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3s技术集成与应用PPT

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  • 素材大小:3.79 MB
  • 素材授权:免费
  • 素材类型:地理课件
  • 素材上传:ppt
  • 更新时间:2017-07-17
  • 素材格式:.ppt
  • 素材版本:PowerPoint2003及以上版本(.ppt)
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这是一个关于3s技术集成与应用PPT,这节课主要是通过本章的学习,初步了解“3S”技术即遥感技术、全球定位系统、地理信息系统的基本概念,应用现状及发展前景,明确“3S”技术的学习目的。欢迎点击下载3s技术集成与应用PPT哦。地球信息科学(Geoinformatics或Geomatics),又译为地理信息科学,是测绘学、摄影测量与遥感学、地图学、地理科学、计算机科学、卫星定位技术、专家系统技术与现代通讯技术等的有机集成,即多种学科的综合。是用各种现代化方法采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关数据的一门综合的计算机信息科学、技术和产业实体。

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3S技术集成长安大学资源学院王晓峰提 纲第一章 绪论第二章 对地观测与信息获取技术——RS基础理论第三章 信息管理与综合分析技术——GIS基础理论第四章 空间定位与导航技术——GPS基础理论第五章 “3S”集成基本原理第六章 GPS与GIS的集成第七章 GPS与GIS的集成第八章 RS与GIS的集成第九章 “3S”集成技术实现第一章 绪论学习目的 通过本章的学习,初步了解“3S”技术即遥感技术、全球定位系统、地理信息系统的基本概念,应用现状及发展前景,明确“3S”技术的学习目的。 第一章 绪论 §0.0 地球信息科学 §1.0 数字地球  §1.1  “3S”技术的最新进展     1.1.1  RS的最新发展     1.1.2  GPS的最新发展     1.1.3  GIS的最新发展 §1.2  技术集成的基本内涵与模式     1.2.1  “3S”参数的主要特征     1.2.2  “3S”技术的集成模式 §1.3  “3S”集成关键技术与学科交互     1.3.1  “3S”集成的关键技术     1.3.2  “3S”集成的学科交互 §1.4  数据集成的理论依据与研究现状     1.4.1  数据集成的理论依据     1.4.2  数据集成的空间框架     1.4.3  数据集成的研究现状第一章 绪论 § 0.0 地球信息科学 (1) 定义:地球信息科学(Geoinformatics或Geomatics),又译为地理信息科学,是测绘学、摄影测量与遥感学、地图学、地理科学、计算机科学、卫星定位技术、专家系统技术与现代通讯技术等的有机集成,即多种学科的综合。是用各种现代化方法采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关数据的一门综合的计算机信息科学、技术和产业实体。 第一章 绪论 § 0.0 地球信息科学 地球信息科学以地球表层为研究对象域,以人地相互关系为主题,以服务全球变化和区域可持续发展为目标,将以卫星应用等多项技术为主体的高速全息数据化集成科学体系,形成对人流、物流、能流进行时空分析与宏观调控的战略技术系统。 (见课本p14-15) 第一章 绪论 § 0.0 地球信息科学 Geomatics作为解决空间问题的工具,是一门应用科学。地球——空间系统本身是复杂的、开放的、动态的,因此要用动态的、系统的方法来研究。“3S”技术是Geomatics的核心内容,Geomatics是3S技术的广义定义 。(2)特点 动态性、系统化、实时性、空间特征、信息科学。 第一章 绪论 § 0.0 地球信息科学(3)组成 GIS:多种学科集成的基础平台,用来搜索、存储、管理和分析空间信息数据。 RS、DPS(摄影测量)、GPS:快速获取和更新地理信息的主要技术手段。地图学与图象图形学:用作地理信息的表示、分析和处理,以及地理信息成果的表达和显示。人工智能:如专家系统(ES)和人工神经网络,使数据采集、更新、分析和应用更加自动化和智能化,达到决策层次的应用。现代通讯技术:为地理信息在各部门的传播和应用提供保证。 第一章 绪论 §1.0 数字地球  数字地球(Digital Earth)最初是由美国副总统 Al Gore于 1998年1月 31日在加利福尼亚科学中心召开的Open GIS Consortium年会上提出来的,很快得到了很多国家的响应。他认为,数字地球是指以地球坐标为依据的、具多分辨率的、由海量数据组成的、能立体表达的虚拟地球。该项计划现由美国宇航局(NASA)协同其他部门组织实施,计划至2005年实现,到2020年正式建成。第一章 绪论 §1.0 数字地球  数字地球计划是继信息高速公路之后又一全球性的科技发展战略目标,饰淦鼹家主要的信息基础设施,是信息社会的主要组成部分,是遥感、遥测、全球定位系统、互联网络(Internet)-万维网(Web)、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合和升华,是当今科技发展的制高点。 第一章 绪论 §1.0 数字地球  数字地球是地球科学与信息科学的高度综合。它为地球科学的知识创新与理论深化研究创造了实验条件,为信息科学技术的研究和开发提供了试验基地(Test Bed)或没有“围墙”的开放实验室。数字地球将成为没有校园的、最开放的、面向社会的、最大的学校,也是没有围墙的开放的实验室。数字地球建设将是一场具有更深远意义的技术革命。 第一章 绪论 §1.0 数字地球     数字地球的核心思想有两点,一是用数字化手段统一性地处理地球问题,另一点是最大限度地利用信息资源。它可从两个层次进行构建:     (1)将地球表面每一点上的固有信息(即与空间位置直接有关的相对固定的信息,如地形、地貌、植被、建筑、水文等)数字化,按地理坐标组织一个三维的数字地球,全面、详尽地描述我们居住的这个星球。    (2)在三维数字地球的基础上再嵌入与空间位置有关的相对变动的信息,如人文、经济、政治、军事、科技乃至历史等,组成一个意义更加广泛的多维的数字地球,全方位地为人类服务。 第一章 绪论 §1.0 数字地球  数字地球是一个庞大而复杂的系统,其建立需要一系列高超的技术:        卫星遥感技术 通过大地资源卫星的遥感遥测,对整个地球进行完整的扫描,将地球上任何地点的自然、人造景观都“疏而不漏”地拍摄下来。         超强计算技术 对整个地球的数据进行加工处理,并通过虚拟现实技术将其形象地表现出来。