GIS空間信息技術(shù)復(fù)習(xí)

1、PART 2 空間信息基本知識(shí)1、 數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)1、 定義：數(shù)據(jù)是對(duì)客觀事物的符號(hào)表示，是指那些未經(jīng)加工的事實(shí)或是著重對(duì)一種特定現(xiàn)象的客觀描述，它是客觀事物的性質(zhì)、屬性、位置以及相互關(guān)系的抽象表示，是指某一目標(biāo)定性、定量描述的原始資料， 包括數(shù)值、文字、符號(hào)、圖形、圖像以及它們能轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)等形式。 字母、數(shù)字、圖像、聲音、味道 、其他符號(hào)2、數(shù)據(jù)的自然屬性和社會(huì)屬性 自然屬性:可感知、可存儲(chǔ)、可加工、可傳遞、可再生、可壓縮等特性。 社會(huì)屬性:數(shù)據(jù)是信息的重要載體，是社會(huì)上各行各業(yè)不可缺少的資源。對(duì)于計(jì)算機(jī)而言，數(shù)據(jù)是指輸入到計(jì)算機(jī)并能被計(jì)算機(jī)處理的一切現(xiàn)象，都必須轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)值的方式才能被

2、計(jì)算機(jī)處理和儲(chǔ)存。3、數(shù)據(jù)管理的發(fā)展人工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段 高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)階段信息1、 定義：信息是人們或機(jī)器提供的關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)的知識(shí)，是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，它不隨載體的物理形式的改變而改變。2、信息的特性普遍性：信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)變化的方式，所以信息是普遍存在的。無(wú)限性：信息是無(wú)限的。事物無(wú)限多樣，事物發(fā)展變化更是無(wú)限的，因而信息是無(wú)限的。相對(duì)性：對(duì)于同一個(gè)事物，不同的觀察者所能獲得的信息量可能不同。傳遞性：信息可以在時(shí)間上或在空間中從一點(diǎn)傳遞到另一點(diǎn)。變換性：信息是可變換的，它可以有不同載體用不同的方法來(lái)載荷。有序性：是指世界的穩(wěn)定性、規(guī)則性、必然

3、性、確定性與其組成事物之間的相關(guān)性和統(tǒng)一性動(dòng)態(tài)性：信息具有動(dòng)態(tài)性質(zhì)，一切活的信息都隨時(shí)間而變化，因此，信息也是有時(shí)效的。無(wú)損耗性：信息不同于能量，信息在傳輸過(guò)程中不會(huì)發(fā)生損耗。數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系 信息與數(shù)據(jù)是不可分離的。數(shù)據(jù)是描述客觀事實(shí)、概念的一組文字、數(shù)字或符號(hào)等（是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界狀況的數(shù)字符號(hào)記錄），它是信息的素材；而信息是有用的、經(jīng)過(guò)加工的數(shù)據(jù)（是經(jīng)過(guò)重新組織的，能揭示現(xiàn)實(shí)世界內(nèi)在機(jī)理的并有利于研究工作的數(shù)據(jù)），信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)據(jù)是信息的載體，并不就是信息，只有理解了數(shù)據(jù)的意義，對(duì)數(shù)據(jù)作出解釋，才能提取數(shù)據(jù)中所包含的信息，但是不同知識(shí)水平、技能水平的人從同一數(shù)據(jù)中得到的

4、信息是不同的。 數(shù)據(jù)是，信世界上絕大多數(shù)的信息都以數(shù)字化的形式進(jìn)行保存，各種信息無(wú)不包含在各種各樣的數(shù)據(jù)之中，在這種條件下，人們?cè)谌粘?yīng)用中常常將數(shù)據(jù)與信息等同起來(lái)，即數(shù)據(jù)就是信息。人們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、檢索、傳輸、共享，從而達(dá)到信息的獲取、傳輸和共享的目的。因此，在數(shù)字世界中，人們通常認(rèn)為信息和數(shù)據(jù)是等同的兩個(gè)概念。2、 空間數(shù)據(jù)與空間信息 1.相關(guān)概念：*地理空間，是地球上大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和土壤圈交換作用的區(qū)域，是我們所生活的現(xiàn)實(shí)世界所在的空間。*地理數(shù)據(jù)，是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。*地理信息是指與所

5、研究對(duì)象的空間地理分布有關(guān)的信息，它表示地表物體及環(huán)境固有的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律。*空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會(huì)和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字表格和數(shù)字等 ，它所表達(dá)的信息就是空間信息，反映了空間實(shí)體的位置及其各種相關(guān)附加屬性的性質(zhì)、關(guān)系、變化趨勢(shì)和傳播特性等的總和。 *空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn) :空間數(shù)據(jù)描述的是所有呈現(xiàn)二維、三維甚至多維分布的關(guān)于區(qū)域的現(xiàn)象，它不僅包含表示實(shí)體本身的空間位置及形態(tài)信息，還包括表示實(shí)體屬性和空間關(guān)系的信息?？臻g性（區(qū)域性） 時(shí)間性（動(dòng)態(tài)性） 非語(yǔ)義性 多維結(jié)構(gòu)特性對(duì)地球表面建立幾何模型，確定地理空間的坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理空間數(shù)據(jù)

6、的量度和表達(dá)，地理信息屬于空間信息，其位置的識(shí)別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，它具有區(qū)域性。地理信息又具有多維結(jié)構(gòu)的特征，即在同一XY位置上具有多個(gè)專題和屬性的信息結(jié)構(gòu)。而且，地理信息有明顯的時(shí)序特征，即動(dòng)態(tài)變化的特征，這就要求及時(shí)采集和更新它們，并根據(jù)多時(shí)相的數(shù)據(jù)和信息來(lái)尋找隨時(shí)間變化的分布規(guī)律，進(jìn)而對(duì)未來(lái)作出預(yù)測(cè)或預(yù)報(bào).收集數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、排序、轉(zhuǎn)換、分類、增強(qiáng)等，其目的就是為了得到數(shù)據(jù)中包含的信息。3、 現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界現(xiàn)實(shí)世界與地理空間世界的聯(lián)系 :現(xiàn)實(shí)世界到數(shù)字世界的轉(zhuǎn)換模型1、 場(chǎng)模型對(duì)于具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，適合用基于場(chǎng)的模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換與表達(dá)。

7、 用場(chǎng)模型對(duì)空間信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換首先要將空間分成多個(gè)結(jié)構(gòu)化表達(dá)的區(qū)域，然后根據(jù)所要表達(dá)的信息將每個(gè)區(qū)域賦以不同的值。這一過(guò)程實(shí)際上就是將一定范圍內(nèi)連續(xù)的信息進(jìn)行離散化表達(dá)的過(guò)程。 通常將空間劃分的過(guò)程稱為采樣，采樣間隔，是對(duì)空間現(xiàn)象表達(dá)精度的重要參數(shù)指標(biāo)。間隔大，表達(dá)的離散程度就大，精度就低；間隔小，離散程度就小，精度也就高。對(duì)劃分出來(lái)的每個(gè)小單元空間賦值的過(guò)程也稱為量化，量化精度代表了對(duì)單元屬性表達(dá)的精細(xì)程度2、 要素模型基于要素的空間模型主要針對(duì)個(gè)體空間對(duì)象的信息獲取，該對(duì)象必須以獨(dú)立的方式或者以與其他現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)的方式存在。在這一模型中，任何現(xiàn)象，無(wú)論大小，都可以被確定為一個(gè)對(duì)象，并假設(shè)它

