3S集成与应用
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案
3S技术的集成及其应用-人教版高中地理选修七教案一、教学目标1.掌握3S技术的概念和原理；2.了解3S技术在人类生产和生活中的应用；3.能够使用3S软件进行地球物理环境及自然资源的调查和分析；4.能够对实际问题进行3S技术方案设计。
二、教学内容1. 3S技术的概念和原理3S（即遥感、地理信息系统、全球定位系统）是一种集成应用的地球空间信息技术。
遥感是指利用航空、卫星等遥感技术获取地面目标相关信息；地理信息系统是指将空间数据与属性数据相结合而形成的信息系统；全球定位系统是指利用卫星定位技术对地面物体进行精确定位。
在3S技术中，遥感提供了获取地面信息的手段，地理信息系统提供了空间数据与属性数据相结合的技术支持，全球定位系统则提供了精确定位的服务。
集成应用这三项技术可以帮助我们更好地了解地球的自然环境和人类活动，从而实现对地球资源的有效管理、利用和保护。
2. 3S技术的应用3S技术在人类生产和生活中应用广泛。
其中，遥感技术可以用于农业、水资源管理、城市规划等领域；地理信息系统可以用于物流、环境监测、电子商务等领域；全球定位系统则应用于航空、交通、测绘、导航等领域。
在地理学领域中，3S技术被广泛应用于地球物理环境及自然资源调查和分析。
例如，利用卫星遥感技术可以获取气候、植被、土地等方面的信息，有助于对自然资源的管理和保护；地理信息系统可以为城市规划、土地利用等方面的决策提供支持；全球定位系统则可以用于采样和监测等方面的应用。
3. 3S技术方案设计在实际问题中，可以利用3S技术对自然资源、环境变化等方面进行调查和分析，并提出相应的解决方案。
例如，在城市规划中，可以利用地理信息系统和遥感技术获取城市建设用地和绿地的分布情况，然后与人口分布和交通网络相结合，提出相应的城市规划方案；在海洋资源开发中，可以利用遥感技术获取海域的浅滩、珊瑚礁等资源分布情况，然后提出相应的海洋开发方案。
三、教学方法本节课采用讲授和案例分析相结合的教学方法。
《3S 技术的集成及其应用》 讲义
《3S 技术的集成及其应用》讲义一、3S 技术概述3S 技术是指遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS）这三种技术的集成。
这三种技术各具特点，相互补充，为解决众多领域的问题提供了强大的支持。
遥感技术是一种通过非接触方式获取目标物体信息的技术。
它利用传感器接收来自地表物体反射或发射的电磁波信号，并对这些信号进行处理和分析，从而获取地表物体的特征和状态信息。
遥感技术具有大面积同步观测、时效性强、数据综合性和可比性等优点，能够快速提供大面积的地表信息。
地理信息系统是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
它可以将地理空间数据与属性数据相结合，进行空间分析和建模，为决策提供支持。
GIS 具有强大的空间分析能力、数据管理能力和可视化表达能力，能够对复杂的地理现象进行深入分析和研究。
全球定位系统是一种基于卫星的导航定位系统，能够为用户提供高精度的位置、速度和时间信息。
GPS 具有高精度、全天候、全球覆盖等优点，广泛应用于导航、测绘、地质勘探等领域。
二、3S 技术的集成3S 技术的集成不是简单的叠加，而是通过数据融合、系统集成和功能互补等方式，实现更强大的功能和更广泛的应用。
数据融合是 3S 技术集成的基础。
通过将遥感获取的图像数据、GPS 测量的位置数据和 GIS 中的地理空间数据进行融合，可以获得更全面、更准确的地理信息。
例如，将遥感图像与GPS 定位数据相结合，可以实现对遥感图像的精确定位和校正；将遥感数据和GIS 数据融合，可以进行土地利用变化监测、森林资源调查等。
系统集成是将 3S 技术的硬件和软件进行集成，形成一个统一的系统平台。
例如，将遥感传感器、GPS 接收机与 GIS 软件集成在一起，可以实现数据的实时采集、处理和分析，提高工作效率和数据质量。
3s集成技术应用实例
车辆导航与车辆监控系统主要由四部分组成。
硬件 通讯环境
GPS 导航仪
地理信息 系统
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地理信息系统在精细农业中的作用