当前,超级计算机的运算水平已达每秒数万亿次,2004年时可达100万亿次,因此将地球数字视像化已不成问题。 巨量存储技术 要将数字地球上所有信息都存储起来,需要存储器容量达到1000万亿字节级。目前,硬盘、光盘等的存储容量为10亿字节级,利用纳米技术可使硬盘容量达到1万亿字节级,而且激光全息存储、蛋白质存储等方面的研究已获得巨大进展。要存储数字地球的所有信息,可采用分布存储的方式,把大量的数据分散在成千上万个的数据库里。 高速网络技术 数字地球上的数据分散在成千上万个机构的数据库里,就要求当某一个服务器要利用这些数据时,能迅速地把所要数据从四面八方调来。因此需要用高速网络把各个节点连接起来。当前正在试验每秒能传输10亿比特的宽带网络,未来的信息高速公路其传输速率可达每秒1万亿~1000万亿比特。 第一章 绪论 §1.0 数字地球  “数字地球” 纵向的具体表现形式包含三层含义:      一是把卫星遥测遥感的地表地层海量基础数据,参照地球的坐标系统,在计算机中重新塑造一个三维的、虚拟的数字化地球,它主要用于各种科学实验和广域性预测分析;      二是把卫星遥测遥感的地表海量数据(如农村、城市、商业区、建筑物、管线、道路等),参照地图的坐标系统,在计算机中重新塑造一个三维的数字地图,可在互联网上直观地观察地形地貌等空间结构和辅助信息检索;      三是参照地球的行政区划系统,利用自然(包括地理信息)与社会公共信息,在计算机互联网中构造出一个“数字地球”,它主要用于地球海量信息的检索。如“数字地球”中有“数字美国”、 “数字*”等等,“数字*”中有“数字北京”、 “数字浙江”等等。全球各区域的网站是分布式的,每一个地方站是该地区信息资源的基本代表,各区域站按全球地理信息大系统基础上的行政关系组成一个有机的数字式结构——“数字地球”。 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(1)什么是3S技术? 3S是全球定位系统GPS(Global Positioning System);遥感RS(Remote Sensing)和地理信息系统GIS(Geographic Information System)的简称。是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。 3S技术饰淦髫于GPS技术,RS技术和GIS技术的简称。 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(1)什么是3S技术? 3S技术集成:将多时相、多尺度、多类型等多源地学信息统一在同一坐标系统中进行信息的动态管理、综合分析与技术应用。(P6)第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(2)为什么"3S"技术"走到了"一起? 人类有一个梦想,就是想只用一种方法,就把世间一切事物都管起来。而遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS),它们具有天然的优势互补性,因此,它们就自然而然的"走到"一起来了。 它们在3S体系中各自充当着不同的角色,遥感技术是信息采集(提取)的主力;全球定位系统是对遥感图像(像片)及从中提取的信息进行定位,赋予坐标,使其能和“电子地图”进行套合;地理信息系统是信息的“大管家”。 将这三者有机的组合,人类的梦想就实现了。"3S"是一个动态的、可视的、不断更新的、通过计算机网络能够传输的、三维立体的、不同地域和层次都可以使用的、"活"的系统。 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(3)为何要了解3S技术? A.知识经济是根本,数字地球、信息高速公路是手段: ★数据采集技术:海量数据获取 ★数据处理技术:计算能力 ★数据存储技术:1000万亿字节级。目前采用分布式存储管理。 ★数据通讯技术:高速、宽带网络 ★数据共享技术:统一通信协议TCP/IP,保证互操作性 ★数据连接技术:关于数据的数据——“元数据”段 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(3)为何要了解3S技术? B.3S是建立数字地球、信息高速公路所需的高新技术(High-Tech) ★GPS涉及航天、卫星、现代通讯等领域: 美国投资$300亿 继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划 ★RS综合了空间、电子、光学、计算机技术的最新成就: 航空遥感、航天遥感的运载工具 遥感图象处理和现代通讯等领域 ★GIS涉及计算机、空间技术、现代地理和测绘以及管理等领域 地理空间数据库技术 计算机网络技术 综合地理空间数据和其它各种数据的存储、管理、处理、分析和传输的技术,构成信息决策系统 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(3)为何要了解3S技术? C.3S技术具有广阔的应用前景: ★军队现代化离不开3S技术——“沙漠风暴”战役的成功 GPS提供全天侯三维坐标,三维速度和时间信息海陆空的多种系统和装备都采用GPS,如:飞机、直升机、导弹发射架及导弹,仅为空军就提供了4000套GPS设备和近1000套附加装置,使部队可以实时精确定位和快速反应 RS应用的主要工具是一组位于椭圆形低地轨道的KH-11卫星,提供海湾地区的重叠覆盖和高清晰度的远红外线影像星载远红外探测器可同时测出伊拉克飞毛腿导弹发射瞬间产生的强大热流,在30秒内向驻沙特和以色列的反导弹部队发警告,带有GPS自动制导的爱国者地空导弹就立即予以拦截基于GIS技术的“联动战略系统(JOTS)”采用大屏幕显示器,工作站,绘图机等硬件和数字高程及地形数据,数字化栅格图像,构成了综合数据合成,控制与显示的完整的战区管理系统在3S技术支持下,战争期间共生产了12000种地图(600种数字化图),各种比例尺地图总印量达一亿张。战时,地图的货物优先权仅次于爱国者导弹,而高于医药供应。 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(3)为何要了解3S技术? C.3S技术具有广阔的应用前景: ★3S技术的商业化和民用化 GPS技术应用在交通,石油,地质,测绘,环境等 RS技术应用在资源环境,气象,防灾减灾,道路工程勘测等 GIS技术应用在市政工程,移动通讯,规划管理,交通调度等 90年代初美国对GIS数据需求量年增长率达到35% 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(3)为何要了解3S技术? C.3S技术具有广阔的应用前景: ★21世纪3S技术是信息化社会数字化生存的重要组成部分 1993年9月,美国克林顿政府推行国家信息基础设施(National Information Infrastructure,简记为NII)计划,俗称信息高速公路(Information Super-Highway,简为ISH),NII计划的实现将能改变人们的生产、生活和人际的交互方式,目前全世界已经有150多个国家正在或准备实施这项计划。 