3S集成技术复习题
3S集成技术复习资料
卷一
一、单选
高斯克吕格投影:高斯克吕格投影是一种横轴等角切椭圆柱投影。设想一个椭圆柱横切与地球椭球某一经线，根据等角条件，将中央经线两侧一定经差范围内地球椭球体面上的经纬网投影到椭圆柱面上，并将次椭圆柱面展开为平面所得到的一种等角投影。
DTM和DEM:DTM是数字地形模型，在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测，在遥感应用中可作为分类的辅助数据，它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等;DEM是数字高程模型或称数字地形模型，DEM是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述，DEM中地形属性为高程时称为数字高程模型。
几何校正:纠正各种原因引起的畸变是几何校正。N= (n+1)(n+2)/2,N为控制点数，n为方程最高次数 GPS三大部分:分为空间部分——GPS卫星星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接收机。
GIS数据特征:一般有三个特征:属性特征(非定位数据)，表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称等等;空间特征(定位数据):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，例如笛卡尔坐标等;时间特征(时间尺度):指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等等。
栅格数据和矢量数据的特征: 栅格数据特点是属性明显，定位隐含，它表示的地表是不连续的是量化和近似离散的数据，栅格数据特别是易于同遥感影像的结合处理;矢量数据其定位明显，属性隐含，其定位是根据坐标直接存储的，而属性则一般存于文件头或数据结构中特定的位置，这种特点使得其图形运算的算法总体上比栅格数据结构复杂的多，有些甚至难以实现，矢量数据允许最复杂的数据以最小的冗余进行存储，相对于栅格结构来说，数据精度高，所占空间小，是高效的空间数据结构。
栅格数据和矢量数据的区别:
两种数据比较 ? 栅格数据需要大量的计算机内存来存储和处理，才能达到与矢量数据相同的空间分辨程度，而矢量数据的某些特定处理较难实现，如多边形叠加、空间均值处理等。
? 栅格数据“属性明显、位置隐含”，而矢量数据“位置明显、属性隐含”。前者十分有利于空间分析，但专题图制图既不美观也不精确，后者存储量小，且制图精美。
GPS卫星定位:主要有伪距法定位，载波相位测量定位以及差分GPS定位。
GPS卫星信号:GPS卫星信号包括载波、测距码和数据码，数据码又称为导航电文，它包括C/A码和P码。绝对黑头:如果一个物体对于任何波长的电磁辐射，都全部吸收，即吸收率=1,反射率=0，则这个物体是绝对黑体。)
像点位移:航空相片是地面的中心投影，根据中心投影的原理，无论是带有起伏状态的地形，还是高出地面的任何物体，反映到航空像片上的像点与其平面位置相比，一般都会产生位置的移动，这种像点位置的移动，叫做像点位移。产生像点位移的原因主要有地形起伏引起的像点位移，像片倾斜引起的像点位移，以及物理因素(如摄影材料变形，压片误差，摄影物镜畸变，大气折光和地球曲率等)引起的相像点位移。 GPS的SA政策和AS政策 :SA技术称为有选择的可用性技术，即人
为地将误差引入卫星钟和卫星数据中，故意降低GPS的定位精度。SA技术的主要
内容为:?在广播星历中，对GPS卫星的基准频率采用δ技术，使星历精度降低，其变化为无规律的随机变化;?在卫星钟的钟频信号中加高频抖动(即ε技术)。AS 技术称为反电子欺骗技术，其方法是:将P码与保密的W码加成Y码，Y码严格保密。其目的是防止敌方使用P码进行精密导航定位，当实施AS技术时，非特许用户将不能接收到P码。SA和AS技术对定位的影响如下:?降低单点定位的精度;?降低长距离相对定位的精度;?AS技术会对高精度相对定位数据处理，整周未知数的
确定带来不便。
遥感航片的重叠:为了使相邻两相片之间没有航摄漏洞，也为了做立体观测，
应使相邻两像片之间有一部
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分相互重叠，这重叠的部分叫航向重叠，航向重叠的面积与一张像片的总面积之比称为航向重叠度，一般为60%不得小于53%;在相邻航线的诸多相邻像片之间也有一定的重叠称为旁向重叠，旁向重叠面积与一张像片总面积之比叫做一般为旁向重叠度，一般为15%30%。为了避免飞行距离太长可能产生较大飞行偏差，一般限
