数字地球与3s技术
第9讲 3S技术
上海GPS气象网
•投入运行的上海GPS气象服务网由分布在上海、安
徽、浙江和江苏的14个GPS基准站组成，
•以上海为中心，覆盖整个长江三角洲地区，能全天
候地提供长江三角洲地区的可降水汽量的变化信息。
•分辨率从现在的12小时采样一次提高到30分钟一次
.
•站点分布也由目前的300公里以上下降到100公里左 右。
●地理坐标编码的意义：
A 使遥感图像真正成为数字化的地学资料；
B 使遥感资料能熔入GIS中发挥应有的作用 ●地理坐标编码的实现： A 根据GCP计算像元行列值与大地坐标(或经纬度) 之间的对应关系并记录之 B 几何精校正时记录新图像像元与大地坐标间的 对应关系 也可将图像嵌入已作地理编码的图象中实现之
遥感图像所反映的对象，是以空间单元来组织 和表述的，不直接包含地理坐标，只有单元(像元) 的行列序号。要以遥感图像为数据源进行地理数 据采集，必须给图像加上地理坐标信息----进行 地理坐标编码：即建立图像像元行列值(col,row) 与地理坐标(X,Y)之间的一一对应关系。 图像一旦具有地理编码信息，任何一个像元的 地理坐标都可依据(col,row) (X,Y)这个对应关 系准确求得；同样，对一个给定的地理坐标，亦 可计算出与其对应的图像像元。
2、全球定位系统(GPS)：
NAVSTAR/GPS(Navigation Satellite Timing And Ranging/ Global Positioning System) 美军方73年开始，93年完成 GPS 3个组成部分：卫星、控制 系统和用户
现有 24 颗卫星在距离地面大约 20183km 轨道高度上以每日绕地两 周的周期运行着。6条轨道按轨道面夹角60∘间距分开。每条轨道与 赤道面的交角为55 ∘。每条轨道上有4颗卫星。 每颗卫星发射两种频率的无线电波用于定位。第一频率 L1 ， 1575.42MHz ；第二频率 L2 ， 1227.6MHz ；而载波频率由两种伪码 [Pseudo—Random Noise(PRN)Code]和一条导航消息调制而成，载波 频率及其调制由星上原子钟控制。 GPS控制系统由设在印度洋的Diego Garcia，大西洋的Ascencion， 太平洋的 Kwajalein 和夏威夷以及 Colorado Springs 五个监测站组 成。Colorado Springs站为监测总站。卫星监测站的功能是监测卫 星运行状况，确定其轨道和星上原子钟的工作状态，传送需要传播 的信息到各卫星上。 GPS 用户使用适当的接收机下载卫星信号码及载波相位并提取传 播的消息。将下载接收到的卫星信息码与接收机产生的复制码匹配 比较，便可确定接收机至卫星的距离。如果计算出 4颗或更多卫星 到接收机的距离，再与卫星位置相结合，便可确定 GPS 接收机天线 所在的3维地心坐标(以WGS84为标准的椭球面坐标)。若用于高精度 的大地测量，则需记录并处理载波或信息波的相位数据
3S基础知识普及——基本术语
一、什么是“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。
二、为什么“3S”技术走到了一起人类有一个梦想，就是想只用一种方法，就把世间一切事物都管起来。
而遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS），它们具有天然的优势互补性，因此，它们就自然而然的“走到”一起来了。
它们在3S体系中各自充当着不同的角色，遥感技术是信息采集（提取）的主力；全球定位系统是对遥感图像（像片）及从中提取的信息进行定位，赋予坐标，使其能和"电子地图"进行套合；地理信息系统是信息的“大管家”。
将这三者有机的组合，人类的梦想就实现了。
“3S”是一个动态的、可视的、不断更新的、通过计算机网络能够传输的、三维立体的、不同地域和层次都可以使用的、“活”的系统。
三、什么是遥感技术（RS）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。
各种卫星通过不同的遥感技术实现不同的用途，如气象卫星是用于气象的观测预报；海洋水色卫星用于海洋观测；陆地资源卫星用于陆地上所有土地、森林、河流、矿产、环境资源等的调查；雷达卫星是以全天候（不管阴天、云雾）、全天时（不管黑天、白天）以及能穿透一些地物（如水体、植被及土地等）为特点的对地观测遥感卫星。
数字地球与3S技术
数字地球与3S技术中国科学院、中国工程院李德仁院士人们都说农业社会是资源经济．谁拥有资源(自然资源，人力资源等)谁就主宰世界。
在工业让会．谁拥有资本谁就主宰社会。
到了下世纪人类将进入信息让会．谁拥有知识谁就主宰世界．称之为知识经济。
数字地球是美国副总统戈尔于1998年1月21日在“数字地球认识21世纪我们这颗星球”的报告中提出的一个通俗易读的概念。
它勾绘出了信息时代人类在地球上生存、工作、学习和生活的时代特征。
