測量與地理信息作業(yè)指導(dǎo)書

測量與地理信息作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u20461第1章緒論 359961.1地理信息與測量基本概念 327671.2測量與地理信息的關(guān)系 378641.3測量與地理信息的應(yīng)用領(lǐng)域 330132第2章測量學(xué)基礎(chǔ) 4250292.1測量坐標系 438232.1.1坐標系分類 497392.1.2坐標系應(yīng)用 4278692.2測量誤差理論 4317852.2.1誤差分類 5190532.2.2誤差性質(zhì) 5135332.2.3誤差處理方法 5227272.3測量平差方法 5231732.3.1觀測值平差 518642.3.2參數(shù)平差 5152882.3.3條件平差 5154002.3.4質(zhì)量控制 614281第3章地圖學(xué)基礎(chǔ) 629493.1地圖概述 6174473.1.1地圖的基本概念 6101593.1.2地圖的分類 666493.1.3地圖的構(gòu)成要素 6237823.1.4地圖的功能 6136763.2地圖投影 6153363.2.1地圖投影的基本原理 7236813.2.2地圖投影的分類 7291783.2.3地圖投影的特點 7208483.3地圖符號與注記 76073.3.1地圖符號 7135143.3.2地圖注記 7297823.3.3地圖符號與注記的作用 832256第4章導(dǎo)線測量 8250964.1導(dǎo)線測量概述 8258664.2導(dǎo)線布設(shè)與觀測 8307534.2.1導(dǎo)線布設(shè) 8118294.2.2導(dǎo)線觀測 9130224.3導(dǎo)線測量平差計算 944484.3.1數(shù)據(jù)準備 9196704.3.2建立誤差方程 9524.3.3選擇平差參數(shù) 9135154.3.4進行平差計算 9274244.3.5精度評定 9192694.3.6成果整理與提交 925368第5章水準測量 9281045.1水準測量原理 998365.2水準路線設(shè)計 10176275.3水準測量數(shù)據(jù)處理 1022829第6章地形測量 11131256.1地形測量概述 11281646.2地形圖測繪方法 11307566.2.1地面測量法 11108476.2.2航空攝影測量法 11252916.3數(shù)字地形建模 11187826.3.1格網(wǎng)法 12119186.3.2曲線擬合法 1268986.3.3不規(guī)則三角網(wǎng)法 1235526.3.4混合法 1210490第7章遙感技術(shù)及其應(yīng)用 12264807.1遙感基本概念 12313477.2遙感傳感器與平臺 1274677.2.1遙感傳感器 1233127.2.2遙感平臺 12133867.3遙感圖像處理與分析 1379187.3.1遙感圖像預(yù)處理 13119927.3.2遙感圖像解譯 13311797.3.3遙感圖像分類 13108317.3.4遙感圖像變化檢測 1382897.3.5遙感應(yīng)用 1313374第8章全球定位系統(tǒng)（GPS） 13121858.1GPS概述 1333608.2GPS定位原理 13267378.3GPS測量應(yīng)用 144799第9章地理信息系統(tǒng)（GIS） 14223399.1GIS基本概念 1458519.2GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 15272289.2.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 15194409.2.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1566839.3GIS空間分析與應(yīng)用 153409.3.1查詢與分析 1559359.3.2地形分析 15289229.3.3水文分析 16224529.3.4網(wǎng)絡(luò)分析 16134749.3.5地理模擬與規(guī)劃 16251459.3.6資源管理 16259219.3.7災(zāi)害管理 1628150第10章測量與地理信息在實踐中的應(yīng)用 161609410.1城市規(guī)劃與管理 162707110.2土地管理與評估 161337910.3環(huán)境保護與災(zāi)害監(jiān)測 161828910.4農(nóng)林管理與資源調(diào)查 17第1章緒論1.1地理信息與測量基本概念地理信息是指地球表層及其附屬物的空間位置、屬性特征和相互關(guān)系的信息。