3S技术及其综合应用---地理资源与区域规划实验教学示范ppt课件.ppt

3S技术及其综合应用钱乐祥广州大学地理科学学院地理信息科学系2005.2.223S技术及其综合应用3S综合应用概述3S综合应用实例3S综合应用概述GIS在3S技术中的作用GPS在3S技术中的作用RS在3S技术中的作用GIS在3S技术中的作用地理数据采集地理数据管理空间分析与属性分析地理信息的可视化表现 GIS在3S技术中具有采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球上与空间和地理分布有关的数据的重要作用RS在3S技术中的作用 遥感技术能动态地、周期性地获取地表信息，广泛应用于各个领域。遥感数据在3S技术中的作用主要表现在：GIS数据库的数据源 遥感数字图像可以作为GIS数据库中一种重要的数据源，从遥感图像中可以获取不同专题数据，更新GIS数据库中的地学专题图。 遥感技术能够以低廉的价格快速提供各种遥感数字图像，这为我们利用遥感图像理解技术获取不同地学专题信息，更新GIS中专题图提供了条件。 RS在3S技术中的作用利用遥感数字影像获取地面高程，更新GIS中高程数据 从不同角度拍摄的同一地区的航空照片和高分辨率卫星数字影像上，可以利用数字影像相关技术对重叠成像区域实现地形高程信息的获取，这是对传统测绘方法的重大改进。随着高分辨率遥感影像在民用领域的推广使用，利用高分辨率遥感影像获取地面高程的成本将会降低，它将成为更新GIS数据库高程数据的一个重要数据来源。 GPS在3S技术中的作用 GPS（Global Positioning System)即全球定位系统，是利用多颗导航卫星的无线电信号，对地球表面某地点进行定位、报时或对地表移动物体进行导航的技术系统。GPS在3S技术中的作用全球定位系统组成导航卫星，这些卫星分别设置在升交点赤经互隔60o的6条近圆轨道上，每条轨道上均匀分布4颗卫星，目前有27颗导航卫星（其中3颗为备用）在距离地面约20000km的轨道运行。地球上任何地点都可以同时接收到7至9颗导航卫星向地面发送的导航信号，这些信号包含着卫星开始时刻的轨道参数、电波的发送时刻等信息。 GPS在3S技术中的作用全球定位系统组成地面站，包括主控站、监测站与注入站。主控站控制整个地面站的工作，其作用相当于计算中心，它根据各监测站的数据，计算与编制各个卫星的星历与卫星钟的校正参量等。监测站负责跟踪接收各个卫星发射的导航信号，完成测量卫星至监测站的伪距离及其变化率等任务，并将数据预处理后送到主控站。注入站负责将主控站传递的卫星星历等信息注入给卫星。 GPS在3S技术中的作用全球定位系统组成空间定位卫星导航仪，它包括空间定位系统接收机、信息处理、控制与显示设备与天线。空间定位系统接收机通过天线接收卫星发送的导航信号，解算出空间定位导航仪使用者所在的位置、速度与相应的时间，在此基础上求算出对预定航线的偏离，指出到达地点的航向与时间，为了便于使用，这些导航信息可以在显示荧屏上采用数字表现，也可以在电子地图上显示。 GPS在3S技术中的作用空间定位的基本原理 分布在地球上空的多颗导航卫星，不停地发射可用来求算并确定地球表层某点精确位置与精密时间的无线电信号，空间定位系统接收机接收来自导航卫星的信号，导航仪根据星历表信息求得每颗卫星发射信号时在太空中的位置，测量计算卫星发射信号的精确时间，然后根据已知的空间定位卫星的瞬时坐标和信号到达该点时间，通过计算，求得卫星至空间定位系统接收机之间的几何距离，在此基础上计算出用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。 GPS在3S技术中的作用空间定位的基本原理 从理论上讲，知道三颗卫星至观测站之间的几何距离，并利用GPS接收机收到的这三颗卫星的导航信号推算出的卫星瞬时坐标，就可以计算出观测站的位置。