生态规划理论、方法与应用(二版)第八章 3S技术在生态规划中的应用.ppt

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1、第八章 3S技术在生态规划中的应用 3S技术基本原理 基于3S技术的数据处理与产品输出 3S技术在生态规划中的应用一、3S技术基本原理 GPS系统原理 RS技术系统原理 GIS基本原理GPS技术系统基本原理技术系统基本原理 全球定位系统(GPS)是导航卫星授时和测距/全球定位系统（Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System，NACSTAR/GPS）的简称，是利用人造地球卫星进行点位测量导航技术的一种。由美国军方组织研制建立，从1973年开始实施，到九十年代初完成。其它的卫星定位导航系统有俄罗斯的GLONAS

2、S，欧洲空间局的NAVSAT，国际移动卫星组织的INMARSAT等等。GPS技术系统的组成 GPS卫星及其星座 地面控制系统 GPS信号接收机 图8-1 GPS系统组成图8-2 GPS系统星座图8-3 GARMIN手持式GPS接收机GPS定位基本原理 一颗卫星信号传播到接收机的时间只能决定该卫星到接收机的距离，但并不能确定接收机相对于卫星的方向，在三维空间中，GPS接收机的可能位置构成一个球面；当测到两颗卫星的距离时，接收机的可能位置被确定于两个球面相交构成的圆上；当得到第三颗卫星的距离后，球面与圆相交得到两个可能的点；第四颗卫星用于确定接收机的准确位置。因此，如果接收机能够得到四颗GPS卫星

3、的信号，就可以进行定位；当接收到信号的卫星数目多于四个时，可以优选四颗卫星计算位置。D1D2D3准确位置GPS定位基本原理 遥感及遥感技术系统 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，获得地物反射或者反射的电磁波特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。大气目标摄影扫描雷达传感器平台胶片片A/DHDDT太阳光摄像数/模转换HDDTCCDCD光学处理计算机处理解译图、文、数据空中空间部分地面部分信息源信息获取信息记录和传播信息处理信息应用A/D模拟信号和数字信号相互转换；HDDT高度、距离数据传输；CCT计算机兼容磁

4、带；CD耦合器件图8-6遥感技术系统遥感分类 按遥感平台分类则有地面遥感、航空遥感、航天遥感和航宇遥感；按探测器的探测波段分类则有紫外遥感（波段范围0.050.38um）、可见光遥感（波段范围0.38 0.76 um）、红外遥感（波段范围0.76 1000um）、微波遥感（波段范围1mm 10m；多波段遥感则指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。根据探测器是否电磁波能量分为主动遥感和被动遥感。主动遥感是探测器主动发射一定电磁波能量并接受目标物的后向散射信号；而被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接受目标物的自身反射和发射的电磁波能量。根据是否成像分为成像遥感

5、和非成像遥感。成像遥感中传感器接收的目标电磁波信号可转换成（数字或模拟）图像；非成像遥感中传感器接收的目标电磁波信号不能形成图像。按具体应用领域可分为农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、城市遥感等。图8-7 电磁波谱及大气窗口遥感图像分辨率遥感图像分辨率 遥感图像是各种传感器所获信息的产物，是遥感探测目标的信息载体。传感器特性对判读标志影响最大的是分辨率。遥感解译人员需要通过遥感图像获取三方面的信息：目标地物的大小、形状及空间分布特点，目标物的属性特点、目标物的变化动态特点。因此相应地将遥感图像归纳为三方面特征，即几何特征、物理特征和时间特征，这三方面的表现参数即为空间分辨率、光

6、谱分辨率（波谱分辨率）、辐射分辨率和时间分辨率。.巨型环境特征森林清查400m森林火灾预报50m地壳10km山区植被200m森林病害探测50m成矿带2km山区土地类型200m港湾悬浮质运动50m大陆架2km海岸带变化100m污染监测50m洋流5km渔业资源管理与保护100m城区地质研究50m自然地带2km.中型环境特征交通道路规划50m生长季节2km作物估产50m.小型环境特征.大型环境特征作物长势25m污染源识别10m区域地理400km天气状况20m海洋化学10m矿产资源100km水土保持50m水污染控制1020m海洋地质100km植物群落50m港湾动态10m石油普查1km土种识别20m水库

