3S技术复习要点Word文档格式.docx

1、信息量大，具有手段多，技术先进的特点。获取信息快，更新周期短，具有动态监测特点。遥感信息具有多源性，并形成多级分辨率影像序列的金字塔，以提供从粗到精的对地观测数据源，弥补了常规野外测量所获取数据的不足和缺陷;遥感技术具有反复地获得同一地区影像数据的多时相性。遥感还具有用途广，效益高的特点。2、简述GPS的特点观测站之间无需通视; 定位精度高; 观测时间短;提供三维坐标; 操作简便; 全天候作业。3、简述GIS的特点具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力;以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力;并能产生高层次的地理信息;具有公共的

2、地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策;由计算机系统支持进行空间地理数据竹理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务;地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统;而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真。4、

3、简述植被和水体光谱反射曲线的特点。 植被的反射波谱曲线（光谱特征）规律性明显而独特，主要分三段:可见光波段（0.4 -0.76um）有一个小的反射峰，位置在0.55um（绿）处，两侧0.45 um（蓝）和0.67um（红）则有两个吸收带。水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，特别到了近红外波段，吸收就更强。因为如此，在遥感影像上，特别是近红外影像上，水体呈黑色。但当水中含有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化。水中含泥沙时，由于泥沙散射，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升，这些都成为影像分析的重要依据。5、简述遥感图像的分辨率（包括空间分辨率、

4、辐射分辨率、波谱分辨率、时间分辨率）空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体分辨率的最小单元。辐射分辨率：辐射分辨率是指传感器接收波信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。波谱分辨率：指传感器在接收日标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，分辨率越高。时间分辨率：指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。6、简述遥感图像的几何校正。图像几何校正，也称图像纠正，其目的是改正原始影像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。它的基本环节有两个，一是像素坐标变换；二是像素亮度重采样。处理的

5、主要过程包括：1、准备工作2、输入原始数字图像3、建立纠正变换函数4、确定输出影像范围5、逐个像素的几何位置变换6、像素亮度值重采样7、输出纠正后的图像7、简述多项式纠正的步骤多项式纠正法是实践中经常使用的一种方法，因为它的原理比较直观，并且计算较为简单，特别是对地面相对平坦的情况，具有足够好的纠正精度。地面控制点（GCP）的选取 这是几何纠正最重要的一步。地面控制点应具有以下特征：地面控制点在图像上有明显的、清晰的定位识别标志，如道路交义点、河流交叉口、建筑边界、农田界线。地面控制点上的地物不随时间而变化，以保证当两幅不同时段的图像或地图几何纠正时，可以同时识别出来；在没有做过地形纠正的图像

6、上选取控制点时，应在同一地形高度上进行。地面控制点应当均匀地分布在图像内，目要有一定数量保证。地面控制点的数量、分布和精度直接影响几何纠正的效果。控制点的精度和选取的难易程度与图像的质量、地物的特征及空间分辨率密切相关。（2）多项式纠正模型：地面控制点确定后，要在图像与图像上分别读出各个控制点在图像上的像元坐标（x,y）及其参考图像或地图上的坐标（X, Y）。（3）重采样、内插方法8、简述遥感图像的解译标志解译标志是指在遥感图像上能具体反映和判别地物或现象的影像，根据8个解译要素（色调或颜色、阴影、大小、形状、纹理、图案、位置、组合）的综合，结合摄影时间、季节、图像的种类、比例尺、地理区域和研

7、究对象等，可以整理出不同目标在该图像上所特有的表现形式。即建立识别目标所依据的影像特征一一解译标志。解译标志可分为直接解译标志和间接解译标志两种。直接解译标志指图像上可以直接反映出来的影像标志；间接解译标志指运用某些直接解译标志，根据地物的相关属性等地学知识，间接推断出的影像标志。 “解译标志”是随着不同地区、不同时段、不同片种等多种因素而变化的，因而解译标志的建立，必须有明确的针对性，通过典型样片，对典型标志进行实地对照、详细观察与描述。四、论述1、论述遥感解译的误差来源及解译精度评价方法总的来说，误差主要有二类，一类是位置误差，即各类别边界的不准确;另一类是属性误差，即类别识别错误。在目视

8、解译中，往往由于解译者的错误判断、过度的边界平滑、图像配准误差或者不同解译者的标准不同，以及其他因素而引起位置误差。不同地物由于其光谱反射相似，而很容易造成属性识别错误。另外一些是略为复杂的错误，比如位于不同类别边界上的一些混合像元，由于其像元亮度值不接近任何一类有代表性的类别，在多数分类过程中都容易引起分类错误。图像中各类别的特性直接影响分类精度。一般来说，简单、均一的地表景观比较容易取得高的分类精度，而复杂、异质、破碎的地表景观则容易形成高的分类误差。因此图像各类别的大小、数目、形状、组合方式，各类别之间的差异性、对比度等都会影响分类精度。就遥感器的因素而言，其空间、辐射、光谱分辨率以及相

9、匀_作用也可能成为分类误差产生的重要原因。在遥感图像预处理中进行的辐射和几何校正有可能对后续分类引入某些误差。精度评价中有不同的采样方法，通常用的概率采样方法包括简单随机采样、分层采样、聚点式集群采样以及系统采样等。不同的采样方法所采用的参数估计的具体形式和计算公式不同，它们各具有一定的优缺点。具体采用哪种方法，应考虑分类系统和应用目的的影响，依据精度评价的目的而定。2、3S水利信息化在水利工程中的应用，并举例说明。3S技术在水利行业的应用相对滞后，但由于该项技术的实用性和普及性特别强，尤其是生产上广泛和迫切的要求，生产部门也很快开始了应用。先是与科研院所及高等院校合作，随后是自己都有一班人马