地理信W息e系lc统om可e以t被o 用于农田土地数据管理， 查询土HU壤A、W自E然I T条ec件h、no作lo物gi苗es情、作物产量等数据， 并编能辑、够统方便计p分的re析绘se制不nt同各at类种io农型n的业空专题间数地据图。，也能采集、
4、土地研究中的“3S”技术应用
感技术与通W讯e技lc术om为e一to体的复杂系统，它通过对车 辆（移HU动A目W标E）I T的ec导h航no、lo动gi态es跟踪、监控、检查与 服务等机制p，re来se完nt成at对io车n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。
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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，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技术的集成与应用
• 遥感（Remote Sensing)：指遥远的感知，它是 从不同高度的遥感平台(Platform)上，使用各种传 感器(Remote Sensor)，接收来自地球表层各类地 物的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理， 从而对不同的地物及其特性进行远距离的探测和识 别的综合技术。
• 地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是以地理空间数据库为基础，在计算机 软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管 理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型 分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息， 为地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。 简言之，地理信息系统是综合处理和分析空间数 据的一种技术系统
精确农业
概念:借助3S技术，尽可能的精细地掌握农 业生产的环境条件，包括作物、土壤、气 象等信息，用计算机管理决策系统（包括 模拟模型、农业专家系统、决策支持系统 等）对其进行处理分析，为制定农业生产 管理措施提供定量决策建议并赋予定位实 施
精确农作技术思想
基于田区差异的变量投入和最大收益 田区差异：农田小区作物产量和影响作物生长的 环 境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水 量、病虫草害等）实际存在的空间和时间差异信 息。 变量投入：分析影响小区产量差异的原因，采取 技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待， 按需变量投入，分为：人工投入、机械投入、自 动控制。 最大收益：指经济（生产力）、生态、社会效益
精确农作技术的实施过程
数据采集 ◆ 差异分析 ◆ 处方生成 ◆ 控制实施 ◆
(一)数据采集
1．产量数据采集 2．土壤数据采集 土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤 有机质、土壤PH值、土壤压实、耕作层深度等，详 细的土壤信息是开展精确农业工作的重要基础。 3．作物营养监测方法 4．土壤水分监测 5．苗情、病虫草害数据采集 6．其它数据采集 还要获取近年来轮作情况、平均产量、耕作情 况、施肥情况、作物品种、化肥、农药、气候条件 等有关数据。这些数据将用于进行决策分析。
《3S 技术的集成及其应用》 讲义
《3S 技术的集成及其应用》讲义一、3S 技术概述在当今科技迅速发展的时代，3S 技术作为一种强大的工具，正广泛应用于各个领域。
那么，什么是 3S 技术呢？3S 技术是指遥感（Remote Sensing，简称 RS）、地理信息系统（Geographic Information System，简称 GIS）和全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）这三种技术的集成与融合。
遥感技术，简单来说，就是通过非接触的方式获取目标物体的信息。
它就像我们的“高空眼睛”，能够从遥远的距离感知地球表面的各种现象和物体，比如土地利用、植被覆盖、水体分布等。