它涉及到自然、人文等多個領(lǐng)域，為人類社會的發(fā)展提供了重要的數(shù)據(jù)支持。測量是獲取地理信息的主要手段，它通過對地球表層及其附屬物的形狀、大小、位置和屬性等進行定量描述，為地理信息的獲取、處理和分析提供依據(jù)。1.2測量與地理信息的關(guān)系測量與地理信息之間存在密切的聯(lián)系。測量是獲取地理信息的基礎(chǔ)，通過對地形、地貌、地質(zhì)、水文等要素的測量，為地理信息的采集提供準確的數(shù)據(jù)來源。地理信息為測量提供了應(yīng)用背景和需求，測量的目的在于為地理信息的分析、處理和應(yīng)用提供支撐。測量技術(shù)的發(fā)展，地理信息的精度和實時性不斷提高，使得地理信息在規(guī)劃、管理、決策等方面的應(yīng)用更加廣泛。1.3測量與地理信息的應(yīng)用領(lǐng)域測量與地理信息的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要包括以下幾個方面：（1）土地管理：測量與地理信息在土地管理中發(fā)揮著重要作用，如土地登記、土地規(guī)劃、土地利用監(jiān)測等，為土地資源合理利用和保護提供科學(xué)依據(jù)。（2）城市規(guī)劃：測量與地理信息為城市規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括地形地貌、交通布局、公共設(shè)施分布等，有助于實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。（3）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：在道路、橋梁、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，測量與地理信息為工程選址、設(shè)計、施工和驗收等環(huán)節(jié)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。（4）環(huán)境保護：通過對環(huán)境要素的測量和監(jiān)測，地理信息為環(huán)境保護政策制定、環(huán)境質(zhì)量評價和生態(tài)修復(fù)提供支持。（5）災(zāi)害監(jiān)測與防治：測量與地理信息在地震、洪水、滑坡等自然災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)警和防治中具有重要意義。（6）軍事領(lǐng)域：在軍事作戰(zhàn)、戰(zhàn)略規(guī)劃、國防設(shè)施建設(shè)等方面，測量與地理信息為軍事行動提供地理空間支撐。（7）資源調(diào)查與評價：測量與地理信息在礦產(chǎn)資源、森林資源、水資源等調(diào)查與評價中具有重要作用，為資源合理開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。（8）智慧城市建設(shè)：測量與地理信息是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)，為城市運行管理、公共服務(wù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等提供數(shù)據(jù)支持。通過以上應(yīng)用領(lǐng)域的介紹，可以看出測量與地理信息在經(jīng)濟社會發(fā)展中的重要作用。測量技術(shù)的不斷進步，地理信息的獲取和處理能力將進一步提升，為我國經(jīng)濟社會發(fā)展貢獻更大力量。第2章測量學(xué)基礎(chǔ)2.1測量坐標系測量坐標系是地理信息數(shù)據(jù)表達的基礎(chǔ)，它為地球表面提供了一個統(tǒng)一的數(shù)學(xué)描述。本節(jié)主要介紹測量坐標系的基本概念、分類及其應(yīng)用。2.1.1坐標系分類（1）大地坐標系：以地球質(zhì)心為原點，通過地球表面上的點與地球質(zhì)心所連線的方向來確定點的位置。（2）空間直角坐標系：以地球質(zhì)心為原點，三個相互垂直的坐標軸分別指向地球的南北極和地球赤道平面。（3）平面直角坐標系：在地球表面某區(qū)域內(nèi)，忽略地球曲率，將地球表面視為平面，建立一個平面直角坐標系。（4）高斯克呂格坐標系：在地球橢球面上，采用高斯投影方法，將地球表面投影到平面上的坐標系。2.1.2坐標系應(yīng)用（1）大地坐標系：主要用于大地測量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。