3S集成技术应用实例(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第三节 "3S" 技术综合应用实例3S 技术在车辆导航与车辆监控系统中的综合应用 3S技术在海洋资源开发中的应用 3S技术在精细农业发展中的应用3S技术在土地研究中的应用3S技术在全球变化研究中的应用3S技术在其它领域中的应用8.3.1 3S 技术在车辆导航与车辆监控系统中的综合应用 车辆导航与监控系统是一项融 GPS 、 GIS 、遥感技术与通讯技术为一体的复杂系统，它通过对车辆（移动目标）的导航、动态跟踪、监控、检查与服务等机制，来完成对车辆的综合管理与控制。目前，这类系统已经在国内外不少城市试用，它倍受公安、银行、保安、出租车管理等部门的青睐。 车辆导航与车辆监控系统主要由硬件、通讯环境、 GPS 导航仪和地理信息系统等组成。 系统硬件包括监控中心计算机阵列和全部移动车台；在 3S 技术支持下，监控中心计算机阵列连网后形成车辆信息监测与控制系统，管理人员可以对监控车辆进行动态编组管理、导航与调度，在控制中心，具有大画面、高清晰度的大屏幕显示系统能够动态实时地显示来自各个车辆运行状况，管理人员可以实时看到移动车辆运行情况，对不同区域或特定目标进行锁定式监控，系统确保紧急报警信号优先监测，在紧急状态时可以应急调出具有辅助决策功能的警情专用地图，详细显示以事故地点为中心的区域情况，以供决策参考。 GPS 导航仪在移动车辆上主要具有对行驶中的车辆进行定位和提供导航功能的功能。 GIS 在车辆导航与监控系统中的综合应用 车辆安装 GIS 后，司机在汽车上可以进行以下查询：道路上任一点相关信息（沿街单位名称、周围旅馆、饭店信息、治安岗亭等特殊信息）、城市任一条公路信息（长度、路况、路边单位分布及电话号码等）、最优路径计算，给出动态目标起点到终点之间的最优路径 ( 选择两点之间最近路线，最快路线等 ) 、可计算出电子化地图上任意两点间的距离。 在控制中心，地理信息系统可以完成以下功能： 支持扫描仪和数字化仪输入，可以对数字地图中公路信息进行增加、删除、移动等修改。此外支持数据文件的输入，地理信息系统读入图形数据文件，然后用它直接生成图形。例如，将 AutoCAD 生成的图形直接读入系统，进行显示。 支持电子地图的无级缩放、分层显示和管理；地图与数据报表打印与输出。挂接多种数据库，支持对动态目标信息、道路信息、地理信息及服务设施信息等各种信息的查询。 遥感信息在车辆导航与监控系统中的综合应用 (1) 利用高分辨率遥感影像图作为电子地图。 (2) 利用高分辨率遥感影像图更新城市矢量道路图。库进行更新。 3S 在车辆导航与监控系统中的综合应用 在车辆导航与监控系统中，遥感技术以数字图像方式提供了城市范围内道路与相关因子动态变化信息，它可以在 GIS 中作为电子数字地图使用，也可以利用遥感图像来及时更新道路数据库。全球定位系统提供了车辆目前所处的精确位置等信息，位置信息可以在 GIS 支持下，在显示器上以 “ 点 ” 状符号表现出来，直观的向司机指明当前车辆在道路上的位置，同时该车的位置信息可以通过无线集群通讯网接入控制中心局域网，车辆导航与监控系统服务器接收各个移动车辆的位置信息，并分发给与其相连的各个操作台。管理操作台与监视操作台上安装有 GIS 系统，它可以把 GPS 定位信息在电子地图中相应位置上表现出来，地理信息系统可以实现各种车辆信息的管理、显示和分析，为管理人员和司机提供辅助决策，在突发事件时它可以快速在地图上准确标出各个移动车辆的当前位置，为公安快速反应，交通调度管理，车辆报警求援提供帮助。