7、建设1050m地热资源1km洪水灾害50m航行设计5m环境质量评价100m径流模式50m港口工程10m土壤识别75m水库水面监测50m鱼群分布与迁移10m土壤水分140m城市、工业用水20m城市工业发展规划10m土壤保护75m地热开发50m城市居住密度分析10m灌溉计划100m地球化学性质、过程50m城市交通密度分析5m各种遥感目的对空间分分辨的要求各种遥感目的对空间分分辨的要求 卫星传感器波段(m)空间分辨率覆盖范围周期主要用途Landsat TM0.45-0.520.52-0.600.63-0.690.76-0.901.55-1.7510.4-12.42.05-2.3530m(1-5,7波

8、段)185km185km16天水深、水色水色、植被叶绿素、居住区植物长势土壤和植物水分云及地表温度岩石类型SPOT-HRV0.50-0.590.61-0.680.79-0.890.51-0.7320m20m20m10m60km60km26天水色、植物状况、叶绿素、居住区植物长势等制图NOAA-VHRR0.58-0.680.72-1.103.55-3.9310.3-11.311.5-12.51.1km2400km2400km0.5天植物、云、冰雪植物、水陆分界热点、夜间云云及地表温度大气及地表温度IKONOS0.45-0.90.45-0.520.52-0.600.63-0.690.76-0.90

9、0.82m4m4m4m4m11km11km14天几种常用的遥感卫星及其遥感器参数几种常用的遥感卫星及其遥感器参数地理信息系统的特征地理信息系统的特征 数据具有公共的地理定位基础 系统具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力 系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息 以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统 地理信息系统的数据源 地图 遥感影像数据 文本资料 统计资料 实测数据 多媒体数据 已有系统的数据 3S技术集成基于3S技术的数据处理与产品输出 地形图遥感影像其 他 来 源的数据纠正、配准及影像预处理地物提取数字化影像

10、解译影像分类统计图表空间数据库数据更新空间分析空间决策空间查询图件图表文档图8-9遥感地理信息系统数据处理流程地理信息系统空间分析功能 基于矢量数据结构的空间分析方法 空间查询空间查询 空间查询主要用于进行高层次分析前的查询定位空间对象。目前GIS的空间查询主要有下列几种方式：基于属性数据的查询、基于图形数据的查询（可视化查询）、图形与属性的混合查询。缓冲区分析缓冲区分析 缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间对象或集合，确

11、定它们的邻域，邻域的大小由邻域半径R决定。空间叠加空间叠加 是在同一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠和，以产生空间区域的多重属性特征，并且建立地理对象之间的空间对应关系。Union（并）操作只能进行多边形和多边形叠加，保留原来两个图层的所有区域Union（并）操作只能进行多边形和多边形叠加，保留原来两个图层的所有区域Identity操作可进行、点、线和多边形叠加，保留输入图层的所有区域Intersect操作可进行、点、线和多边形叠加，保留输入图层和操作图层的共有区域图8-10栅格数据叠加分析图解3S技术系统产品输出技术系统产品输出 3S技术系统产品指经过系统处理和分析，可直接供专业规划或决策人员使用的各种地图、图表、图像、数据报表和文字说明（文档）等。地理信息系统产品的输出有多种多样的形式，可以使软拷贝（屏幕输出）、硬拷贝（地图）、磁介质记录等。3S技术系统在生态规划中的应用 卧龙大熊猫实际生境空间分布居民活动 地 貌 坡 向 坡 度海拔物理环境适宜性 竞 争 物 种竹子分布植被交通农业森林砍伐人类活动影响强度空间特征生物环境适宜性 卧龙大熊猫潜在生境空间分布卧龙大熊猫栖息地评价过程空间模拟与分析示意图人类活动影响下的卧龙大熊猫生境空间分布特征城市生态调控决策支持系统的结构与功能