8、可以從概念上與其鄰域現(xiàn)象相分離。要素可以由不同的對(duì)象所組成，而且它們可以與其他的相分離的對(duì)象有特殊的關(guān)系?；谝氐霓D(zhuǎn)換模型適合于空間中存在實(shí)際或邏輯上的邊界的事物。3、 層次模型： 四個(gè)世界與三個(gè)模型的關(guān)系概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到數(shù)字世界的第一層抽象，是一個(gè)面向用戶的模型。只是用比較有效的、自然的方式來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)及其聯(lián)系。邏輯模型的作用就是把概念世界中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息世界支持的數(shù)據(jù)類型，還要設(shè)計(jì)子模式并對(duì)模式進(jìn)行評(píng)價(jià)優(yōu)化，同時(shí)還要考慮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的一致性、完整性問(wèn)題。邏輯模型在整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中起到了承上啟下的作用。 物理模型解決了實(shí)體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題，包括數(shù)據(jù)類型，索引，約束等方面的定義

9、.(信息加工轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)支持的)PRAT3空間數(shù)據(jù)的地理基礎(chǔ) 1、 空間參照系*地球表面的幾何模型 ：1：大地面、大地水準(zhǔn)面；2：3：地球橢球： 長(zhǎng)半軸a 短半軸b a-b/b= *坐標(biāo)系地理坐標(biāo)： 我國(guó)的大地原點(diǎn)：陜西涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)洪流村北洪流村*高程系：高程基準(zhǔn)：推算國(guó)家統(tǒng)一高程控制網(wǎng)中所有水準(zhǔn)高程的起算依據(jù)，包括 個(gè)水準(zhǔn)基面和一個(gè)永久性水準(zhǔn)原點(diǎn)。（青島觀象山：水準(zhǔn)原點(diǎn)）水準(zhǔn)基面：通常理論上采用大地水準(zhǔn)面，它是一個(gè)延伸到全球的靜止海水面。實(shí)際上確定水準(zhǔn)基面是取驗(yàn)潮站的長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果計(jì)算出來(lái)的平均海水面。1985年前，我國(guó)采用“1956年黃海高程系”，1985年開(kāi)始啟用“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”。

10、2、 地圖投影*地圖投影，轉(zhuǎn)換三維地球表面到二維地圖平面的數(shù)學(xué)處理方法稱之為地圖投影，這種將地球橢球面上的點(diǎn)映射到平面上的方法就稱為地圖投影，是一種透視投影。1、按投影性質(zhì)劃分：2、按投影過(guò)度面性質(zhì)劃分 ：圓錐投影（正軸、斜軸、橫軸；相切、相割） 、圓柱投影、圓柱投影（正軸、斜軸、橫軸；相切、相割）根據(jù)投影過(guò)度面中心軸的性質(zhì)、平面（方位）投影（正軸、斜軸、橫軸；相切、相割）3、根據(jù)投影過(guò)度面中心軸的性質(zhì)豎軸投影：又稱正軸投影，過(guò)度面中心軸與地球自轉(zhuǎn)軸相重合時(shí)的投影。橫軸投影：過(guò)度面中心軸與地球赤道面相重合時(shí)的投影。斜軸投影：過(guò)度面中心軸處于除了地球自轉(zhuǎn)軸和赤道面以外的某一位置時(shí)的投影。 3、*

11、我國(guó)地圖投影情況(1) 、我國(guó)比例尺地形圖均采用高斯克呂格投影為地理基礎(chǔ)；（等角橫切橢圓柱投影）高斯投影特點(diǎn):(2)、我國(guó)1：100萬(wàn)地形圖采用了Lambert投影。*分帶投影 分帶投影:就是指為了控制投影變形把橢球面投影時(shí)按一定的經(jīng)差用經(jīng)線分帶，每帶單獨(dú)進(jìn)行投影稱為分帶投影。帶的寬度一般有6、3、1.5等，我國(guó)12.5萬(wàn)150萬(wàn)比例尺地形圖按經(jīng)差6分帶，11萬(wàn)比例尺地形圖按經(jīng)差3。 分帶原則 即要控制長(zhǎng)度變形，使其不超過(guò)測(cè)圖誤差，又要不使分帶過(guò)多，以減少換帶計(jì)算工作。在赤道上原離中央子午線3處，長(zhǎng)度變形為1.38，我國(guó)大陸上最大變形為1.19，可滿足12.5萬(wàn)150萬(wàn)比例尺地形圖的精度要求，

12、故采用6分帶。6帶分帶方法 6帶起算從本初子午線起，自西向東每隔6分一帶，全球共分60帶，各帶帶號(hào)分別以阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3、460編號(hào)，06為第一帶、612為第二帶中央子午線在每帶的中央，其經(jīng)度為：LO=6n-3 n為6帶帶號(hào)，我國(guó)在13帶23帶中間。3帶分帶方法 3帶起算東經(jīng)130起，自西向東每隔3分一帶，全球共分120帶，各帶帶號(hào)分別以阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3、4120編號(hào)，130430為第一帶、430730為第二帶依次類推，中央子午線在每帶的中央，其經(jīng)度為：LO=3n n為3帶帶號(hào)。(3) 高斯平面、經(jīng)緯網(wǎng)、方里網(wǎng)(4) 地圖投影的選擇主要指中小比例尺地圖投影，基本比例尺地圖投影類型有國(guó)家

13、相關(guān)部門(mén)規(guī)定?？紤]因素： A、范圍；B、形狀；C、地理位置；D用途；E、出版方式。以減少圖上變形為目的，最好使等變形線與制圖區(qū)域的輪廓形狀基本一致。3、 比例尺比例尺與分辨率1、比例尺定義： 地形圖圖紙上某段直線段與地面上相應(yīng)直線段實(shí)際的水平長(zhǎng)度之比。對(duì)于此定義應(yīng)注意以下兩個(gè)問(wèn)題： A. 上述的實(shí)際的水平長(zhǎng)度不等同于實(shí)地距離，而是指直線段在水平面上的投影直線段長(zhǎng)度。B. 上述定義只適合大比例尺地形圖，對(duì)小比例尺地形圖而言則不確切。*標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)、線 ：投影無(wú)變形的點(diǎn)、線。（2）主比例尺：在標(biāo)準(zhǔn)線上（3）局部比例尺：不在標(biāo)準(zhǔn)線上。 1/M= dl/ dL。（地圖上、投影參考面上）*形式：（1）數(shù)字比例

14、尺 （2）文字比例尺 （3）直線比例尺 （4）復(fù)式比例尺*比例尺精度： 把圖上0.1毫米對(duì)應(yīng)于實(shí)地的水平長(zhǎng)度稱為比例尺精度 （1：2.5萬(wàn)：2.5m） *大比例尺 ：1：500、1000、2000、5000 中：1：0000、25000、50000、100000 ?。?：50000、500000、1000000*大、一定（10萬(wàn)和5萬(wàn)）、小范圍內(nèi)詳細(xì)研究和評(píng)價(jià)地形：不同比例尺地形圖適用*分幅、編號(hào)：采用正方形或矩形，其規(guī)格為50 cm50 cm或40cm40cm。圖號(hào)以圖廓西南角坐標(biāo)公里數(shù)為單位編號(hào)，X在前Y在后，中間用短線連接，如：1:2 000，10.0-21.0；1:1 000，10.5