以上各项技术各有侧重，相互补充，共同完成车辆导航与监控系统承担的各项任务。 8.3.2 海洋资源开发中的 “3S” 技术应用 长期以来，海洋捕鱼主要依靠 “ 鱼老大 ” 的直观经验在茫茫大海中确定渔场的位置，显然，这种作业技术十分落后，捕鱼量不可能稳定高产。事实上，海洋的鱼群运动以及鱼饵料的时空分布是有规律可循的。海洋鱼群对海洋生态环境有极大的依赖性。水温、水色、海流、风场、盐度等海洋环境参数及其变化控制着鱼类的生存、繁殖、洄游、分布以及中心渔场位置、渔期早晚和捕获量，这为遥感、地理信息系统和全球定位系统在开发海洋渔业资源方面的应用提供了可能性。 遥感在海洋渔业资源开发中的应用 自从 TIROS(Television and Infra-Red Observation Satellite) 业务系列卫星投入运行以来，向人们提供了大量海洋遥感数据。海洋学家发现不同的鱼种有不同的温度习性，鱼饵料场往往分布在冷热水交界面上。因此，利用海面温度图可以推断渔场的分布。于是利用遥感数据进行处理分析，绘制海洋表面温度分布图，遥感技术成了发现渔场的有力工具。在八十年代初期，日本渔业已应用旬平均海温图来指导渔业生产，其远洋渔业也是利用遥感遥测指导捕鱼活动。 地理信息系统在海洋渔业资源开发中的应用 地理信息系统支持海洋数字地图的显示与管理。渔民在海洋上捕鱼，可以方便的使用地理信息系统来显示电子地图，在电子地图上渔民可以看到 GIS 模拟出海洋渔场的分布，中心渔场的位置、渔场边界、渔场密度分布状况。在计算机显示屏幕上，海洋状况可以采用二维、三维图像方式来表达，各种统计信息也可以采用直方图、折线图或者二维表的形式来表现，这为渔民观察、使用与分析鱼情提供了方便。 友善化用户界面技术为用户的查询提供了方便。渔民可以利用渔业数据库查询不同海区的水温、叶绿素浓度及分布、海洋表面风场以及流场分布，海水深度、盐度等信息。海洋渔业资源与环境数据库具有 “ 多文档、巨容量 ” 特点，它包括渔业资源与环境统计数据、栅格数据和遥感数据，可以采用面向对象的层次数据模型，实现渔业资源与环境数据库管理。这种管理技术，方便渔民检索查询。 全球定位系统在海洋渔业资源开发中的应用 利用 GPS 接收机确定当前捕鱼船所在的位置。 GPS 接收机进入定位状态后，液晶显示屏显示当前捕鱼船在海洋中的经纬度及当前时间。因此，利用 GPS 接收机，渔民可以随时在浩瀚的海洋中随时了解船只的位置，这比利用太阳和星星辨认方向要精确。3S 技术在海洋渔业资源开发中的综合应用 遥感技术与地理信息系统的综合应用： 海洋遥感数据经过专家分析，可获得大面积、准实时的综合渔场环境参数。在 GIS 支持下，利用遥感技术提供的海洋生态环境参数，结合渔场预测模型和专家知识库，推测海洋鱼群的繁殖、洄游、分布及中心渔场位置，对海洋渔场进行预测、预报。在海洋电子地图上给出中心渔场、渔场边界、鱼群密度分布等信息，并对鱼群维持的时间做出预报。为海洋渔业捕捞提供技术支持。 全球定位系统与地理信息系统结合： 地理信息系统可以将海洋数字地图表现在显示器上，在数字地图上可以看到岛屿、暗礁、洋流、主要鱼群的洄游路线和渔场的分布范围，全球定位系统则提供了当前船只所在的位置，这种以数字形式表示的地理位置信号通过全球定位系统与计算机接口，进入地理信息系统，它可以直观形象的在数字地图上表现为一个箭头或者船只符号，随着船只不停行驶，其航行路线可以记录在地理数据库中，并能够动态地在数字地图上表现出来。 