地理信息系统 第十章 3s集成技术课件.ppt

1,第十章 3S集成技术,2,投入使用的“3S”系统，每2-3年翻一翻；“3S”市场保持很高的年增长率;愈来愈多的地区性和国际性会议以“3S”为主题；愈来愈多的学术刊物和论文采用“3S”为标题；愈来愈多的学科将“3S”作为其发展方向加以强调；愈来愈多的大学增加关于“3S”的课程。在上述大环境下，社会急需“3S”专业人才，“3S”应用范围越来越广。,3S意义:,3,1、遥感(Remote Sensing，RS)2、全球定位系统(Global Position System，GPS)3、地理信息系统(GIS),4,GPS：可以高效精确的提供点状地物的空间位置信息；RS：可以迅速及时的提供大面积地表的属性并在一定程度上提 供地物的大面积的空间位置信息；GIS：为地物的几何数据和属性数据的存储、管理和应用提供了 软件平台。因为三者英文名称中最后一个单词均含有“S”，人们习惯将这三种技术合称之为“3S”技术。,5,10.1 3S集成技术的概述10.2 RS（掌握）10.3 GPS（了解）10.4 3S集成的意义（掌握）10.5 数字地球（熟悉）复习思考题,本章主要内容,6,10.1 3S集成技术的概述10.2 RS10.3 GPS10.4 3S集成的意义10.5 数字地球复习思考题,7,空间定位系统（GPS）、遥感（RS）和地理信息系统（GIS）是目前对地观测系统中空间信息获取、存储、管理、更新、分析和应用的三大支撑技术（简称3S），是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段，也是地学研究走向定量化的科学方法之一。,10.1 3S集成技术的概述,8,GPS是空间实体快速、精密定位的现代化工具；GIS是空间信息集成、分析、处理的有力武器；RS是空间信息覆盖面最大最迅速的采集手段，三者的结合简称3S集成。,10.1 3S集成技术的概述,9,1、遥感 RS,3、全球定位系统GPS,2、地理信息系统 GIS,3S技术,“登高望远”,未来的地图,罗盘（方向+位置）,10.1 3S集成技术的概述,10,3S的集成（Integration(Assembling)of GIS,RS,GPS)3S的初级集成 3S的真正集成,实现 3S 功能的互补,实现信息获取、存储处理和应用的一体化,10.1 3S集成技术的概述,2023/3/8,11,空间定位系统(目前主要指GPS全球定位系统)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析和应用的3大支撑技术(以下简称“3S”)，是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等重要技术手段，也是地学研究走向定量化的科学方法之一。,10.1 3S集成技术的概述,12,3S技术相结合的土地利用管理信息系统,10.1 3S集成技术的概述,13,10.1 3S集成技术的概述10.2 RS10.3 GPS10.4 3S集成的意义10.5 数字地球,14,1.定义：通常是指通过某种传感器装置，在不 与研究对象直接接触的情况下获得其 特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。,一、遥感简介,10.2 RS,15,水文要素,蓝色蓝黑色,红色,植被,灰白色浅蓝色,人工建筑,10.2 RS,16,地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特征是不同的，人们根据电磁波的差异来辨析物体的不同，遥感技术就是在这个原理的基础上发展起来的。,2、遥感技术的基本原理,10.2 RS,17,不同地物在同一波段反射率不同，同一地物在不同波段反射率也不同，由此导致其波谱特征不同，根据地物波谱曲线就可以区分和识别地表物体。,10.2 RS,18,3、遥感技术的发展,人类早期遥感活动的“遥感平台”曾经使用风筝、鸽子等，为后来的航空遥感提供了思路。,10.2 RS,19,20,4、遥感技术系统,由遥感平台、传感器、信息传输接收装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成。