15、-21.5；1:500，10.50-21.75。帶狀或小面積測(cè)區(qū)的圖幅，按測(cè)區(qū)統(tǒng)一順序進(jìn)行圖幅編號(hào) 。Part 4 GIS基礎(chǔ)理論4.1 GIS的基本概念 *地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或 GeoInformation system，GIS）有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。通過(guò)上述的分析和定義可提出GIS的如下基本概念：1、 GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)

16、化的技術(shù)系統(tǒng)。2、 GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)。 3、 GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于它的數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析評(píng)價(jià)能力。4、 GIS與測(cè)繪學(xué)和地理學(xué)有著密切的關(guān)系。4.2 地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成 *完整的GIS主要由四個(gè)部分構(gòu)成，即計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理空間數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理操作人員，其核心部分是計(jì)算機(jī)軟硬系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)反映了GIS的地理內(nèi)容，而管理人員和用戶則決定系統(tǒng)的工作方式和信息表示方式。*計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)：*計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)：指GIS運(yùn)行所必需的各種程序*地理空間數(shù)據(jù)：指以地球表面空間位置為參照的自然、社會(huì)和人文景觀數(shù)據(jù)。是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等，是系統(tǒng)程序作用的對(duì)象，是GIS所表達(dá)

17、的現(xiàn)實(shí)世界經(jīng)過(guò)模型抽象的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。不同用途的GIS其地理空間數(shù)據(jù)的種類、精度都是不同的，包括三種互相聯(lián)系的數(shù)據(jù)類型：1、某個(gè)已知坐標(biāo)系中的位置（即幾何坐標(biāo)） 2、實(shí)體間的空間相關(guān)性（拓?fù)潢P(guān)系）3、與幾何位置無(wú)關(guān)的屬性（非幾何屬性或簡(jiǎn)稱屬性、屬性分為定性和定量的兩種）*系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、管理和使用人員：人是GIS中的重要構(gòu)成因素4.3 GIS基本功能（1）數(shù)據(jù)輸入：將系統(tǒng)外部的原始數(shù)據(jù)(多種來(lái)源、多種形式的信息)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為便于系統(tǒng)處理的內(nèi)部格式的過(guò)程。數(shù)據(jù)輸入方式與使用的設(shè)備密切相關(guān)，常有三種形式：手扶跟蹤數(shù)字化儀的矢量跟蹤數(shù)字化。它是通過(guò)人工選點(diǎn)或跟蹤線段進(jìn)行數(shù)字化

18、，主要輸入有關(guān)圖形點(diǎn)、線、面的位置坐標(biāo)。掃描數(shù)字化儀的光柵掃描數(shù)字化，主要輸入有關(guān)圖像的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。鍵盤(pán)輸入。（2） 數(shù)據(jù)存貯與管理：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理涉及地理元素（表示地表物體的點(diǎn)、線、面）的位置、連接關(guān)系及屬性數(shù)據(jù)如何構(gòu)造和組織等。用于組織數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）。（3） 數(shù)據(jù)分析與處理 （4）數(shù)據(jù)輸出與表示模塊（4） 用戶接口模塊：該模塊用于接收用戶的指令、程序或數(shù)據(jù)，是用戶和系統(tǒng)交互的工具，主要包括用戶界面、程序接口與數(shù)據(jù)接口。（5） 4.4 GIS與相關(guān)學(xué)科與技術(shù)的關(guān)系GIS明顯地具有多學(xué)科交叉的特征，它既要吸取諸多相關(guān)學(xué)科的精華和營(yíng)養(yǎng)，并逐步形成獨(dú)立的邊緣學(xué)

19、科，又將被多個(gè)相關(guān)學(xué)科所運(yùn)用，并推動(dòng)它們的發(fā)展。遙感技術(shù)可以為資源檢測(cè)和環(huán)境檢測(cè)提供豐富、實(shí)時(shí)的宏觀信息，并為計(jì)算機(jī)制圖系統(tǒng)和GIS的數(shù)據(jù)更新提供可靠、快速的數(shù)據(jù)源。但遙感無(wú)力獲取社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，人類活動(dòng)的大量信息。卻計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)也無(wú)區(qū)域綜合、分析和決策的功能。GPS技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和遙感技術(shù)可成為GIS數(shù)據(jù)采集和及時(shí)更新的主要技術(shù)手段和有力支撐；而GIS既能提供信息查詢、檢索服務(wù)，又能提供綜合分析評(píng)價(jià)，它在資源和技術(shù)方面的博才與運(yùn)籌帷幄的優(yōu)勢(shì)，是遙感、GPS和自動(dòng)制圖技術(shù)所不及的。4.5 地理信息系統(tǒng)應(yīng)用 一、測(cè)繪與地圖制圖 二、資源管理 三、城鄉(xiāng)規(guī)劃 四、災(zāi)害監(jiān)測(cè) 五、環(huán)境保護(hù)6、

20、國(guó)防 七、宏觀決策支持PART 5 GPS基礎(chǔ)理論 基于GPS的數(shù)據(jù)采集技術(shù)1. GPS特點(diǎn)(1) 全球連續(xù)覆蓋，隨時(shí)隨地可以觀測(cè)到4顆GPS衛(wèi)星。(2) 高精度的定位、測(cè)速和定時(shí)功能。(3) 抗干擾性強(qiáng)，保密性好。(4) 被動(dòng)式全天候?qū)Ш健?（5）不必考慮通視問(wèn)題，沒(méi)有測(cè)量等級(jí)之分2.GPS的組成整個(gè)GPS系統(tǒng)由三部分組成：空間部分、地面控制部分和用戶部分。 地面控制部分包括主控站（管理和協(xié)調(diào)整地面控制系統(tǒng)的工作）、注入站（向衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文和其他命令）、檢測(cè)站（自動(dòng)收集中心）、輔助通訊系統(tǒng)（前三者的通訊）等部分。用戶部分：觀測(cè)量（偽距測(cè)量，積分多普勒測(cè)量、載波相位測(cè)量、干涉法測(cè)量等）3.

21、GPS接收機(jī) GPS接收機(jī)按照用途可以劃分為： 導(dǎo)航型接收機(jī)，主要用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，它可以實(shí)時(shí)給出載體的位置和速度； 測(cè)地型接收機(jī)，主要用于精密大地測(cè)量和精密工程測(cè)量，這類儀器主要采用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位，定位精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴； 授時(shí)型接收機(jī)，主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時(shí)，常用于天文臺(tái)及無(wú)線電通訊中時(shí)間同步。4. GPS衛(wèi)星信號(hào)GPS衛(wèi)星網(wǎng)向地面的廣大用戶發(fā)送的用于導(dǎo)航定位的調(diào)制波，它包含有：載波、測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼。GPS信號(hào)的信息包括所謂的C/A碼和P碼，可復(fù)合成的Y碼。5、GPS坐標(biāo)系 GPS單點(diǎn)定位的坐標(biāo)以及相對(duì)定位中解算的基線向量屬于WGS-84大

22、地坐標(biāo)系，因?yàn)镚PS衛(wèi)星星歷是以WGS-84坐標(biāo)系為根據(jù)而建立的。WGS-84大地坐標(biāo)系的幾何定義是：原點(diǎn)在質(zhì)心，Z軸指向BIH協(xié)議地球極方向，X軸指向零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z，X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。6、GPS定位的基本原理GPS的定位原理也是利用測(cè)距交會(huì)的原理確定點(diǎn)位。只要我們能測(cè)出地面點(diǎn)到兩顆衛(wèi)星的距離，就要求出地面點(diǎn)的水平位置（x，y），但是我們要求同時(shí)求出高程(H)，也就意味著有三個(gè)待求值（x，y，H），則需至少觀測(cè)三個(gè)距離值才能解求出該地面點(diǎn)的（x，y，H），這實(shí)際是空間距離交會(huì)法原理。 7、依據(jù)測(cè)距的原理，GPS定位原理與方法有：偽距法定位偽距法定位是由GPS接收機(jī)在某一