3S 技术在海洋渔业资源开发中的综合应用中有待解决的几个问题 3S 技术在海洋渔业资源开发中的综合应用刚刚起步，它存在着以下一些有待解决的问题： (1) 海洋专题图与卫星遥感图像的匹配问题。 (2) 由于不同的海洋专题图可能具有不同的投影方式和不同比例尺，它需要进行投影变换和统一比例尺，在此基础上才能进行海洋专题图与卫星遥感图像的匹配。 (3) 业务化运行问题。利用 3S 技术发展海洋渔业生产，需要有一个业务化部门专门负责对每天实时接收的数十条轨道的极轨卫星和每小时一次的静止卫星资料进行处理分析，及时获取海温、水色、风、海流及锋面等海洋渔场综合参数，发布海况速报，提供中心渔场短期预报和渔讯期中长期预报，只有这样才能真正促进海洋渔业的发展。 8.3.3 精细农业发展中的 “3S” 技术应用 农业是一个国家的基本产业，按照农业地域分异规律，因地制宜发展农业，这对于合理利用农业资源，发挥地区优势，增加粮食生产，保护生态环境具有重要意义。在信息社会， " 精细农业 " 代表着农业发展的一个方向，也是农业研究领域的热点。 精细农业发展受到 “3S” 技术的推动。 70 年代，遥感与地理信息系统技术的发展，为 “ 精细农业 ” 发展作了技术上的准备。 80 年代各发达国家在提高农产品市场竞争力目标驱动下，对减少环境污染，节约劳动成本、提高农业利润的大田作物生产的高新技术给予了广泛的关注，遥感与地理信息系统和辅助决策支持系统开始在农业较大范围中应用。 90 年代初期卫星定位系统技术的民用化，推动了 3S 在农业生产中的应用，导致了 “ 精细农业 ” 的诞生并推动了精细农业的发展。目前国外关于精细农业的研究，主要内容仍然集中在 “3S” 技术利用上。可以说精细农业的发展起步不久， “3S” 技术在精细农业示范应用中预示了良好的发展前景。在 “3S” 技术支持下的精细农业具有技术性强、定量化、定位化等特点。 遥感在精细农业中的作用 遥感技术可以客观、准确、及时的提供作物生态环境和作物生长的各种信息。它是精细农业获得田间数据的重要来源。 全球定位系统在精细农业中的作用 全球定位系统是一种同时接收来自多颗卫星的电波导航信号 , 测量地球表面某点准确地理位置的技术系统 , 英文简称 GPS 。近几年来， GPS 产业发展很快，一些美国大公司提供了用于农田测量、定位信息采集和与智能化农业机械配套的 DGPS 产品。 地理信息系统在精细农业中的作用 地理信息系统可以被用于农田土地数据管理，查询土壤、自然条件、作物苗情、作物产量等数据，并能够方便的绘制各种农业专题地图，也能采集、编辑、统计分析不同类型的空间数据。 3S 技术在精细农业中的综合应用 全球定位系统的优势是精确定位，地理信息系统的优势是管理与分析，遥感的优势是快速提供各种作物生长与农业生态环境在地表的分布信息，它们可以做到优势互补，促进精细农业的发展。 GPS 和 GIS 结合提供了科学种田需要的定位和定量进行田间操作和田间管理的技术手段。 GPS 特点是可以确定拖拉机和联合收割机在田间作业中的精确位置。 GIS 特点是对各种田间数据进行处理和定量分析，二者结合可以提供科学种田需要的定位和定量技术手段，进行田间操作和田间管理。例如：地理信息系统能够根据地块中土壤特性 ( 土壤结构和有机质含量 ) 和土地条件 ( 土地平整度和灌溉 ) ，结合 GPS 接收机提供的位置数据，指挥播种机进行定量播种，播种的疏密程度与土地肥力和土壤质地等作物生长环境相适应。在 GIS 和 GPS 指挥下，农药喷洒机可以在病虫害发生地去自动喷洒农药。 遥感和 GIS 结合提供了多种数据源，这为建立农田基础数据库奠定了基础。