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3S理论与技术§1绪论※1.13S技术及其概念﹟1.3S技术概念：指以遥感RS（RemoteSensing）、地理信息系统GIS（GeographicalInformationSystem）和全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）为主的，与地理空间信息有关的技术领域的三大空间信息科学总称，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。3S的理解：（1）数字化地球的核心技术体系；数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。（2）以人与地球的关系为主题，以全球变化和区域可持续发展为目的，集成“3S”及互联网等为主的数字化技术，形成对人流、物流、能流进行时空分析与科学调控的战略技术；用于对全球气候变化、海平面变化、荒漠化、生态与环境变化、土地利用变化的监测。﹟2.Geomatics：Geomaticesisthemodernscientifictermreferringtotheintegratedapproachofmeasurement,analysis,managementanddisplayofthespatialdata.Geomatics的内容：（1）处理的是空间数据（spatialdata）和空间信息（spatialinformation）；（2）是采集、测量、分析、存储、管理、显示和应用空间数据的集成方法，是属于现代空间信息科学技术；（3）涵盖地图学、控制测量学、数字测图学、大地测量学、GIS、土地信息管理、摄影测量、RS等计算机有关的空间信息科学。﹟3.3S技术的关系一个大脑和两只眼睛RS：用于实时或准时、快速提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面各种变化，及时对GIS进行数据跟新。GIS是对多种来源数据进行综合处理、集成管理、动态存储，为智能化数据采集提供地学知识。GPS主要用于实时、快速提供目标的空间信息。﹟4.3S技术的集成及综合应用真正的集成是在数据库结构层次上实现的，以GIS为信息管理平台，GPS数据作为点数据进行，RS数据提供实时动态监测综合应用：RS/GIS，RS/GPS，GIS/GPS，RS/GIS/GPS.◆RS/GIS:RS空间数据的集成和分类的有效数据，提供更新数据；GIS管理和分析空间数据的有效手段，处理空间数据。RS/GIS：图像、图形存储、编辑、处理、分析、预测和决策系统。◆RS/GPS:数据获取系统，GPS为RS提供精确的位置坐标，保证RS数据与地面监测数据的动态匹配。RS/GPS:完备一致的对地观测、数据采集系统。◆GIS/GPS:电子地图，GIS提供数据的管理和显示，GPS提供准确的位置。◆RS/GIS/GPS:有机的结合，而不是真正意义的集成。RS/GIS/GPS:技术的功能为一体，可构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统，为各种应用提供科学的决策咨询，以解决用户可能提出的各种复杂问题。３Ｓ技术的整体结合方式3S技术综合应用:图像、图形、文字报告、决策手段和预测结果的输出。﹟5.3S技术的应用特点：改变了以往的调查作业方式（土地调查省时省力，工作效率提高，成本降低）监测手段大大增强（对林木病虫害、水涝灾害等）。快速制定、编制各种专题图件。﹟6.3S技术的应用领域：土地资源监测评价体系、海洋导航调查测图系统、车辆定位指挥系统、精细农业、水利信息化、环境监测和评价、数字林业、城市规划3S集成用于精准农业﹟73S技术的应用前景随着空间技术及其相关高技术的迅速发展和相互融合，建立“数字城市”、“数字国家”、“数字地球”、“数字林业”、“数字水利”等形成完备的公众服务体系，将是3S技术发展的重要方向是3S空间信息技术全面步入集成化、网络化和产业化应用的新时期，目前在主要应用于军事、交通、公共安全、城市规划、能源调查、灾害监测与预报等一系列领域，且具有更为广阔的应用前景。其表现如下：数字地球的技术支持：以遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）为代表的地球空间信息技术，以数字的方式获取、处理、分析和应用关于地球自然和人文要素的地理空间数据，并以此为基础提出解决资源环境问题的科学方案和有力措施，增强对地球的认识能力。3S技术：RS（RemoteSensing）、GIS（GeographicalInformationSystem）、GPS（GlobalPositioningSystem）空间信息技术。数字地球的理解：信息高速公路是建设数字地球的基础；数字地球的主要资源是全球各方面的综合资料，包括各种立体数字化地理图、资源、人文、地物等专题图和城市地图。数字地球的内容是动态的；数字地球不是一个单纯的科技项目或技术目标，而是一个战略性的系统工程。★军队现代化离不开3S技术——“沙漠风暴”战役的成功：★3S技术的商业化和民用化GPS技术应用在交通、石油、地质、测绘、环境等。RS技术应用在资源环境、气象、防灾减灾、道路工程勘测等。GIS技术应用在市政工程、移动通讯、规划管理、交通调度等。90年代初美国对GIS数据需求量年增长率达到35%★21世纪3S技术是信息化社会数字化生存的重要组成部分数字流域是以空间地理单元-----流域为对象，应用遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、数据收集系统（DCS）、网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对流域内的资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整合、虚拟仿真的信息集成应用系统，并提供流域问题决策支持的可视化表现。流域从技术上应该包括以下四个部分：数据采集系统、数据传输系统、数据存储与管理系统、数据应用系统。