其方法是，以卫星的瞬时坐标为球心，以卫星至观测站之间的几何距离为半径，作出一个球面，分别以三颗卫星的瞬时坐标为球心，卫星至观测站之间的距离为半径，作出三个球面，三个球面的交点就是观测站在空间中的位置。由于一般GPS接收机安装非精密钟，接收到的时间存在误差，故计算出卫星与用户之间的距离有误差（称为伪距），因此需要利用第四颗卫星进行时间上的纠正，以保证时间上同步。 GPS在3S技术中的作用空间定位系统的作用 空间定位系统具有实时、连续地提供地球表面任意地点上经纬度与高程，提供三维速度与精确时间的能力。精确的定位能力：美国军用GPS卫星导航仪能够接收精密码（P码）信号，其单点测距定位精度在10 m之内，事后处理精度可达到厘米级，民用 GPS卫星导航仪接收导航卫星发射的粗码（CA码），仅用于定位服务。美国出于其国家利益考虑，将粗码定位精度原先限制在100m，近年来，随着其他国家GPS技术的发展与提高，美国放宽了对定位精度的限制，不久前单点定位精度提高到15米。GPS在3S技术中的作用空间定位系统的作用准确定时及测速能力：空间定位系统还具有准确的定时能力（如美国GPS时间精度误差小于100微秒），以及运动物体的测速能力。导航卫星采用固定频率连续发射导航信号，这些信号频率因GPS卫星导航仪与导航卫星之间相对位移而产生多普勒颇移现象，由此可以计算出地面上GPS卫星导航仪的运动载体在三维方向的速度分量。目前，美国 GPS三维测速精度误差小于30cm/s，俄罗斯GLONASS速度矢量测量误差15cm/s。 3S综合应用实例在车辆导航与监控系统中的应用在精准农业发展中的应用在土地研究中的应用在全球变化研究领域的应用在车辆导航与监控系统中的应用 车辆导航与监控系统是一项融GPS、GIS、RS技术与通讯技术为一体的复杂技术系统。它通过对车辆等（移动目标）的导航、动态跟踪、监控、检查与服务等功能，来完成对车辆的综合管理与控制。目前，这类系统已经在国内外不少城市试用，备受公安、银行、保安、出租车管理等部门的青睐。 在车辆导航与监控系统中的应用技术系统 车辆导航与车辆监控系统主要由硬件、通讯环境、GPS导航仪和地理信息系统筹组成。在车辆导航与监控系统中的应用技术系统 在3S技术支持下，监控中心计算机阵列联网后形成车辆信息监测与控制系统，管理人员可以对受控车辆进行动态编组管理、导航与调度。在控制中心，具有大画面、高清晰度的大荧屏显示系统，能够动态实时地显示来自各个车辆的运行状况，管理人员可以实时看到移动车辆运行情况，对不同区域或特定目标进行锁定式监控，系统确保紧急报警信号优先监测，在紧急状态时可以应急调出具有辅助决策功能的警情专用地图，详细显示以事故地点为中心的区域情况，以供决策参考。 在车辆导航与监控系统中的应用技术系统 通讯环境包括无线集群通讯网和监控中心局域网。正常行驶时，车载收发信机通过无线集群通讯网，自动实时发送信息至监控中心，不停地将车辆当前位置和状态送到监控中心并在地图上显示出来。当遇到紧急情况时，用户只需按下安装在车上预定位置的按钮，报警信息立即传送到监控中心。控制中心优先处理紧急报警信号。此外，司机通过语音收发设备与控制中心保持正常的通信。通过以上方式，控制中心可以动态跟踪、调度与监控各入网车辆。 在车辆导航与监控系统中的应用GPS在车辆导航与监控系统中的应用对行驶中的车辆进行定位。GPS接收机接收GPS卫星数据后，计算出自身车辆当前的位置，位置信息按特定的编码方式，送至数据发送机，经天线传至控制中心。同时GPS导航仪将目前位置数据通过接口传输到GIS系统，在GIS支持下，位置数据以点状符号表现在电子地图上。 在车辆导航与监控系统中的应用GPS在车辆导航与监控系统中的应用在紧急情况下，可以利用（自动、人工）报警方式，将车号和GPS提供的车辆位置信息通知控制中心。