（2）空間直角坐標系：適用于航空航天、衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域。（3）平面直角坐標系：廣泛應(yīng)用于地圖制作、城市規(guī)劃、土地管理等領(lǐng)域。（4）高斯克呂格坐標系：在我國地理信息系統(tǒng)和測繪領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。2.2測量誤差理論測量誤差是測量值與真實值之間的差異。本節(jié)主要介紹測量誤差的分類、性質(zhì)及其處理方法。2.2.1誤差分類（1）系統(tǒng)誤差：由于測量儀器、觀測方法或環(huán)境條件等因素引起的，具有規(guī)律性的誤差。（2）隨機誤差：由于測量過程中種種不可預(yù)知因素引起的，無規(guī)律可循的誤差。（3）粗大誤差：由于操作失誤、儀器故障等原因引起的明顯偏離真實值的誤差。2.2.2誤差性質(zhì)（1）可觀測性：誤差是否可以被觀測到。（2）可消除性：通過一定的方法，能否消除或減小誤差。（3）傳遞性：誤差在數(shù)據(jù)處理和計算過程中的傳遞規(guī)律。2.2.3誤差處理方法（1）重復(fù)觀測：通過多次觀測，減小隨機誤差的影響。（2）加權(quán)平均：根據(jù)觀測值的精度，給予不同權(quán)重，計算加權(quán)平均值。（3）最小二乘法：在測量數(shù)據(jù)處理中，尋找一組參數(shù)，使得觀測值與理論值之間的殘差平方和最小。2.3測量平差方法測量平差是通過對測量數(shù)據(jù)進行處理，求取測量結(jié)果的最優(yōu)估值。本節(jié)主要介紹測量平差的基本方法。2.3.1觀測值平差觀測值平差是根據(jù)觀測值的精度和相互關(guān)系，對觀測值進行加權(quán)處理，求取觀測值的最佳估值。2.3.2參數(shù)平差參數(shù)平差是在觀測值平差的基礎(chǔ)上，對未知參數(shù)進行估計，求取參數(shù)的最佳估值。2.3.3條件平差條件平差是利用已知的條件方程，對觀測值進行平差處理，求取觀測值的最佳估值。2.3.4質(zhì)量控制在測量平差過程中，需要進行質(zhì)量控制，包括檢驗數(shù)據(jù)的可靠性、評價平差結(jié)果的精度等，以保證測量結(jié)果的準確性。第3章地圖學(xué)基礎(chǔ)3.1地圖概述地圖作為地理信息的重要表達形式，是人類認識、研究、利用地理環(huán)境的重要工具。地圖通過圖形、符號、注記等元素，直觀地反映地球表面各種自然和社會現(xiàn)象的空間分布、相互關(guān)系及變化規(guī)律。本節(jié)主要介紹地圖的基本概念、分類、構(gòu)成要素及其功能。3.1.1地圖的基本概念地圖是按照一定比例關(guān)系，將地球表面的自然和人文現(xiàn)象，通過圖形、符號、注記等表現(xiàn)形式，投影到二維平面上的圖形制品。3.1.2地圖的分類根據(jù)地圖的內(nèi)容、用途、比例尺、表現(xiàn)形式等不同，地圖可分為自然地圖、人文地圖、專題地圖、基礎(chǔ)地圖、遙感地圖等。3.1.3地圖的構(gòu)成要素地圖主要由地圖框架、地圖內(nèi)容、地圖注記、圖例、比例尺、方向指示等要素構(gòu)成。3.1.4地圖的功能地圖具有以下功能：（1）表達空間信息：地圖可以直觀地展示地理事物的空間分布、相互關(guān)系及變化規(guī)律。（2）傳遞知識：地圖是地理知識的重要載體，可以幫助人們認識和研究地理環(huán)境。（3）輔助決策：地圖為企業(yè)、科研等提供決策依據(jù)，如城市規(guī)劃、資源調(diào)查、環(huán)境保護等。（4）導(dǎo)航定位：地圖為人們提供導(dǎo)航和定位功能，如交通導(dǎo)航、戶外探險等。3.2地圖投影地圖投影是將地球表面的三維空間轉(zhuǎn)換成二維平面的過程。由于地球是一個不規(guī)則的橢球體，因此在投影過程中會產(chǎn)生變形。本節(jié)主要介紹地圖投影的基本原理、分類及特點。3.2.1地圖投影的基本原理地圖投影的基本原理是利用數(shù)學(xué)方法，將地球表面上的點、線、面按照一定規(guī)律投影到二維平面上。3.2.2地圖投影的分類地圖投影可分為以下幾類：（1）圓錐投影：以圓錐體為投影面，適用于中緯度地區(qū)的地圖。（2）圓柱投影：以圓柱體為投影面，適用于低緯度地區(qū)的地圖。（3）平面投影：以平面為投影面，適用于局部地區(qū)的地圖。（4）方位投影：以球面為投影面，適用于高緯度地區(qū)的地圖。3.2.3地圖投影的特點地圖投影具有以下特點：（1）變形：地圖投影過程中會產(chǎn)生長度、面積、角度等變形。