A1、空间数据的表示1）空间特征：表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示。空间数据的基本特征2）属性特征：表示现象的特征，例如变量、分类、数量特征和名称等。3）时间特征：指现象或物体随时间的变化。GIS数据的两种表示方法矢量数据的结构三种基本的矢量数据模型PointsSpatialobjectswithnoareabutcanhaveattachedattributes.Asinglesetofcoordinates(X,Y)inacoordinatespace.LinesSpatialobjectmadeupofconnectedpoints(nodes).Havenowidth.PolygonsClosedareasthatcanbemadeupofacircuitoflinesegments.Linesegmentsthatmakeupaportionofapolygon.栅格数据存储模型栅格数据的表达GIS组成：计算机硬件系统GIS组成：计算机软件系统GIS组成：地理空间数据GIS组成：系统使用、管理和维护人员3.GIS的类型A、专题性地理信息系统(ThematicGIS):特定的专门服务的，森林资源管理，水资源管理，森林扑火指挥系统等。B、区域性地理信息系统（RegionalGIS）区域综合研究，具有一定的自然区域特征，如哈尔滨水资源管理系统等。C、运用工具性地理信息系统（GIStools）普遍用于教学和科研的，如ArcGIS，Mapinfo等。4、GIS的功能1、数据的采集、检验与编辑；2、数据处理；3、空间数据库管理；4、空间分析(核心功能)；5、应用模型（二次开发）；6、结果显示和输出（文字，三维模型）。GIS基本功能的实现过程网络分析灾害监测WhatcanaGISdo?GenericallyFindfeatureswithknownpropertiesbutunknownlocation(“Whereisaparticularfeatureonthelandscape?”)(“Wherearefeatureswithspecificproperties?”)Identifypropertiesoffeatureswithknownlocation(“Whattypeoffeaturesareataspecificlocation?”)Analyzetherelationshipbetween/amongfeaturesandlocation(“Isthereareasonthesefeaturesarefoundatthislocation?”)_WhatcanaGISdo?SpecificallyEstimateeconomiceffectsofland-useregulation(Spottedowl,salmon)Determinetheoptimallocationsofnewbusinesses(demographics,transportation)Generateoptimalroutingandschedulingdeliveryandrepairservices(network&routing)Determinethegroundareacoveredbyanewcellularphonenetwork(visibilityandline-of-sightanalysis)_WhatcanaGISdo?SpecificallyDelineatewatershedboundariesforestimatesofsedimentationeffectsonfish-bearingstreamsPredictvegetationtypesbasedonelevation,slope,andaspectPredictlandslidehazardforforestharvestunitsCalculatethecorrelationbetweendemographicsandHIVinfectionratesLocatenaturalareasthatneedprotectionMakecommunicative,colorful,andinterestingmaps_GIS技术的简要程序（地理信息系统的工作流程）数据处理（即建立空间模型和数据模型）6、GIS发展前景和通用软件1、网络GIS（WebGIS）与互联网相结合，GIS的信息化。2、组件GIS（COMGIS）研发人员，根据需要开展研究。3、三维时态GIS（DEM和遥感数据的叠加；平面坐标的二维半表示方法）。国外的主流软件：ArcGIS，Mapfino,Geomedia,Genamap等。国产软件：MapGIS，Geosatr，citygis，viewgis，supermap等。7、WhereverSpatialDataAnalysisNeededEmergencyServices–Fire&PoliceEnvironmental–Monitoring&ModelingBusiness–SiteLocation,DeliverySystemsIndustry–Transportation,Communication,Mining,Pipelines,HealthcareGovernment–Local,State,Federal,MilitaryEducation–Research,TeachingTool,Administration二、GIS学科树城市土地利用信息系统电信资源管理铁路地理信息系统公安警用地理信息系统医疗机构信息查询B1.2遥感技术的基本过程一、遥感技术概念：遥感(RemoteSensing)，字面意思是遥远的感知。从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器(传感器)探测和接收来自目标物体的信息(如电场、磁场、电磁波、地震波等信息)，经过信息的传输、加工处理及分析解译，识别物体和现象的属性及其空间分布等特征与变化规律的理论和技术。航天器、传感器。为什么能进行遥远的感知呢？