城市建設(shè)3S(RS、GIS、GPS)技術(shù)基礎(chǔ)

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1、（IntroductionTo“3S”Technology）城市建設(shè)系3S技術(shù)導(dǎo)論第一章緒論本章學(xué)習(xí)目的:通過本章的學(xué)習(xí)，初步了解“3S”技術(shù)即遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的基本概念，應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景，明確“3S”技術(shù)的學(xué)習(xí)目的。本章學(xué)習(xí)內(nèi)容:地球信息科學(xué)“3S”技術(shù)的含義及其應(yīng)用領(lǐng)域遙感的概念、發(fā)展及應(yīng)用全球定位系統(tǒng)（GPS）的概念、發(fā)展和應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）概念、發(fā)展和應(yīng)用第一節(jié)地球信息科學(xué)一、含義：地球信息科學(xué)（Geoinformatics或Geomatics），又譯為地理信息科學(xué)，是測繪學(xué)、攝影測量與遙感學(xué)、地圖學(xué)、地理科

2、學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、衛(wèi)星定位技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代通訊技術(shù)等的有機(jī)集成，即多種學(xué)科的綜合。是用各種現(xiàn)代化方法采集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應(yīng)用與地理和空間分布有關(guān)數(shù)據(jù)的一門綜合的計(jì)算機(jī)信息科學(xué)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)實(shí)體。第一節(jié)地球信息科學(xué)Geomatics作為解決空間問題的工具，是一門應(yīng)用科學(xué)。地球——空間系統(tǒng)本身是復(fù)雜的、開放的、動態(tài)的，因此要用動態(tài)的、系統(tǒng)的方法來研究。“3S”技術(shù)是Geomatics的核心內(nèi)容，Geomatics是3S技術(shù)的廣義定義。二、特點(diǎn)：動態(tài)性、系統(tǒng)化、實(shí)時(shí)性、空間特征、信息科學(xué)第一節(jié)地球信息科學(xué)三、組成GIS：多種學(xué)

3、科集成的基礎(chǔ)平臺，用來搜索、存儲、管理和分析空間信息數(shù)據(jù)。RS、DPS（攝影測量）、GPS：快速獲取和更新地理信息的主要技術(shù)手段。地圖學(xué)與圖象圖形學(xué)：用作地理信息的表示、分析和處理，以及地理信息成果的表達(dá)和顯示。人工智能：如專家系統(tǒng)（ES）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)采集、更新、分析和應(yīng)用更加自動化和智能化，達(dá)到?jīng)Q策層次的應(yīng)用?，F(xiàn)代通訊技術(shù)：為地理信息在各部門的傳播和應(yīng)用提供保證圖1聯(lián)合收割機(jī)外貌圖3作物產(chǎn)量傳感圖2監(jiān)視器和控制面板GPS和GIS設(shè)備裝載于聯(lián)合收割機(jī)上上圖（1，2，3）顯示了GPS和GIS設(shè)備裝載于聯(lián)合收割機(jī)上的情景，可以通過GPS隨時(shí)

4、提供收割機(jī)當(dāng)前的精確位置，通過作物產(chǎn)量傳感器給出當(dāng)前時(shí)段的收割作物流量，通過GIS搜集和存儲這些信息，以提供查詢、分析和制圖之用。3S應(yīng)用實(shí)例：3S集成用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)3S應(yīng)用實(shí)例：3S與數(shù)字城市數(shù)字城市工程關(guān)鍵技術(shù)1)遙感對地觀測技術(shù)2)GIS技術(shù)3)差分GPS技術(shù)4)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)5)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（SDM）3S應(yīng)用實(shí)例：3S在耕地保護(hù)中的應(yīng)用第三節(jié)全球定位系統(tǒng)的概念、發(fā)展和應(yīng)用一、全球定位系統(tǒng)（GPS）的概念：全球定位系統(tǒng)GPS：NavigationSatelliteTimingandRangingGlobalPositioningSy

5、stem（NAVSTARGPS）,以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電授時(shí)、定位、測距導(dǎo)航系統(tǒng)。（GPS——GlobalPositioningSystem）利用多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的無線電信號，對地球表面某地點(diǎn)進(jìn)行定位、報(bào)時(shí)或?qū)Φ乇硪苿游矬w進(jìn)行導(dǎo)航的技術(shù)系統(tǒng)。第三節(jié)全球定位系統(tǒng)的概念、發(fā)展和應(yīng)用二、GPS定位系統(tǒng)的組成：GPS定位系統(tǒng)由三部分組成，即由GPS衛(wèi)星組成的空間星座部分、由若干地面站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)、以接收機(jī)為主體的廣大用戶部分，三者有各自獨(dú)立的功能和作用，但又是有機(jī)地配合而缺一不可的整體系統(tǒng)。地面監(jiān)控部分由一個主控站，三個注入站和五個監(jiān)控站組成衛(wèi)星由分布在

6、6根軌道上的24顆工作衛(wèi)星和若干備用衛(wèi)星所組成。用戶部分主要由GPS接收機(jī)構(gòu)成GPS衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網(wǎng)GPS衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網(wǎng)GPS衛(wèi)星工作示意圖GPS衛(wèi)星二、GPS定位系統(tǒng)的組成：GPS接收機(jī)只要可以同時(shí)接收到3個衛(wèi)星的信號，就可以間接推算出觀測者的位置（經(jīng)緯度、高程），同時(shí)可以利用第4顆衛(wèi)星進(jìn)行糾正。從而實(shí)現(xiàn)了可以實(shí)時(shí)、連續(xù)的提供地球表面任意一點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。第三節(jié)全球定位系統(tǒng)的概念、發(fā)展和應(yīng)用GPS接收機(jī)便攜式GPS車載GPS第三節(jié)全球定位系統(tǒng)的概念、發(fā)展和應(yīng)用三、GPS定位系統(tǒng)的特性（1）：?定位精度高：相對定位精度：<50km的基線已達(dá)到

7、2ppm。?適應(yīng)性強(qiáng)：目前有24顆GPS衛(wèi)星均勻分布天空，故該系統(tǒng)具有全天候、全球性、實(shí)時(shí)連續(xù)的精密三維導(dǎo)航和定位能力，適應(yīng)性強(qiáng)。?自動化程度高：GPS接收機(jī)已制造成傻瓜型，儀器安置好后，僅僅按一下電源開關(guān)健，儀器即啟動開始工作，當(dāng)約定時(shí)間一到或信號量批示燈閃爍時(shí)，關(guān)閉電源即可。第三節(jié)全球定位系統(tǒng)的概念、發(fā)展和應(yīng)用三、GPS定位系統(tǒng)的特性（2）：?經(jīng)濟(jì)效益高：與傳統(tǒng)測量方法相比，GPS定位無須點(diǎn)間通視、不強(qiáng)調(diào)圖形條件、不必建造昂貴的覘標(biāo)，選點(diǎn)靈活，外業(yè)工作量少，比常規(guī)方法快3-5倍,使工期大大縮短，可節(jié)省70％，80％的工程費(fèi)用。?保密性好：GP

8、S衛(wèi)星的信號采用了偽隨機(jī)噪聲碼技術(shù)，使GPS的信號深埋于噪聲之中；因而具有良好的抗干擾能力和保密性能。第三節(jié)全球定位系統(tǒng)的概念、發(fā)展和應(yīng)