例如，银行运钞车每天都要给许多银行送款和收款，为了保证运钞车安全，可以预先规定其行驶路线，这样车辆监控中心可随时监视运钞车的行驶状况，一旦运钞车偏离其正常路线，GPS导航仪就会向监控中心报警，也可以通过互联网向车辆所在地最近的各警局报警。根据需要，银行运钞车还可以装上“紧急报警键”，该键隐藏在司机随手可触的隐蔽处。在紧急情况发生时，可立即自动向监控中心报送车号和由GPS确定的当前车辆的方位信息，告诉监控中心该车发生特殊情况，保安人员根据当时车辆所在位置，可以前来救援。在车辆导航与监控系统中的应用GPS在车辆导航与监控系统中的应用提供导航功能。GPS转向民用市场后最先应用的领域就是为车辆导航。司机指定该车行驶的目的地和行驶路线。GPS导航仪开始工作后，GPS接收机不断地接收卫星定位信息，信息处理器快速计算出车辆所在的位置，然后将这些位置信息与设定的行驶路线坐标相匹配，一旦车辆偏离了行驶路线，导航仪就会发出警告，提醒司机注意。 在车辆导航与监控系统中的应用GPS在车辆导航与监控系统中的应用提供导航功能。例如出租车司机可以利用GPS导航功能，为汽车导航并提供交通道路与其他信息。这种车辆需要装置GPS导航仪和GIS，汽车前部安装一个电脑小荧屏，荧屏上呈现一幅城市彩色地图，乘客上车后，告诉要到达的目的地，司机输入目的地名称，GIS马上为司机找出最佳的行车路线，在行驶过程中，荧屏上一个代表汽车的箭头沿着一条闪烁的路线向目的地移动。在十字路口，GPS导航仪会根据预定行驶路线用语音提醒你“向左转”或“向右转”等。汽车行驶到目的地时，电子地图会以文字或语音提示到达了目的地。在车辆导航与监控系统中的应用GIS在车辆导航与监控系统中的应用 车辆安装GIS后，司机在汽车上可以进行以下查询：道路上任一点的相关信息（沿街单位名称，周围旅馆、饭店信息，治安岗亭等特殊信息）。城市每条道路信息（长度、路况、路边单位分布、电话号码等）。最优路径计算，给出动态目标起点到终点之间的最优路径（选择两点之间最近路线，路况最佳路线等）。可计算出电子地图上任意两点间的距离。在车辆导航与监控系统中的应用GIS在车辆导航与监控系统中的应用 在控制中心，地理信息系统可以完成以下功能：支持扫描仪和数字化仪输入，可以对数字地图中道路信息进行增加、删除、移动等修改。此外，支持数据文件的输入，地理信息系统读入图形数据文件，然后用它直接生成图形。例如，将AutoCAD生成的图形直接读入系统，进行显示。支持电子地图的无级缩放、分层显示和管理。支持地图与数据报表的打印与输出。挂接多种数据库，支持对动态目标信息、道路信息、地理信息、服务设施信息等各种信息的查询。 在车辆导航与监控系统中的应用GIS在车辆导航与监控系统中的应用 GIS可以提供辅助决策功能：控制某点的决策优选列表（路、道口、警点警力、电话等）。控制某区域的决策优选列表（区域内外有关信息）。现有警车、救护车驶往出事点的路线优选列表（最畅通路线、最近路线、行驶时间）。 平时可以将各种紧急情况下的相应的备选方案存入计算机，当实际事件发生时，GIS将立即自动产生相应的备选方案供用户参考决策。 在车辆导航与监控系统中的应用RS在车辆导航与监控系统中的应用利用高分辨率遥感影像图作为电子地图 电子地图是依赖于计算机显示设备进行显示的数字地图。这种以数字形式存贮的电子地图，计算、检索与查询方便，便于传输与更新。它可以存贮在磁盘或光盘（CDROM）中，便于保存和携带。电子地图与“全球定位系统”结合产生的导航系统，使司机不仅能够及时了解道路与周围环境的信息，而且能够随时确定当时的地理位置。在车辆导航与监控系统中的应用RS在车辆导航与监控系统中的应用利用高分辨率遥感影像图作为电子地图 电子地图的信息来源主要有三个渠道：对城市街道和建筑物进行实地测绘，这种方法提供的电子地图详细、准确，但成图周期长，测绘成本高。利用地图进行数字化，这种方法提供的电子地图现势性差，尤其在发展快的城市，需要进行修改。