1994年4月,由美30多所著名大学、国家高新技术项目署和美国自然科学基金会联合提出,经美政府批准,“国家空间数据基础设施”(National Spatial Data Infrastructure NSDI)。基于3S技术的地理空间数据的处理是实现NII的“瓶颈”问题。 90年代中期,全球信息产业的总产值已超过$1万亿;发达国家信息产业的产值占国民生产总值的比重已达到50%左右;世界首富是比尔.盖兹,而不再是“石油大王”或“汽车大王” 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(4)3S技术与*的信息化 ★国家高度重视发展3S技术邓小平80年代提出“开发信息资源,服务四化建设”。江泽民也指出:“四个现代化,哪一个也离不开信息化”。我国九五科技规划中将3S技术列为国家15项重中之重的高新技术发展项目 第一章 绪论 §1.1  “3S”技术的最新进展(4)3S技术与*的信息化 ★*发展3S技术的现状 1995年1月国务院批准了《*计算机信息网络国际联网管理暂行规定》,表明了*信息高速公路(China ISH)计划的正式启动。根据我国国情,从抓“三金工程”,即:金桥工程(国家经济信息网,覆盖全国的八横八纵光缆网络),金关工程(国家外贸信息管理系统,金卡工程(电子货币工程)入手,正式拉开了我国信息化建设的序幕。现运行的还有邮电网、教育科研网等并通过INTERNET与150个国家连网。我国在实施“三金工程”的同时,也积极开展了*的空间信息基础设施建设,其中包括:国务院基础地理信息系统网络--9201工程,中科院的“全国生态网络”以及国家计委、国家教委、*科学院联合项目“国家空间信息基础设施及示范系统--国家资源环境数据库及地区经济信息系统”等工程。我国GPS技术应用已开始进入民用和商业化;RS技术应用位于世界先进水平;GIS技术正应用在大中城市的UIS建设中。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用一、概念 RS(抽象):安装在平台上的传感器,借助于某种信息传播媒介来感测遥远事物的过程。 RS技术(具体):从不同高度的平台(如飞机、人造卫星等)使用传感器收集地物的电磁波信息,再将这些信息传输到地面并加以处理,从而达到对地物的识别与监测的全过程。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用 二、构成要素对 象:被感测的事物。传感器:能感测事物并能将感测的结果传递给使用者的仪器。如摄影机、雷达等。信息传播媒介:在对象和传感器间起信息传播作用的媒介。如电磁波、声波、重力场、磁力场、电力场、地震波。平 台:装载传感器并使之能有效地工作的装置。如飞机、人造地球卫星、航天飞机等。能够运动的平台也叫运载工具。现在实用的RS技术大多是以电磁波为信息传播媒介,以飞机、人造卫星等飞行器为平台的。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用三、遥感类型按遥感对象分: 宇宙遥感:对象是宇宙中的天体和其他物质。 地球遥感:对象是地球和其他的事物。按遥感平台分: 航天遥感:平台处于海拔高度大于80km的空中,如火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等。 航空遥感:平台处于海拔高度小于80km的空中,如飞机、气球等。 地面遥感:平台处于地面。如三脚架、遥感车、塔、船等。按传播媒介分: 电磁波遥感:以可见光、红外、微波、紫外线较为常见(利用不同的工作波段)。 声波遥感:适于探测海水和海底情况,一般用超声波。 力场遥感:重力场、磁力场、电力场等,适用于物理探矿。 地震波遥感:探测地层构造和探矿。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用三、遥感类型按传感器工作方式分: 被动遥感:传感器本身不发射任何人工探测信号,只能被动地接受来自对象的信息。如不用闪光灯的摄影。 主动遥感:传感器本身带有电磁波的辐射源,工作时向目标发射信号,接收目标物反射这种辐射波的强度。如使用闪光灯的摄影和侧视雷达。按资料获取方式分: a 成象方式:把所探测的地物辐射的电磁波强度用不同的色调构成图象,如航片、卫片等。 光学摄影:将探测到的地物的电磁波信息以深浅不同的色调直接记录在感光胶片上。以照相机或摄影机进行。 扫描成象:将所探测视场分为若干象元,传感器按顺序接收每个象元的电磁波强并将其转换成电信号,经传输、处理再显示成图象。如电视摄像、雷达成象等。 b非成象方式:获取数据、曲线等形式的资料。如不扫描的辐射计。按应用领域分: 农业遥感、林业遥感、地质遥感、大气遥感等等。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用四、遥感特性空间特性:感测距离远,视域范围大。某些波段的遥感对冰雪、云雾、水体和陆地等有一定的穿透力。因此RS具有宏观性和直观性。如Landsat TM每幅图象(一景)所表示的地面区域为185185km2。时间特性:平台运行快,周期短,能够周期成象。且能获得多时相、准同步的影象和数字资料。通过不同时间成象资料的对比,可以研究地面物体的动态变化,为环境监测、病虫害等地物发展变化规律的研究提供条件。光谱特性:探测波段从可见光向两侧延伸。现在,已用于遥感的电磁波段有射线、 X射线、紫外线、可见光、红外线、微波以及波长更长的无线电波等。各波段间性质差异很大,用途也各不相同。可以用于地物分类、制图、遥感定量分析和应用等等。这三大特性构成了遥感信息地学评价的三个基本标准(空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率)。第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用五、优势 信息量大。 受地面条件限制少:可用于自然条件恶劣,地面工作困难的地区。 经济效益好:降低成本,特别是灾害预报、资源探测、资源清查等。 用途广。 发展迅速。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用六、遥感技术的发展史及其发展趋势 世界遥感发展简史 1962年:“RS”术语在第一次国际环境遥感讨论会后被普遍采用。由美国海军研究局的伊·普鲁伊特(Erelyn Pruitt)最早提出。 20世纪20年代:航空摄影出现。 一战时期:主要用于军事。航空摄影因军事的需要得到发展,形成了具有独立体系的航空摄影测量学→象片判读→航空遥感→RS的初始阶段。 二战时期:航空摄影技术得到发展,从可见光扩展到紫外线和红外波段长及微波,形成现代航空遥感体系,开始用于自然资源调查。 