,10.2 RS,21,5、遥感技术的特点,10.2 RS,22,大面积的同步观测-瞬时信息获取范围 时效性-同一地区信息获取的重复周期 信息的综合性和可比性-地球表面自然与人文景观的综合反映-卫星轨道的确定性、影像分幅的同一 性、同一系列传感器信息的兼容性 经济性-与传统信息获取手段相比,10.2 RS,23,二、分类：,按运载工具：航天遥感、航空遥感、近地遥感,按辐射源分：主动式遥感、被动式遥感,按波谱范围：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多谱段遥感,按应用领域：环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感,10.2 RS,24,利用卫星、宇宙飞船、航天空间站等携带遥感仪器的遥感,覆盖范围大，不受领空限制，可进行定期、重复观测,利用飞机携带遥感仪器的遥感,距地面高度在几十米以内的遥感,机动性强，可以根据研究主题选择恰当的传感器、适当的飞行高度和飞行区域,用于城市遥感、海面污染监测、森林火灾监测等中、高分辨率的遥感活动,25,10.2 RS,26,三、遥感获取信息的特征,首先，遥感器不与研究对象直接接触，也就是 说，这里的“遥”并非指“遥远”；其次，遥感的目的是为了得到研究对象的特征 信息；最后，通过传感器装置得到的数据，在被使用 之前，还要经过一个处理过程。,10.2 RS,27,四、处理方法：,1）图像纠正2）分类3）增强4）滤波5）变换,10.2 RS,28,遥感图像几何畸变的各种情形,29,1）几何纠正和辐射纠正 在遥感图像的实际应用中，需要首先将其转换到某个地理坐标系下，即进行几何纠正。几何纠正的方法是利用采集地面控制点建立多项式拟合公式，它们可以从GIS的矢量数据库中抽取出来，然后确定每个点在图像上对应的坐标，并建立纠正公式。,10.2 RS,30,校正前,校正后,10.2 RS,31,利用遥感图像的主要目的是提取各种信息，一些特定的变换可以用于提取信息，但是最主要的手段则是通过遥感图像分类。计算机分类的基本原理是计算机图像上每个像元的灰度特征，根据不同的准则进行分类。,2）图像分类,10.2 RS,32,Eg：,水（河流、湖泊等）,植被,居民点,33,3）增强：目的是为了改善图像的视觉效果，并没有增加信息量，包括亮度、对比度变化以及直方图变化。,10.2 RS,34,4）滤波：分为低通滤波、高通滤波和带通滤波等。低通滤波可以去除图像中的噪声，而高通滤波则用于提取一些线性信息，如道路、区域边界等。,10.2 RS,35,5）变换：包括主成分分析、色度变换以及傅立叶变换等，还包括一些针对遥感图像的特定变换。,10.2 RS,36,五、遥感应用,应用领域的拓展传统的遥感民用领域从资源调查开始，但随着遥感数据向三高方向发展，应用领域越来越广；利用影像发现土地利用变化、军事上的打击效果评估，农业作物估产、林业资源调查、自然灾害监测、全球和局部环境监测；利用高分辨率影像提取城市交通道路网络；高光谱遥感在精准农业中的应用,10.2 RS,37,在建设数字城市、数字省区和数字中国中的应用。军事应用越来越重要：重要目标定位与侦察、导航与武器制导、打击效果评估、战场环境监测等等；,10.2 RS,38,例1：,遥感为植物健康状况把脉,A、在卫星图像上，怎样通过颜色差异判定植物的生长状况？,B、根据植物健康状况在发射波谱中变化的原理，遥感还可以应用到哪些领域？,健康的植物被往往呈鲜红色，长势比较弱的植被颜色比较浅，由此可判定植物的生长状况。,不同的地物和地物的不同状况，有不同的反射率，根据这个原理，可以利用遥感的工作有水体污染、分析城市大气污染、监测灾害、普查资源等。,10.2 RS,39,遥感与资源普查,勘探矿产资源、调查生物资源、水资源等是遥感技术在资源普查中的重要应用领域。,*矿产资源：人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴 藏矿产的大致区域，大大缩短探矿时间。,*生物资源：通过遥感图像处理技术，提取植被的分 布、类型、结构、健康状况、产量等数 据，为农业、林业、城市绿化、环境保 护等部门提供服务。,例2：,10.2 RS,40,遥感与环境灾害监测,A、环境监测：包括荒漠化、土壤盐碱化、海上冰 山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等。,随着遥感技术的发展，遥感将不仅为人们提供信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且在环境监测、灾害预警等方面发挥巨大作用。