制航线的长度为60120KM，航线一般为东西(或南北)方向飞行的航线。二、名词
GPS静态相对定位:将两台GPS接收机分别置于两个固定不变的待定点上，其位置静止不动，并同步观测相同的时间，可以确定两个待定点之间的相对位置。(见C书P59页)
光谱曲线图:按照太阳照射地面后地物反射率与波长之间关系绘成曲线图(横轴:波长值;纵轴:反射率)，称为地物反射光谱曲线。
地物反射光谱:地物的反射率随入射波长变化的规律，叫做地物反射光谱。
光谱反射率:光谱反射率是指地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比。
光谱分辨率:光谱分辨率指遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小。即选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这三个因素共同决定光谱分辨率。
直方图匹配:直方图匹配又可称为直方图规定化，是指原有图像的直方图变换为某种指定形态的直方图或某一参考图像的直方图，然后按着已知的指定形态的直方图调整原图像各像元的灰级，最后得到一个直方图匹配的图像。
直方图均衡化:直方图均衡化又叫拉平扩展，是将随机分布的直方图修改成均匀分布的直方图的方法。其实质是对原图像进行重新分配图像的像元灰度值，使一定灰度范围内的像元数量大致相等。直方图匹配和直方图均衡化统称为直方图调整。
直方图正态化:直方图正态化是将随机分布的原图像直方图变成高斯(正态)分布的直方图，又叫高斯扩展。其方法与均衡化类似，也采用累加的方法。直方图正态化是是直方图匹配的特例。直方图匹配的三种方法:正态拉伸匹配、暗区拉伸匹配和亮区拉伸匹配。正态分布直方图的拉伸匹配变换后的结果可使原图像直方图两侧灰级拉伸展开，而将直方图中部峰值附近区域压缩;暗区拉伸匹配使原图像变换后将低灰级值的像元灰级展开;而亮区拉伸匹配可将高灰级值的像元灰级展开。空间分析:定义一:空间分析是对分析空间数据相关技术的统称。定义二:空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。(见百度)
三、简答
地形起伏和像片倾斜引起的相片像点位移,
答:地形起伏水平像片的比例尺因地形起伏的影响有变化，这是因为航空像片是地面的中心投影所造成。在垂直摄影的航空像片上，高出或低于起始面的地面点在像片上的像点位置和在平面图上的位置比较产生了移动，这就是因地形起伏引起
的像点位移。像片倾斜若航空摄影时，像面未能保持水平，则将因投影面倾斜，而使像片上影像的位置发生变化。这就叫做因像片倾斜引起的像点位移。
遥感数据的主要评价标准,
1)空间分辨率:指遥感图像上能够详细区分的最骄傲单元的尺寸和大小，是用来表征影像分辨地物目标细节能力的指标，通常用像元大小，像解率或视场角来表示
2)光谱分辨率:是指传感器所能记录的电磁波谱中某一特定的波长范围值，波长范围值越宽光谱分辨率越低，
3)时间分辨率:对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称为遥感图像的时间分辨率，要反映地物的时相变化规律，必须有遥感数据的时间分辨率作为保证
4)辐射分辨率:辐射分辨率是指传感器区分两种辐射强度差异的能力，表现为灰度级的数目，辐射分辨率越高，表达景物层次的能力越强
1、试述目视判读的要素是什么,
1、航片的像点位移，它产生的原因是什么,
2
答:航空相片是地面的中心投影，根据中心投影的原理，无论是带有起伏状态的地形，还是高出地面的任何物体，反映到航空像片上的像点与其平面位置相比，一般都会产生位置的移动，这种像点位置的移动，叫做像点位移。产生像点位移的原因主要有地形起伏引起的像点位移，像片倾斜引起的像点位移，以及物理因素(如摄影材料变形，压片误差，摄影物镜畸变，大气折光和地球曲率等)引起的相像点位移。
2、GPS观测量有那些误差来源,
答:GPS观测误差主要源于GPS卫星，卫星信号的传播过程和地面接收设备。具体如下: 卫星部分:?星历误差 ?钟误差 ?相对论效应
信号传播:?电离层 ?对流层 ?多路径效应
信号接收:?钟的误差 ?位置误差 ?天线相位中心变化
其他影响:?地球潮汐 ?负荷潮
3、GIS 数据模型,
答:(1)平面目标模型(包括矢量模型、栅格模型);
(2)地形模型(包括DEM模型、地形结构模型、地形因子提取);
(3)空间差值。
4、GIS的空间数据模型,
答案一:? 规则格网式空间数据模型:栅格数据模型;
? 面向实体的空间数据模型:矢量数据模型。
5、GIS数据结构?
