RS，GIS和GPS集成3S技术系统

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目前，以地理信息系统为核心的三种S技术（遥感技术RS，地理信息系统GIS，全球定位系统GPS）已与多媒体（MM）技术有机集成，其强大的空间信息（数据） ）收集，处理，分析3s技术与集成，综合，表达和管理的能力为各行业的实际应用部门提供了各种实际的决策信息，大大提高了应用部门的生产力和管理水平，已成为土地直接服务与资源勘探，生态环境和自然灾害相关的灾害调查，评估，监测和预防以及为社会生产管理部门提供服务的实用技术方法.

20.2.1地理信息系统（GIS）

20.2.1.1地理信息系统的概念和功能

地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是计算机科学，地理，测绘，环境科学，空间科学，地质学，信息科学和管理科学的新兴多学科组合. 它以空间数据为研究对象，以计算机为工具，通过人类参与来执行一系列空间操作和分析，为地球科学，环境科学，灾害监测与评估，工程设计，甚至企业管理. 信息.

地理信息系统已广泛用于国土资源勘探和环境监测与评估，尤其是在遥感制图，矿产资源的定量预测，项目布局点的优化，勘探目标区域的优化等方面. 经验. 目前，GIS已成为主要的信息产业，并取得了显着的社会和经济效益. 实际上，GIS研究的对象和范围远远超出了地理范围.

地理信息系统是管理空间数据的计算机系统. 空间数据是指通过遥感和非遥感方法从不同来源获得的数据. 它具有多种数据类型，包括地图，遥感图像和统计数据. 它的共同特征是它具有确定的空间位置-地理坐标参考系统. 它的工作过程主要是通过空间实体的空间位置和空间关系来进行的，当然也可以通过其属性来进行. 除了管理，检索和查询空间数据外，它还必须执行各种操作和分析. 除表格，文本和数据外，主要形式是图形. 地理信息系统主要用于分析和管理在一定地理区域内分布的各种地球科学，社会现象和过程. 它是地球科学，计算机和系统工程等学科知识的融合，并且是一种跨学科的技术系统.

遥感是GIS的重要数据源，也是强大的数据更新手段. 多时间，维度统一和动态的全局监控数据是不可替代的，并且可以与其他方式进行比较. 因此，作为一种有效的空间数据管理和分析技术，地理信息系统可以提供遥感各种有用的辅助信息和分析方法. 当前，地理信息系统的重要发展趋势是加强空间信息管理系统和遥感图像处理系统的集成，以提高资源和环境信息系统在动态分析，监测和预报中的能力，并提高地理信息系统的准确性. 遥感分析.

20.2.1.2系统配置

地理信息系统主要由GIS硬件，软件，地理数据（）和系统管理操作员四个部分组成.

GIS硬件主要是一台计算机，包括必要的外部设备，例如数字化仪，打印机和绘图仪. 可选设备包括扫描仪，激光绘图仪和打印机，磁带机等.

地理空间数据是指使用地球表面的空间位置作为参考系统的各种景观数据（例如自然，社会，人文，经济等）. 这些数据可以采用图形，图像，文本，表格和数字的形式. 它是由系统构建者通过相关的定量工具和媒体输入的. 它是系统程序的目标，也是GIS通过模型抽象表达的现实世界的本质. 内容.

早期的GIS已经基于各种类型的地图作为主要数据源. 随着遥感技术的兴起，遥感信息由于其周期性，动态性，信息量丰富，采集效率高以及直接数字记录和传输等特点，已成为重要的GIS信息源和数据更新方法. 遥感与GIS的结合是空间技术的发展趋势.

系统开发，人员管理和使用是GIS的重要组成部分. 由于GIS是动态地理模型，因此仅系统硬件，软件和数据就无法构成完整的GIS. 它需要人工组织，管理，维护和数据更新，以不断完善系统，并使用地理分析模型合理地提取各种信息，以供研究和决策.

GIS软件是GIS技术的核心. 它不仅是GIS技术的集中体现，而且是该技术的应用基础. 通用商业产品，例如美国的ARC / INFO系统和中国的MAPGIS，主要由五个部分组成: 数据收集，数据管理3s技术与集成，数据分析，数据转换和数据输出.