23、時(shí)刻測(cè)出得到四顆以上GPS衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星位置，采用距離交會(huì)的方法求定接收機(jī)天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)。載波相位測(cè)量定位原理是：其中，是載波信號(hào)傳播的整周數(shù)。載波信號(hào)是一個(gè)單純的余弦波，同電磁波測(cè)距中的相位測(cè)距原理一樣，接收機(jī)無(wú)法判定所量測(cè)信號(hào)的整周數(shù)，但可精確測(cè)定其不足一周期的相位差（某一瞬間載波相位測(cè)量的觀測(cè)值是指該瞬間接收機(jī)發(fā)出的其初相與頻率都與載波信號(hào)相同、相位與接收到的來(lái)自衛(wèi)星的載波信號(hào)的相位之差）。 差分GPS定位DGPS原理 GP5定位中，存在著三部分誤差：一是多臺(tái)接收機(jī)公有的誤差，如衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差；二是傳播延遲誤差，如電離層誤差、對(duì)流層誤差；三是接收機(jī)固有的誤差，如內(nèi)部

24、噪聲、通道延遲、多路徑效應(yīng)。差分GPS分為兩大類：偽距差分和載波相位差分:（1） 偽距差分原理，這是應(yīng)用最廣的一種差分。在基準(zhǔn)站上，觀測(cè)所有衛(wèi)星，根據(jù)基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)和各衛(wèi)星的坐標(biāo)，求出每顆衛(wèi)星每一時(shí)刻到基準(zhǔn)站的真實(shí)距離，再與測(cè)得的偽距比較，得出偽距改正數(shù)，將其傳輸至用戶接收機(jī)，提高定位精度，這種差分，能得到米級(jí)定位精度。（2）載波相位差分原理，載波相位差分技術(shù)又稱（Real Time Kinematic）技術(shù)，是實(shí)時(shí)RTK處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。載波相位差分可使定位精度達(dá)到厘米級(jí)，大量應(yīng)用于動(dòng)態(tài)需要高精度位置的領(lǐng)域。8、GP

25、S測(cè)量的實(shí)施 GPS測(cè)量根據(jù)不同的測(cè)量目的和要求不同，外業(yè)操作要求以及采集流程也不同。9、其他衛(wèi)星定位系統(tǒng) 除了美國(guó)的GPS之外，世界上現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還有俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)歐洲正在建設(shè)中的伽利略衛(wèi)星系統(tǒng)我國(guó)的北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，簡(jiǎn)稱GLONASS）由俄羅斯空間局管理。GLONASS系統(tǒng)也由衛(wèi)星星座、地面監(jiān)測(cè)控制站和用戶設(shè)備三部分組成。衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成，均勻分布在3個(gè)近圓形的軌道平面上，每個(gè)軌道面8顆衛(wèi)星，軌道高度19100 km，運(yùn)行周期11h15min，軌道傾角64.8。該系統(tǒng)可提供全

26、天候、全天時(shí)、高精度的三維導(dǎo)航定位和授時(shí)服務(wù)，其定位精度比GPS系統(tǒng)的定位精度略低。2、“伽利略”（GALILEO）系統(tǒng)“伽利略”（GALILEO）系統(tǒng)是歐洲。其中包括27顆衛(wèi)星為中高度圓軌道工作衛(wèi)星和3顆候補(bǔ)衛(wèi)星，衛(wèi)星高度為24126 km，位于3個(gè)傾角為56的軌道平面內(nèi)。，可以向全球任何地點(diǎn)提供實(shí)時(shí)的高精度定位信號(hào)，其定位精度可以達(dá)到1 m，而GPS只能達(dá)到10 m。3、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)由北斗導(dǎo)航定位衛(wèi)星、地面控制中心為主的地面部分、北斗用戶終端三部分組成?！氨倍芬惶?hào)”導(dǎo)航系統(tǒng)其定位原理與GPS等不同，“北斗一號(hào)”是用戶先應(yīng)發(fā)射需要定位的信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面控制中心，地

27、面控制中心解算出位置后再通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給用戶。北斗系統(tǒng)三大功能。 快速定位 短報(bào)文通信 精密授時(shí)：北斗系統(tǒng)具有精密授時(shí)功能，可向用戶提供20ns100ns時(shí)間同步精度。據(jù)介紹，正在建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由顆靜止軌道衛(wèi)星和顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供兩種服務(wù)方式，即開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開(kāi)放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，定位精度為米，授時(shí)精度為納秒，測(cè)速精度為米秒。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測(cè)速、授時(shí)和通信服務(wù)信息。10、GPS的應(yīng)用：GPS的應(yīng)用按照其作用分為導(dǎo)航授時(shí)高精度測(cè)量或?qū)I(yè)測(cè)量11、GPS的應(yīng)用領(lǐng)域1、GPS應(yīng)用于測(cè)量利用載波相位差分技術(shù)（RTK），在實(shí)時(shí)處

28、理兩個(gè)觀測(cè)站的載波相位的基礎(chǔ)上，可以達(dá)到厘米級(jí)的精度當(dāng)前，GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、資源勘查、地殼運(yùn)動(dòng)、地籍測(cè)量等領(lǐng)域。 2、GPS應(yīng)用于交通3、GPS應(yīng)用于救援利用GPS定位技術(shù)，可對(duì)火警、救護(hù)、警察進(jìn)行應(yīng)急調(diào)遣，提高緊急事件處理部門(mén)對(duì)火災(zāi)、犯罪現(xiàn)場(chǎng)、交通事故、交通堵塞等緊急事件的響應(yīng)效率。4、GPS應(yīng)用于農(nóng)業(yè)5、GPS應(yīng)用于娛樂(lè)消遣6、GPS在現(xiàn)代軍事中的作用美國(guó)提出GPS現(xiàn)代化的基本目的是,在軍事行動(dòng)的，或有危險(xiǎn)的，或有威脅的環(huán)境下，要求GPS能對(duì)作戰(zhàn)成員的戰(zhàn)斗力提供更好的支持，對(duì)他們的生命提供更安全的保障，能有助于各類武器發(fā)揮更有效的作用。7、GPS在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用舉例節(jié)約費(fèi)用、

29、降低成本，達(dá)到增加產(chǎn)量提高效益的目的。 （1）收集農(nóng)田地理信息，包括農(nóng)田的地理位置（經(jīng)度、緯度及高度）、農(nóng)田的分布及每塊田塊的形狀、面積等。（2）土壤成分分布調(diào)查，GPS采集各土壤采樣點(diǎn)的位置信息，和土壤理化一起采集的土壤理化數(shù)據(jù)集成在一起形成土壤理化特征分布圖。)（3）監(jiān)測(cè)作物產(chǎn)量（4）合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理，依據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量分布圖形成土壤施肥決策圖， PART 6 RS理論知識(shí)1、 遙感的基本概念與原理1、遙感概述(20世紀(jì)60年代、一門(mén)綜合性空間數(shù)據(jù)采集技術(shù)。)遙感（Remote Sensing，簡(jiǎn)稱RS）就是從遠(yuǎn)處在不直接接觸地表目標(biāo)物和現(xiàn)象的情況下獲取其信息的科學(xué)和技術(shù)。遙感通過(guò)