答:基于地理实体的向量数据结构:矢量数据结构，包括拓扑向量数据结构，无拓扑向量数据结构;
基于规则格网空间数据模型的数据结构:栅格数据结构，包括区域编码数据结构、游程编码数据结构。 2、简述GPS定位的基本原理,
答:将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上，组成一颗卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可由三个以上地面已知点(控制站)交会出卫星的位置，反之利用三颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置，这便是GPS卫星定位的基本原理。
GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接受三颗以上的GPS卫星信号，测量出测站点(接收机天线中心)P至三颗以上GPS卫星的距离并解算出该时刻GPS卫星的空间坐标，据
此利用距离交会法解算出测站P的位置。如下式所示，设在时刻t在i测站点P用GPS接收机同时测得P点至三颗GPS卫星S,S.S的距离ρ，ρ，ρ，通过GPS电文解译出该123123
时刻三颗GPS卫星的三维坐标分别为(X,Y,Z),j=1,2,3。用距离交会的方法求解出P点的三维坐标(X,Y,Z)jjj
的观测方程为
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3S技术及其发展与应用 一、3S的概念及基本知识 "3S"技术是英文遥感技术（Remote Sensing RS）、地理信息系统（Geographical information System GIS）、全球定位系统（Global Positioning System GPS）这三种技术名词中最后一个单词字头的统称。 "遥感"，顾名思义，就是遥远的感知。地球上的每一个物体都在不停的吸收、发射和反射信息和能量。其中的一种形式-电磁波早已经被人们所认识和利用。人们发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。 遥感技术的实际操作虽然很复杂，但其结果在我们每个人的生活中，天天都能用到！您也许每天都收看电视台的"天气预报"吧，"天气预报"中所播放的"卫星气象云图"就是由"气象卫星"拍摄的"云"的图像。气象观测只不过是遥感技术众多应用的一个领域。 地理信息系统技术（GIS）,信息总量中有85%的信息是与地理位置有关的信息。与地理位置有关的信息，就叫地理信息。这样的信息相当广泛，如耕地的分布、林地的分布、城镇的分布、楼房等建筑物的分布、道路、河流、海岸、人口、医院、学校、企事业单位、管线、派出所、商店、井位、门牌、电闸、水表、开关等等，只要能用"位置"去描述的东西，都属于"地理信息"，遥感所提取的信息也全部包含在地理信息之中。 全球定位系统（GPS）,一种系统，由处于2万公里高度的6个轨道平面中的24颗卫星组成。此系统用于在任何时间，向地球上任何地方的用户提供高精度的位置、速度、时间信息，或给用户提供其邻近者的这种信息。 我们知道，一张像片是没有坐标的，而像片上的信息，特别是遥感图像上的信息，是需要定出位置的，只有 "有位置的信息"，才能成为地理信息。那么怎样来给遥感像片确定位置呢？有一种方便、快捷的手段，就是"全球卫星"定位系统。该系统是通过太空中的24颗GPS卫星来完成的。只需其中3颗卫星，就能迅速确定您在地球上的位置。您在确定位置时，仅需要一台像手机大小的"卫星定位仪"就可以了。 二、3S技术的应用及发展 随着3S技术的不断发展，将遥感、全球卫星定位系统和地理信息系统紧密结合起来的“3S'’一体化技术已显示出更为广阔的应用前景。以RS、GIS、GPS为基础，将RS、GIS、GPS三种独立技术中的有关部分有机集成起来，构成一个强大的技术体系，可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。下面将举例说明。 1、精准农业与3S的应用 精准农业(Precision Agriculture，Precision Farming，Precision Crop Management)又称精细农业、精确农业、精准农作和处方农作．是近年来国际上农业科学研究的热点领域，实际上是主要应用3S技术，还有作物生产管理辅助决策支持系统和智能化农业机械装备技术，在定位采集地块信息的基础上，根据各地块土壤、水肥、作物病虫害、杂草、产量等在时间与空间上的差异，进行相适宜地耕种、施肥、灌水、用药，其目的是以合理的投入获得最好的经济效益，并保护环境，确保农业可持续发展．通俗地说：精准农业就是利用RS作宏观控制；
3S技术 3S技术是遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography informationsystems，GIS)和全球定位系统(Global positioning system s，GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。 RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术（见图1-6）。遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。另外，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查(陈建飞，200 0)。 GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。通俗地讲，地理信息系统是信息的“大管家”。地理信息系统一般由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型图形用户界面及系统人员组成。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。 GPS是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS 是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等)导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、