,B、灾害监测：包括旱情、水灾、滑坡、泥石流、地 震、农林病虫害、森林火灾等。,例3：,10.2 RS,41,42,遥感卫星的科学实验功能,遥感卫星在完成对地遥感观测主任务的同时，还能以搭载的方式进行一系列科学实验。,例4：,10.2 RS,43,我国神舟号飞船,44,神五拍下的地球,10.2 RS,45,汶川地震航遥图-1,成都地区图像,10.2 RS,46,汶川地震航遥图-2,10.2 RS,47,汶川地震航遥图-3,10.2 RS,48,卫星遥感图中的厦门岛,10.2 RS,49,长江入海口的卫星图片,上海,太湖,崇明岛,长兴岛,横沙岛,苏州,无锡,常州,常熟,南通,昆山,50,浦东陆家嘴航空图片,51,北美飓风云系,52,乞力马扎罗的积雪 这座“赤道上的雪峰”海拔5895米，永久性积雪的融化减少，反映了气候的变暖趋势，有人断言：不久的将来，赤道上将见不到雪峰景象了！,53,美国国防部五角大楼,54,六、GIS与遥感的集成,10.2 RS,55,1、遥感是GIS重要的数据源，有效的数据更新手段 遥感手段能够迅速、准确、综合性地大范围地采集环境和资料数据，同时，遥感数据具有多光谱和的动态多时相特点，它为GIS数据更新提供了全方位的手段和动态数据源。,10.2 RS,56,2、GIS可为遥感分析提供有用的辅助信息和手段 GIS有助于提高遥感数据自动分类的精度，为遥感应用分析提供一个良好的环境，从而大大提高遥感信息识别的精度和效率。,10.2 RS,57,10.2 RS,58,七、利用RS更新空间数据：数据是GIS中最为重要的成分，而遥感提供了廉价的、准确的、实时的数据，目前如何从遥感数据中自动获取地理信息依然是一个重要的研究课题，包括：线以及其他地物要素的提取 DEM数据的生成 土地利用变化以及地图更新,10.2 RS,59,10.2 RS,60,有关遥感技术,1、遥感是A、人向远处看，感知遥远的事物B、在空中对相隔某距离的地物进行感知C、人从高处往低处看，感知地面事物D、记录地面物体的图像,10.2 RS,61,2、遥感探测范围由大到小依次是A、飞机、陆地卫星、宇宙飞船B、陆地卫星、飞机、宇宙飞船C、宇宙飞船、陆地卫星、飞机D、陆地卫星、宇宙飞船、飞机,10.2 RS,62,3、遥感的优点A、用途广B、手段多，获得的信息量大C、不受地面条件限制D、成本低、效益大,10.2 RS,63,4、两颗了卫星同时运行，每隔9天可以覆盖 地理一遍，说明遥感技术A、受地面条件限制少B、测量范围大C、手段多，获得的信息量大D、获得资料速度快、周期短,10.2 RS,64,10.1 3S集成技术的概述10.2 RS10.3 GPS 10.4 3S集成的意义10.5 数字地球,65,一、GPS简介二、GPS与GIS的集成,10.3 GPS,66,全球定位系统（GPS）是利用卫星进行点位测量和导航技术的一种，其全称是导航卫星测时和测距/全球定位系统（Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Position System）。它是由美国军方组织研制建立，从1973年开始实施，到1994年完成，可实现地球上任何地方，任何时刻的自动定位和授时。,1.GPS的基本概念,10.3 GPS,67,10.3 GPS,68,GPS是美国继阿波罗登月计划和航天飞机之后的第三大空间工程。GPS计划实施共分三个阶段：第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网，从硬件和软件上进行了试验。试验结果令人满意。,2.GPS计划的实施,10.3 GPS,69,第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星。这一阶段称之为Block I。与此同时，研制了各种用途的接收机，主要是导航型接收机，同时测地型接收机也相继问世。试验表明，GPS的定位精度远远超过设计标准。定位精度几乎提高了一个数量级，达到14m。由此证明，GPS计划是成功的。,10.3 GPS,70,第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，宣告了GPS系统进入工程建设阶段。这种工作卫星称为Block和BlockA卫星。