30、安裝在飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星等平臺(tái)上可見(jiàn)光、紅外、微波等光學(xué)或電子探測(cè)儀器（稱為傳感器），對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行攝影或掃描，接受地面物體反射或發(fā)射的電磁波信號(hào)，并保存為光學(xué)或數(shù)字圖像，經(jīng)過(guò)信息的傳輸及其處理、判讀解譯及分析、信息提取和野外實(shí)地驗(yàn)證，最后生成用于輔助決策的信息。2、遙感的物理基礎(chǔ)不同地物具有不同的反射和輻射的電磁輻射特性，表現(xiàn)在遙感圖像上就具有不同的圖像特征，電磁波與電磁波譜，太陽(yáng)輻射與大氣影響及地物的光譜特性等基礎(chǔ)知識(shí)：（1）電磁波譜與大氣窗口*電磁波（Electro Magnetic Spectrum）是由振源發(fā)出的由交變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)在空氣中傳播的電磁振蕩，如光波、熱輻射、微波、無(wú)線

31、電波等，電磁振蕩是沿著各個(gè)不同方向傳播的。這種電磁能量的傳遞過(guò)程（包括輻射、吸收、反射和透射等）稱為電磁輻射。無(wú)線電波（km或m）、微波（cm或mm）、紅外線（m）、可見(jiàn)光（nm或m）、紫外線（nm或m）、射線等都是電磁波，只是波源不同，波長(zhǎng)（或頻率）也各不同。將各種電磁波在真空中的波長(zhǎng)按其長(zhǎng)短依次排列而成的圖表稱為電磁波譜。波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是無(wú)線電波（按波長(zhǎng)可細(xì)分為長(zhǎng)波、中波、短波和微波）波長(zhǎng)最短的是射線。*遙感常用的各光譜段的主要特性 紫外譜段(Uitrauilet ，UV)：波長(zhǎng)范圍為0.010.4m，位于可見(jiàn)光譜段紫色以外。太陽(yáng)輻射含有紫外線，通過(guò)大氣層時(shí)，由于大氣中臭氧吸收作用，只有0.3

32、0.4m波長(zhǎng)的紫外線部分能穿過(guò)大氣層到達(dá)地面，且能量很少。可適用于紫外攝影，能監(jiān)測(cè)氣體污染、海面油膜污染以及探測(cè)碳酸鹽巖分布。 可見(jiàn)光譜段(Visible light)：波長(zhǎng)為0.40.7m，是電磁波譜中人眼能唯一能見(jiàn)到的譜區(qū)， 它由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫色光組成，可用膠片和光電探測(cè)器收集和記錄，是鑒別物質(zhì)特征、進(jìn)行自然資源與環(huán)境調(diào)查的主要譜段?？刹捎脭z影成像。 紅外譜段(Infrared ，IR)：波長(zhǎng)為0.71000m，位于可見(jiàn)光譜段紅端以外。為了實(shí)際應(yīng)用方便，又將其按波長(zhǎng)劃分為：近紅外（0.763.0m），中紅外（3.06.0m），遠(yuǎn)紅外（6.015.0m）和超遠(yuǎn)紅外（151000m

33、）。其中波長(zhǎng)0.71.3m波長(zhǎng)范圍的輻射可以用于攝影(膠片)方式探測(cè)，也可用掃描方式，采用光譜儀和掃描儀記錄地物的電磁波信息，對(duì)探測(cè)植被和水體有特殊效果。中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外是產(chǎn)生熱感的原因，可以探測(cè)物體的熱輻射，所以也叫熱紅外，自然界中任何物體，當(dāng)溫度高于絕對(duì)溫度（273.15）時(shí)，均能向外輻射紅外線。熱紅外輻射不能用攝影方式探測(cè)，須用光學(xué)機(jī)械掃描方式獲取信息。在熱紅外中目前主要應(yīng)用35m和814m兩個(gè)譜段。熱紅外可以夜間成像，能進(jìn)行全天時(shí)遙感。除用于軍事偵察外，還可以用于調(diào)查淺層地下水、城市熱島、水污染、森林探火和區(qū)分巖石類型等，有廣泛的微波(Microwave )微波的波長(zhǎng)范圍1mm

34、1m， 0.11.0 cm稱毫米波；110 cm稱為厘米波；10100 cm稱為分米波微波的特點(diǎn)是能穿透云霧、云蓋和沙漠成像，不受天氣影響，能進(jìn)行全天候全天時(shí)的遙感探測(cè)，可以采用主動(dòng)或被動(dòng)方式成像。對(duì)于測(cè)繪制圖、自然資源凋查和環(huán)境監(jiān)測(cè)有很好的應(yīng)用效果 （2）輻射傳遞理論*地表事物與電磁波的相互作用，電磁輻射的傳輸與接收是貫穿于遙感的主線。遙感中的輻射源有兩類：自然輻射源：自然輻射源包括太陽(yáng)輻射和地球的電磁輻射。人工輻射源：人工輻射源主要指主動(dòng)式遙感的輻射源，人工發(fā)射一定波長(zhǎng)、一定功率的波束，然后再接收該波束被地物散射后返回的后向反射信號(hào)，從而探知地物和測(cè)距，稱為雷達(dá)(Radar)。雷達(dá)又可分為

35、微波雷達(dá)、激光雷達(dá)(Lidar)和聲雷達(dá)。*傳感器所接收到的輻亮度 我們從遙感上區(qū)分不同的地物是通過(guò)其在遙感圖像上的密度和形狀、紋理等區(qū)分和識(shí)別的，而影像的密度則與像的照度有關(guān)，像的照度又與地物的反射輻射或者發(fā)射輻射成正比，因此地物的輻亮度直接關(guān)系到其影像密度：?（3）地物的光譜特性 自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律，物體反射和輻射電磁波的能力的大小主要取決于物體本身的理化性質(zhì)，也與來(lái)自周圍的電磁波輻射強(qiáng)度有關(guān)，我們將地物的這種反射、發(fā)射、吸收、透射電磁波以及反射和輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的改變而改變的特性稱為地物的光譜特性。地物的發(fā)射能力越強(qiáng)，傳感器接收到的關(guān)于該地物的信號(hào)就越強(qiáng)，在影像上就

36、越明顯。地物的反射波譜特性地物的反射率隨入射波長(zhǎng)變化的規(guī)律，叫做地物反射光譜。按地物反射率與波長(zhǎng)之間關(guān)系繪成的曲線（橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)值，縱坐標(biāo)為反射率）稱為地物反射光譜曲線。地物電磁波光譜特征的差異是遙感識(shí)別地物性質(zhì)的基本原理，影響地物反射率大小的因素包括：入射電磁波的波長(zhǎng)、入射角的大小、地表顏色與粗糙度。A.不同地物在不同波段反射率存在著差異,在不同波段的遙感圖像上即呈現(xiàn)出不同的色調(diào)，這就是判讀識(shí)別各種地物的基礎(chǔ)和依據(jù)。B.同類地物的反射光譜是相似的，但隨著該地物的內(nèi)在差異而有所變化。這種變化是由于多種因素造成的，如物質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表面光滑程度、顆粒大小、幾何形狀、風(fēng)化程度、表面含水量及色澤