1.国内外测绘卫星发展现状 1.1国内测绘卫星发展现状 1.1.1中国资源一号卫星 我国为主研制的第一代数字传输型地球资源卫星，也称中巴地球资源卫星。时间：1999年10月 功能：用先进的空间遥感技术，为调查、开发、利用和管理国上资源服务，其成果可广泛应用于农、林、牧、地测绘、海洋气象等国民经济众多领域。现状：到2000年12月底，中国3 个地面站和应用中心获取了该卫星9 万多景遥感数据。 1.1.2 中国资源二号卫星 中国自行研制的传输型遥感卫星“中国资源二号”卫星，确保了卫星系统长期连续稳定运行、增强中国国土资源勘察能力、促进航天领城国际合作、推动中国国民经济又好义快发展。 时间：2002 年10 月 功能：现有资源一号、资源二号系列U星可提供中等分辩率遥感影像，用于1：100万和1:25万地形图更新。2007年发射的02B星和计划中的CBF RS-3/4的商分辨率影像原则上可对1：5万和1：2.5万的基础地理信息进行部分要素的更新。 1.1.3中国资源三号高精度立体测绘卫星 时间：2012年1月9 月 特点：搭载有三台三线阵相机和一台多光谱相机、设计寿命为5 年。正视全色相机影像分辩率为2.1米，前后视相机影像分辨率为3.5 米，多光谱相 机影像分科率为5.8 米。 功能：长期、连续、稳定快速地获取覆盖全国的高分率立休影像和多光谱影像，为全国1：5 万基础地理信息产品的生产、1：2.5万与更大比:例尺地图 的修侧更新提供影像资源，为数字中国建设、地理国情监测、经济社会发展提供基础性、战略性地理信息资源，为国土资源调查、防灾减灾、生态建设与坏境保护、城市规划建设与管理，以及国防和军队建设等提供有效服务。 1.2国外测绘卫星发展现状 1.2.1美国 日前，美国商业测绘卫星主要有6颗，分别是GeoEye-I、Worldview 1/2、QUICK-BIRD 和IKONOSS摄影测量卫星，以及GRACE重力测量卫星。
3S技术集成在精细农业中的应用 姓名 学号 摘要：本文分别论述了3S技术中遥感技术（RS），全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）在精细农业中的应用，并总结了它们综合应用给精细农业带来的好处，同时简单分析了目前3S技术应用在精细农业上的不足和缺陷。 关键词：3S技术；精细农业；GPS；RS；GIS 1引言 我国是个以农业为本的国家，同时又是世界第一人口大国，我国的农业必须自给自足，因此提倡“高产，优质，高效”的现代化农业技术迫在眉急。早在1983年国外就有人提出“精细农业”的概念，并在发达国家得到很好的开展应用。所谓“精细农业”[1]指的是：在现代科学技术发展的基础上，特别是在计算机和信息科学技术发展的基础上，适应现代农业“提高产量，减少投入，节约资源，保护环境”的要求而引发的一场新的农业技术革命，代表着信息社会农业的发展方向。发展精细农业可以有效的解决我国农业人多地少，资源浪费的问题，解放农业生产所需的人口，促进农业的现代化、机械化，具有很大的潜力。 精细农业的发展受到3S技术的推动作用。由于民用3S技术的迅猛发展和成本的降低，3S技术在精细农业示范应用中预示着良好的发展前景。在3S技术支持下的精细农业具有技术性强，定量化，定位化的特点，代表了未来农业的发展方向。本文就简单谈谈3S技术在精细农业中的应用。 2 3S技术分别在精细农业上的应用 2.1 遥感（RS）在精细农业中的作用 众所周知，遥感技术指在遥感平台上，通过传感器获取地物的电磁波信息并识别目标几何物理特征的技术，其最大的特点是：对地物不接触而进行大面积的同步观测和具有很好的时效性。在农业生产中，准确及时地了解农作物的生长状况是十分重要的。这刚好给遥感这一先进技术有了发挥的平台，使遥感成为农业数据的重要来源之一。 利用遥感技术可以估算农作物的播种面积。通过较高分辨率的遥感影像可以估算农作物的种植面积；通过遥感影像的判读技术，获取不同农作物的分布区域，
关于3S技术的集成 3S技术集成的方式 目前“3S”技术的结合与集成研究已经有了一定的发展,正在经历一个从低级向高级的发展和完善过程。“3S”系统的低级阶段,系统之间是通过互相调用一些功能来实现的;“3S”集成的高级阶段,三者之间不只是相互调用功能,而是直接共同作用,形成有机的一体化系统,以快速准确地获取定位的现势信息,对数据进行动态更新,实现实时实地的现场查询和分析判断。其具体主要表现四种结合方式: (1) GIS与RS的结合; (2) GIS与GPS的结合; (3) RS与GPS的结合; (4) GIS、GPS和RS的结合。下面分别介绍： GIS与RS结合 GIS与RS的结合主要表现为RS是GIS的重要信息源, GIS是处理和分析应用空间数据的一种强有力的技术保证。两者结合的关键技术在于栅格数据和矢量数据的接口问题:遥感系统普遍采用栅格格式,其信息是以像元存储的;而GIS主要是采用图形矢量格式,是按点、线、面(多边形)存储的,它们之间的差别是影象数据和制图数据用不同的空间概念表示客观世界的相同信息而产生的。目前, RS与GIS一体化的集成应用技术渐趋成熟,在植被分类、灾害估算、图像处理等方面均有相关报道。 GIS与GPS结合 GPS和GIS结合,不仅能取长补短使各自的功能得到充分的发挥,而且还能产生许多更高级功能,从而使GPS和GIS的功能都迈上一个新台阶。通过GIS系统,可使GPS的定位信息在电子地图上获得实时、准确而又形象的反映及漫游查询。通常GPS接受机所接受的信号无法输入底图,若从GPS接受机上获取定位信息后,再回到地形图或专题图上查找,核实周围地理属性,如果把GPS接受机同电子地图相配合,利用实时差分定位技术,加上相应的通信手段组成各种电子导航和监控系统,可广泛应用于交通、公安侦破、车船自动驾驶等方面，GPS可以为GIS及时采集、更新或修正数据。