3S及北斗导航系统的原理和应用PPT资料.pptx
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3S及北斗导航系统的原理和应用PPT资料.pptx
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RS遥感系统GIS地理信息系统GPS全球定位系统一、3S技术概述技术概述3S是地理信息系统、遥感和全球定位系统3个名称的英文缩写,是GIS、RS、GPS这3项相互独命、而在应用上又密切关联的高新技术的简略统称。
3S技术的集成是当前测绘技术、摄影测量和遥感技术、地图制图技术、图形图像技术、地理信息技术、计算机技术、专家系统和定位技术及数据通讯技术的结合与综合应用。
(一)地理信息系统
(一)地理信息系统(GIS)是在计算机软件和硬件支持下,以一定格式输入、是在计算机软件和硬件支持下,以一定格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统,具有数据输存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统,具有数据输入存储、编辑、操作运算、数据查询检索、应用分析、数据入存储、编辑、操作运算、数据查询检索、应用分析、数据显示及结果输出、数据更新等基本功能,具有标准化、数字显示及结果输出、数据更新等基本功能,具有标准化、数字化和多维结构等基本特点,是综合处理与分析多源时空数据化和多维结构等基本特点,是综合处理与分析多源时空数据的理想平台,是空间信息的的理想平台,是空间信息的“大管家大管家”和公共的地理定位基和公共的地理定位基础。
础。
(二)遥感
(二)遥感(RS)利用飞机、卫星等空间平台上的传感器利用飞机、卫星等空间平台上的传感器(包括可见包括可见光、红外、微波、激光等传感器光、红外、微波、激光等传感器),从远距离进行观测,根从远距离进行观测,根据目标反射或辐射的电磁波,经过校门、变换、图像增强据目标反射或辐射的电磁波,经过校门、变换、图像增强和识别分类等处理,快速地获取大范围地物特征和周边环和识别分类等处理,快速地获取大范围地物特征和周边环境信息,境信息,获得实时、形象化、不同分辨率的遥感图像具有获得实时、形象化、不同分辨率的遥感图像具有探测范围大、资料新颖、成图速度快、收集资料方便等特探测范围大、资料新颖、成图速度快、收集资料方便等特点,遥图像具有真实性、直观性、实时性等优点点,遥图像具有真实性、直观性、实时性等优点(三)全球定位系统(三)全球定位系统(GPS)是一种同时接收来自多个卫星的电波信号,以卫是一种同时接收来自多个卫星的电波信号,以卫星为基准求出接收点位置的技术,星为基准求出接收点位置的技术,由空间卫星由空间卫星(均匀分布在均匀分布在6个轨道平面的个轨道平面的24颗卫星颗卫星)、地面监控、地面监控站和用户接收机下部分组成具有定位精度高、观站和用户接收机下部分组成具有定位精度高、观测时间短、无需通视、操作简便、全天候作收等测时间短、无需通视、操作简便、全天候作收等特点,不仅可以用于测量、导航,还可用于测速、特点,不仅可以用于测量、导航,还可用于测速、测时等,提供野外基础测绘的数据。
测时等,提供野外基础测绘的数据。
二、二、RS/GPS/GIS的发展背景的发展背景
(一)遥感的发展背景
(一)遥感的发展背景在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。
开始为航空遥感,自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后,这就标志着航天遥感时代的开始。
经过几十年的迅速发展,目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象,地质地理等领域,成为一门实用的,先进的空间探测技术。
(二)
(二)GPS的发展背景的发展背景是全球定位系统的简称。
它是建立在无线电定位系统是全球定位系统的简称。
它是建立在无线电定位系统基础上的空间导航系统基础上的空间导航系统,以距离为基本测量单位以距离为基本测量单位,通过同时通过同时对多颗卫星进行伪距离测量来计算接收机的位置对多颗卫星进行伪距离测量来计算接收机的位置,由于测由于测距在极短时间内完成距在极短时间内完成,故可实现动态测量。
故可实现动态测量。
GPS定位是由定位是由GPS定位卫星来完成定位卫星来完成,全球全球GPS卫星有卫星有24颗颗,分布在六个轨分布在六个轨道面上道面上.1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星年前苏联发射了第一颗人造地球卫星,美国约美国约翰霍普金斯大学翰霍普金斯大学应用物理实验室在对卫星进行跟踪时得应用物理实验室在对卫星进行跟踪时得到启示到启示,提出用卫星发射信号进行定位和导航的想法提出用卫星发射信号进行定位和导航的想法,很快很快便引起了美国军方的重视。
便引起了美国军方的重视。
1964年美国海军武器试验研年美国海军武器试验研制成功了制成功了NNSS系统系统,20世纪着手研究导航卫星测试世纪着手研究导航卫星测试,测距测距全球定位系统全球定位系统,简简60年代末年代末70年代初年代初,考虑到考虑到NNSS存在的存在的问题问题,美国又称美国又称NAVS/GPS系统系统,即通常所说的即通常所说的“全球定全球定位系统位系统”(GPS)(三)(三)GIS的发展背景的发展背景人口、土地、工业、农业、矿业等的普查和统计,人口、土地、工业、农业、矿业等的普查和统计,海洋、陆地和大气等的监测,陆地测量、航空摄海洋、陆地和大气等的监测,陆地测量、航空摄影测量特别是最近二十多年的航空遥感等资料,影测量特别是最近二十多年的航空遥感等资料,给社会提供了丰富的信息资源。
这些信息不断的给社会提供了丰富的信息资源。