（1）数据收集

其功能是完成地球科学数据的收集和输入，可以使用扫描仪，数字化仪，图形终端或其他系统的磁盘数据文件输入. 信息的主要来源是: 专题图（包括地形图），统计表，遥感图像，实测数据以及来自其他系统的数据文件.

主要的数据收集方法如下: ①手动方法，是早期和实验中使用的方法，效率低，准确度低. ②手工跟踪数字化是目前地图数字化最有效的方法. 它是在手动跟踪数字化仪和数字化板的支持下进行的. 这样，可以以矢量格式获得数字地图数据. ③自动扫描是最有前途的数字方法. 通过扫描仪，扫描仪可以收集每英寸300至600点（线）的地图或图像的灰色或彩色，以形成点矩阵像素数据或多波段数据. ④数据通信是一种以网络方式获取其他相关信息系统的方法. 无论采用哪种方法进行收集，目的都是将数据源更改为GIS可以存储，管理和分析的形式.

（2）数据管理

该功能是存储，检索，查询，编辑和修改空间（几何）数据和属性（非几何）数据. GIS与其他信息系统之间的最大区别是空间数据的管理. 如何实现空间数据和属性数据的统一存储，检索，查询，编辑和修改是评估GIS的重要方面.

功能强大的GIS产品可以提供统一的空间管理系统，在各种范围内提供双向查询，编辑和建模功能，从而可以快速校正和更新空间数据及相关描述数据. 例如，许多最近发布的GIS软件使用了优化的，面向对象的管理系统，该系统可以快速访问的关系文件. 它在同一网络分布式关系中存储实际对象的空间关系，特征和属性. 在中，制作地图和拓扑数据结构是该数据模型的特征.

（3）数据分析

数据分析部分使用地球科学模型（预设模型或用户定义模型）来完成地理数据的分析和计算，这是GIS的核心内容. 目前，更成熟的分析功能包括地面数字高程模型，网络分析模型，邻近分析模型，区域分析模型，拓扑分析模型和空间距离搜索模型.

数字地面模型（DTM）在自然地理，地形，水利，工程设计，管道布线等领域具有广泛的应用. 将地图数字化后，可以使用轮廓来生成数字地面插值模型（DEM）. DEM还会生成10多种地形元素，例如坡度，坡向，山沟，山脊和表面粗糙度，以形成DTM数据. 利用这些地表信息与植被，土壤和人为因素的相关性，可以建立不同的地球科学应用模型.

网络分析模型广泛用于经济地理，市场分析和交通管理. 根据网络拓扑，此模型可以选择两点之间的最短路径，并绘制其长度和相关信息. 它还可以比较每个市场中心的服务范围和影响范围.

固定距离空间搜索（缓冲区）模型和相邻区域分析模型在区域规划，土地和土地管理等领域具有广泛的应用. 通过指定空间搜索距离，用户可以轻松进行空间搜索和查询，并了解一定范围内地理现象的空间分布；通过邻近区域分析模型，用户可以方便地搜索，查询和了解该区域周围的环境条件. 由于表是由架构定义的，因此表和空间数据链接在一起，因此用户可以执行集成的空间和属性处理，报表生成，列处理，属性标记以及交互式属性修改和更新.

点，线和面是GIS图形数据的基本单位. 相应的拓扑分析模型在自然资源管理，生态评估，土地评估和规划领域中具有广泛的应用. 它通过多个专题图或专题图和图像的组合生成新的专题图和新的属性表，为使用不同的评估和规划模型完成地理信息分析和地理数据计算提供了极大的便利.

上述系统底部的常规分析模型仅提供了一些数据分析工具. 在特定的应用领域中，有必要结合知识和实际需求来建立用户的应用模型.

（4）数据转换

是提供不同空间数据集的集成方式. 空间数据以矢量和栅格格式收集，存储和处理. 向量结构化数据可以更好地表达我们的空间想象力，因此最常用于手动数据收集. 但是，自动数据收集方法通常会生成与计算机的常规结构相匹配的网格结构数据. 因此，现代GIS应该与矢量和栅格数据格式兼容，并提供多种转换两种数据的方法，以满足对多源信息进行综合分析的需要.

（5）数据输出

数据输出部分以可视形式显示GIS信息或分析结果，例如屏幕，绘图仪，打印机输出等. 系统还支持硬件和软件副本显示，使用户可以获得在屏幕上看到的结果即，在绘制地图之前，用户可以提前看到硬拷贝输出图形. 用户还可以在图形窗口中编辑地图，包括颜色设计，轮廓精加工，生成比例尺，注释，图例，表格，公里网格等，最后由绘图仪或打印机输出.