（2）適用范圍：不同類型的投影適用于不同緯度的地區(qū)。（3）選擇原則：選擇地圖投影時，應(yīng)考慮地圖的用途、比例尺、緯度范圍等因素。3.3地圖符號與注記地圖符號和注記是地圖的重要組成部分，用于表示地圖內(nèi)容、傳遞地理信息。本節(jié)主要介紹地圖符號和注記的分類、特點及作用。3.3.1地圖符號地圖符號是地圖上用來表示地理事物的圖形、顏色、線型等。地圖符號分為以下幾類：（1）點狀符號：表示地理位置、地名、重要設(shè)施等。（2）線狀符號：表示河流、道路、行政邊界等。（3）面狀符號：表示地形、土地利用、植被等。（4）色彩符號：表示地理事物的屬性、分類等。3.3.2地圖注記地圖注記是對地圖上地理事物、現(xiàn)象、屬性、名稱等進行文字說明的部分。地圖注記分為以下幾類：（1）地名注記：表示地理事物的名稱，如城市、河流、山脈等。（2）說明注記：對地圖上的地理現(xiàn)象、屬性等進行簡要說明。（3）比例尺注記：表示地圖上的距離與實際距離的比例關(guān)系。（4）圖例注記：表示地圖上各種符號、顏色、線型的含義。3.3.3地圖符號與注記的作用地圖符號與注記具有以下作用：（1）傳遞地理信息：地圖符號與注記是地圖傳遞信息的重要手段。（2）增強地圖可讀性：合理運用符號與注記，可以提高地圖的清晰度和易讀性。（3）美化地圖：地圖符號與注記的設(shè)計和布局，可以提升地圖的整體美觀性。（4）輔助地圖分析：地圖符號與注記有助于地理信息的分析和應(yīng)用。第4章導(dǎo)線測量4.1導(dǎo)線測量概述導(dǎo)線測量是地理信息數(shù)據(jù)采集與處理中的一種基本測量方法，它通過在地面設(shè)立一系列控制點，利用導(dǎo)線將這些點相互連接，進而確定各控制點的精確位置。導(dǎo)線測量具有操作簡便、布設(shè)靈活、成本較低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于地形測繪、工程建設(shè)等領(lǐng)域。4.2導(dǎo)線布設(shè)與觀測4.2.1導(dǎo)線布設(shè)在進行導(dǎo)線布設(shè)時，應(yīng)遵循以下原則：（1）保證導(dǎo)線全長精度均勻，盡量避免過長或過短的導(dǎo)線段；（2）保證導(dǎo)線點之間的通視，避免因地形或建筑物遮擋導(dǎo)致的測量誤差；（3）選擇合適的導(dǎo)線形狀，如閉合導(dǎo)線、附合導(dǎo)線或支導(dǎo)線等，以滿足不同測量需求；（4）合理布設(shè)導(dǎo)線點，使導(dǎo)線走向與地形、地貌相適應(yīng)，便于后續(xù)測量工作。4.2.2導(dǎo)線觀測導(dǎo)線觀測主要包括以下內(nèi)容：（1）測角：采用經(jīng)緯儀或全站儀等設(shè)備，測量相鄰導(dǎo)線點之間的水平角；（2）測距：利用全站儀、激光測距儀等設(shè)備，測量相鄰導(dǎo)線點之間的水平距離；（3）測高：通過三角高程測量或水準測量等方法，獲取導(dǎo)線點的高程。4.3導(dǎo)線測量平差計算導(dǎo)線測量平差計算是保證測量成果精度的重要環(huán)節(jié)，主要包括以下步驟：4.3.1數(shù)據(jù)準備收集導(dǎo)線測量的原始數(shù)據(jù)，包括測角、測距、測高數(shù)據(jù)等，并進行整理和檢查。4.3.2建立誤差方程根據(jù)導(dǎo)線測量的原理，建立測角、測距、測高等各類誤差的方程。4.3.3選擇平差參數(shù)根據(jù)實際測量情況，選擇合適的平差參數(shù)，如測角、測距的權(quán)值等。4.3.4進行平差計算利用最小二乘法等數(shù)學(xué)方法，對導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)進行平差計算，求取各導(dǎo)線點的坐標和高程。4.3.5精度評定根據(jù)平差計算結(jié)果，對導(dǎo)線測量成果的精度進行評定，包括點位精度、距離精度、高程精度等。4.3.6成果整理與提交將平差計算后的導(dǎo)線測量成果進行整理，包括繪制導(dǎo)線圖、編制成果表等，并按照相關(guān)規(guī)定提交。第5章水準測量5.1水準測量原理水準測量是基于地球的重力場，利用水準儀和水準尺測定兩點間高差的一種測量方法。其基本原理是利用水準儀提供的水平視線，通過讀取水準尺上的讀數(shù)，計算兩點間的高差。水準測量遵循以下三個基本原理：（1）重力垂直原理：地球重力場中，重力方向始終垂直于水平面。（2）視線水平原理：在理想條件下，水準儀的視線與水平面重合。（3）高差傳遞原理：通過一系列已知高程點和未知高程點之間的水準測量，可以將高程傳遞到整個測區(qū)。