农田基础数据库是农田科学管理的基础。搭载在拖拉机和联合收割机上的地理信息系统可以记录下各种农田操作过程中获得的数据，如作物品种、播种深度、喷洒农药类型、施肥和灌溉，以及收获产量，同时记录下田间作业时的位置与范围，灌溉量、化肥使用量、农药喷洒量、喷施部位、使用时间、当时天气状况，这些都可以记录在数据库内，日积月累，形成农田基础数据库。此外，也可以通过观察，将作物生长情况，田间管理措施和生态环境等数据输入到数据库中。农田基础数据是农业生产辅助决策支持系统的重要科学依据。 8.3.4 土地研究中的 “3S” 技术应用 遥感、地理信息系统和全球定位技术为土地科学提供了全新的研究手段，导致了土地科学研究范围、内容和方法的巨大变化。 RS 、 GIS 及 GPS( 全球定位系统 ) 在土地研究领域的推广与应用，带来了十分明显的社会效益和经济效益。 遥感技术在土地领域中的应用 常规的土地资源调查方法，获取数据的周期长而且精度差，数据和图件的管理、传输、分析手段落后，无法提供及时、准确、全方位的信息。加上每年土地利用和土地覆盖状况都在变化，往往使耗资巨大的调查结果难以反映当前土地资源现状，而应用遥感技术可以快速获得土地利用和土地覆盖的动态变化信息。 地理信息系统在土地领域的应用 地理信息系统最早是由土地部门发展起来的。尽管在不同土地部门中应用的地理信息系统名称不同，但它们实质上都是与具体部门相结合的地理信息系统软件。 空间定位系统在土地领域的应用。 GPS 由于定位的高精度和应用的灵活性，目前已经成为土地调查中进行空间定位的主要手段。在土地资源分布调查中， GPS 可以作为独立数据获取手段之一。对于权属划拨引起的用地类型改变的情况，可以使用 GPS 接收机在野外获取变化区域的定位数据，在此基础上对土地资源数据库进行更新。 8.3.5 全球变化研究中的 “3S” 技术应用 全球变化是指气候和地表及地表以上各种因子间的相互作用造成的环境变化，它涉及到岩石圈、大气圈、水圈和生 物圈。全球变化受到自然过程和人类活动的共同影响，目前已出现全球变暖、大气温室气体浓度增加、臭氧洞、地表植被覆盖和土地利用变化等几个比较重大的环境问题。 全球变化与对地观测研究的技术支撑是遥感技术、地理信息系统技术、全球定位技术与高速数字通讯网络。遥感技术提供了地球上环境与资源动态变化信息，地面卫星接收站与数字通讯网络分别实现天地之间通讯传输与地球不同区域分布式数据库的联网，地理信息系统完成地球资源与环境信息的分析任务，全球定位技术提供了地球表层观测地点的精确位置等信息，以上技术各有侧重，相互补充，在全球变化研究和对地观测研究中发挥着重要作用。 遥感技术在全球变化监测中的应用 遥感技术是全球变化动态监测的重要手段。利用遥感技术获取全球变化信息，时间周期很短。天空中运行的气象卫星，可以一天两次监测同一地区，法国 SPOT 地球观测卫星，在需要时可以 3 5 天的间隔观测同一地区，美国发射的地球观测卫星，以 16 18 天的时间间隔观察同样的地区。这里以大气监测为例，说明遥感技术的应用。当电磁波在大气中传输与目标物相遇时，会发生散射、吸收、频散等物理效应，同时目标物本身也是某个波段电磁波发射源。当大气成分的浓度、温度、压力等大气状况发生变化时，电磁波信号的强度、相位、频谱和偏振状态就会发生变化，从而储存了丰富的大气信息，分析接收到电磁波中的各种物理特征，由此可以反推大气的状况。因此，可以利用气象雷达，探测目标物的空间位置、形状、尺度、运动趋势、降水强度、云中含水量、降水粒子谱、水平风场、大气垂直速度、大气湍流场、大气温度层等。