利用最新获取的高分辨率遥感影像图，在遥感影像上添加上注记和专题符号，就可以快速制成电子地图，这种方法提供的电子地图现势性强，成图周期短，成本相对较低。 比较起来，利用高分辨率遥感影像图作为电子地图，优点较多。 在车辆导航与监控系统中的应用RS在车辆导航与监控系统中的应用利用高分辨率遥感影像图更新城市矢量道路图 中国一些城市已经开始使用矢量数据电子地图，这种电子地图便于实现高精度的车辆定位和监控。但矢量数据电子地图的信息来源主要是从地图上获取的，由于地图成图时间长，城市变化快，部分矢量数据的电子地图已经不能适应导航需要。因此可以利用经过正射纠正后的高分辨率遥感影像图作为信息源，对道路数据库进行更新。其更新方法是：选取指定区域的高分辨率遥感影像图，对图像进行正射纠正，由计算机从遥感影像中抽取道路信息，生成矢量数据道路地图，利用现场GPS车辆轨迹信息对生产的道路地图进行辅助校正，最终生成实用的GIS道路地图。然后利用新产生的道路地图，对数据库进行更新。 在车辆导航与监控系统中的应用3S在车辆导航与监控系统中的综合应用在车辆导航与监控系统中，遥感技术以数字图像方式提供城市范围内道路与相关因子动态变化的信息，它可以在GIS中作为电子数字地图使用，也可以利用遥感图像来及时更新道路数据库。GPS提供了车辆目前所处的精确位置等信息，位置信息可以在GIS支持下，在显示器上以“点”状符号表现出来，直观地向司机指示当前车辆在道路上的位置，同时该车的位置信息可以通过无线集群通讯网接入控制中心局域网，车辆导航与监控系统服务器接收各个移动车辆的位置信息，并分发给与其相连的各个操作台。在车辆导航与监控系统中的应用3S在车辆导航与监控系统中的综合应用管理操作台与监视操作台上安装有GIS系统，它可以把GPS的定位信息在电子地图中相应位置上表现出来，地理信息系统可以实现各种车辆信息的管理、显示和分析，为管理人员和司机提供辅助决策。在突发事件时还可以快速在地图上准确标示出各个移动车辆的当前位置，为公安快速反应，紧急调度管理，组织车辆救援提供帮助。3S技术各有侧重，相互补充，共同完成车辆导航与监控系统所承担的各项任务。 在精准农业发展中的应用精准农业 精准农业（Precision Agriculture)也被称为因地制宜农业（site specific farming）、处方农业（prescription farming）。它是在信息技术支持下，根据土地的空间差异，实行定位、定时、定量控制的一整套现代化农事操作和农业管理系统。在3S技术支持下，获取作物生长的各种影响因素信息（如土壤结构、含水量、地形、病虫害等）。通过进行农田小区作物产量对比，分析影响小区产量差异的原因，获取农业生产中存在的空间和时间差异性信息，根据每个地块的农业资源特点，按需实施微观调控，以充分利用现代化和机械化，精耕细作，降低生产成本、减少环境污染、获取高的经济效益。 在精准农业发展中的应用精准农业与3S的关系 精准农业发展受到3S技术的推动。20世纪70年代，遥感与地理信息系统的发展，为精准农业发展作了技术上的准备。80年代各发达国家在提高农产品市场竞争力目标驱动下，对减少环境污染，节约劳动成本、提高农业利润的大田作物生产的高新技术给予了广泛的关注，遥感与地理信息系统和决策支持系统开始在农业较大范围中应用。90年代初期卫星定位系统技术的民用化，推动了3S在农业生产中的应用，导致了精准农业的诞生并推动了精准农业的发展。目前国外关于精准农业的研究，主要内容仍然集中在3S技术利用上。可以说精准农业的发展起步不久，3S技术在精准农业示范应用中预示了良好的发展前景。 在精准农业发展中的应用精准农业与3S的关系在3S技术支持下的精准农业具有以下特点：技术性强：精准农业起源于3S在农业领域的综合应用。