这两组卫星的差别是：BlockA卫星增强了军事应用功能，扩大了数据存储容量；Block卫星只能存储供14天用的导航电文；而BlockA卫星能存储供180天用的导航电文，确保在特殊情况下使用GPS卫星。实用的GPS网即（213）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。,10.3 GPS,71,GPS系统包括三大部分：空间部分GPS卫星星座 地面控制部分地面监控系统 用户设备部分GPS信号接收机,3.GPS的系统组成,10.3 GPS,72,空间部分：卫星分布 21颗工作卫星，3颗备用卫星；每4颗卫星工作在同一轨道平面内，24颗卫星均匀分布 在6个轨道平面，彼此夹角为60；轨道平面相对于赤道的倾角为55；卫星轨道离地面高度19650km；12恒星时(11hr58min2.05s)绕地球一周；地球上任何地方、任何时刻同时可收到4颗以上GPS卫星 的信号。,10.3 GPS,73,控制部分：控制部分由一个主控站和分布在地球上不同地点的多个监测站组成，负责卫星的定位、监测和数据的加载。,10.3 GPS,74,用户设备：用户设备是一部在地球上利用“导航星”信号确定位置和时间、指示运动方向、速度和目的地方位等的接收机。,10.3 GPS,75,GPS卫星分布,76,GPS定位的基本原理是利用测距交会确定点位。,一台接收机同时获得与四个以上的GPS卫星之间的距离。若多于四个，则可优选出四个进行计算。,4.GPS的定位原理,10.3 GPS,77,10.3 GPS,78,测绘领域：地球动力研究：城市管理：高精度授时：大气层研究等等。,5.GPS的应用,10.3 GPS,79,其他的卫星定位导航系统还有：俄罗斯的全球轨道导航卫星系统（GLONASS），与GPS极 为相似，也由24颗卫星组成（21颗工作，3颗在轨备用）。我国的双星导航定位系统，这是一个导航和个人通信技术结 合的卫星定位系统，由3颗北斗1号卫星（“北1A”2000.10.31、“北斗1号B”2000.12.21 和“北斗1C”2003.5.24，西昌）、控制站和接收机组成，是一个区域性的定位和通信系统，原理与GPS一样，但精度比较差。欧洲空间局的NAVSAT（伽利略计划）。国际移动卫星组织的INMARSAT。,6.其他卫星导航系统,10.3 GPS,80,北斗卫星定位导航系统,10.3 GPS,81,一、GPS简介二、GPS与GIS的集成,10.3 GPS,82,1.GIS与GPS集成的系统结构模型,10.3 GPS,83,2.GIS与GPS集成的形式,单台移动式 在用户设备上直接配备GIS工具软件，把接收机天线接收的定位数字信号直接馈入GIS系统，由GIS系统对接收机定位信息进行处理并与其数字地图匹配，这样即可全世界实时显示接收机天线位置；,集中监控式 当定位精度要求高，移动区域广，需要集中显示流动目标的运行状况时，便需要采取本方式。1）控制中心：由大屏幕计算机、无线电台、通讯适配器、电 源和天线系统组成，并配备GIS。2）基站：由电台、通讯适配器、电源和天线系统组成。3）移动站（即车载系统）：由电台、天线、通讯适配器和 GPS接收机组成。,10.3 GPS,84,10.3 GPS,85,作为实时提供空间定位数据的技术，GPS可以与地理信息系统进行集成，以实现不同的具体应用目标。,3.GIS与GPS集成的应用,86,1定位 主要在诸如旅游、探险等需要室外动态定位信息的活动中使用。如果不与GIS集成，利用GPS接收机和纸质地形图，也可以实现空间定位；但是通过将GPS接收机连接在安装GIS软件和该地区空间数据的便携式计算机上，可以方便地显示GPS接收机所在位置并实时显示其运动轨迹，进而可以利用GIS提供的空间检索功能，得到定位点周围的信息，从而实现决策支持。,10.3 GPS,87,主要运用在诸如旅游探险等需要室外动态定位信息的活动。通过将GPS接收机连接在安装GIS软件和该地区空间数据的便携式计算机上，可以方便地显示GPS接收机所在位置，并实时显示其运动轨迹，进而可以利用GIS提供的空间检索功能得到定位点周围的信息，从而实现决策支持。,88,89,定位演示,10.3 GPS,90,2测量 主要应用于土地管理、城市规划等领域，利用GPS和GIS的集成，可以测量区域的面积或者路径的长度。该过程类似于利用数字化仪进行数据录入，需要跟踪多边形边界或路径，采集抽样后的顶点坐标，并将坐标数据通过GIS记录，然后计算相关的面积或长度数据。