一、什么是数字地球1998年江泽民总书记在接见两院院士代表的讲话中指出：“当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，高科技成果向现实生产力的转化越来越快，初见端倪的知识经济预示人类的经济社会生活将发生新的巨大变化”。
什么是“数字地球”呢?所谓“数字地球”，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。
其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动等方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即“虚拟地球”。
通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、生活、娱乐服务。
严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。
二、数字地球的技术基础要在电子计算机实现数字地球不是一个很简单的事，它需要诸多学科，特别是信息科学校术的支撑。
这其中主要包括：信息高速公路和计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存贮技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术。
1、信息高速公路和计算机宽带高速网一个数字地球所需要的数据已不能通过单一的数据库来存贮，而需要由成千上万的不同组织来维护。
数字地球与3S技术
数字地球与3S技术中国科学院、中国工程院李德仁院士人们都说农业社会是资源经济．谁拥有资源(自然资源，人力资源等)谁就主宰世界。
在工业让会．谁拥有资本谁就主宰社会。
到了下世纪人类将进入信息让会．谁拥有知识谁就主宰世界．称之为知识经济。
数字地球是美国副总统戈尔于1998年1月21日在“数字地球认识21世纪我们这颗星球”的报告中提出的一个通俗易读的概念。
它勾绘出了信息时代人类在地球上生存、工作、学习和生活的时代特征。
一、什么是数字地球1998年江泽民总书记在接见两院院士代表的讲话中指出：“当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，高科技成果向现实生产力的转化越来越快，初见端倪的知识经济预示人类的经济社会生活将发生新的巨大变化”。
什么是“数字地球”呢?所谓“数字地球”，可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。
其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动等方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即“虚拟地球”。
通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、生活、娱乐服务。
严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。
二、数字地球的技术基础要在电子计算机实现数字地球不是一个很简单的事，它需要诸多学科，特别是信息科学校术的支撑。
这其中主要包括：信息高速公路和计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存贮技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术。
1、信息高速公路和计算机宽带高速网一个数字地球所需要的数据已不能通过单一的数据库来存贮，而需要由成千上万的不同组织来维护。
数字地球技术的发展与应用
数字地球技术的发展与应用摘要：地球的空间表达方式，由过去的模拟地图到数字地图是数据处理技术的飞跃，由数字地图到地理信息系统再到“数字地球”是信息技术发展的本质飞跃。
因此“数字地球”的出现是时代发展的必然趋势。
本文通过对“数字地球”技术及其在地理环境和气象信息的可视化进行介绍，从而让我们对“数字地球”的发展与应用有进一步的了解。
关键词：数字地球；信息技术；地理环境可视化；气象信息可视化1数字地球技术1.1 数字地球的概念数字地球指的是一种地球信息模型，它把地球上每一个角落的信息都收集起来，按照地球上的地理坐标建立成一个完整的信息模型，是一个虚拟的地球，其核心是利用数字化手段处理地球，最大限度地利用信息资源。
它是以地球作为研究对象，以地理坐标为依据，具有多分辨率、海量数据和多种数据融合、并可用多媒体和虚拟技术进行多维的(立体的和动态的)表达，具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化特征的技术系统。
1.2 数字地球的理论技术基础数字地球是遥感图像处理系统、地理信息系统、全球定位系统、宽带网络以及仿真和虚拟技术等现代科技的高度融合体，是信息技术发展的必然结果。