地理信息系统则像是一个巨大的“数字地图库”，它能够对地理数据进行采集、管理、分析和展示。
我们可以利用 GIS 来处理和分析空间数据，帮助我们做出决策和规划。
全球定位系统，大家可能比较熟悉，它能为我们提供精确的位置信息，无论是在陆地、海洋还是空中，都能准确告诉我们所在的位置。
二、3S 技术的集成这三种技术并不是孤立存在的，它们的集成能够发挥出更强大的作用。
首先，GPS 可以为 RS 和 GIS 提供精确的位置信息。
比如，在进行遥感图像的获取时，GPS 能够确定遥感设备的位置和姿态，从而提高遥感图像的精度。
RS 为 GIS 提供了大量的数据源。
通过遥感获取的图像和数据，可以输入到 GIS 中进行进一步的分析和处理。
GIS 则可以对 GPS 和 RS 获取的数据进行综合管理和分析，生成有用的信息和决策支持。
这种集成不是简单的相加，而是通过数据的交互、算法的融合以及功能的互补，实现了“1 ＋ 1 ＞2”的效果。
三、3S 技术在资源调查中的应用在资源调查方面，3S 技术大显身手。
比如说，对于森林资源的调查，利用遥感技术可以快速获取大面积的森林覆盖信息，包括森林的类型、面积、分布等。
GPS 则可以帮助调查人员准确到达指定的调查地点，进行实地观测和样本采集。
《3S 技术的集成及其应用》 讲义
《3S 技术的集成及其应用》讲义一、3S 技术概述3S 技术是指地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感（RS）这三种技术的统称。
这三种技术各具特点，又相互关联，在现代社会的多个领域中发挥着重要作用。
地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
它能够将地理数据与属性数据相结合，通过空间分析和建模等功能，为决策提供支持。
全球定位系统（GPS）则是一种基于卫星的导航和定位系统，可以实时、准确地获取地面点的位置、速度和时间等信息。
遥感（RS）是指不直接接触物体，通过传感器获取目标物体的电磁波信息，并对其进行处理和分析，以获取有关目标物体的特征和状态等信息。
二、3S 技术的集成3S 技术的集成并非简单的组合，而是通过不同技术之间的数据交换、功能互补和协同工作，实现更强大的应用能力。
数据集成是 3S 技术集成的基础。
GPS 提供的精确位置信息可以作为 GIS 和 RS 数据的空间参考，而 RS 所获取的大面积、多时相的地表信息可以为 GIS 提供丰富的数据来源。
功能集成是 3S 技术集成的关键。
例如，利用 GPS 进行实地调查和数据采集，将获取的数据输入到 GIS 中进行处理和分析，同时结合 RS 图像进行解译和监测。
三、3S 技术集成在资源调查中的应用在土地资源调查方面，通过 RS 技术可以快速获取大面积的土地利用现状信息，而 GPS 可以用于实地调查样点的定位，GIS 则用于对数据的整理、分析和管理，实现土地资源的动态监测和合理规划。
在森林资源调查中，RS 能够提供森林覆盖范围、植被类型等信息，GPS 有助于确定样地的位置和边界，GIS 用于对森林资源数据的存储和分析，为森林资源的保护和管理提供科学依据。
在水资源调查中，RS 可以监测水体的分布和变化，GPS 用于测量水文站点的位置，GIS 用于整合和分析水资源相关数据，为水资源的合理开发和利用提供决策支持。
专题六：3S集成技术的理论与应用研究
3S集成技术的理论与应用研究（未来展望）—3S技术在智慧农业中的应用一、3S集成技术的概念“3S集成技术”（Integration of GPS, RS and GIS Technology）是指将空间定位系统(主要是指GPS全球定位系统)、航空航天遥感(RS)技术和地理信息系统(GIS)技术根据应用需要，有机地组合成一体化的、功能更强大的新型系统的技术和方法。
二、3S集成技术提出背景自从戈尔1998年在著名的“数字地球——认识21世纪我们这颗星球”报告中提出数字地球的概念以来，数字地球逐渐成为全球科技热点和媒体焦点,数字城市也掀起了一股热潮，成为知识经济时代的城市形象工程。
数字城市既是战略口号，也是系统工程。
需要许多新的理论和技术作为支撑。
3S 技术的迅速发展,并在数据采集、存储模式、处理方法等方面不断提供新的手段，成为数字地球、数字城市的核心技术支撑，推动着城市规划新技术应用不断向更高层次发展。
三、3S技术的发展邓小平80年代提出“开发信息资源，服务四化建设”。