37、等差別。C.地物的光譜特性還有時(shí)間特性和空間特性的變化。地物的發(fā)射光譜特性 任何地物當(dāng)溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，組成物質(zhì)的原子、分子等微粒，在不停地做熱運(yùn)動(dòng)，都有向周圍空間輻射紅外線和微波的能力。通常地物發(fā)射電磁輻射的能力是以發(fā)射率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)射率(Emissivity )是地物的輻射出射度（單位面積上發(fā)出的輻射總通量）W與同溫下的黑體輻射出射度W黑的比值。它也是遙感探測(cè)的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。A.影響地物發(fā)射率的因素：地物的性質(zhì)、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量），具有保溫作用的地物，一般發(fā)射率大，反之發(fā)射率就小。B.地物的發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律，稱為地物的發(fā)射光譜。按地物發(fā)射率與波長(zhǎng)間的關(guān)系繪成的曲線（

38、橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)為發(fā)射率）稱為地物發(fā)射光譜曲線。地物的透射光譜特性有些地物（如水體和冰），具有透射一定波長(zhǎng)的電磁波能力，通常把這些地物叫做透明地物。地物的透射能力一般用透射率表示。透射率就是入射光透射過(guò)地物的能量與入射總能量的百分比，用表示。紅外線只對(duì)具有半導(dǎo)體特征的地物，才有一定的透射能力。微波對(duì)地物具有明顯的透射能力，這種透射能力主要由入射波的波長(zhǎng)而定。2、遙感平臺(tái)與傳感器1、 遙感平臺(tái)：遙感數(shù)據(jù)獲取是在由遙感平臺(tái)和傳感器構(gòu)成的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)系統(tǒng)的支持下實(shí)現(xiàn)的。遙感技術(shù)使用的放置遙感傳感器的負(fù)載工具稱為遙感平臺(tái)，不僅僅是衛(wèi)星，還可以是航天飛機(jī)、飛機(jī)、氣球、航模飛機(jī)、汽車、照相機(jī)的三角架等

39、，按高度及載體的不同可分為:（1） 地面或近地平臺(tái)：地面或近地平臺(tái)指遙感平臺(tái)距離地面高度在800m以下，包括系留氣球（ 500 800m ）、 50500m的牽引與無(wú)線遙控飛機(jī)滑翔機(jī)、遙感鐵塔（ 30m 400m ）、遙感吊車（ 5 50m ）、地面遙感測(cè)量車、三角架（0.752.0m）、遙感塔（6m左右）和遙感船（從空中對(duì)水面進(jìn)行遙感以及對(duì)海底進(jìn)行遙感）等與地面接觸的平臺(tái)稱為地面平臺(tái)或近地面平臺(tái)。（2） 航空平臺(tái)：航空平臺(tái)指?jìng)鞲衅鞔钶d的遙感平臺(tái)為航空器，主要包括飛機(jī)和氣球，其中飛機(jī)按高度可以分為低空平臺(tái)、中空平臺(tái)和高空平臺(tái)，它包括距離地面高度小于2000m對(duì)流層下層中的航空攝影測(cè)量， 200

40、0 20000m對(duì)流層中層的中空飛機(jī)遙感、 20000m對(duì)流層以上的高空飛機(jī)遙感。氣球包括低空氣球（對(duì)流）和高空氣球（平流）。（3） 航天平臺(tái)：航天平臺(tái)是指?jìng)鞲衅鞔钶d的遙感平臺(tái)為航天器，包括衛(wèi)星、火箭、航天飛機(jī)、宇宙飛船。2、遙感平臺(tái)的選擇選擇遙感平臺(tái)的主要依據(jù)是遙感圖像空間分辨率。一般說(shuō)來(lái)，近地遙感地面分辨率高，但觀測(cè)范圍??；航空遙感地面分辨率中等，其觀測(cè)范圍較廣；航天遙感地面分辨率低，但覆蓋范圍廣。一般來(lái)講遙感平臺(tái)與遙感影像存在著一定的聯(lián)系：其一，平臺(tái)的運(yùn)行高度影響著遙感影像的空間分辨率；其二，遙感平臺(tái)的運(yùn)行周期決定著遙感影像的時(shí)間分辨率；其三，遙感平臺(tái)的運(yùn)行時(shí)刻（或衛(wèi)星星下點(diǎn)的地方時(shí)）決

41、定著探測(cè)區(qū)域的太陽(yáng)高度（入射角），從而間接決定著遙感影像的色調(diào)及陰影；其四，遙感平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定狀況決定著所獲取遙感影像的質(zhì)量。因此數(shù)字工程遙感數(shù)據(jù)采集是應(yīng)該根據(jù)任務(wù)和數(shù)據(jù)需求慎重選擇遙感平臺(tái) 3、遙感傳感器傳感器一般由采集單元、分光單元、探測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)化單元、記錄或通信單元組成。4、傳感器分類 A.各種衛(wèi)星通過(guò)不同的遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的用途，如：氣象衛(wèi)星是用于氣象的觀測(cè)預(yù)報(bào)；海洋水色衛(wèi)星用于海洋觀測(cè)；陸地資源衛(wèi)星用于資源調(diào)查；雷達(dá)衛(wèi)星是以全天候、全天時(shí)以及能穿透一些地物為特點(diǎn)的對(duì)地觀測(cè)遙感衛(wèi)星。數(shù)字工程中常用的遙感數(shù)據(jù)有美國(guó)陸地衛(wèi)星（Landsat）TM和MSS遙感數(shù)據(jù)、法國(guó)SPOT衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、加

42、拿大Radarsat雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)以及我國(guó)資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)和高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。 B.傳感器按照工作方式分類:主動(dòng)式：人工輻射源向目標(biāo)地物發(fā)射電磁波，然后接收從目標(biāo)地物反射回來(lái)的能量。如：側(cè)視雷達(dá)、激光雷達(dá)、微波散射計(jì)等被動(dòng)式：接受自然界地物所輻射的能量。如：攝相機(jī)、多波段掃描儀、微波輻射計(jì)、紅外輻射計(jì)等C.傳感器按照成像原理分類攝影機(jī)：框幅式、全景式 掃描儀：光機(jī)掃描儀、推帚掃描儀雷達(dá)：真實(shí)孔徑雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)D.傳感器按照記錄方式分類非成像方式：探測(cè)到地物輻射強(qiáng)度按照數(shù)字或者曲線圖形表示。如：輻射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)、散射計(jì)、激光高度計(jì)等。成像方式： 地物輻射（反射、發(fā)射或兩個(gè)兼有）能量的強(qiáng)度用圖

43、象方式表示。如：攝影機(jī)、掃描儀、成像雷達(dá)。5、氣象衛(wèi)星系列氣象衛(wèi)星是對(duì)地球及其大氣層進(jìn)行氣象觀測(cè)的人造地球衛(wèi)星，具有空間覆蓋范圍大、時(shí)間取樣資料迅速、連續(xù)完整以及綜合參數(shù)觀測(cè)的特點(diǎn)，氣象衛(wèi)星所攜帶的氣象傳感器能夠接收和測(cè)量地球及其大氣的可見(jiàn)光、紅外與微波輻射，并將它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到地面。地面接收站再把電信號(hào)復(fù)原繪出各種云層、地表和洋面圖片，進(jìn)一步處理后就可以發(fā)現(xiàn)天氣變化的趨勢(shì)。*氣象衛(wèi)星按照衛(wèi)星的運(yùn)行軌道可以劃分為極軌衛(wèi)星：極地軌道衛(wèi)星是指衛(wèi)星軌道面經(jīng)兩極上空環(huán)繞地球運(yùn)行建成極軌衛(wèi)星；地球同步衛(wèi)星：地球同步衛(wèi)星是指衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，運(yùn)行軌道為圓形，運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)