如在地籍测量或外业调查中,通过GPS定位得到的数据,输入给电地图或数据库,可对原有数据进行修正、核实、赋予专题图属性以生成专题图。 RS与GPS结合 从GIS的角度说, GPS和RS都可看作数据源获取系统。然而, GPS和RS既分别具有独立的功能,又可以互相补充完善对方,这就是GPS和RS结合的基础。GPS的精确定位功能克服了RS定位困难的问题。传统的遥感对地定位技术主要采用立体观测、二维空间变换等方式,采用地—空—地模式先求解出空间信息影像的位置和姿态或变换系数,再利用它们来求出地面目标点的位置,从而生成DEM和地学编码图像。但是,这种定位方式不但费时费力,而且当地面无控制点时更无法实现,从而影响数据实时进入系统。而GPS的快速定位为RS实时、快速进入GIS系统提供了可能,其基本原理是用GPS/GPS/INS方法,将传感器的空间位置(Xs, Ys, Zs)和姿态参数(Φ、ω、k)同步记录下来,通过相应软件,快速产生直接地学编码。此外,利用RS数据也可以实现GPS定位遥感信息查询。 2GIS、GPS和RS集成 空间定位技术、遥感技术和地理信息技术的整体集成无疑是人们所追求的目标。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能,而且能够智能式地分析和运用数据,为各种应用提供科学决策咨询,并回答用户可能提出的各种复杂问题。在这个系统内, GIS相当于中枢神经, RS相当于传感器, GPS相当于定位器,三者的共同作用将使地球能实时感受到自身的变化,使其在资源环境与区域管理等众多领域中发挥巨大作用。 3S技术集成的应用前景 1在区域(遥感)地质中的应用 区域地质调查的首要任务就是要进行地质信息的获取,其中野外地质数据的采集是信息获取的重要来源。对于物化探测点及钻探井位坐标、水系沉积物或土襄取样等类型的数据,完全可以使用野外数据记录仪、GPS及RS技术来采集,而对于道路、河流等线性特征的数字化则可由GIS 来完成。这样不仅可以提高数据采集的精度,而且可以减少大量野外工作量、大大提高工作效率。2在区域重力勘查中的应用
3S技术 "3S"技术是英文遥感技术（Remote Senescing RS）、地理信息系统（Geographical information System GIS）、全球定位系统（Global Positioning System GPS）这三种技术名词中最后一个单词字头的统称。 RS（遥感）技术:RS技术是一种远离目标，在不与目标对象直接接触的情况下，通过某种平台上装载的传感器获取其特征信息，然后对所获取的信息进行提取、判定、加工处理及应用分析的综合性技术。 GIS（地理信息系统）技术:GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件技术的支持下，对空间相关的数据进行采集、管理、操作、分析、显示并采用地理模型分析方法，适时提供各种空间的动态的地理信息，为地理研究和决策服务建立起计算机技术系统。 GPS（全球定位系统）技术:GPS指利用卫星技术，实时提供全球地理坐标的技术系统。该系统具有全球连续覆盖，导航定位精度高、速度快、抗干扰性强等优点，现已在全球广泛应用。 GIS（Geographic Information System）地理信息系统。顾名思义，地理信息系统是处理地理信息的系统。地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。一般来说，GIS可定义为："用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术"。从GIS系统应用角度，可进一步定义为："GIS由计算机系统、地理数据和用户组成，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务"（陈述彭，1999）。 人类生活在地球上，80%以上的信息与地球上的空间位置有关。GIS的出现是信息技术及其应用发展到一定程度的必然产物。地理信息系统萌芽于上世纪的60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用地图数据，并建议加拿大土地调查局建立加拿大地理信息系统（CGIS），以实现专题地图的叠加、面积量算、自然资源的管理和规划等；与此同时，美国的Duane F. Marble在美国西北大学研究利用数字计算机研制数据处理软件系统，以支持大规模城市交通研究，并提出建立地理信息系统的思想。70年代是地理信息系统走向实用的发展期。美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对GIS的研究均投入了大量人力、物力和财力。到1972年CGIS全面投入
h n g s h e r 东 北 大 学 研 究 生 考 试 试 卷 考试科目： 3S 技术集成与应用 课程编号： 阅 卷 人： 考试日期： 2012.06 姓 名： 陈晓玲 学 号： 1101661 注 意 事 项 1．考 前 研 究 生 将 上 述 项 目 填 写 清 楚2．字 迹 要 清 楚，保 持 卷 面 清 洁 3．交 卷 时 请 将 本 试 卷 和 题 签 一 起 上 交 东北大学研究生院