3S技术涉及到电磁波理论、图像处理、图像解译、计算机硬件与软件技术、空间分析技术、卫星导航原理、测量等多个领域，将这些理论、方法和技术与农业生产结合，具有很强的技术性。定量化：精准农业的目的是通过尽可能精确地规划诸如劳动力、种子、肥料、农药等用量指标，来最大限度地降低劳动成本和物质与能量消耗。3S技术在新型农田作业机械的使用，对精准农业的发展起到巨大推动作业。在这些新型农田作业机械中，计算机可以精确控制着种子、肥料、农药等用量，它可以根据不同的土质、作物长势和其他农业生态环境特点，定量投放种子、肥料、农药等。因此，它具有定量化的特点。在精准农业发展中的应用精准农业与3S的关系在3S技术支持下的精准农业具有以下特点：定位化：传统农业进行田间管理时，农民不能顾及每块田地上的土质的差别，按统一标准向田间投入肥料、灭草剂和杀虫剂，这势必造成浪费，或不能满足某些地块上田间管理的要求。GPS提供的准确定位功能，可对田间实施“外科手术”式作业。具有GPS导航仪的收割机在经过每块土地时都记录下作物产量；农民分析这些资料，就能制定出对每块土地内的作物或土壤区别对待的田间耕作与管理计划，把计划输入农田作业机械的计算机里，在GPS定位系统的协助下，农田机械可以根据不同地块的差别，自动调节种子、肥料和化学剂的投放量。例如根据地块内部土壤结构、有机质含量、不同土壤含水量来确定具体地块播种的疏密，这反映出精准农业田间作业具有定位化的特点。在精准农业发展中的应用RS在精准农业中的作用RS是精准农业获得田间数据的重要来源。遥感技术在精细农业中具有以下的应用：农作物播种面积遥感监测与估算。搭载遥感器的卫星或飞机通过田地时，可以监测并记录下农作物覆盖面积数据，通过这些数据可以对农作物分类，在此基础上可以估算出每种作物的播种面积。目前商业销售的遥感图像已经达到1m空间分辨率，在这种高分辨率图像中可以进行精确的农作物播种面积的估算。在精准农业发展中的应用RS在精准农业中的作用遥感监测作物长势与作物产量估算。利用遥感技术在作物生长不同阶段进行观测，获得不同时间序列的图像，农田管理者可以通过遥感提供的信息，及时发现作物生长中出现的问题，采取针对措施进行田间管理（如施肥、喷施农药等）。管理者可以根据不同时间序列的遥感图像，了解不同生长阶段中作物的长势，提前预测作物产量。自“七五”初开始，我国很多部门利用陆地卫星和气象卫星进行大面积作物长势和产量监测的研究与试验。这为作物长势监测与产量的提前预报奠定了科学基础。在精准农业发展中的应用RS在精准农业中的作用作物生态环境监测。利用遥感技术可以对土壤侵蚀、土地盐碱化面积、主要分布区域与土地盐碱化变化趋势进行监测，也可以对土壤水和其他作物生态环境进行监测，这些信息有助于田间管理者采取相应措施。灾害损失评估。气候异常对作物生长具有一定影响，利用遥感技术可以监测与定量评估作物受灾程度，作物受旱涝灾害影响的面积，对作物损失进行评估，然后针对具体受灾情况，进行补种、浇水、施肥或排水等抗灾措施。在精准农业发展中的应用GPS在精准农业中的作用近几年来，GPS产业发展很快，一些美国大公司提供了用于农田测量、定位信息采集和与智能化农业机械配套的DGPS产品。这类产品动态定位精度一般可达分米和米级，并具有与地理信息系统和农机智能监控装置的通用标准接口。GPS接收机在精准农业中的作用包括精确定位、田间作业自动导航和测量地形起伏状况。为了实现以上功能，GPS接收机需要与农田机械结合，随着农田机械在田间作业，同时进行精确定位、田间作业自动导航和测量地形起伏。目前，在美国和一些欧洲国家已经试用一种新型联合收割机，这种联合收割机的一个重要特点是，在机器上安装全球定位系统接收机和地理信息系统，它通过差分GPS系统进行精确定位和高度测量，利用GIS记录与显示联合收割机当前作业位置和土地单位面积产量与微地形起伏状况。由于具有精确定位功能，农业机械可以将作物需要的肥料送到准确位置，也可以将农药喷洒到准确位置。