据不完全统计，在自然与人类社会的信息流量中，具有地理参考特征的各种信息流量占总信息流量的80%左右。
而具有地理特征属性的空间信息均与地球有关，因此在进入信息时代的社会中，提出数字地球的概念，创建数字地球，以至于在各个领域中应用数字地球，是必然的事情。
地球信息科学是数字地球的理论基础，包括地球信息系统理论和信息科学理论、地球耗散结构与自身组织理论和地球分形与自身相似理论等。
数字地球主要由空间数据、操作平台、应用模型组成。
1.3“3S”技术所谓“3S”技术，即全球导航定位系统（GNSS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）。
没有“3S”技术的发展，现实变化中的地球是不可能以数字的方式进入计算机网络系统的。
将“3S”技术中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、可靠、准确的收集处理与更新。
数字城市中3S技术的应用
苏州科技学院《数字城市概论》课程论文论文题目:数字城市中3S技术的应用专业：测绘工程姓名：李冬学号： 1020115226指导老师：王颖2013.12.27数字城市中3S技术的应用摘要：数字地球建设是现代在信息技术的龙头，数字城市是数字地球的重要组成部分，在数字城市的建设中用到的GPS、GIS、RS技术，其形式多为三者的集成应用上，即3S集成技术，其集成应用已经应用到了数字城市建设中的诸多应用。
关键词：GPS GIS RS正文1、GPS1.1 GPS定位原理数字地球GPS定位的基本原理是：根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。
1.2 GPS定位系统的定义GPS定位系统是指利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，简称GPS(Global Positioning System)。
GPS定位系统功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素;这三个要素缺一不可;通过这三个要素，可以提供车辆防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。
GPS定位系统是美国第二代卫星导航系统。
是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。
和子午仪系统一样，GPS定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。
GPS定位系统的构成空间部分(太空部分)GPS定位系统的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。
这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。
卫星的运行周期约为12恒星时。
每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。
GPS 用户正是利用这些信号来进行工作的。
可见，GPS定位系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。
1.3 GPS定位系统的发展现状及应用近年来，随着人们生活水平的不断提高，汽车逐渐进入家庭，并成为生活必需品，未来几年内汽车的增长速度还将会大幅上升。
3S技术应用现状与发展趋势
3S技术应用现状与发展趋势1. 引言1.1 研究背景随着科技的不断发展，地理信息系统（Geographic Information System）、遥感（Remote Sensing）和全球定位系统（Global Positioning System）这三大技术被广泛应用在各个领域。
这三种技术相互结合，构成了3S技术。
3S技术因其高精度、高效率、高实用性等特点，被广泛应用于城市规划、土地利用监测、资源调查、环境保护、农业生产等众多领域。
随着大数据、人工智能等技术的不断发展，3S技术也在不断演进，为各行各业提供更加精准和可靠的服务。
研究3S 技术的应用现状与发展趋势，对深入了解地理信息领域的发展现状，推动技术的创新和应用具有重要意义。
【200字】1.2 研究意义1. 提高资源利用效率。
通过应用3S技术，可以实现对资源的全面监测和管理，帮助决策者更好地制定资源开发利用方案，提高资源利用效率，实现可持续发展。
2. 可以提高灾害防治能力。
在灾害发生时，利用3S技术可以快速准确地获取受灾情况的信息，为救灾和灾后重建提供准确数据支持，提高灾害防治能力。
3. 促进城市规划和管理。
借助3S技术，可以实现对城市空间信息的实时监测和分析，为城市规划和管理提供科学依据，促进城市的可持续发展。
