遥感简介-北京大学光学精品课程.ppt

第十二章 3S集成技术 邬 伦 北京大学地球与空间科学学院 遥感与地理信息系统研究所 2004年12月 1．遥感简介 遥感(Remote Sensing)：通常是指通过某种传感器装置，在不与研究对象直接接触的情况下，获得其特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。 遥感技术的基础，是通过观测电磁波，从而判读和分析地表的目标以及现象，其中利用了地物的电磁波特性，即“一切物体，由于其种类及环境条件不同，因而具有反射或辐射不同波长电磁波的特性” 。 遥感也可以说是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，通过观测电磁波，识别物体以及物体存在环境条件的技术。 1．遥感简介 遥感器（Remote Sensor）：接收从目标反射或辐射电磁波的装置。 遥感平台（Platform）：是搭载这些遥感器的移动体，包括飞机、人造卫星等，甚至地面观测车也属于遥感平台。 遥感分为被动式遥感（Passive Remote Sensing）和主动式遥感（Active Remote Sensing）两种 。 1．遥感简介 首先，遥感器不与研究对象直接接触，也就是说，这里的“遥”并非指“遥远”； 其次，遥感的目的是为了得到研究对象的特征信息； 最后，通过传感器装置得到的数据，在被使用之前，还要经过一个处理过程。 遥感数据过程 1．遥感简介：遥感数据的处理 通常是图像形式的遥感数据的处理，主要包括纠正（包括辐射纠正和几何纠正）、增强、变换、滤波、分类等功能 。 数字图像处理的主要功能 1）图像纠正 2）增强 3）滤波 4）变换 5）分类 2．全球定位系统简介 全球定位系统(GPS, Global Positioning System)：是一种利用人造地球卫星进行点位测量导航的技术。 全称是NAVSTAR(NAVigation Satellite Timing And Ranging)/GPS。 2．1 GPS系统介绍 GPS系统包括三大部分： 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 2．1．1 GPS卫星及其星座 由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成。 均匀分布在六个相互夹角为60度的轨道平面内。 GPS卫星用L波段两种频率的无线电波（1575.42MHz和1227.6MHz）向用户发射导航定位信号，同时接收地面发送的导航电文以及调度命令。 2．1．2地面控制系统 ：包括位于美国科罗拉多的主控站以及分布全球的三个注入站和五个监测站组成，实现对GPS卫星运行的监控。 2．1．3 GPS信号接收机 捕获GPS卫星发射的信号，并进行处理，根据信号到达接收机的时间，确定接收机到卫星的距离。 2．2 GPS定位基本原理 GPS定位基本原理是利用测距交会确定点位。 2．3 GPS误差和纠正 造成GPS定位误差的因素： 由于卫星轨道变化 以及卫星电子钟不准确 以及定位信号穿越电离层和地表对流层时速度的变化 最为严重的误差则是由于美国军方人为降低信号质量造成的，这种误差可高达100米。 3．GIS与遥感的集成及具体技术 GIS与遥感的集成，可以三个不同的层次[Ehlers]： 分离的数据库，通过文件转换工具在不同系统之间传输文件； 两个软件模块具有一致的用户界面和同步的显示； 集成的最高目的是实现单一的、提供了图像处理功能的GIS软件系统。 GIS作为遥感图像的应用 GIS作为图像处理工具 遥感数据作为GIS的信息来源 4．GIS与全球定位系统的集成及具体技术 1）定位 2）测量 3）监控导航 5． 3S集成综述 5． 3S集成综述 三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。 GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。 RS、GIS、GPS集成的方式可以在不同的技术水平上实现 。 * * 几种常见地物（水、绿色植被、裸旱地）的电磁波反射曲线 多光谱扫描仪示意图[Curran] 图：遥感图像几何畸变的各种情形 图：GARMIN手持式GPS接收机 图：测距交会定位示意图 图：GIS与GPS集成的系统结构模型 图：3S的相互作用与集成