这不仅有助于提高作物产量，也可以降低肥料和农药的消耗。 在精准农业发展中的应用GIS在精准农业中的作用绘制作物产量分布图。安装GPS导航仪的新型联合收割机，在田间收割农作物时，每隔一定时间记录下联合收割机的位置，同时产量计量系统随时自动称出农作物的重量，置于粮仓中的计量仪器能测出农作物流入储存仓的速度及已经流出的总量，这些结果随时在驾驶室内的显示荧屏上显示出来，并被记录在地理数据库中。利用这些数据，在地理信息系统支持下可以制作农作物产量分布图。在产量分布图上描绘出每个地块在空间的分布轮廓和单位面积土地上农作物产量。 在精准农业发展中的应用GIS在精准农业中的作用农业专题地图分析。通过GIS提供的复合叠加功能将不同农业专题数据组合在一起，形成新的数据集。例如，将土壤类型、地形、作物覆盖数据采用复合叠加，建立三者在空间上的联系，可以很容易分析出土壤类型、地形、作物覆盖之间的关系。地理信息系统与传统地图相比最大优点是能够很快的将各种专题要素地图组合在一起，产生出新的地图。将不同专题要素地图叠加在一起，可以分析出土地上各种限制因子对作物的相互作用与相互影响，从中可以发现它们之间的关系，如土壤PH值与产量的关系。这对于指导农业生产是很有意义的。 在精准农业发展中的应用3S在精准农业中的综合应用全球定位系统的优势是精确定位，地理信息系统的优势是管理与分析，遥感的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地表的分布信息，它们可以做到优势互补，促进精准农业的发展。GPS和GIS结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作与田间管理的技术手段。GPS特点是可以确定农用机械在田间作业的精确位置。GIS特点是对各种田间数据进行处理和定量分析，二者结合可以提供科学种田需要的定位和定量技术手段，进行田间操作与田间管理。例如，地理信息系统能够根据地块中土壤特性（土壤结构与有机质含量）和土地条件（土地平整度与灌溉），结合GPS接收机提供的位置数据，指挥播种机进行定量播种，播种的疏密程度与土地肥力和土壤质地等作物生长环境相适应。在GIS和GPS指挥下，农药喷洒机可以去病虫害发生地自动喷洒农药。 在精准农业发展中的应用3S在精细农业中的综合应用遥感和GIS结合提供了多种数据源，这为建立农田基础数据库奠定了基础。搭载在农用机械上的地理信息系统可以记录下各种农田操作过程中获得的数据，如作物品种、播种深度、喷洒农药类型、施肥和灌溉，以及收获产量，同时记录下田间作业时的位置与范围、灌溉量、化肥使用量、农药喷洒量、喷施部位、使用时间、当时天气状况，这些都可以记录在数据库内，日积月累，形成农田基础数据库。此外，也可以通过观察，将作物生长情况，田间管理措施和生态环境等数据输入到数据库中。农田基础数据是农业生产辅助决策支持系统的重要科学依据。 3S在土地研究中的应用RS技术在土地领域的应用 常规的土地资源调查方法，获取数据的周期长而且精度差，数据和图件的管理、传输、分析手段落后，无法提供及时、准确、全方位的信息。加上每年土地利用和土地覆盖状况都在变化，往往使耗资巨大的调查结果难以反映当前土地资源现状，而应用遥感技术则可以快速获得土地利用和土地覆盖的动态变化信息。 我国从20世纪80年代起逐步应用航空和航天遥感技术和方法，进行土地资源调查和土地利用动态监测。 3S在土地研究中的应用RS技术在土地领域的应用 从1981年到1984年用560幅MSS卫星图像，参考地形图和航空像片，在全国进行了一次土地资源概查。量算了全国和各省的土地面积，编制了738幅1：25万土地利用现状图，并首次提供了16类土地资源面积。1986年至1990年用陆地卫星TM图像和中国资源卫星图像进行了“三北防护林”的资源调查和评估。