这些信息不断的积累,造成地理信息的膨胀,促成了处理海量地积累,造成地理信息的膨胀,促成了处理海量地理信息的理信息的GIS的产生与发展。
的产生与发展。
1946年世界上诞生的第一台计算机,主要目的年世界上诞生的第一台计算机,主要目的是科学计算。
随后发展到处理文字、图形、图像、是科学计算。
随后发展到处理文字、图形、图像、语言等。
近些年来,计算机科学发展迅速,储存语言等。
近些年来,计算机科学发展迅速,储存设备的容量、微机运算器的主频速度、各种用途设备的容量、微机运算器的主频速度、各种用途的平台和应用软件不断提高和更新,的平台和应用软件不断提高和更新,GIS随计算机随计算机的发展而发展。
地理信息系统是地理信息膨胀、的发展而发展。
地理信息系统是地理信息膨胀、社会普遍需求和计算机科学发展的必然产物社会普遍需求和计算机科学发展的必然产物(四)我国北斗导航系统发展背景(四)我国北斗导航系统发展背景我国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。
2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。
该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显著的经济效益和社会效益。
特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。
为了更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。
三、三、“3S”技术在我国应用的成功案例技术在我国应用的成功案例我国是开展我国是开展“3S”技术较早的国家之一技术较早的国家之一“3S”技术的应用已走在世界前技术的应用已走在世界前列。
列。
20世纪世纪80年代初年代初,全国土地调查第一次用遥感卫片提供我国的国土全国土地调查第一次用遥感卫片提供我国的国土面积和耕地数量面积和耕地数量;
80年代末年代末,黄土高原三北地区遥感调查为该地区经济发黄土高原三北地区遥感调查为该地区经济发展和和生态建设提供了依据展和和生态建设提供了依据;
西藏应用遥感技术在全国第一个完成土地详西藏应用遥感技术在全国第一个完成土地详查的工作查的工作,为西藏的开发决策创造了条件为西藏的开发决策创造了条件;
90年代各地区广泛应用年代各地区广泛应用“3S”技术进行土地资源调查、森林覆盖面积的测算、农作物估产等方面的研技术进行土地资源调查、森林覆盖面积的测算、农作物估产等方面的研究。
究。
1993年利用黄淮平原旱灾遥感监测评估系统对黄淮平原以得出以县年利用黄淮平原旱灾遥感监测评估系统对黄淮平原以得出以县为单位的不同受旱等级对应的面积和比例。
为单位的不同受旱等级对应的面积和比例。
1994年西南林学院作利用年西南林学院作利用“3S”技术对滇西北地区的森林资源作出详细的调查技术对滇西北地区的森林资源作出详细的调查,得出了迪庆州的森得出了迪庆州的森林覆盖面积和森林种类。
林覆盖面积和森林种类。
1994年吴炳方应用年吴炳方应用“3S”技术进行了植被制图技术进行了植被制图,分析了地理信息系统模型在改善植被分类中精度问题分析了地理信息系统模型在改善植被分类中精度问题,1997年倪绍祥等年倪绍祥等在自然景观类型卫星图像解译和制图的基础上在自然景观类型卫星图像解译和制图的基础上,将华中地区划分为将华中地区划分为5个个自然区自然区,19个自然亚区和个自然亚区和30个自然小区个自然小区,第一次将第一次将“3S”技术用于自然区技术用于自然区划方面。
划方面。
1997年李建龙等利用观测资料和环境遥感资料年李建龙等利用观测资料和环境遥感资料,结合结合“3S”技技术对新疆北部天然草地进行估产术对新疆北部天然草地进行估产,建立了地学、光学和非线性遥感产模型建立了地学、光学和非线性遥感产模型,使得大面积草地牧草遥感估产的精度达到使得大面积草地牧草遥感估产的精度达到75%以上以上,实现了遥感大面积估实现了遥感大面积估产目标和草地生态意义及产目标和草地生态意义及“3S”技术与草地专家技术的集成。
技术与草地专家技术的集成。
1998年高年高志强等利用志强等利用“3S”技术对中国土地用土地覆盖的现状进行研究技术对中国土地用土地覆盖的现状进行研究,得出中国得出中国植被值的大小分布同中国植被类型分布密切相关。
植被值的大小分布同中国植被类型分布密切相关。
四、我国发展四、我国发展3S技术的现状技术的现状我国我国GPS技术应用已开始进入民用和商业化;
技术应用已开始进入民用和商业化;
RS技术应用位于世技术应用位于世界先进水平;
界先进水平;
GIS技术正应用在大中城市的技术正应用在大中城市的UIS建设中。
建设中。
RS在生在生态学上的直接应用包括收集数据信息源、生态调查和动态监侧态学上的直接应用包括收集数据信息源、生态调查和动态监侧,间接应用包括预测预报和灾害危险等级确定等间接应用包括预测预报和灾害危险等级确定等,如土地利用和土如土地利用和土地覆盖变化地覆盖变化,湖泊与海洋生态环境污染湖泊与海洋生态环境污染,生物多样性保护生物多样性保护,城市生城市生态变化态变化,全球变化全球变化,生态环境灾害预测生态环境灾害预测,森林经营管理与生态恢复森林经营管理与生态恢复等。
等。
GIS在生态学上的应用有以下优势在生态学上的应用有以下优势:
能够分析生态实体与其能够分析生态实体与其他生物体或环境的相关空间定位对它自身功能的影响他生物体或环境的相关空间定位对它自身功能的影响,可以分析可以分析多种空间尺度下的数据多种空间尺度下的数据.GIS具体可解决以下生态学问题具体可解决以下生态学问题:
生物群生物群落生存地调查落生存地调查;
不同生物群落间的相关性不同生物群落间的相关性;
不同环境因素影响下不同环境因素影响下生物群落的分布生物群落的分布;
植物群落分布随时间推移而
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