4. 保护生态环境。
3S技术可以帮助监测和评估生态环境的变化，为生态环境保护和恢复提供科学依据，实现经济发展与生态环境保护的协调发展。
研究3S技术的意义在于它具有广阔的应用前景，可以为社会经济的可持续发展提供重要支撑，促进各行业的现代化进程。
深入研究3S 技术的应用现状与发展趋势，对于推动科技创新、促进产业升级具有重要意义。
2. 正文2.1 3S技术概述3S技术是一种集成了遥感（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographic Information System）和全球定位系统（Global Positioning System）的综合技术。
“3S”技术及应用
河流 坝、桥梁等人工建筑。河水比较混浊或者水较浅，则色调
浅；河水清澈或水较深，则色调较深
湖泊
湖岸呈自然弯曲的闭合曲线，轮廓较为明显。常为均匀的 深色调
钢筋水泥结构的房屋，排列较规则整齐；砖木结构的房屋
城市
排列不规则；钢筋水泥结构的房屋色调多为浅灰；砖木结 构的房屋色调多为深灰；城市的夜景在周围深色调的背景
特点和功能
简单理解
遥感(RS) 地表观察、地理数据收集 是什么？有什么？
全球定位系统 空间位置(地理坐标)的确
(GPS)
定、导航
在哪里？
地理信息系统 数据采集、数据分析、决
(GIS)
策应用
为什么？有何联 系？怎么做？怎么
办？
2．实际应用中“3S”技术的选取方法
方法
具体判断技巧
GPS 的主要功能是定位和导航。它的最大特点是工作
B．郊区种植业迅速发展
C．城市热岛效应减弱
D．郊区生态环境改善
解析：第 1 题，根据“3S”技术的特点并结合选项可知，土地利用 方式可通过电磁波反射率来判断，即通过遥感监测得出；而近十 年的土地利用变化情况可通过地理信息系统进行分析得出，故本 题正确答案为 B。第 2 题，郊区近十年林地面积和草地面积、水 域面积、建设用地比重增加，耕地面积比重下降，其中林地面积、 草地面积比重增加较大。说明郊区实施了退耕还林还草，促使植 被覆盖率上升，生态环境得到改善，故 B 项错误、D 项正确。城 区中建设用地比重增加较大，而林地、草地面积比重下降，说明 植被覆盖率下降，城市热岛效应加剧，故 A 项、C 项均错误。 答案：1.B 2.D
“点” 对象是“一个点”或“多个点”，明显区别于 RS 和
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数字地球（上）
当你来到一个繁华而陌生的都市，它能给你指点迷津，帮你顺利快捷地抵达目的地；当你憧憬着将一片荒芜的土地改造成瓜果飘香的良田时，它能为你提供地形、气候、土壤等自然条件的信息，帮助你科学地评估该地区的发展前景；当某地发生了自然灾害或突发事件，它能帮助你迅速了解灾情和现场情况，找出最佳的救助方法和应急措施；利用虚拟现实技术，它还可以模拟地球的演变过程，帮你回到远古时代，甚至进入未来世界。
这就是神奇的数字地球。
数字地球是近几年才提出的一个概念。
2000年2月，“奋进号”航天飞机发射上天，绘制全球数字地形图，实际上已经开始了构建数字地球的基本工作。
数字地球应该说是对我们真实的地球的一种数字化的重现。
在这样一种条件下，人们就可以坐在家里头或者办公室里面，不用到实地去，对我们的地球进行一种三维的、可视化的信息检索和空间漫游。
数字地球是一个与地球相对应的动态的虚拟地球，是整个地球的环境资源和人文信息在计算机中的缩影，主要包括专业的数据与信息的获取、更新、存储、处理、提取、分析和传播等体系。
在三维空间数据基础上发展起来的数字地球可以包容80％以上的人类信息，将为信息高速公路乃至未来的信息社会提供内容丰富，形式多样的信息和资源。
目前，地球是人类唯一的家园，合理地开发与利用地球资源，有效保护与优化地球环境，是全人类共同的责任。
为了研究和解决有关地球的重大问题，世界上许多国家正在积极发展和运用先进的地球信息技术，如遥感（RS）地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS），以数字的方式获取、处理和分析有关地球自然和人文方面的空间数据，并希望以此为基础，更好地解决人类可持续生存与发展的诸多复杂问题。
数字地球的概念就是在这样的背景下应运而生的。
人们提出：把有关地球的海量的、多分辨率的、三维的、动态的数据按照统一的地理座标集成起来，形成一个数字化的地球，最大限度地开发和利用信息资源。
借助于信息传递的数字化和网络化，通过这个数字地球，用户就可以在办公室的终端或者会议室的大屏幕投影上，按着地理座标
检索和展示千里之外的三维地形、地貌和地面物体，对着逼真的电子沙盘了解地球上任何一处、任何方面的信息，真正实现“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”的古老梦想。
数字地球是地球科学和信息技术发展的一个重要方向。
也许不用多久，它就会走进我们的生活。