5.2水準路線設(shè)計水準路線的設(shè)計是水準測量的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到測量結(jié)果的精度和可靠性。水準路線設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：（1）閉合原則：水準路線應(yīng)設(shè)計成閉合或附合路線，以保證測量結(jié)果的檢核。（2）最短原則：在滿足測量精度要求的前提下，水準路線應(yīng)盡可能短，以減少工作量。（3）均衡原則：水準路線應(yīng)充分考慮地形地貌、交通條件等因素，使各測站間的距離和視線長度盡量均衡。（4）安全原則：水準路線設(shè)計時應(yīng)保證測量人員的安全。水準路線設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：（1）確定測站數(shù)量和位置。（2）選擇合適的測量方法，如往返測量、三角高程測量等。（3）制定測量計劃，包括測量時間、測量順序等。5.3水準測量數(shù)據(jù)處理水準測量數(shù)據(jù)處理主要包括以下步驟：（1）數(shù)據(jù)整理：將測量數(shù)據(jù)按照測站順序進行整理，檢查數(shù)據(jù)是否完整、準確。（2）高差計算：根據(jù)水準儀讀數(shù)和水準尺上的讀數(shù)，計算各測站間的高差。（3）閉合差計算：對閉合水準路線進行閉合差計算，檢查測量結(jié)果的準確性。（4）高程計算：根據(jù)已知高程點和測站間高差，計算未知點的高程。（5）成果整理：將計算得到的高程數(shù)據(jù)進行整理，編寫水準測量成果報告。在數(shù)據(jù)處理過程中，應(yīng)嚴格遵循以下要求：（1）采用科學(xué)、合理的計算方法。（2）對數(shù)據(jù)進行多次核對，保證數(shù)據(jù)準確無誤。（3）對計算結(jié)果進行分析，查找可能的誤差來源，以提高測量精度。（4）遵守國家有關(guān)水準測量規(guī)范和標準。第6章地形測量6.1地形測量概述地形測量是地理信息數(shù)據(jù)采集的重要組成部分，主要涉及地表形態(tài)、地貌特征及其空間分布位置的測定。其目的在于獲取準確的地形數(shù)據(jù)，為土地管理、工程建設(shè)、資源調(diào)查及環(huán)境保護等領(lǐng)域提供基礎(chǔ)地理信息。地形測量工作應(yīng)根據(jù)國家相關(guān)標準和規(guī)范執(zhí)行，保證測量數(shù)據(jù)的準確性、可靠性和科學(xué)性。6.2地形圖測繪方法6.2.1地面測量法地面測量法是通過對地表進行直接觀測和測量的方法，主要包括以下幾種：（1）水準測量：利用水準儀、標尺等設(shè)備，按照一定的路線進行高程測量，獲取地形高程信息。（2）三角測量：通過在地面上建立一系列的三角形，利用角度和已知邊長計算各頂點坐標，從而得到地形數(shù)據(jù)。（3）導(dǎo)線測量：沿著地表布設(shè)導(dǎo)線，通過測量導(dǎo)線各轉(zhuǎn)折點的坐標和角度，計算地形數(shù)據(jù)。6.2.2航空攝影測量法航空攝影測量法是利用飛行器搭載的攝影機對地表進行拍攝，獲取大量地表影像資料，通過影像解析和數(shù)據(jù)處理，得到地形數(shù)據(jù)。其主要步驟包括：（1）航空攝影：在預(yù)定區(qū)域內(nèi)進行航空攝影，獲取高質(zhì)量的地表影像。（2）像片控制測量：在影像上選取一定數(shù)量的控制點，利用地面測量方法測定其坐標，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供基準。（3）立體測圖：通過專業(yè)軟件，利用像對之間的視差計算地形坐標，編制地形圖。6.3數(shù)字地形建模數(shù)字地形建模是利用計算機技術(shù)，將地形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型的過程。其主要方法有：6.3.1格網(wǎng)法格網(wǎng)法是將地表劃分為規(guī)則或不規(guī)則的格網(wǎng)單元，通過測量每個格網(wǎng)單元的高程或地形特征，構(gòu)建數(shù)字高程模型（DEM）。格網(wǎng)法適用于地形變化平緩的區(qū)域。6.3.2曲線擬合法曲線擬合法是利用數(shù)學(xué)函數(shù)對地形曲線進行擬合，從而得到數(shù)字地形模型。該方法適用于地形變化復(fù)雜的區(qū)域，如山區(qū)、丘陵等地形。6.3.3不規(guī)則三角網(wǎng)法不規(guī)則三角網(wǎng)法（TIN）是通過將地表上的測量點連接成不規(guī)則三角網(wǎng)，利用三角面片模擬地形表面。