对400万km2的国土进行了遥感调查；编制了1:50万的土地类型、森林分布、森林动态、草地等级、土地评价等图件，并建立了国家森林资源清查数据库。1985年至1990年间，用遥感技术对西藏120万km2的面积进行了土地利用调查，首次提供了西藏地区土地资源的详细资料。 3S在土地研究中的应用GIS技术在土地领域的应用 地理信息系统最早是由土地部门发展起来的。尽管在不同土地部门中应用的地理信息系统名称不同，但它们实质上都是与具体部门相结合的地理信息系统软件。应用在土地领域的地理信息系统主要包括：土地管理信息系统。这种系统主要面向土地管理部门，为便于广大基层土地管理部门接受与使用，它往往具有使用灵活便捷、用户界面友好、便于操作等特点。土地利用动态监测系统。这类系统主要用于土地利用现状遥感调查和动态变化监测。它主要以TM、SPOT和我国资源卫星获取的遥感信息作为数据源，利用图像分类和模式识别技术，对土地利用变化频繁的地区进行动态监测。在基于GIS的本底数据库支持下，实现土地利用状况变化的调查。 3S在土地研究中的应用GIS技术在土地领域的应用地籍管理信息系统。地籍是反映土地位置、数量、质量、权属、用途等基本情况的资料。地籍管理信息系统是国家与地方土地管理部门实现地籍管理现代化的支持工具。根据地籍管理的各项事务要求，在地籍管理信息系统支持下，可以实现包括图形库、属性库和法律文件的数据库管理、各种地籍图件的编辑与检索、查询统计以及地籍权属变化的修改和各种图表与文件的输出。3S在土地研究中的应用GPS技术在土地领域的应用GPS由于定位的高精度和应用的灵活性，目前已经成为土地调查中进行空间定位的主要手段。在土地资源分布调查中，GPS可以作为独立数据获取手段之一。对于权属划拨引起的用地类型改变的情况，可以使用GPS接收机在野外获取变化区域的定位数据，在此基础上对土地资源数据库进行更新。由于权属划拨引起的用地类型改变，并没有导致地块物理性质的变化，遥感图像上无法反映出来。此外，在土地利用动态监测中，GPS可以作为遥感技术的辅助定位手段。3S在全球变化研究领域的应用全球变化是指气候和地表及地表以上各种因子间的相互作用造成的环境变化。它涉及到岩石圈、大气圈、水圈和生物圈。全球变化受到自然过程和人类活动的共同影响，目前已出现全球变暖、大气温室气体浓度增加、臭氧洞扩大、地表植被覆盖和土地利用变化等几个比较重大的环境问题。3S在全球变化研究领域的应用全球变化研究的技术支撑是遥感技术、地理信息系统技术、全球定位技术与高速数字通讯网。遥感技术提供了地球上环境与资源动态变化信息，地面卫星接收站与数字通讯网分别实现天地之间通讯传输与地球不同区域分布式数据库的联网，地理信息系统完成地球资源与环境信息的分析任务，全球定位技术提供了地球表层观测地点的精确位置等信息，以上技术各有侧重，相互补充，在全球变化研究和对地观测研究中发挥着重要作用。3S在全球变化研究领域的应用RS技术在全球变化监测中的应用 遥感技术是全球变化动态监测的重要手段。利用遥感技术获取全球变化信息，时间周期很短。天空中运行的气象卫星，可以一天两次监测同一地区，法国SPOT地球观测卫星，在需要时可以35天的间隔观测同一地区，美国发射的地球观测卫星，以1618天的时间间隔观察同样的地区。3S在全球变化研究领域的应用GIS技术在全球变化监测中的应用全球变化数据检索与查询。如全球变化研究中，海陆气相互作用和水循环在全球变化的区域响应中起着关键的作用。其研究中，涉及大气、海洋、地理、水文和生态多种学科的大量数据和多种遥感资料，它需要利用GIS技术进行管理、检索和查询。承担全球变化方面的各种分析。 3S在全球变化研究领域的应用GIS技术在全球变化监测中的应用进行相互关联的区域要素间的相关分析。降水会影响水资源管理、农业以及旱涝的发生。降水是与社会经济有关的重要气候变量之一。因此，利用GIS对气象卫星等提供的降水遥感观测资料进行关联分析，可以对一个区域的经济发展提供重要的科学依据。 