44、間相等，即24小時(shí)，又稱地球靜止衛(wèi)星。太陽(yáng)同步衛(wèi)星：太陽(yáng)同步衛(wèi)星是指衛(wèi)星的軌道平面繞地球自轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向、角速度與地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的方向和角速度相同。 1960年4月美國(guó)發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星泰羅斯-1(Tiros-1) 1966年美國(guó)發(fā)射第一顆業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星艾薩(ESSA)*氣象衛(wèi)星的特點(diǎn):軌道：低軌和高軌。成像面積大，有利于獲得宏觀同步信息，減少數(shù)據(jù)處理容量。短周期重復(fù)觀測(cè)：靜止氣象衛(wèi)星30分鐘一次；極軌衛(wèi)星半天一次。利于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。資料來(lái)源連續(xù)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低。*氣象衛(wèi)星觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn): （1）空間覆蓋優(yōu)勢(shì)（2）時(shí)間取樣優(yōu)勢(shì)（3）資料一致性優(yōu)勢(shì)（4）綜合參數(shù)觀測(cè)優(yōu)勢(shì)*氣象衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域:天氣

45、分析與氣象預(yù)報(bào)氣候研究與氣候變遷的研究資源環(huán)境領(lǐng)域FY-1CD通道編號(hào)、波長(zhǎng)范圍及其主要用途*通道1、2的探測(cè)波段分別處于植被反射的低谷和高峰區(qū)，利用二者的差值可以計(jì)算各種植被指數(shù)，植被指數(shù)能反映作物、森林、草場(chǎng)的生長(zhǎng)情況，病蟲(chóng)害及作物缺水狀況，并能進(jìn)行作物估產(chǎn)，這個(gè)通道還可以做判識(shí)水陸邊界，河口泥沙海冰等。*通道3處在紅外短波窗區(qū)，它對(duì)檢測(cè)地面高溫?zé)嵩矗热?，森林和草?chǎng)的火災(zāi)特別有效。*通道4、5處于紅外窗區(qū)，用以測(cè)量地面溫度，這兩個(gè)通道相結(jié)合的目的在于對(duì)海面溫度反演中對(duì)大氣削弱進(jìn)行訂正，計(jì)算的地表和海表溫度在農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、洋流、城市熱島等方面有廣泛的應(yīng)用。*通道6對(duì)雪的反射率較低，與其它通道

46、結(jié)合有助于云、雪的判識(shí)，同時(shí)此通道對(duì)土壤濕度比較敏感，有助于干旱監(jiān)測(cè)。*通道7-9是海洋水色通道，海洋水色反映海洋中葉綠素的含量，他還可以反映海洋渾濁度和海洋污染以及赤潮等情況。*通道 10是低層水汽通道，用于大氣修正和大氣透過(guò)率的計(jì)算。6、地球資源衛(wèi)星地球資源遙感衛(wèi)星始于1972年，美國(guó)發(fā)射首顆地球資源遙感衛(wèi)星，發(fā)回MSS圖像信息. 利用地球資源衛(wèi)星尋找、開(kāi)發(fā)、利用和管理地球資源是一種非常有效的手段。 （1）陸地衛(wèi)星系列Landsat:美國(guó)的陸地衛(wèi)星是世界上最早發(fā)射的地球資源衛(wèi)星，已經(jīng)成為當(dāng)前主要的地球資源衛(wèi)星。（2）陸地衛(wèi)星系列SPOT衛(wèi)星：SPOT對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)是由法國(guó)空間研究中心發(fā)展

47、的，參與的國(guó)家還有比利時(shí)和瑞典。SPOT數(shù)據(jù)由于其較高的地面分辨率、可側(cè)視觀測(cè)并生成立體像對(duì)和在短時(shí)間內(nèi)可重復(fù)獲取同一地區(qū)數(shù)據(jù)等有別于其他衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn).（3）CBERS中巴資源衛(wèi)星CBERS-1星上有三種有效載荷：CCD相機(jī)、紅外相機(jī)、寬視場(chǎng)CCD圖像儀。CBERS-1、CBERS-2星都是中國(guó)第一代傳輸型地球資源遙感衛(wèi)星，太陽(yáng)同步軌道，星上包括分辨率為20m的5波段CCD相機(jī)、分辨率為78m的4波段紅外多光譜掃描儀和分辨率為256m的2波段寬視場(chǎng)成像儀三種相機(jī)可晝夜觀測(cè)地球.CBERS-3CBERS-4星是我國(guó)第二代資源衛(wèi)星，除繼續(xù)保持20m的中分辨率CCD相機(jī)外，將增加空間分辨率5m

48、全色譜段和10m多光譜的高分辨率CCD相機(jī)。紅外多光譜掃描儀和寬視場(chǎng)成像儀空間分辨率將提高一倍以上。 （4）EOS衛(wèi)星EOS（Earth Observation System）衛(wèi)星是美國(guó)對(duì)地球進(jìn)行連續(xù)綜合觀測(cè)計(jì)劃中一系列低軌道衛(wèi)星的簡(jiǎn)稱，第一顆EOS的上午軌道衛(wèi)星于1999年12月18日發(fā)射升空。EOS系列衛(wèi)星上的最主要的儀器是中分辨率成像光譜儀（MODIS），MODIS是美國(guó)宇航局研制的新一代“圖譜合一”的大型光學(xué)空間遙感儀器.MODIS主要獲取陸地和海洋溫度、初級(jí)生產(chǎn)力、陸地表面覆蓋、云、汽溶膠、水汽和火情等目標(biāo)的圖像。可用于對(duì)陸表、生物圈、固態(tài)地球、大氣和海洋進(jìn)行長(zhǎng)期全球觀測(cè)。7、海洋衛(wèi)

49、星系列海洋衛(wèi)星是用來(lái)勘測(cè)和研究海洋資源的衛(wèi)星，其主要用途是海洋監(jiān)測(cè)和海洋監(jiān)視。前者主要進(jìn)行海面風(fēng)、海流、波浪和水色參數(shù)等海洋環(huán)境參數(shù)的探測(cè)，這些皆為自然環(huán)境參數(shù)；后者主要進(jìn)行海洋污染源、海上走私、海洋捕撈和軍事活動(dòng)等海上人為狀態(tài)的監(jiān)視。*海洋衛(wèi)星包括三大類：A.海洋水色衛(wèi)星的測(cè)量對(duì)象是離水輻射率，用來(lái)進(jìn)行海水葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、可溶有機(jī)物和污染物等海洋水色要素的探測(cè)，以獲取海洋初級(jí)生產(chǎn)力、水體混濁度和有機(jī)/無(wú)機(jī)污染等信息。B.主要是通過(guò)衛(wèi)星上裝載的雷達(dá)高度計(jì)測(cè)量海面高度，對(duì)海洋地形進(jìn)行探測(cè)，也可獲得海面風(fēng)速和有效波高的信息。通過(guò)海面高度的測(cè)量可獲得大地水準(zhǔn)面、海洋重力場(chǎng)、海底地形和地層結(jié)