江泽民也指出：“四个现代化，哪一个也离不开信息化。
1986年3月，面对世界高技术蓬勃发展、国际竞争日趋激烈的严峻挑战，党中央、国务院启动实施了“高技术研究发展计划（863计划）1993年9月，美国克林顿政府，推行引起全球关注的国家信息基础设施计划，该计划是指一个能给全球广大用户随时提供大量信息1994年4月，国家高新技术项目署和美国自然科学基金会联合提出：基于3S技术的地理空间数据的处理是实现国家信息基础设施计划的“瓶颈”问题。
90年代中期，全球信息产业的总产值已超过$1万亿；发达国家信息产业的产值占国民生产总值的比重已达到50%左右；世界首富是比尔·盖兹，而不再是“石油大王”或“汽车大王”。
1995年1月国务院批准了《中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定》，正式拉开了我国信息化建设的序幕。
江泽民总书记1999年6月1日在两院院士会上指出:“数字地球”是继信息高速公路和知识经济之后又一新的国际科技发展动向,对此要认真地进行思考,研究提出符合国情的发展思路,确定切实可行的行动对策。
《3S 技术的集成及其应用》 讲义
《3S 技术的集成及其应用》讲义一、引言在当今科技飞速发展的时代，3S 技术——即遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS），正以其独特的优势和强大的功能，在众多领域得到了广泛的应用。
3S 技术的集成，更是为我们解决各种复杂的地理空间问题提供了有力的手段。
接下来，让我们一起深入了解 3S 技术的集成及其应用。
二、3S 技术概述（一）遥感（RS）遥感是一种不直接接触目标物，通过传感器获取目标物的电磁波信息，并对其进行处理、分析和应用的技术。
它能够快速、大面积地获取地表的各种信息，如土地利用、植被覆盖、水体分布等。
（二）地理信息系统（GIS）GIS 是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
它可以将各种地理数据进行整合、处理和分析，为决策提供支持。
（三）全球定位系统（GPS）GPS 是一种基于卫星的导航定位系统，能够为用户提供高精度的位置、速度和时间信息。
它在导航、测量、监测等领域发挥着重要作用。
三、3S 技术的集成方式（一）两两集成1、 RS 与 GIS 的集成RS 为 GIS 提供丰富的数据源，GIS 则对 RS 数据进行处理、分析和管理，实现对地表信息的更深入理解和应用。
2、 GPS 与 GIS 的集成GPS 为 GIS 提供精确的空间定位信息，使 GIS 中的数据具有更准确的地理位置，便于进行空间分析和决策。
3、 RS 与 GPS 的集成GPS 可以为 RS 图像的几何校正和定位提供地面控制点，提高 RS数据的精度和准确性。
（二）完全集成将 RS、GIS 和 GPS 三种技术有机地结合在一起，形成一个功能强大的综合系统。
这种完全集成的系统能够实现数据的实时采集、处理、分析和应用，大大提高了工作效率和决策的科学性。
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3S集成与应用
Integration and Application of RS, GIS and GPS
课程编号：
学分：3
学时：48（讲课：38学时；上机：10学时）
课程性质：选修
先修课程：遥感原理、地理信息系统原理、全球定位系统原理、遥感数字图像处理
适用专业：遥感科学与技术专业本科生
教材：
开课院系：遥感学院遥感科学与技术系
一、课程的性质和任务
“3S”集成是指将遥感RS、地理信息系统GIS和全球定位系统GPS这三种对地观测新技术及其他相关技术有机的集成在一起。
这一新技术在国际上尚处于起步阶段，在国内还属于理论探讨阶段。
本课程主要是为了把这一领域的最新进展介绍给学生，为他们进一步学习和研究工作打下坚定的基础。
通过课程学习，要求学生在掌握3S集成相关定义与基本理论的基础上，通过对3S集成系统中一些关键技术的了解，重点掌握3S技术中两两集成的方法与具体应用。
二、教学内容和要求（要求分为掌握、熟悉、理解、了解、初步了解等）
1、绪论（2学时）
掌握3S集成的定义；
了解3S集成与Geomatics和数字地球的关系，以及3S集成在Geomatics和数字地球中的作用与地位；
了解3S集成中需要解决的基本理论与关键技术；