在进行GPS测量时，要注意以下一些问题，首先，要确定GPS的定位精度是否满足测量的精度要求，如对宅基地的测量，精度需要达到厘米级，而要在野外测量一个较大区域的面积，米级甚至几十米级的精度就可以满足要求；其次，对不规则区域或者路径的测量，需要确定采样原则，采样点选取的不同，会影响到最后的测量结果。,10.3 GPS,91,GPS卫星,可测量两站之间的位置,10.3 GPS,92,93,3监控导航 用于车辆、船只的动态监控，在接收到车辆、船只发回的位置数据后，监控中心可以确定车船的运行轨迹，进而利用GIS空间分析工具，判断其运行是否正常，如是否偏离预定的路线，速度是否异常(静止)等等，在出现异常时，监控中心可以提出相应的处理措施，其中包括向车船发布导航指令。,10.3 GPS,94,汽车监控导航系统,10.3 GPS,95,Eg：中国大通公司的汽车自动导航系统1）主要部件：,96,2）系统功能1 当前位置计算功能,97,2）系统功能2 地图画面显示功能,98,2）系统功能3 最佳路线制定功能,99,2）系统功能4 检索功能,100,2）系统功能5 语音提示功能,101,2）系统功能6 娱乐功能,102,10.1 3S集成技术的概述10.2 RS10.3 GPS10.4 3S集成的意义10.5 数字地球,103,104,3S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。,105,106,这3大技术有着各自独立、平行的发展成就：GPS是以卫星为基础的无线电测时定位、导航系统，可为航空、航天、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的在线或离线的空间定位数据；RS在过去的20年中已在大面积资源调查、环境监测等方面发挥了重要的作用。在未来数年之中还将会在空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率3个方面，全面出现新的突破；GIS技术则被各行各业用于建立各种不同尺度的空间数据库和决策支持系统，向用户提供着多种形式的空间查询、空间分析和辅助规划决策的功能。,107,随着“3S”研究和应用的不断深入，科学家们和应用部门逐渐地认识到单独地运用其中的一种技术往往不能满足一些应用工程的需要。事实上，许多应用工程或应用项目需要综合地利用这3大技术的特长，方可形成和提供所需的对地观测、信息处理、分析模拟的能力。例如海湾战争中“3S”技术的集成代表了现代战争的高技术特点，而且“3S”技术的集成应用于工业、农业、交通运输、导航、捕鱼、公安、消防、保险、旅游等不同行业，将产生愈来愈大的市场价值。,108,集成是英语Integration的中译义，它指的是一种有机的结合，在线的连接、实时的处理和系统的整体性。近几年来，国际上“3S”的研究和应用开始向集成化(或综合化)方向发展。在这种集成应用中：GPS主要被用于实时、快速地提供目标，包括各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置;RS用于实时地或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面上的各种变化，及时地对GIS进行数据更新；GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取、作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。,109,作为实时、客观获取空间信息的新兴技术手段，遥感和全球定位系统成为地理信息系统的重要数据来源，而通过GIS对其获得的数据进行处理和分析，可以提取各种有用信息，以进行决策支持。3S技术为科学研究、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。3S的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了“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以及空间定位，GIS进行相应的空间分析（图1-1），以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。