在美国气象学会第 78 届年会上，一些作者报告了利用卫星观测资料研究了对流层上层水汽传输的变化和对温室气体增暖的影响，对比了卫星观测与模式再分析的大气水汽变化，还研究了云过程对热带太平洋海温年变化的作用等。在季节 年际气候预测方面，他们在对控制 El Nino 形成的过程进行观测方面取得了突破。 GIS 技术在全球变化监测中的应用 全球变化数据检索与查询。如全球变化研究中，海陆气相互作用和水分循环在全球变化的区域响应中起着关键的作用。上述研究，涉及大气、海洋、地理、水文和生态多种学科的大量数据和多种遥感资料，它需要利用 GIS 技术进行管理、检索和查询。GPS 技术在全球变化监测中的应用 利用 GPS 定位技术监测气候变暖导致的海平面上升。利用高精度 GPS 测量地球表层的板块运动。 8.3.6 其它领域中的 “3S” 技术应用 1 、环境动态监测与环境保护 遥感技术是环境动态监测的重要手段。通过地球观测卫星或飞机从高空观测地球 , 监测的区域范围大 , 获取环境信息快速准确 , 能够及时发现陆地淡水和海水的污染、大面积空气污染、南、北极冰雪覆盖范围的变化、森林大火，火山喷发、洪水淹没区域等。利用遥感技术获取环境信息 , 时间周期很短。天空中运行的气象卫星，可以一天两次监测同一地区， SPOT 地球观测卫星 , 在需要时可以 3-5 天的间隔观测同一地区，地球观测卫星，以 16 18 天的时间间隔观察同样的地区。它们获得的环境动态观测数据，通过地理信息系统快速处理和分析，能够及时发现环境的变化，便于采取措施控制环境污染，最大限度避免环境危害，达到保护环境的目的。 2 、防灾、减灾、救灾 利用 NOAA 系列气象卫星实时传输的遥感信息，可以及时监测林火发生的地理位置和所在的行政区域，包括经纬度、行政界线；森林火灾的动态演变，包括蔓延方向、燃烧面积和强度等；森林资源的损失情况，包括地类、林型及森林环境。在地理信息系统的支持下，可以快速制作遥感影象图，编制林火管制事态图 , 并通过屏幕显示、笔绘输出和打印机打印成图，为林火指挥人员提供实时决策依据。并利用地理数据库提供的扑灭火灾人员配置资料，根据预先制定的灭火方案，迅速进行灭火部署。在防灾、减灾、救灾中， GPS 技术还可以应用在精密的大地测量基准研究，而大地测量基准研究是地球动力学研究、地壳形变和地震预报的基础。用遥感方法监测地温变化已成为很有发展前途的地震预报手段之一。地理信息系统可以对自然灾害信息进行查询分析，尤其在自然灾害损失评估中具有重要作用。 RS 、 GIS 和 GPS 的 “ ” 集成将为灾害预测预报、制定防灾救灾预案、灾期应急行动指挥、灾后损失评估和治灾工程规划提供现代化的科学手段。 3 、城市规划与城市管理 航空像片和高分辨率的卫星图像可以快速、真实地提供城市规划方面的大量信息。通过航空像片和高分辨率的卫星图像的判读和解译 , 城市规划人员和城市建设管理人员能够了解城市基本布局，或者了解城市建成区内的居民住房、工厂、商店、学校等各种建筑物 , 广场、街道、公园绿地和河湖水面的分布现状，这对于提高城市规划水平 , 监测城市规划的实施 , 总结城市规划方面的经验教训 , 搞好城市建设 , 有着重要的意义。地理信息系统的真正价值在于它能够快速进行分析，帮助规划人员来解决城市规划中碰到的问题。 GPS 技术在城市交通管理和社会治安管理中具有重要作用， GPS 为飞机、车、船导航和调度管理提供了全新的手段，也为银行、保险、公安、医疗、出租车等各类业务车辆提供了监控、调度和安全管理手段，因而将大大加强城市交通管理和社会治安工作。 专心-专注-专业