該方法在地形復(fù)雜區(qū)域具有較高的精度和效率。6.3.4混合法混合法是將格網(wǎng)法、曲線擬合法和不規(guī)則三角網(wǎng)法相結(jié)合，根據(jù)地形特點選擇合適的建模方法，提高數(shù)字地形模型的精度和適應(yīng)性。通過以上方法，可以構(gòu)建出符合實際地形特點的數(shù)字地形模型，為地理信息系統(tǒng)提供準確的地形信息。第7章遙感技術(shù)及其應(yīng)用7.1遙感基本概念遙感技術(shù)是指在不直接接觸研究對象的情況下，通過感測、記錄和傳輸?shù)厍虮砻婕捌浯髿鈱拥男畔?，實現(xiàn)對地球表面及其環(huán)境進行遠距離監(jiān)測和識別的技術(shù)。遙感技術(shù)具有時效性強、覆蓋范圍廣、信息量大、動態(tài)監(jiān)測能力強等特點，已成為地理信息獲取的重要手段。7.2遙感傳感器與平臺7.2.1遙感傳感器遙感傳感器是遙感技術(shù)中的核心部件，主要負責(zé)接收地物反射、輻射或散射的電磁波信號。根據(jù)工作波段，遙感傳感器可分為可見光、紅外、微波等類型。不同類型的傳感器具有不同的分辨率和監(jiān)測能力，以滿足不同應(yīng)用需求。7.2.2遙感平臺遙感平臺是搭載遙感傳感器的飛行器或衛(wèi)星，用于實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)的獲取。根據(jù)飛行高度，遙感平臺可分為近地遙感平臺和衛(wèi)星遙感平臺。近地遙感平臺包括飛機、無人機等，適用于小范圍、高精度的遙感監(jiān)測；衛(wèi)星遙感平臺則具有大范圍、長時間序列的監(jiān)測能力。7.3遙感圖像處理與分析7.3.1遙感圖像預(yù)處理遙感圖像預(yù)處理是對原始遙感數(shù)據(jù)進行處理，提高圖像質(zhì)量，消除圖像中噪聲和干擾，便于后續(xù)分析。主要包括圖像校正、圖像增強、圖像配準等步驟。7.3.2遙感圖像解譯遙感圖像解譯是指通過分析遙感圖像的形狀、紋理、光譜等信息，識別和提取地物信息的過程。解譯方法包括目視解譯、計算機輔助解譯等。7.3.3遙感圖像分類遙感圖像分類是根據(jù)圖像像素的光譜特征，將圖像劃分為不同類別。分類方法包括監(jiān)督分類、無監(jiān)督分類、基于知識的分類等。7.3.4遙感圖像變化檢測遙感圖像變化檢測是通過比較不同時間獲取的遙感圖像，識別地表變化信息。變化檢測方法包括基于像素的方法、基于特征的方法和基于模型的方法等。7.3.5遙感應(yīng)用遙感技術(shù)在地理信息系統(tǒng)、資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害評估等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。通過遙感圖像處理與分析，可為部門、企業(yè)和科研機構(gòu)提供重要的決策支持。第8章全球定位系統(tǒng)（GPS）8.1GPS概述全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，簡稱GPS）是美國國防部開發(fā)的一種衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一系列衛(wèi)星、地面控制站及用戶設(shè)備組成。自1994年全面運行以來，GPS已成為全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于軍事、民用及商業(yè)領(lǐng)域的定位和導(dǎo)航系統(tǒng)。8.2GPS定位原理GPS定位原理基于時間測距法。系統(tǒng)由一組衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星持續(xù)向地球表面廣播含有時間信息和衛(wèi)星軌道參數(shù)的信號。GPS接收機通過接收來自多顆衛(wèi)星的信號，計算出接收機至各衛(wèi)星的偽距，進而確定接收機所在位置。GPS定位包括以下步驟：（1）衛(wèi)星發(fā)射信號：GPS衛(wèi)星持續(xù)向地球表面發(fā)射含有時間信息和衛(wèi)星軌道參數(shù)的信號。（2）接收機接收信號：GPS接收機接收到來自多顆衛(wèi)星的信號，并記錄下信號傳播時間。（3）計算偽距：接收機根據(jù)信號傳播時間和衛(wèi)星軌道參數(shù)，計算出接收機至各衛(wèi)星的偽距。（4）定位解算：接收機利用偽距和衛(wèi)星軌道參數(shù)，通過最小二乘法等數(shù)學(xué)方法，求解接收機的三維坐標。