熟悉3S集成与应用的现状及发展；
掌握实际应用中可能的3S集成模式。
2、3S集成系统的关键技术（10学时）
理解3S集成系统的数据结构；
掌握集成系统中一体化数据的组织与管理方法；
理解空间数据挖掘的定义及其常用方法；
了解多尺度、多时相、多类型数据在各种介质和终端上的可视化问题；
了解3S集成系统构成的主要硬件组成和3S软件系统的不同集成方式。
3、遥感与地理信息系统的集成与实现（12学时）
熟悉RS与GIS的集成方法：
掌握RS数据对GIS数据库的更新作用；
掌握GIS辅助RS数据的处理与应用；
熟悉基于GIS与RS集成的动态变化分析；
了解多源GIS与RS数据的配准方法。
4、地理信息系统与全球定位系统的集成与实现（6学时）
熟悉GIS与GPS的集成方法；
理解GIS对GPS数据的组织与管理、GPS技术对GIS空间数据的实时更新和采集；
掌握GIS与GPS的集成在实时定位、数据测量与采集和监控导航等方面的原理与应用。
5、遥感与全球定位系统的集成与实现（6学时）
熟悉RS与GPS的集成方法与具体应用；
掌握GPS辅助遥感数据的采集与获取、GPS数据辅助RS数据的定位与几何校正；
了解GPS技术用于大气遥感。
6、3S的整体集成与实现-以3S支持下的车载立体视觉系统为例（2学时）
理解3S整体集成系统的功能设计；
理解系统的硬件组成与软件设计；
了解系统的具体实现与应用。
三、大纲说明
1、在多媒体教室开展教学活动，力求传统教学手段与现代技术的有机统一。
全程多媒体教学，课件中大量使用图形、动画、影像等多媒体手段，采用双向互动式课堂教学。
2、考试与平时考核相结合的方式，期末考试形式可灵活多样。
四、参考书目
1、空间信息系统的集成与实现，武汉大学出版社，李德仁等，2002年版；
2、遥感应用分析原理与方法，科学出版社，赵英时，2004年版；
3、地理信息系统-原理、方法和应用，科学出版社，邬伦等，2001年版；
4、地理信息系统教程，武汉大学出版社，胡鹏等，2002年版；
5、地理信息系统原理与方法，电子工业出版社，吴信才等，2004年版；
6、GPS卫星测量原理与应用，测绘出版社，周忠谟等，2004年版。
制定人：祝善友审定人：批准人：
3S集成与应用实验大纲
Practice on Integration and Application of RS, GIS and GPS
课程编号：
学分：3
学时：48（讲课：38学时；上机：10学时）
课程性质：选修
先修课程：遥感原理、地理信息系统原理、全球定位系统原理、遥感数字图像处理
适用专业：遥感科学与技术专业本科生
教材：
开课院系：遥感学院遥感科学与技术系
一、课程的性质和任务
“3S集成与应用”是一门实践性、综合性、前沿性较强的遥感专业选修课程，对学生综合掌握遥感专业基本知识与技能具有一定的帮助。
该课程的主要任务是使学生在学习3S 集成与应用理论课程的基础上，通过实习加深对遥感（RS）、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)这三种对地观测技术之间的两两集成、三者集成的技术与方法的理解，并能解决实际应用中的关键技术与问题，实现集成与应用目的。
通过实习，学生应了解并掌握3S集成与应用中的一些关键技术，并能通过上机实习将其实现。
二、教学内容和要求
（要求分为①初步了解②了解③基本理解④理解⑤熟悉⑥掌握⑦基本掌握等层次）
三、大纲说明
采用教研室自编教材完成相关实习内容。
要求学生上机实习，独立完成实习项目的内容（包括试验项目中关键技术的提取与计算机实现），并提交上机实习报告。
根据学生实验过程中的综合表现和实验后所完成的实验报告情况，按优、良、中、差评定成绩。
实验课的成绩由各次实验的成绩综合评定，并由任课教师确定按一定比例记入学生“3S集成与应用”课程的总成绩。
四、参考书目
1、空间信息系统的集成与实现，武汉大学出版社，李德仁等，2002年版；
2、遥感应用分析原理与方法，科学出版社，赵英时，2004年版；
3、地理信息系统-原理、方法和应用，科学出版社，邬伦等，2001年版；
4、地理信息系统教程，武汉大学出版社，胡鹏等，2002年版；
5、地理信息系统原理与方法，电子工业出版社，吴信才等，2004年版；
6、GPS卫星测量原理与应用，测绘出版社，周忠谟等，2004年版；
7、洪水灾害损失评估系统-遥感与GIS技术应用研究，中国水利水电出版社，陈秀万，1999年版。
制定人：祝善友审定人：批准人：。