1957年:前苏联发射了第一颗人造地球卫星;60年代:美、苏发射了宇宙飞船;航天技术迅速发展,传感器不断改进;70年代初:美国发射了第一颗地球资源技术卫星。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用六、遥感技术的发展史及其发展趋势 *遥感发展简史 50年代:开始开展航空摄影工作,并在此基础上,进行了土地资源、森林资源的调查研究及地质找矿、铁路选线等。 60年代:航空摄影初具规模,完成了大部分地区的航空摄影工作。 70年代初:成功地发射了第一颗人造地球卫星,并很快掌握了卫星回收技术, 获得了我国的第一批卫星图象。 70年代后期:购买了美国陆地卫星图象,并引进了数字图象处理系统。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用六、遥感技术的发展史及其发展趋势 发展趋势从应用角度:遥感分析由单一遥感资料到多时相、多数据源(含非RS数据)的信息复合与综合分析;从资源环境静态分布研究到动态过程监测;从动态监测到预测预报;从定性调查、系列制图到计算机辅助的数字图象处理、定量自动制图;从对各种事物表面现象描述到内在规律分析、计量探求、定量遥感; 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用六、遥感技术的发展史及其发展趋势 发展趋势从技术角度(未来10~20年内):微波遥感技术进一步提高,其实用性可与现在的MSS,TM,HRV等传感器不分伯仲。星载传感器的地面分辨力和光谱分辨力大大提高,可达到与目前航空摄影的效果相似的程度。高光谱遥感、高空间分辨率遥感将得到极大发展,激光测距与遥感成像、卫星定位技术集成使3D实时成像成为可能。专业图象处理软件的功能将不断完善,如可以读取多种数据格式,可以处理雷达数据、进行三维显示和分析与GIS软件和数据库的兼容等等。在信息提取方面,分形理论、小波变换、人工神经网络等方法使信息处理和分析更趋智能化。 RS将与GIS、GPS、DPS、ES更加紧密地结合。 美国NOAA2005-2015国际遥感研究报告提出,“在未来10年遥感工业强壮发展”。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用六、遥感技术的发展史及其发展趋势 发展趋势从遥感影像的普及性看主要的发展方向: 1、携带传感器的微小卫星发射与普及     为协调时间分辨率和空间分辨率这对矛盾,小卫星群计划将成为现代遥感的另一发展趋势,例如,可用6颗小卫星在2-3天内完成一次对地重复观测,可获得高于1m的高分辨率成像光谱仪数据。除此之外,机载和车载遥感平台,以及超低空无人机载平台等多平台的遥感技术与卫星遥感相结合,将使遥感应用呈现出一派五彩缤纷的景象。 2、地面高分辨率传感器的使用     商业化的高分辨率卫星为未来发展的趋势,目前已有亚米级的传感器在运行。未来几年内,将有更多的亚米级的传感器上天,满足1比5000甚至1比2000的制图要求。如美国的OrbView-5、韩国的KOMPSAT-2等 3、高光谱/超光谱遥感影像的解译      高光谱数据能以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光谱特征的地表物质,而这是传统宽波段遥感数据所不能探测的,使得成像光谱仪的波谱分辨率得到不断提高。从几十到上百个波段,光谱分辨率也向更小的数量级发展。 第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用六、遥感技术的发展史及其发展趋势 发展趋势从遥感影像处理技术和应用水平上看,主要发展方向:      1、多源遥感数据源的应用        信息技术和传感器技术的飞速发展带来了遥感数据源的极大丰富,每天都有数量庞大的不同分辨率的遥感信息,从各种传感器上接收下来。这些数据包括了光学、高光谱和雷达影像数据。 2、定量化:空间位置定量化和空间地物识别定量化     遥感信息定量化,建立地球系统科学信息系统,实现全球观测海量数据的定量管理、分析与预测、模拟是遥感当前重要的发展方向之一。遥感技术的发展,最终目标是解决实际应用问题。但是仅靠目视解译和常规的计算机数据统计方法来分析遥感数据,精度总提不高,应用效率相对低,寻找应用的新突破口也非常困难。尤其对多时相、多遥感器、多平台、多光谱波段遥感数据的复合研究中,问题更为突出。其主要原因之一是遥感器在数据获取时,受到诸多因素的影响,譬如,仪器老化、大气影响、双向反射、地形因素及几何配准等,使其获取的遥感信息中带有一定的非目标地物的成像信息,再加上地面同一地物在不同时间内辐射亮度随太阳高度角变化而变化,获得的数据预处理精度达不到定量分析的高度,致使遥感数据定量分析专题应用模型得不到高质量的数据作输入参数而无法推广。GIS的实现和发展及全球变化研究更需要遥感信息的定量化,遥感信息定量化研究在当前遥感发展中具有牵一发而动全局的作用,因而是当前遥感发展的前沿。      第一章 绪论  §1.1.1遥感的概念、发展及应用六、遥感技术的发展史及其发展趋势 发展趋势从遥感影像处理技术和应用水平上看,主要发展方向: 3、信息的智能化提取     影像识别和影像知识挖掘的智能化是遥感数据自动处理研究的重大突破:遥感数据处理工具不仅可以自动进行各种定标处理,而且可以自动或半自动提取道路,建筑物等人工建筑。目前的商业化遥感处理软件朝着这个方向发展,如ERDAS的面向对象的信息提取模块Feature Analyst、ENVI的流程化图像特征提取模块——FX和德国的易康(eCognition)等。   4、遥感应用的网络化        Internet已不仅仅是一种单纯的技术手段,它已演变成为一种经济方式--网络经济。人们的生活也已离不开Internet。大量的应用正由传统的Client/Server(客户机/服务器)方式向Brower/Server(浏览器/服务器)方式转移。Google Earth的出现,使遥感数据的表达和共享产生了一个新的模式。第一章 绪论 §1.1.1遥感的概念、发展及应用七、遥感应用农林方面 农业——识别各类农作物、估产、灾害预报、分析长势; 林业——调查森林资源、监测森林火灾和病虫害等等 ;(如1987年*大兴安岭特大森林火灾,运用 LandSat TM 和NOAA卫星数据进行火灾监测和灾后生态评价); 土地资源与土壤调查——RS资料提供了土地和土壤状况的动态情况。协助寻找宜林、宜农荒地;(如伊朗通过卫星图象找到了3%的可耕地)。地质矿产 减小野外工作量,节省人力、物力、财力,加快速度,提高精度。如:进行成矿条件的地质分析;查明地质构造,发现隐伏构造;大型堤坝、厂矿等的选址和道路选线;地震、暴雨等造成的灾害性地质过程的预测。水文和水资源研究 水资源调查、水文情报预报和区域水文研究等等。 