3S技术集成与应用期末考试题 （共5题总分100） 一、简答题 1.简述3S技术集成与应用的目的和意义？（10分） “3S”是中国科学家按照GPS、GIS、RS字尾均有一个S，而这三者关系日趋紧密 结合，而构成的一个对地观测、处理、分析、制图系统。然而，对于3S的理解必须建 立在广义的基础上，包括GPS在内的一切定位、测量手段和多平台、多波段、高分辨 率的RS数据，通过含有ES（专家系统）的GIS，实现空间数据的自动采集、编辑、管理、分析、制图，进而为一切与地学科学相关的行业服务，实现地学信息的实时、自动、数字、智能化的应用，为各行各业的预测和决策服务。因此，3S不是GPS、GIS、RS 的简单组合，而是将其通过数据接口严格地、紧密地、系统地集成起来，使其成为一个大系统。 3S集成的目的是对现实世界或现实世界的自然现象通过计算机进行数字刻画、模 拟和分析，本质是对地理空间对象的地学特征进行空间描述与表达，包括从现实世界到比特世界以及从比特世界到计算机世界的两个转换过程，这两个过程是通过对空间对象的定位、地学信息的空间获取以及空间分析等功能的综合集成来实现的。 3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人类认识地球 的能力；相应地，它拓展了传统测绘科学的研究领域。目前，3S在资源与环境调查、 监测、评价中，在重大自然灾害监测、预警、评估、消灭对策中，对城市及经济技术开发区规划、开发、管理、评价中，在现代化军事作战指挥系统中有着广阔的应用前景。随着对3S技术研究的不断深入，其应用领域还在不断扩大。 2.简述物联网的定义和内涵？（10分） 顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核 心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的 协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网不是一个简单的信息管理系统，而是一个涉及到多种学科领域（如生物、物理、通信、微电子、计算机等）的复杂信息系统，融合了感知和识别技术、网络通信技术、数据处理技术、信息安全技术等多种技术。 1)感知和识别技术 物联网要实现真正的“物物相连”，用于识别物体的电子标签技术（RFID 射频识别） 和感知物体的传感器技术至关重要。RFID 是通过空间电磁耦合技术利用射频信号实现 无接触信息传递的一项技术，最终能够通过所传递的信息识别物体。传感器是一种检测装置，它能感知到被测量的信息，并能将感知到的信息变换成电信号或其他形式的信号
2009年 第3期(总第181期) 黑龙江交通科技 HE I L ON GJ I A N G J I A O T ON G KEJ I No.3,2009 (Sum No.181) 3S 技术集成及其在公路测设中的应用 矫 震1,张彦秋2 (11黑龙江省公路勘察设计院;21绥化市辰兴路桥工程监理咨询有限责任公司) 摘 要:介绍了GPS,RS,GI S 以及3S 集成技术的定义、内容、特征;并阐述了4种集成方式及其在公路测设中 的应用,为开发和推广3S 技术提供参考。 关键词:遥感(RS );地理信息系统(GI S );全球定位系统(GPS );3S;集成;应用中图分类号:U412 文献标识码:C 文章编号:1008-3383(2009)03-0047-02 收稿日期:2009-01-16 3S 技术,系指地理信息系统(GI S,Geographical I nf or ma 2 ti on Syste m )、遥感技术(RS,Re mote Sensing )和全球卫星定位技术(GPS,Gl obal Positi oning Syste m ),这3项技术形成了对地球进行观测、空间定位及空间分析的完整技术体系。1 GPS 、RS 、GI S 简介1.1 GPS (1)定义。 GPS 是以人造卫星为基础的无线电导航定位系统,它是利用天空中均匀分布的24颗GPS 卫星轨道参数及其载波相位信号,通过地面接收设备接收其发射信息,实时地测定地面接收载体的三维位置。 (2)特征。 GPS 作为新一代卫星导航与定位系统,不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力,而且有良好的抗干扰性和保密性。相对于经典测量学来说,GPS 定位技术具有观测点之间无需通视;定位精度高;观测时间短;提供三维坐标;操作简便;全天候作业等主要特点。由于其高度自动化及其所达到的精度和巨大潜力,目前已广泛渗透到经济建设和科学技术的许多领域,在地球科学研究、大地测量、摄影测量的野外控制、普通及精密工程测量以及公路控制测量等各个测绘应用领域得到广泛应用。航空摄影和摄影图像处理为大规模地采集地形数据提供了快捷。 (3)在公路测设中的应用。目前主要有以下几方面。①控制测量;②大比例地形图的绘制;③路线中桩实地放样;④道路纵断放样和土石方计算。 传统方法测图,先要建立控制点,然后进行碎部测量,绘制成图,工作量大,费工费时;用实时GPS 动态测量,只需在沿线每个碎部点停留1～2m in,即可获得每点的坐标。采用实时GPS 测量,只需将中桩点坐标输入到GPS 电子手簿中,系统软件就会自动定出放样点的点位。因每个点测量都是独立完成的,不会产生累计误差。1.2 RS (1)定义。 遥感字面上讲就是遥远感知,一般地就是指从远距离、高空以至于外层空间的平台上利用可见光、红外、微波等探测识别地面物质的性质和运动状态。 (2)特征。 RS 技术的全天候、多时相以及不同的空间观测尺度,是动态监测地球资源与环境的有力武器,当前,遥感技术正在向多尺度、多频率、全天候、高精度、高效快速的方向发展。 (3)在公路测设中的应用。 随着空间技术的飞速发展,遥感图像宏观、逼真、直观、丰富的信息为公路选线提供了有利条件。应用遥感技术,如把野外现场搬回室内进行研究,不但能提高公路的选线质量,而且能加快测设进度,减少测设成本。RS 技术在公路勘测设计中的应用目前主要是利用卫星照片或航片上含有的丰富信息,通过立体观察和像片判译并经过计算机的自动处理,自动识别从而获得与路线设计相关的各种地质、地貌、水文、建材、地质构造等资料。 目前利用遥感技术在公路工程预、工可阶段主要做以下几个方面的工作。 ①帮助设计人员对路线所经区域地形、地貌、水网、路网以及居民地进行概要判读,以了解其对路线的影响,有利于路线方案的优化; ②帮助设计人员了解不良工程地质现象对路线的影响程度,以便提早改线,避免损失; ③帮助设计人员了解沿线土壤和植被类型,了解农作物和经济作物的分布情况,有利于环保对策的制定; ④帮助设计人员了解沿线建筑材料的分布、储量、开挖、运输条件,为施工创造良好条件。1.3 GI S (1)定义。 地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,用于空间和地理有关的数据的采集、存储、提取、检索、分析、显示、制图,实现综合管理和分析应用的技术系统。 (2)特征。 GI S 是空间数据的管理系统,是空间数据和属性数据的综合体。从系统论和应用的角度出发,地理信息系统被分为4个子系统,即计算机硬件和系统软件,数据库系统,数据库管理系统,应用人员和组织机构。GI S 融合了多门学科成果,包括计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、信息论、应用数学、管理科学等。它的主要任务是空间分析,具有知识维、逻辑维、时间维三维结构。从学术观点来看,人们对GI S 有如下3种观点:地图观,数据库观,空间分析观。 (3)在公路测设中的应用。 GI S 技术作为信息高速公路建设的核心构件,是各种空间信息在计算机平台上进行装载运送和综合分析的有效工具。目前开发的公路地理信息系统也多是为公路管理和养护部门进行宏观管理、分析决策提供服务。基本信息、道路桥梁信息、管养机构信息查询、图表输出等。在公路勘测设计领域的应用还只是刚刚起步。2 3S 集成2.1 集成的含义 此处的集成是由英文“I ntegrati on ”一词翻译而来,包含 ? 74?
3S技术在环境领域中的应用 前言 随着信息技术的飞速发展，科技的不断创新，3S技术在越来越多的领域正发挥着重要的作用。其中，在环境领域，3S技术正作为一种不可多得的技术，发挥着越来越重要的作用。在本文中，我想从我自己的角度，来谈一谈我对3S技术的看法以及简要介绍一下3S技术在环境领域中的应用。 一、3S技术概述 遥感（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographic Information System）与全修定位系统（Global Positioning System）的英文名称中最后一个单词均含有“S”，因为人们习惯于将这三种技术合称为“3S”技术。随着GPS(全球定位系统)、RS(遥感)、GIS(地理信息系统)和互联网等现代信息技术的发展及其相互间的渗透，逐渐形成了以地理信息系统为核心的集成化技术系统，即空间信息技术系统。而空间信息获取的工具也呈现出高精度、高效率、实时化、智能化、数字化、集成化的特点，信息的处理技术也有了重大突破。 GIS的工作方法，简单地说就是用计算机技术通过对空间数据的分析给人们提供有用的信息。GIS的空间数据包括点图(如矿产地、高程点等)、线图(如地层界线、断层线、等值线等)、区图(如地层单位、等值面图等)及依附于这些图件中的每一个图元的属性数据等。 遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处吧目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感系统包括：被测目标的信息特征，信息的获取，信息的传输与记录，信息的处理和信息的应用五大部分。 3S集成是我国“九五”、“十五”科技发展重中之重的攻关项目。其中，GPS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置，为遥感对地观测信息提供了准实时或实时的定位信息和地面高程模型；RS用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理信息及各种变
《3S技术集成与应用》作业 阿尔金山地区卫星遥感 TM图像地质解译 姓名：罗方 学号：2013050476 专业：农业信息化 导师：杨武年教授
阿尔金山地区卫星遥感TM图像地质解译 罗方 （学号：2013050476，专业：农业信息化，导师：杨武年教授） 遥感是在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技术。利用遥感图像可以客观、真实和快速的获取地球表层信息，宏观、现势性强等特点为环境监测、地质解译等带来诸多方便。而地质解译是以遥感资料为信息源，以地质体、地质构造和地质现象对电磁波谱响应的特征影像为依据，通过图像解译提取地质信息，填绘地质图件和研究地质问题的过程。 0研究区域概况 阿尔金山断裂带位于青藏高原北部边缘,从藏北拉竹龙向东延伸到甘肃宽滩山,全长超过1500km。图所在位置位于阿尔金断裂中段，东经88?00′～93?00′，北纬37?00′～40?00′，属新疆维吾尔自治区与青海省交界处，阿尔金山呈北东－南西方向贯穿整个区域，因此在南北地势上呈现中间高两边低的格局，北邻罗布泊地区，东南为柴达木盆地，西北为塔里木盆地边缘，东北为库姆塔格沙漠。水系相对比较发育，塔里木河流经区域西北角，中部有尕斯库勒湖水系，西南有阿牙克库木湖水系和阿其克库勒湖水系，但由于地处干旱沙漠边缘，植被稀少，降水稀少。区内交通不发达，只有新疆库尔勒市至青海格里木市的公路途经若羌横贯该区以及若羌至甘肃阿克塞县的公路。 1遥感数据源 本次用到的数据是阿尔金山地区的Landsat TM影像，由TM7、TM4、TM1三个波段合成的，741波段组合图像具有兼容中红外、近红外及可见光波段信息的优势，图面色彩丰富，层次感好，具有极为丰富的地质信息和地表环境信息；而且清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹（褶皱及断裂）显示清楚，不同类型的岩石区边界清晰，岩石地层单位的边界、特殊岩性的展布以及火山机构也显示清楚。 除此之外还在网上查阅相关的地质资料等。 2阿尔金山地区地质解译过程 2.1遥感影像预处理 由于遥感系统分辨率、地球曲率等的限制，因而在数据获取的过程中会产生误差，很难精确地记录复杂地表的信息，降低了遥感数据的质量，从而影响了图像分析的精度。因此在图像分析和处理之前需要进行遥感原始影像的预处理，包括辐射校正、几何纠正等。目的是纠正原始图像中的几何与辐射变形，通过对图像获取过程中产生的变形、扭曲，模糊和噪音的纠正，以得到一个尽可以在几何和辐射上真实的图像。遥感数据的预处理是变化检测成功的关键。