50、構(gòu)等信息.C.海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星除了裝載雷達(dá)高度計(jì)外，還裝載了微波散射計(jì)、紅外輻射計(jì)和合成孔徑雷達(dá)，分別用于測(cè)量海面風(fēng)速和風(fēng)向，測(cè)量海面溫度，以及對(duì)海冰、波浪、中尺度過(guò)程、內(nèi)波、淺海地形及溢油污染等監(jiān)測(cè)。8、高分辨率衛(wèi)星所謂高分辨率，通常的意義是指它的空間分辨率達(dá)到4m或更高，這里講的高分辨率指的是高空間分辨率、高光譜分辨率和高時(shí)間分辨率的統(tǒng)稱。高分辨率衛(wèi)星的傳感器，一般采用大型線列陣CCD探測(cè)器，按照推帚式掃描原理成像，獲取地面高分辨率陸地遙感圖像數(shù)據(jù)，一般都設(shè)置一個(gè)高分辨率的全色（P）波段（通道），地面分辨率在4m以內(nèi)范圍；通過(guò)分光，同時(shí)還設(shè)置34個(gè)多光譜波段（通道），光譜范圍0.41.1m

51、，波段寬度0.1m，地面分辨率410m。 3、 遙感增值服務(wù)糾正：使影像能夠與用戶使用的其他矢量數(shù)據(jù)（如地形圖）套合使用鑲嵌：不同時(shí)相，不同分辨率（相近分辨率）數(shù)據(jù)拼接融合：不同波段組合形式掛圖制作：遙感衛(wèi)星影像掛圖，具有視覺(jué)直觀、信息豐富，現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。非常適合省、市、縣領(lǐng)導(dǎo)和各級(jí)政府部門(mén)辦公場(chǎng)所懸掛。 PART77.1 RS、GIS與GPS集成概述1.是現(xiàn)代社會(huì)持續(xù)發(fā)展、資源合理規(guī)劃利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與防治等的重要技術(shù)手段，也是地學(xué)研究走向定量化的科學(xué)方法之一。2.集成是英語(yǔ)Integration的中譯義，它指的是一種有機(jī)的結(jié)合，在線的連接、實(shí)時(shí)的處理和系統(tǒng)的整體性。

52、3.GPS主要被用于實(shí)時(shí)、快速地提供目標(biāo)，包括各類傳感器和運(yùn)載平臺(tái)(車、船、飛機(jī)、衛(wèi)星等)的空間位置;RS用于實(shí)時(shí)地或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地提供目標(biāo)及其環(huán)境的語(yǔ)義或非語(yǔ)義信息，發(fā)現(xiàn)地球表面上的各種變化，及時(shí)地對(duì)GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)更新；GIS則是對(duì)多種來(lái)源的時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、集成管理、動(dòng)態(tài)存取、作為新的集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，并為智能化數(shù)據(jù)采集提供地學(xué)知識(shí)。4.三者之間的相互作用形成了“一個(gè)大腦，兩只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新區(qū)域信息以及空間定位，GIS進(jìn)行相應(yīng)的空間分析，以從RS和GPS提供的浩如煙海的數(shù)據(jù)中提取有用信息，并進(jìn)行綜合集成，使之成為決策的科學(xué)依據(jù)。3S集成技術(shù)而言，最重要的是在

53、應(yīng)用中綜合使用遙感以及全球定位系統(tǒng)，利用其實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)的能力，降低應(yīng)用成本或者實(shí)現(xiàn)一些新的應(yīng)用.7.2 3S集成中的理論問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)1、“3S”集成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)空間定位研究“3S”集成系統(tǒng)的傳感器實(shí)時(shí)空間定位、系統(tǒng)行進(jìn)過(guò)程中快速確定相關(guān)地面目標(biāo)的方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。2、“3S”集成系統(tǒng)的一體化數(shù)據(jù)管理研究“3S”數(shù)據(jù)的集成管理模式、數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)和發(fā)展相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)圖形、圖像、屬性、GPS定位數(shù)據(jù)等的一體化管理，為“3S”的集成處理和綜合應(yīng)用提供基礎(chǔ)平臺(tái)。3、語(yǔ)義和非語(yǔ)義信息的自動(dòng)提取理論方法4、基于GIS的航空、航天遙感影像的全數(shù)字化智能系統(tǒng)及對(duì)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)快速更新的方法5、“

54、3S”集成系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通訊與交換6、“3S”集成系統(tǒng)中的可視化技術(shù)理論與方法 “3S”集成系統(tǒng)中將有不同分辨率、不同時(shí)相的大量圖形和影像數(shù)據(jù)，需要研究它們的多級(jí)分辨率和多尺度表示在各種介質(zhì)和終端上的可視化問(wèn)題。7“3S”集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及CASE工具研究主要研究基于計(jì)算機(jī)輔助軟件工程(CASE)技術(shù)的“3S”集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和軟件開(kāi)發(fā)、維護(hù)的自動(dòng)化技術(shù)，設(shè)計(jì)和發(fā)展專用于“3S”集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的CASE工具.8“3S”集成系統(tǒng)中基于客戶機(jī)服務(wù)器的分布式網(wǎng)絡(luò)集成環(huán)境 該項(xiàng)研究應(yīng)根據(jù)“3S”集成系統(tǒng)研究的特點(diǎn)與特殊要求，為“3S”集成研究設(shè)計(jì)提供一個(gè)多種空間信息數(shù)據(jù)獲取方式與地理信息管理系統(tǒng)融為一

55、體的基礎(chǔ)研究環(huán)境。這種集成化環(huán)境的研究完成，可以將多種數(shù)據(jù)集中在一起實(shí)現(xiàn)共享，特別是網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)傳送方式可以快速有效地將數(shù)據(jù)傳送到各用戶，為“3S”集成的深入研究提供條件。7.3 3S集成系統(tǒng)的研究思路空間信息系統(tǒng)集成的研究是一項(xiàng)涉及到多專業(yè)、多數(shù)據(jù)的綜合性研究課題，我們已經(jīng)從兩個(gè)方面系統(tǒng)地開(kāi)展了這項(xiàng)工作：一方面就GIS與RS、GPS與RS、GPS與GIS兩兩的集成理論與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究；另一方面從GPS+RS+GIS、GPS+GIS+CCD(或其它測(cè)繪傳感器)整體集成的角度開(kāi)展了理論與實(shí)際工作。同時(shí)，形成了如圖3.2的研究思路。第一部分，涉及將GPS動(dòng)態(tài)相位差分技術(shù)用于航空航天攝影測(cè)

56、量進(jìn)行無(wú)地面空中三角測(cè)量，并稱為GPS攝影測(cè)量。第二部分，涉及GIS與RS的集成。包括三個(gè)主要的技術(shù)過(guò)程：(1)多傳感器、多分辨率、多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)融合；(2)利用RS數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)快速發(fā)現(xiàn)空間對(duì)象的變化，同時(shí)，對(duì)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行快速更新；(3)從GIS數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)知識(shí)用以輔助遙感數(shù)據(jù)處理。第三部分，涉及車輛定位與自動(dòng)導(dǎo)航。主要是在GPS與GIS的支持下，為控制人員或當(dāng)事人提供實(shí)時(shí)的車輛位置和導(dǎo)航信息，減少路途時(shí)間。此外，還包括道路信息和其它環(huán)境信息的采集。第四部分，涉及以空間定位技術(shù)、遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)的集成數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。主要指GPS數(shù)據(jù)、RS數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)的一體化存貯與管理，也包括利用遙感數(shù)據(jù)制作導(dǎo)航數(shù)字影像地圖以及基于數(shù)據(jù)集成的3D可視化模型。第五部分，涉及車載GPS、GIS與CCD(包括其它測(cè)繪傳感器)集成系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)安裝在車內(nèi)，GPS為CCD攝像機(jī)提供外方位元素，影像處理可求出點(diǎn)、線、面地面目標(biāo)的實(shí)時(shí)參數(shù)。