20.2.2全球定位系统（GPS）

全球定位系统（GPS: Global Position System）是自1970年代初以来由美国军方开发的新一代卫星导航和定位系统. 它由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成. 工作卫星分布在6个轨道平面上. 卫星轨道平面相对于地球赤道平面的倾斜角为55°. 每个轨道飞机都配备3颗卫星. 其他每架轨道飞机都配备有备用卫星. 公里，卫星运行周期为11小时58分钟. 因此，在同一站，每天出现的卫星分布图是相同的，每天仅提前几分钟. 每颗卫星对地球的可见面积为地球总表面积的38％，并且每颗卫星每天约5个小时处于地平线上. 同时，地平线上的卫星数量至少为4，最大数量为11. 这种空间配置可以确保在地球上的任何时间，任何位置观察到至少4颗卫星，以及传播卫星信号的接收不受天气的影响. 因此，GPS是一种连续的实时导航，是全球性的全天候GPS. GPS的出现为现场的大量高精度定位提供了极大的便利，并且在定位和导航的准确性和速度上有了质的飞跃，并进入了电子和自动化时代.

GPS是新一代的卫星导航和定位系统. 它不仅具有全球性，全天候，连续的精确3D导航和定位功能，而且还具有良好的抗干扰性和保密性. 现在已在世界范围内广泛使用. 应该指出的是，全球定位系统的导航和定位在概念上是不同的. 所谓定位是指运动载体，例如安装在汽车上的GPS信号，然后在现场测量接收天线的位置. 这称为GPS定位. ，也称为GPS动态定位. 动态意味着指定的位在很短的时间内完成. 如果GPS测量了移动载具的实时位置，它还会测量移动载具的速度，时间和方向的状态参数7a686964616fe4b893e5b19e31333433616233，然后可以将移动载具“引导”到预定的目标位置，这称为导航. 可以看出，导航是一种广义的动态定位.

GPS是从军事角度开发的. 为了军事目的，它提供两种服务: 标准定位服务SPS（标准定位服务）和精确定位服务PPS（精确定位服务）. 前者用于民用，后者服务于美军. 为了限制非军事用户和其他国家/地区使用GPS的准确性，美国政府分别于1991年和1994年实施了“ SA（选择性可用性）”技术和“ AS（反欺骗）”技术. 以及“反欺骗技术”. SPS服务级别的定位精度降低到100 m，而受密码保护的PPS服务精度提高到1 m.

为了实施“ SA”技术，各国采取了技术对策，并且出现了差分GPS（差分GPS）. 在导航领域中，“差分”的概念早已被采用. 差分GPS的引入使差分技术提高到了前所未有的重要位置. 使用差分GPS几乎可以完全消除“选择可用性”引起的错误. 它使用一些地面发射站发送的已知精确位置的参考信号，将其与GPS定位信号进行比较和校正. 通过这种方式，可以通过建立参考通信链来精确地校正GPS数据. 目前，使用差分技术可以使定位精度超过单独使用PPS所获得的精度. 因此，美国比其他许多国家更快地将DGPS投入实际使用. 目前，其精度高达1厘米，可用于监视地球和冰川的微小运动. 2001年，美国取消了“ SA”技术限制，GPS定位精度大大提高.

全球卫星定位系统的迅速发展引起了各国军事部门和民政部门的广泛关注. GPS定位技术的高度自动化及其所实现的高精度和潜力也引起了测量工作者的极大兴趣. 尤其是在过去的十年中，GPS定位技术在应用基础研究，新的应用领域的发展，软硬件的发展等方面取得了飞速的发展. 广泛的科学实验活动显示了GPS定位技术的广阔前景. 这项新技术. 经典的大地测量技术已经发生了深远的变化，进入了一个新时代.

目前，GPS精确定位技术已广泛渗透到经济建设和科学技术的许多领域，并对经典大地测量学的各个方面产生了深远的影响. 它位于大地测量学和相关学科领域，例如地球动力学，海洋大地测量学，天文学，地球物理勘探，资源勘探，航空和卫星遥感，工程变形监测，移动目标的速度测量和精确的时间传递. 卫星定位技术的高精度和高收益.

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