,110,GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。在实际的应用中，较为常见的是3S两两之间的集成，如GIS/RS集成，GIS/GPS集成或者RS/GPS集成等，但是同时集成并使用3S技术的应用实例则较少。美国Ohio大学与公路管理部门合作研制的测绘车是一个典型的3S集成应用，它将GPS接收机结合一台立体视觉系统载于车上，在公路上行驶以取得公路以及两旁的环境数据并立即自动整理存储于GIS数据库中。测绘车上安装的立体视觉系统包括有两个CCD摄象机，在行进时，每秒曝光一次，获取并存储一对影象，并作实时自动处理。,111,LD 2002 外观图,特点：采用DGPS/INS组合导航系统 两台车用电子计算机四台CCD黑白相机+一台彩色数码相机测量精度0.1-0.3米量测范围：道路及两侧各50米以内,112,车内的两台电脑与电源,113,一、规划、环保领域,遥感技术是环境动态监测的重要手段。通过地球观测卫星或飞机从高空观测地球,监测的区域范围大,获取环境信息快速准确,能够及时发现陆地淡水和海水的污染、大面积空气污染、南、北极冰雪覆盖范围的变化、森林大火，火山喷发、洪水淹没区域等。由此获得的环境动态观测数据，通过地理信息系统快速处理和分析，能够及时发现环境的变化，同时利用GPS的快速定位功能，便于采取措施控制环境污染，最大限度避免环境危害，达到保护环境的目的。,1、环境动态监测与环境保护,3S集成的应用,114,利用实时传输的遥感信息，可以动态监测林火发生的地理位置和所在的行政区域，包括经纬度、行政界线；森林火灾的动态演变，包括蔓延方向、燃烧面积和强度等；森林资源的损失情况，包括地类、林型及森林环境。在地理信息系统的支持下，可以快速制作遥感影象图，编制林火管制事态图,并通过屏幕显示和打印成图，为林火指挥人员提供实时决策依据。并利用地理数据库提供的扑灭火灾人员配置资料，根据预先制定的灭火方案，迅速进行灭火部署。,2、防灾、减灾、救灾,3S集成的应用,115,在地震预报中，应用GPS技术进行精密的大地测量基准研究，以此为地球动力学研究、地壳形变和地震预报服务。用遥感方法监测地温变化已成为很有发展前途的地震预报手段之一。地理信息系统可以对自然灾害信息进行查询分析，尤其在自然灾害损失评估中具有重要作用。RS、GIS和GPS的“”集成将为灾害预测预报、制定防灾救灾预案、灾期应急行动指挥、灾后损失评估和治灾工程规划提供现代化的科学手段。,2、防灾、减灾、救灾,3S集成的应用,116,3、城市规划与城市管理,航空像片和高分辨率的卫星图像可以快速、真实地提供城市规划方面的大量信息。通过航空像片和高分辨率的卫星图像的判读和解译,城市规划人员和城市建设管理人员能够了解城市基本布局，或者了解城市建成区内的居民住房、工厂、商店、学校等各种建筑物,广场、街道、公园绿地和河湖水面的分布现状，这对于提高城市规划水平,监测城市规划的实施,总结城市规划方面的经验教训,搞好城市建设,有着重要的意义。,3S集成的应用,117,GIS的真正价值在于它能够快速进行分析，帮助规划人员来解决城市规划中碰到的问题。GPS技术在城市交通管理和社会治安管理中具有重要作用，GPS为飞机、车、船导航和调度管理提供了全新的手段，也为银行、保险、公安、医疗、出租车等各类业务车辆提供了监控、调度和安全管理手段，因而将大大加强城市交通管理和社会治安工作。,3、城市规划与城市管理,3S集成的应用,118,10.1 3S集成技术的概述10.2 RS10.3 GPS10.4 3S集成的意义10.5 数字地球,119,一、数字地球的提出,1998年，美国副总统戈尔，数字地球：展望21世纪我们这颗行星,120,二、数字地球的概念,数字地球（Digital Earth）就是用数字的手法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现网上流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。,把地球上每一个确定点的相关信息和数据组织起来，然后进一步组合；地球上所有这样的点，构造一个能包容自然和人类大多数数据和信息的虚拟地球。,121,三、数字地球的核心（思想）,一是用数字化的手段来处理整个地球的自然 和社会等诸方面的问题。二是最大限度地利用资源，并使人们能够通 过一定方式方便地获得他们所想了解的有 关地球的信息。