东北大学 研究生考试试卷 考试科目：3S技术集成与应用 课程编号： 阅卷人： 考试日期：2012.06 姓名：陈晓玲 学号： 注意事项 1．考前研究生将上述项目填写清楚 2．字迹要清楚，保持卷面清洁 3．交卷时请将本试卷和题签一起上交 东北大学研究生院
3S技术集成与应用期末考试题 （共5题总分100） 一、简答题 1.简述3S技术集成与应用的目的和意义？（10分） “3S”是中国科学家按照GPS、GIS、RS字尾均有一个S，而这三者关系日趋紧密结合，而构成的一个对地观测、处理、分析、制图系统。然而，对于3S的理解必须建立在广义的基础上，包括GPS在内的一切定位、测量手段和多平台、多波段、高分辨率的RS数据，通过含有ES（专家系统）的GIS，实现空间数据的自动采集、编辑、管理、分析、制图，进而为一切与地学科学相关的行业服务，实现地学信息的实时、自动、数字、智能化的应用，为各行各业的预测和决策服务。因此，3S不是GPS、GIS、RS的简单组合，而是将其通过数据接口严格地、紧密地、系统地集成起来，使其成为一个大系统。 3S集成的目的是对现实世界或现实世界的自然现象通过计算机进行数字刻画、模拟和分析，本质是对地理空间对象的地学特征进行空间描述与表达，包括从现实世界到比特世界以及从比特世界到计算机世界的两个转换过程，这两个过程是通过对空间对象的定位、地学信息的空间获取以及空间分析等功能的综合集成来实现的。 3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人类认识地球的能力；相应地，它拓展了传统测绘科学的研究领域。目前，3S在资源与环境调查、监测、评价中，在重大自然灾害监测、预警、评估、消灭对策中，对城市及经济技术开发区规划、开发、管理、评价中，在现代化军事作战指挥系统中有着广阔的应用前景。随着对3S技术研究的不断深入，其应用领域还在不断扩大。 2.简述物联网的定义和内涵？（10分） 顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网不是一个简单的信息管理系统，而是一个涉及到多种学科领域（如生物、物理、通信、微电子、计算机等）的复杂信息系统，融合了感知和识别技术、网络通信技术、数据处理技术、信息安全技术等多种技术。 1)感知和识别技术 物联网要实现真正的“物物相连”，用于识别物体的电子标签技术（RFID 射频识别）和感知物体的传感器技术至关重要。RFID 是通过空间电磁耦合技术利用射频信号实现无接触信息传递的一项技术，最终能够通过所传递的信息识别物体。传感器是一种检测装置，它能感知到被测量的信息，并能将感知到的信息变换成电信号或其他形式的信号输出，以满足信息的传输、处理和控制等要求。 2)网络通信技术
精品文档技术：3S Global 全球定位系统(、地理信息系统(Geography information systems，GIS)和是遥感技术(Remote sensing，RS)相结合，的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术positioning systems，GPS) 多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。：GIS（地理信息系统）关地理分布数据进是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进术系统。GIS行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技技术把地图这种独特的视GIS 行分析和处理（简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析）。觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。：RS遥感器对物体的电磁波的辐射、/Remote sensing，遥感是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。：GPS定位卫星，在全球范围内实时进行GPSSystem（全球定位系统）的简称。利用是英文Global Positioning 定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息。系统由空间星座、地面控制和用户接收机三部分组成。 数字地球：一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。数字地球看成是“对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据”。戈尔的数字地球学是关于整个地球、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。 大数据：或称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法通过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。大数据的 4V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）。 云计算：（cloudcomputing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云计算是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。智慧城市：就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。 RS的最新发展 1、应用卫星的发展：遥感的多平台、多传感器和多角度； 2、传感器分辨率的发展：空间、时间、波谱； 3、分析处理技术的发展：对地定位和智能化分析； 4、应用卫星的发展：信息获取向三维动态方向发展，定性描述向定量表达过渡，应用方向转向环境研究。 GIS的最新发展 1、空间数据库趋向“三库”一体化：面向对象的数据模型及图形矢量库、影像栅格库和DEM 格网库； 2、空间数据表达趋向多尺度；