第一章 绪论 §1.1.2全球定位系统的概念、发展及应用一、全球定位系统(GPS)的概念 全球定位系统GPS:Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System(NAVSTAR GPS),卫星 为基础的无线电授时、定位、测距导航系统。(GPS——Global Positioning System)。 第一章 绪论 §1.1.2全球定位系统的概念、发展及应用二、GPS定位系统的组成 GPS定位系统由三部分组成,即由GPS卫星组成的空间星座部分、由若干地面站组成的地面监控系统、以接收机为主体的广大用户部分,三者有各自独立的功能和作用,但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。 地面监控部分由一个主控站,三个注入站和五个监控站组成。卫星由分布在6根轨道上的24颗工作卫星和若干备用卫星所组成。用户部分主要由GPS接收机构成。 第一章 绪论 §1.1.2全球定位系统的概念、发展及应用三、GPS定位系统的特性定位精度高:相对定位精度:<50km的基线已达到2ppm 。 适应性强:目前有24颗GPS卫星均匀分布天空 ,故该系统具有全天候、全球性、实时连续的精密三维导航和定位能力,适应性强。 自动化程度高:GPS接收机已制造成傻瓜型,仪器安置好后,仅仅按一下电源开关健,仪器即启动开始工作,当约定时间一到或信号量批示灯闪烁时,关闭电源即可。 经济效益高:与传统测量方法相比,GPS定位无须点间通视、不强调图形条件、不必建造昂贵的觇标,选点灵活,外业工作量少,比常规方法快3-5倍,使工期大大缩短,可节省70%,80%的工程费用。保密性好:GPS卫星的信号采用了伪随机噪声码技术,使GPS的信号深埋于噪声之中;因而具有良好的抗干扰能力和保密性能。 第一章 绪论 §1.1.2全球定位系统的概念、发展及应用四、其他卫星导航定位系统格鲁纳斯——GLONASS 俄罗斯的全球导航卫星系统,简称为GLONASS或格鲁纳斯,亦为全球导航与定位的系统。该系统的空间卫星部分与美国的GPS原理基本相同,由24颗卫星组成,分布在3个轨道平面上.每个轨道平面有8颗卫星。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星,由此获得高精度的三维定位数据。北斗导航系统——BDNS 我国的北斗导航系统,英文名称为Beidou Navigation System,简称为BDNS。该系统为局域导航定位系统,是世界上除美、俄外第三个建成的卫星导航定位系统,可全天候、全天时服务于我国及周边地区,定位精度预计可达数十米。系统空间卫星部分由2000年10月31日、12月21日和2003年5月25日分别发射的三颗“北斗一号”导航定位卫星组成,其中,两颗为工作卫星,一颗为备用卫星。我国目前正在研究第二代导航定位卫星,有望5-10年后,成为卫星导航定位强国。伽利略系统——GNS 欧盟正在启动的伽利略系统,简称GNS。该系统为全球导航定位系统,空间部分由30颗卫星组成,拟定于2008年投入使用,属于纯民用系统,我国为该系统的合作成员国家。 随着科技发展和一些国家经济实力增强,出于经济、战略和政治等因素,将会有更多的国家建立自己的导航定位系统。 第一章 绪论 §1.1.2全球定位系统的概念、发展及应用五、GPS发展趋势 1.卫星系统和接收机性能将改善,定位精度大大提高 现今GPS精度普遍在10m左右,由于GPS系统是军民两用的,所以美国军方在民用信号中加入干扰码来降低精度很容易理解。不过随着国际政治局势的缓和,废除SA干扰码的议题开始在国会讨论。导航的精度还是可以通过地面来提升。目前市面上已经有差分型GPS( Differential GPS -DGPS) 的系统被广泛应用,此系统利用地面的DGPS无线电基地台对特定的区域播送误差修正讯号,这些基地台均经过细密的测量。这些基地台不断传送该区域的卫星误差值给具备差分解调能力的GPS接收器,以得到精确的定位讯号。根据实际的测试结果,基本的DGPS系统即使是SPS-GPS而且是在SA干扰的情况下,其精确度也在三米以下。 2.导航定位方法和卫星导航、定位与通讯一体化技术将完善,静态与事后处理的分析过程逐步实现向动态与实时的导航定位过度。 3.GPS同时测定三维坐标的方法可将测绘定位技术从陆地向海洋和外层空间扩展。 4.3D地图趋于虚拟实境化 自从Navigon推出了一款全景模式3D界面以后,虚拟实境地图走进了人们的视线,而在今年的CES展会上不管高明(Garmin)、Mio还是Tomtom都引入了类似的全景3D地图。通过这种最新的3D地图,用户可以有身临其境的体验,而在经过一些十字路口等复杂路段的时候,一些产品还配置有一些辅助功能,通过这种功能用户能够在屏幕上看到这些路段的虚拟真*【埃娣浅V惫邸 5.解放双手 语音操作受青睐 6.网络服务成为焦点 7.基于位置服务成新宠 8.导航服务智能现实化 第一章 绪论 §1.1.2全球定位系统的概念、发展及应用六、全球定位系统(GPS)的应用建立或改善各种规模、等级的大地控制网;在地球动力学研究方面,精确测定地球板块间的相对滑动、俯冲、变形及构造活动情况;监测地球极移现象;对海岛、海洋、海面地形图测绘变得十分方便;在工程勘测、放样、变形监测等方面应用广泛; GPS与RS(遥感)、GIS(地理信息系统)DPS:(航测数字化成图系统)、DS(专家系统)集成,其应用领域十分广泛;在生物科学、导游、人们日常生活等方面也应用广泛;国土资源调查;车辆交通管理; 第一章 绪论 §1.1.3地理信息系统的概念、发展和应用二、地理信息系统(GIS)的分类从提供的性能角度看GIS分类空间管理型GIS 大众型空间分析型GIS 传统型空间决策型GIS 决策型从系统开发角度看GIS的分类最终用户用GIS 专业人士用GIS 软件开发者/系统集成者用GIS 从系统结构角度看GIS的分类单机GIS 网络GIS 第一章 绪论 §1.1.3地理信息系统的概念、发展和应用一、地理信息系统(GIS)概念地理信息系统:在计算机软件和硬件的支持下,以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析现实世界的各类空间数据及属性特征的技术系统。由于它有自已完整的理论体系,现已发展成为一门学科。 第一章 绪论 §1.1.3地理信息系统的概念、发展和应用二、地理信息系统(GIS)的分类从数据结构角度看GIS的分类矢量数据结构GIS 栅格数据结构GIS 混合型数据结构按应用类型分类专题性GIS 区域性GIS 综合性GIS 第一章 绪论 §1.1.3地理信息系统的概念、发展和应用三、GIS发展回顾和前景 GIS的发展----国外GIS发展回顾(起源于实际应用) 60年代是摇篮时期; 70年代是GIS迅速发展时期; 80年代是GIS普及应用推广时期; 90年代产业化时期。 GIS的发展----国内GIS发展回顾(起步晚、发展快) 70年代是GIS起步年代; 80年代是GIS应用试验年代; 90年代出现国产GIS商品。总之,目前标志着我国GIS产业已经进入了一个新的发展阶段。