8.3GPS測量應(yīng)用GPS在測量領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，主要包括以下幾個方面：（1）大地測量：GPS技術(shù)可用于確定地球表面的控制點坐標，進行國家大地測量和地形測繪。（2）工程測量：在道路、橋梁、隧道等工程建設(shè)中，利用GPS進行地形測繪、施工放樣和變形監(jiān)測。（3）地籍測量：通過GPS技術(shù)，實現(xiàn)地籍控制網(wǎng)的建立和地籍測繪。（4）海洋測量：GPS技術(shù)在水下地形測繪、航道測量及海洋資源調(diào)查等方面具有重要作用。（5）氣象觀測：利用GPS信號穿過大氣層時的延遲，研究大氣層中的水汽分布和氣候變化。（6）地震監(jiān)測：通過監(jiān)測地震發(fā)生時地面位移，GPS技術(shù)在地震預(yù)警和災(zāi)害評估中發(fā)揮重要作用。（7）地質(zhì)調(diào)查：GPS技術(shù)可用于地質(zhì)構(gòu)造研究、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域。（8）交通管理：在智能交通系統(tǒng)中，利用GPS進行車輛定位和導(dǎo)航，提高交通管理效率。通過以上應(yīng)用，GPS技術(shù)為我國測量領(lǐng)域提供了高精度、高效率的定位服務(wù)，對促進國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展具有重要作用。第9章地理信息系統(tǒng)（GIS）9.1GIS基本概念地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，簡稱GIS）是一種以采集、存儲、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。GIS通過將地理空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)進行有效結(jié)合，為用戶提供強大的空間查詢、分析、決策支持等功能。本章主要介紹GIS的基本概念、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其空間分析與應(yīng)用。9.2GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要包括矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。9.2.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以點、線、面為基本圖形元素，采用數(shù)學(xué)幾何方法來表示地理實體。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有以下特點：（1）準確性：矢量數(shù)據(jù)能夠精確表示地理實體的位置、形狀和大小。（2）簡潔性：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)占用存儲空間小，便于快速傳輸和處理。（3）可擴展性：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)易于進行圖形變換和組合，便于實現(xiàn)地圖的縮放、旋轉(zhuǎn)等操作。9.2.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以像素（或像元）為基本單元，將地理空間劃分為規(guī)則的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格單元存儲相應(yīng)的屬性值。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有以下特點：（1）簡單性：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)易于理解，便于進行地理數(shù)據(jù)的可視化。（2）適于遙感數(shù)據(jù)：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)便于與遙感圖像數(shù)據(jù)進行集成和融合。（3）易于空間分析：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)便于進行空間分析，如坡度、坡向、水文分析等。9.3GIS空間分析與應(yīng)用GIS空間分析是GIS的核心功能之一，主要包括以下幾方面：9.3.1查詢與分析G