式，這個轉(zhuǎn)換過程是“空間數(shù)據(jù)編碼”“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用72矢量編碼III12345????多邊形線段號平面位置I1x1,y1x2,y2x3,y3x4,y4x5,y5x6,y62x1,y1x2,y2x3,y33x1,y1x2,y2x3,y3II2x1,y1x2,y2x3,y34x1,y1x2,y2x3,y3x4,y45x1,y1x2,y2x3,y3“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用73網(wǎng)格編碼04477777444447774444887700488877008888780008888800008888000008880447777744444777444488770048887700888878000888880000888800000888“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用74“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用75數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：具有較高數(shù)據(jù)獨立性，較少冗余,相互間有聯(lián)系的文件集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManageSystem-DBMS）：管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)。“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用76數(shù)據(jù)庫現(xiàn)實世界－信息世界－計算機世界實體——記錄（record)屬性——字段（field)實體標識符——關(guān)鍵字（ID)“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用77GIS應(yīng)用簡單查詢和顯示六環(huán)路經(jīng)過的鄉(xiāng)鎮(zhèn)密云水源保護區(qū)所保護的土地利用類型分布市區(qū)擇房分析工程土方量測“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用78GIS在城市管理中的應(yīng)用舉例主板書退出查詢功能“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用79六環(huán)路經(jīng)過鄉(xiāng)鎮(zhèn)查詢“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用80“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用81密云水源保護區(qū)土地利用情況分析密云土地利用圖“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用82密云行政區(qū)“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用83密云水庫水源保護區(qū)“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用84密云水源保護區(qū)內(nèi)土地利用類型“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用85例：市區(qū)擇房分析

所尋求的區(qū)域要滿足以下條件：離主要交通要道200米之外，以減少噪音污染。在商業(yè)中心的服務(wù)范圍之內(nèi)，服務(wù)范圍以商業(yè)中心的規(guī)模的大小來確定。距名牌高中在750米之內(nèi)，以便小孩上學(xué)便捷。

距名勝古跡500米之內(nèi)，環(huán)境幽雅。分析功能“3S”基礎(chǔ)及其應(yīng)用86例：市區(qū)擇房分析（cont.)數(shù)據(jù)：城市市區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)圖（network.shp）商