集中表现在:商业GIS软件的大量出现;GIS专业机构及其活动十分活跃;高校中GIS专业的迅速发展。 第一章 绪论 §1.1.3地理信息系统的概念、发展和应用四、GIS发展的趋向 从应用看GIS的发展趋势数据标准化;系统集成化;开发组件化;平台网络化;应用社会化。 第一章 绪论 §1.1.3地理信息系统的概念、发展和应用四、GIS发展的趋向从系统角度看数据标准化(Interoperable GIS)互操作地理信息系统(Interoperable GIS)是GIS系统集成平台,它实现在异构环境下多个地理信息的系统或其应用系统之间的互相通信和协作,以完成某一特定任务。数据多维化(3D&4D GIS)三维(四维)地理信息系统(3D&4D GIS)目前研究重点集中在三维数据结构的设计,优化与实现,以及体视化技术的运用,三维系统的功能和模块设计等方面。系统集成化(Component GIS)面向对象和构件技术的地理信息系统(Com GIS)是把GIS的功能模块划分为多个控件,每个控件完成不同的功能,通过可视化的软件开发工具集成起来,形成最终GIS应用。系统智能化(Cyber GIS)赛博空间(Cyberspace)是以计算机技术、现代通信、网络技术、虚拟现实技术的综合应用为基础,构造出一种人们进行社会交往和交流的新型空间。在赛博空间中以这种空间智能体做为构成模块的GIS系统就是Cyber GIS,它自动地接受用户以高级的语言描述的指令,利用它能感知并作用于赛博空间的"本领",通过与其它空间智能体的交互,为用户找到赛博空间中所需信息。平台网络化(Web GIS)基于WWW的地理信息系统(Web GIS)是利用Internet技术在Web上发布空间信息供用户浏览和使用。Web GIS系统可分为四部分:Web GIS信息代理,用以显示空间数据信息并支持Client端的在线处理;Web GIS信息代理,用以均衡网络负载,实现空间信息网络化;Web GIS服务器,用于满足浏览器的数据请求,完成后台空间数据库管理;Web GIS编辑器,提供导入空间数据库数据功能,形成完整的GIS对象,GIS模型和GIS数据结构的编辑和表现环境。Web GIS 是GIS走向社会化和大众化的有效途径,也是GIS发展的必由之路。应用社会化(数字地球DE)Digital Earth 它是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识,其核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和最大限度地利用信息资源。数字地球是GIS的延伸,建立数字地球的核心技术包括GIS与数字库、遥感、遥测、信息技术等。遥感、遥测技术用来完成数据采集、处理和识别,GIS和数据库技术用于完成数据存贮、检索、集成、融合、综合和分析,从而完成数字地球的核心功能,光缆、卫星通信技术以及计算机网络等技术则完成海量空章数据的传输任务。第一章 绪论 §1.1.3地理信息系统的概念、发展和应用四、GIS发展的趋向 课本总结的GIS发展趋势(P4-5)空间数据库趋向“三库”一体化;空间数据表达趋向多尺度;数据挖掘技术可发现更多的知识;互联网推进互操作及地学信息服务;将形成较完整的理论框架体系。 第一章 绪论 §1.2 “3S”集成的基本内涵和模式 §1.2.1 “3S”参数及其主要特征 (1) 3S的数学表达 RS: R.S.IMAGE=f(x,y,z,λ,tR) (x,y)为空间位置参数; z为对应 (x,y)的观测值(空间分辨率); λ为所使用的电磁波(光谱分辨率); tR为对同一目标地物的重复观测周期(时间分辨率) 第一章 绪论 §1.2 “3S”集成的基本内涵和模式 §1.2.1 “3S”参数及其主要特征 GPS: GPS.info=f(φ,λ,H,tp) (φ,λ)为接收机所处位置的经纬度坐标; H为对应于(φ,λ)的高程值; tp为观测时间。 GIS: GIS.info(i,j,S(A),tG) (i,j)为系统所采用的空间位置坐标; S(A)为系统坐标(i,j)所对应的空间特征与相应属性; tG为系统信息的时间特征. 第一章 绪论 §1.2 “3S”集成的基本内涵和模式 第一章 绪论 §1.2 “3S”集成的基本内涵和模式 §1.2.2“3S”集成的基本模式 除“3S”参数的地学特征外,在时空表达上具有兼容性,在技术方法上具有互补性,在应用目标上具有一致性,因此技术的集成具有可行性。 通过位置参数的坐标转换或几何匹配,有望建立统一的坐标系统。 通过空间特征的重采样或三维重建技术,有望实现多源数据的部分集成; 或通过数据库技术和数据更新技术,实现图像数据库、高程数据库和图形数据库的三库一体化; 通过时间参数的应用,实现数据库的动态管理和实施更新。 应该说,GPS与RS是空间数据获取的两种不同方式,GIS饰淦鬈理和分析空间数据的综合技术手段,GPS的应片用可改善RS的空间定位精度,为RS数据实时进入GIS提供可能。第一章 绪论 § 1.2 “3S”集成的基本内涵和模式 §1.2.2“3S”集成的基本模式 (3) “3S”集成模式 要实现”3S”技术集成的目标,目前主要采用“3S”技术两两集成的方式: 一是数据层面的集成:该集成是通过数据的传递来建立两两技术系统间的联系,此时平台处于分离状态,数据的传递要通过网络或人工于预完成; 二是平台层面的集成:该集成则是在一个统一的平台中分模块实现两两技术系统的功能,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。 三饰淦鳓能层面的集成:该集成是一种面向任务的集成方式,要求平台统一,数据库统一,界面统一,但它不再保持两两技术系统间相对独立,而是面向应用设计菜单模块,往往在同一模块中包括属于不同技术系统的功能。第一章 绪论 §1.2 “3S”集成的基本内涵和模式 §1.2.2“3S”集成的基本模式 (3) 3S集成的类型 GPS技术与RS技术的集成,特别是遥感传感器与GPS、INS激光测高及激光断面扫描技术的集成,可望达到信息获取的智能化。 GPS与GIS技术的集成,特别是利用设在地面的参考点与高空GPS接收机进行载波相位差分测量和自动空三测量,可满足各种比例尺空间数据库的要求。 GIS与RS的集成,特别是将不同信息源的数据类型集成在同一坐标系用户环境之中,可实现多源数据的动态管理和空间分析操作向信息化过渡。 3S整体集成:以GIS为管理平台,RS和GPS为数据源的集成方式。 第一章 绪论第一章 绪论第一章 绪论 RS与GIS集成的主要目的是把来自于两个技术系统的多源信息集成到统一的坐标环境下,实现对多源信息的动态管理与综合分析。 GIS可以看做RS技术的信息管理与综合分析的工具。因此,RS支持下的GIS数据实时更新与G1S辅助下的遥感信息综合分析成为技术集成的主要内容,特别是借助于GIS的技术支撑,运用空间数据挖掘与发现技术,解决遥感信息处理中“同谱异类”和“同类异谱”的识别难题,已成为技术集成的研究热点。 