利用地理数据库的各种数据，预测全球变化对某一区域的演变趋势。例如，10年后东北小兴安岭生态环境会产生什么变化？对各种可能出现的结果进行模拟。例如，全球变暖所引起的海平面上升将对沿岸地区的社会经济产生显著的影响。如果海平面升高20cm，海洋沿岸将会有哪些地区被淹没？在可能被淹没的区域，包括哪些城市，采取哪些措施，可以避免城市被淹没，这些都需要GIS分析。 3S在全球变化研究领域的应用GPS技术在全球变化监测中的应用利用GPS定位技术监测气候变暖导致的海平面上升。全球变暖引起的极地冰盖融化和全球海水密度降低会导致海平面上升，但海平面上升也可以由陆地垂直运动引起。如何将陆地垂直运动引起的海平面上升与气候变暖导致的海平面上升区别开来，采用验潮站来监测海平面变化有其固有的缺陷。因为验潮站所在的陆地的垂直运动（如构造运动，人为因素引发的局部地面沉降等）将直接影响验潮的结果，由此得出的海平面的变化结论是不准确、不可靠的。利用GPS定位技术，在沿海若干个均匀分布的验潮站的参考水准点上建立GPS网，通过高精度GPS观测，将网中各点联测到由空间大地测量技术建立的地球质心参考框架（ITRF）中去。这样便能提供一个稳定的基准来监测沿海陆地与海平面各自的垂直运动，从而监测气候变暖导致的海平面上升。 3S在全球变化研究领域的应用GPS技术在全球变化监测中的应用利用高精度GPS测量地球表层的板块运动。根据科技日报报道，我国科研人员在30余年来的珠峰地区大地测量研究中发现，该地区的地壳垂直运动在空间上存在较明显的变化，这种变化可能与珠峰北侧大型断裂有关。高精度GPS测量资料显示：珠峰地区的水平运动以每年67cm的速度指向NE（54o方位角）；珠峰主脊线南北两侧地壳块体呈现右旋走滑运动趋势。研究还发现，珠峰峰顶雪面高程30余年来一直呈现系统性下降趋势，这种趋势可能与全球变化有一定关系。总 结遥感图像机理遥感图像处理遥感图像分析与应用遥感图像机理遥感系统地物光谱反射特性遥感平台摄影成像扫描成像微波成像的原理遥感图像的特征遥感图像机理基本概念遥感 反射波谱遥感平台 （空间、时间、波谱、辐射）分辨率主动遥感 被动遥感 遥感图像机理典型地物的反射光谱特征植被 水体 土壤 常用传感器获取的数据特点TM ETM AVHRR MODIS HRV SAR 遥感成像的原理摄影成像 扫描成像 雷达成像遥感图像处理图像校正图像增强信息复合分类目视解译图像校正数字图像的性质与特点辐射校正 图像的几何畸变 几何校正的方法 几何校正的重采样、内插方法图像校正基本概念数字图像 辐射校正 几何校正 重采样 GCP 直方图 线性内插卷积计算图像校正引起图像畸变（包括辐射畸变和几何畸变）的原因大气是怎样影响图像畸变的？基本的辐射校正方法有哪些？几何畸变的校正方法、步骤？几何畸变校正时，常用的内插计算方法各有什么优缺点？图像校正时应该注意的问题有哪些？图像增强对比度变换空间滤波图像运算多光谱变换图像增强概念 对比度变换 空间滤波 低（高、带）通滤波 图像运算 K-L变换 K-T变换 HIS变换 各种梯度的概念图像增强方法有哪些？如何实现？各种方法的特点？信息复合信息复合的概念遥感图像的空间配准遥感信息的复合遥感信息与非遥感信息的复合信息复合概念信息复合的技术关键？信息复合有什么意义？遥感信息之间的复合、遥感信息与非遥感信息的复合是如何实现的？分类概述分类原理与基本过程遥感图像分类方法遥感图像多种特征提取图像解译专家系统目视解译遥感图像目视解译原理遥感图像目视解译基础遥感影像制图简介目视解译遥感图像目视解译原理直接解译标志有哪些？如何获取间接解译标志？目视解译可用哪些方法？目视解译步骤？遥感图像分析与应用水体信息自动提取居民点特征提取遥感应用概述3S技术综合应用遥感图像分析与应用如何从遥感图像中获取专题信息？3S之间的关系？遥感应用现状、前景？