,122,四、数字地球的特点,“虚拟地球”，可以嵌入海量地理数据，可以多分辨率、三维地表示地球。,123,数字地球通过计算机硬软件的开发和集成，建立可运行的、分布式的、开放式的巨型信息系统，为人类的科学研究、环境保护、知识传播、社会经济的发展等提供服务。,数字地球,数字中国,数字省,数字城市,数字社区,数字个人,数字环保,数字水利,数字林业,数字农业,行业看,区域看,数字企业,数字地球,124,20世纪信息化的标志是 信息高速公路,21世纪信息化的标志是数字地球 数字化本身的意义不仅是体现于一种技术，重要的是向人类展现一种新的生存方式。,125,3S技术是数字地球的核心技术和基础技术。,数字地球的提出得益于3S技术的应用，也进一步推动了3S技术的发展。,126,数字地球将成为3S技术发展强大的推动力！,127,4.网络技术,5.虚拟现实技术,1.遥感技术,五、数字地球的技术基础,2.地理信息系统,3.全球定位系统,128,129,130,131,132,133,134,135,5.虚拟现实技术,136,137,138,戴上数据仪器，可以在虚拟空间中体验太空漫步的美妙滋味.,139,数字地球技术概括,140,三、数字地球的应用 在人类所接触到的信息中有80%与地理位置和空间分布有关，地球空间信息是信息高速公路上的货和车。数字地球不仅包括高分辨率的地球卫星图像，还包括数字地图，以及经济、社会和人口等方面的信息，它的应用正如戈尔副总统在报告中提到的有时会因为我们的想象力而受到限制，换句话说，数字地球的应用在很大程度上超出我们的想象，可以乐观地说下一世纪中，数字地球将进入千家万户和各行各业。这里只能就我们的理解提出一些现实的应用。,141,1数字地球对全球变化与社会可持续发展的作用 全球变化与社会可持续发展已成为当今世界人们关注的重要问题，数字化表示的地球为我们研究这一问题提供了非常有利的条件。在计算机中利用数字地球可以对全球变化的过程、规律、影响以及对策进行各种模拟和仿真，从而提高人类应付全球变化的能力。,142,2数字地球对社会经济和生活的影响 数字地球将容纳大量行业部门、企业和私人添加的信息，进行大量数据在空间和时间分布上的研究和分析。,143,3数字地球与精细农业 21世纪农业要走节约化的道路，实现节水农业、优质高产无污染农业。这就要依托数字地球，每隔35天给农民送去他们的庄稼地的高分辨率卫星影像，农民在计算机网络终端上可以从影像图中获得他的农田的长势征兆，通过GIS作分析，制定出行动计划，然后在车载GPS和电子地图指引下，实施农田作业，及时地预防病虫害，把杀虫剂、化肥和水用到必须用的地方，而不致使化学残留物污染土地、粮食和种子，实现真正的绿色农业。,144,145,4数字地球与智能化交通（ITS）提高公路交通的安全性。降低能源消耗，减少汽车运输对环境的影响。提高公路网络的通行能力。提高汽车运输生产率和经济效益，并对社会经济发 展的各方面都将产生积极的影响。通过系统的研究、开发和普及，创造出新的市场。,146,147,5数字地球与Cybercity 基于高分辨率正射影像、城市地理信息系统、建筑CAD，建立虚拟城市和数字化城市，实现真三维和多时相的城市漫游、查询分析和可视化。数字地球服务于城市规划、市政管理、城市环境、城市通讯与交通、公安消防、保险与银行、旅游与娱乐等，为城市的可持续发展和提高市民的生活质量等提供基础保障。,148,数字城市,149,6数字地球为专家服务 顾名思义，数字地球是用数字方式为研究地球及其环境的科学家尤其是地学家服务的重要手段。地壳运动、地质现象、地震预报、气象预报、土地动态监测、资源调查、灾害预测和防治、环境保护等无不需要利用数字地球。而且数据的不断积累，最终将有可能使人类能够更好地认识和了解我们生存和生活的这个星球，运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多时空和多种类的三维描述将不再是幻想。,150,7数字地球与现代化战争 而且，数字地球是一个典型的平战结合、军民结合的系统工程，建设中国的数字地球工程符合我国国防建设的发展方向。,数字化战场,151,复习思考题“3S”技术的含义及应用领域GIS概念及内涵GIS的发展和应用RS概念和构成要素RS按平台分可分为几类？RS的特征是什么？其优势是什么？RS的发展和应用。GPS由哪几部分组成？GPS的主要特点是什么？3S集成的意义及其在数字地球中的应用,