第一章 绪论 GIS图形矢量库、RS图像栅格库和数字高程库的三库一体化技术也越来越受到技术集成的关注,基于这种需要,目前RS与GIS集成的模式主要从以下三个方面考虑,即: (1)平行的结合模式,即在集成过程中保留各自的数据库,采用不同的工具库和不同的用户界面,仅在信息的分析处理中相互借鉴、相互补充,并建立一定的关联; (2)无缝的结合模式,即在集成过程中,保留各自的数据库和不同的工具库,而采用统一的用户界面,这一模式使得遥感数据的分析处理可直接与GIS数据库建立关联 (3)整体的结合方式,即在集成过程中使用统一的数据库、统一的工具库或统—的用户界面,使得在遥感数据分析处理过程中真正发挥GIS的辅助决策功能。 第一章 绪论 (2)GIS与GPS集成 目前,GIS的空间信息大多以矢量化的图形方式表示,简称电子地图或数字地图。由于图形比例尺的差异,所构建的数据库的空间尺度也不会完全相同。 因此,GIS与GPS实时定位技术的集成可为用户提供全新的空间信息组合服务方式,满足不同比例尺空间数据库的建库要求,实现对GIS数据库的实时更新,这一集成模式是通过建立两两技术间统一的大地坐标系统,并通过坐标系之间的数据转换而具体体现的。同时从严格意义上讲,GPS提供的是空间点的动态绝对位置,而GIS使用的则是地表物体的静态相对位置。第一章 绪论 在非集成方式下GIS与GPS的应用常常产生以下两方面的问题: 一是实地位置与图上位置的定位主要靠目测估计,速度和准确性受到一定影响; 二是动态定位在缺乏参照物的条件下,定位精度会受到一定的影响。 但在实际应用中,特别是在电子导航和智能交通等应用中,实时的数据采集和动态的信息更新既需要空间点的动态绝对位置,又需要地表物体静态相对位置,GIS与GPS的集成几乎是一种必然的选择。因此,从直接面向导航、定位的应用角度,两技术的集成有以下几种模式: (1)GPS单机定位与栅格电子地图的组合; (2)GPS单机定位与矢量电子地图的组合; (3)GPS差分定位与矢量/栅格电子地图的组合。第一章 绪论 (3) RS与GPS集成 RS与GPS集成的主要目的是解决智能化的信息获取问题。从技术角度讲,其中之一就是利用GPS的精确定位功能解决RS的定位难题。 其集成模式有两种,种是采用同步集成方式,另一种是采用非同步集成的方式。 第一章 绪论 一般的遥感对地定位技术主要采用立体观测与二维空间变换等技术,即首先利用地一空一地模式求解图像信息的空间位置变换系数,然后再利用这些位置参数或变换系数求解图像信息对应于地面目标的空间位置,生成数字高程模型(DEM)和地学编码图像。但当地面无控制点时,这一过程就难以实现。 利用GPS的定位功能,特别是通过GPS与RS的技术集成,即采用GPS/INS技术,将遥感传感器的空间位置(Xs,Ys,Zs)和姿态参数(φ,ω,K)同步记录,并通过相应的软件处理,直接产生地学编码信息,为遥感图像的实时处理与快速编码提供可能.也为遥感信息的实时应用与数据更新提供便利. 第一章 绪论 (4)“3S”整体集成 “3S”整体集成包括以GIS为中心的集成方式和以GPS/RS为中心的集成方式。 1)GIS为中心的集成方式的目的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、动态存储和集成管理,同样存在前文所说数据、平台(数据处理平台)和功能三个集成层次,可以认为是RS与GIS集成的一种扩充。 2) GPS/RS为中心的集成方式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。该模式要求集成多种信息采集和信息处理平台,同时需要实时通信支持,实现的代价较高。 1.3 “3S”集成的关键技术与学科交互 作为地球空间信息科学(Geo informatics) 的组成部分和数字地球方法论研究的重要内容,“3S”技术与集成将涉及地学、空间科学、计算机科学、数字摄影测量学等众多学科领域。第一章 绪论第一章 绪论 除“3S”本身所涉及的技术内容外,还在集成过程中实现所涉及的实时空间定位、一体化信息管理、数据实时通信、数据综合分析、应用模型集成以及系统信息的虚拟再现与可视化表达等技术的相互融通。 面向对象的数据模型(Object—Oriented Data)和超图数据结构(Hypergraph-Based Data Structure) 将使一体化的数据结构成为可能。 WebGIS及虚拟GIS的发展,将使结构复杂的图形、图像、音频等多源数据的处理与传输逐渐变为现实。 三维计算机图形学技术和高清晰显示技术的 发展,可使地学信息的虚拟再现技术不断得到完善。 数据建模和计算机的动态模拟技术则更加动态地描述地表现象。第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论(3)语义和非语义信息的自动提取理论方法 研究从航空、航天遥感数据和CCD立体像对中自动、快速和实时地提取空间目标位置、形状、结构及相互关系和空间目标的语义信息的理论与方法。主要包括: (1)遥感影像地物结构信息的自动提取和精确图形表达; (2)多种传感器、多分辨率和多时相遥感图像的融合理论与方法; (3)基于知识工程的遥感影像解译与分类系统的研究。 第一章 绪论 (4)基于GIS的航空、航天遥感影像的全数字化智能系统及对GIS数据库快速更新的方法 研究如何依托已建立的GIS系统来实现航空、航天遥感影像的智能化全数字过程,并从中快速发现在哪些地区空间信息发生了变化,进而实现GIS数据库的自动/半自动快速更新。 主要内容为: (1)GIS信息与现势的航空、航天影像复合; (2)从GIS信息与航空、航天影像之配准中自动(或半自动)检测空间信息的变化和增加; (3)由GIS的属性数据以及它与现势影像配准之结果,自动(或半自动)提取语义信息与获取知识; (4)GIS信息的自动更新。 (5)“3S”集成系统中的数据通讯与交换 数据通讯是“3S”技术集成中的一个关键问题。例如在环境监测、灾害应急、自动导航和自动加强系统中,需要将GPS记录数据和遥感成像数据(CCD记录和雷达记录等)实时传送到信息处理中心或反之将所有数据传送到量测平台上去,为此,需要研究: (1)数据单向实时传送的理论和方法; (2)数据双向实时传送的理论和方法; (3)数据交换的理论和方法。 (6)“3S”集成系统中的可视化技术理论与方法 “3S”集成系统中将有不同分辨率、不同时相的大量图形和影像数据,需要研究它们的多级分辨率和多尺度表示在各种介质和终端上的可视化问题。包括: (1)空间图形图像数据库的多级分辨率的存贮、显示和表达; (2)可视化空间数据库的构建与应用; (3)从空间数据库至地图数据库的自动综合和符号化理论与方法; (4)图形和影像的可视化技术与虚拟现实。 (7)“3S”集成系统的设计方法及CASE工具研究 主要研究基于计算机辅助软件工程(CASE)技术的“3S”集成系统的设计方法和软件开发、维护的自动化技术,设计和发展专用于“3S”集成系统设计的CASE工具,例如: (1)可视化编程技术的研究和工具开发; (2)“3S”集成系统的结构化分析和设计规格的自动生成; (3)综合考虑时空关系及语义信息的数据实体关系表达与数据字典生成; (4)“3S”集成中的分量方法(Component approach)及关键技术。 (8)“3S”集成系统中基于客户机/服务器的分布式网络集成环境 “3S”集成系统研究是一项涉及到多专业、多用户、多数据的综合研究课题,它需要一个强大而又有效的硬环境支持。这其中包括:多种软件系统(GIS软件ARC/INFO、MGE、GeoStar等,全数字化摄影测量系统Virtuzuo,遥感图像处理系统ERDAS,GPS数据处理软件Wu-CAPS等)的综合使用;多类型数据的快速传输;多用户的工作方式。该项研究应根据“3S”集成系统研究的特点与特殊要求,为“3S”集成研究设计提供一个多种空间信息数据获取方式与地理信息管理系统融为一体的基础研究环境。 (8)“3S”集成系统中基于客户机/服务器的分布式网络集成环境 这种集成化环境的研究完成,可以将多种数据集中在一起实现共享,特别是网络化的数据传送方式可以快速有效地将数据传送到各用户,为“3S”集成的深入研究提供条件。此项研究包括: (1)“3S”集成系统网络集成环境的硬、软件组织; (2)分布式多用户间的数据快速传送; (3)多类型数据的数据通讯与格式转换。 第一章 绪论 集成的关键技术可分为五个方面: 1.多元、多时相、多尺度信息的获取技术(遥感技术,GPS技术,空三摄影测量技术,定向定位系统技术,激光断面扫描、测高技术) 2. 多元、多时相、多尺度信息的获取集成技术(GIS技术,多尺度地理信息系统的自动综合技术,多元、多时相、多尺度地学信息的统一坐标系技术,多时空数据一体化管理技术,多元、异构数据的格式转换技术) 3.空间信息的动态管理与综合分析技术(GIS数据的自动更新技术,数据仓库技术,数据挖掘技术,模型库管理系统技术,模型库与应用系统 的无缝集成技术) 4.“3S”技术集成的数据通信与交换技术(数据单向、双向实时传输技术,数据交换技术) 5.“3S”技术集成的虚拟现实与可视化技术(虚拟现实技术和地理空间信息的可视化技术) 1.3.2 “3S”集成的学科交互相关学科的理论与规则是地学数据集成的理论依据,但地学数据集成涉及的多个学科在数据集成中所起的作用有一定的差异数据集成需要多种技术支持,各种技术的协同应用才能保证数据集成的实现。集成应用于数据政策法规分别是集成的目标和保障。 1.4数据集成的理论依据 1.4.1.地理信息理论 包括:地理信息墒,地理信息流,地理空间场,地理实体电磁波和地理信息关联等理论。 1)地理信息墒:用来度量地理信息载体的信息能量。 2)地理信息流:由于物质与能量在空间分布上存在不均衡而产生的,随着物质流和能量流而存在。 3)地理空间场:对于不同的地理实体他们的物质成分可能不同,这样就形成不同的地理空间或地理空间场。不同的地理空间具有不同的物理参数量,也就具有不同能量信息的空间分布特征。 4)地理实体电磁波:任何物体都具有反射、吸收和透射外来电磁波的特性,于是不同的地物对应不同的电磁波具有不同的波谱。 5)地理信息关联:任何事务之间存在联系、依存和制约的关系。 第一章 绪论 1.4.2 地理空间认知理论 该理论是研究人们是怎样认识自己赖以生存的环境,包括其中的诸事物、现象的相互位置、空间分布、依存关系以及它们的变化和规律,是一个多维的多时相的认识。 地理空间认知包括:感知过程,表象过程,记忆过程和思维过程。第一章 绪论 1.4.3 统一空间场 地理数据饰淦髫于地球表层的各类地学过程、现象及其他有空间位置需求的现象、过程的数据,地学数据存在的空间场是统一的,即连续地表空间。 第一章 绪论 1.4.4地学过程的连续性 地学过程的连续性表现在时间和空间上。 空间连续性表现在独立地学过程在空间分不上的非间断性和同类地学过程个体的连接特征。 时间连续性表现为任何时段的地学过程状况都是整个地学进程中的一个片段,不论时间的计量单位是什么,他们之间都是连续的。 第一章 绪论 1.4.5地学过程的层次等级性 地学过程的层次等级性体现在空间域和时间域上。 空间上的等级层次性最明显表现为地学过程在空间上的可分解性; 时间上的等级层次性表现为时间在度量上的可分解性。 1.4.6.认知过程的一致性 地学数据的获取过程是以主体的人对客观世界认识的结果。(地学的特点,先定性在定量)。 数据的产生是数据生产者根据自己的经验、知识、数据要求、满足的条件,借助于数据位置和属性,获取工具,对客观的地理世界进行模型表达、模拟、描述、定义、解释,以获得数据的基础资料,然后对数据材料进行规范化、标准化处理,从而形成地学数据。第一章 绪论 影响地学过程空间认知和表达的要素包括: 内部因素:个人的认识能力、主体的知识背景、感觉限制和态度等; 外部因素:如地学过程信息获取工具、表达的媒体等。 认知过程的统一性表现为: 1)数据表达的一致性:如空间数据表达为点、线和面;属性数据则为数字、字符等。 2)数据体系的一致性:具体的数据的分类、分级有差别,但分类体系是一致的。 3)相同层次上的内容一致性:表现为数据形式、精度等方面。 第一章 绪论 1.4.7.依赖于元数据的地学数据透明性 元数据的地学数据透明性是在数据集成前用户可以对要集成的对象数据有逐级了解,即数据从形式到内容对用户来讲都是透明地。 第一章 绪论 1.4.8.数据形式和内容相对独立性 数据形式指数据存贮格式、介质,表达方式等外部特征。 数据内容指数据的空间位置、属性、时间和精度等。 相对独立性表现为:形式的变动时内容保持原来的特征或者可控制、可描述的微小变动;或者当数据内容发生变化时其形式可以保持完全不变。 原因是数据形式是数据内容的一种载体,一种外在表现,跟数据内容没有必然的因果关系。这就保证了可以对数据进行诸如格式的转换、投影变换。网络传输、提取等操作而不改变数据内涵,也可以对数据记录进行删除、添加、合并属性规一化等内容处理而保持数据外部形式的原有一致性。

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3s技术的应用PPT:这是一个关于3s技术的应用PPT,主要是介绍了3S集成概述,3S集成技术特点,海洋渔业资源开发。精细农业发展等介绍。欢迎点击下载3s技术的应用PPT哦。3S分别为RS(遥感系统)、GPS(全球定位系统)、GIS(地理信息系统)。顾名思义,3S集成技术即将遥感系统、全球定位系统、地理信息系统融为一个统一的有机体。它是一门非常有效的空间信息技术。就在集成体中的作用及地位而言,GIS相当于人的大脑,对所得的信息加以管理和分析;RS和GPS相当于人的两只眼睛,负责获取海量信息及其空间定位。RS、GPS、和GIS三者的有机结合,构成了整体上的实时动态对地观测、分析和应用的运行系统,为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。

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