10、，掌握了这项技术的应用。较长一段时间内，大多数部门的应用水平仅限于对数据的管理，主要是发挥它的数据存储、查询、统计和图形显示的功能，也就是说只发挥了3S技术最低层次的功能。直到九十年代后期，才在某些领域和少数单位，开始将它作为分析、模拟、决策和预测的强有力工具。二十一世纪是信息时代，信息资源是重要的战略资源。信息中空间信息占80%。而水利行业，这一比例还要更高一些。3S技术就像一座多功能水库，对信息起着集中、调节和净化的作用，它兼容并蓄各种来源的信息，按地理空间坐标进行数据管理、查询和检索，通过地学分析、空间分析、相关分析、模拟和预测等手段进行科学加工与决策，提供多层次和多功能的信息服务。因此

11、3S技术在水利信息化也就是水利现代化中起着并将继续起着至关重要的作用。虽然3S技术在国内水利行业的应用起步较晚，但是由于国家政策上的引导，并且国内水利用户技术储备和技术都达到了一定的层次，同时又借助世界上最先进和成熟的3S技术，所以发展势头迅猛，速度很快。3S技术主要应用在以下一些方面：1、防洪减灾方面的应用（1） 防汛决策支持系统，主要功能包括： 空间数据管理，包括查询、检索、更新、和维护；利用空间分析能力为防汛指挥决策提供辅助支持；为各类应用模型提供数据；优化模型参数；预报预测； 防汛信息及决策方案的可视化表达。（2） 灾情评估，主要包括以下几方面的内容：a） 灾前评估：可能造成的经济损失

12、；可能的受灾人口（涉及社会因素）；迁安能力（人数、道路、车辆调度）；重点保护区（交通大动脉、重要工业基地、军事要地）； 抢险物资储运。b） 灾中评估：确定灾情及发展趋势；救灾物数量与运输路线；为后继洪水调度方案决策提供依据；迁安人员的安置；灾后重建的准备。c） 灾后评估：上报损失的核实；为防洪规划提供信息；为灾后重建提供方案。2、水资源管理 在水资源管理系统中3S发挥的作用大致有以下几个方面：历史数据管理和实时数据的动态管理； 信息的空间与属性双向查询；时空统计；以多种方式直观地可视化表达各类信息的空间分布及动态变化过程；区域水资源的空间分析；区域水资源管理模式区划，如地下水禁采与限采区划、水

13、环境区划等。3、水土保持 3S在水土保持中的的应用是比较全面的，是全过程的应用。从土壤侵蚀发生与否的判断、侵蚀强度划分、侵蚀量的计算、流域泥沙输移，水保措施的效益评价，一直到土壤侵蚀过程的模拟与预测，3S始终在技术上起着支撑作用。所以与其它领域比较，水土保持中一些应用模型大多与3S紧密结合。4、水利水电工程建设和管理 3S是水利水电工程选址、规划、乃至设计、施工管理中十分重要的工具，例如移民安置地环境容量调查、调水工程选线及环境影响评价、梯级开发的淹没调查、水库高水位运行的淹没调查、大中型水利工程的环境影响评价、防洪规划、大型水利水电工程抗震安全、河道管理、大型水利水电工程物科贮运管理、蓄滞洪

14、区规划与建设等等。3、3S信息化应用前景与展望：3S技术在水利信息化中的发展不仅与计算机硬件和操作系统、元数据库的建设、数据仓库、数据挖掘、网络、数据库管理与自动成像等技术的发展是紧密相关的，而且与水利行业信息化的进程，尤其是数字化的进程紧密相关。在以信息化带动水利现代化的战略方针指导下，3S在水利行业的应用将“无孔不入”，而且迅速地占领管理和决策层面，并且势必作为基础技术支撑，进入数字流域或数字水利的框架。在技术上已经发展并逐步成熟，而且在水利行业开始应用的主要有以下几个趋势:1、网络化：在网络技术和环境日趋成熟和完善的时代，水利部门要借助网络技术，充分利用网络资源，实现资源共享，这就要求3

15、S系统支持B/S、C/S模式，支持Internet/Intranet技术，实现网络化。2、集成性：水利信息化进程中的3S技术在实际应用中不仅要通过数据接口将RS、GIS、GPS严格地、紧密地、系统地集合起来，使其成为一个更具有应用价值的大系统，往往还要跟其他的诸如MIS或OA等系统紧密结合，方可满足需求。因此， 3S技术与外部系统无缝集成是必然的发展趋势。3、以数学模型和决策分析为支撑：对于水利工作者来说，仅对图形进行简单的浏览、查询是没有太大意义的。如何要让3S在水利行业发挥出更大的作用，就要利用3S软件特有的专业分析功能。水利行业要求3S系统平台提供专业的分析算法和专业模型，以便对各种水利

16、数据进行深层次的分析，使系统具有辅助决策支持功能，为有关部门提供科学的计算结果和决策依据。4、实时三维和虚拟现实技术：水利上很多问题是时间序列问题、动态监测及过程问题。因此，加上时间维的3S技术应用需求很广。三维尤其是实时的三维3S系统为各种水利信息提供了更为直观的表现方式。在调水线路沿线贯穿飞行、城市及蓄滞区洪水演进、水利工程布置、大坝及堤防等工情信息的表达、地面与地下结合的地质构造描述、水流流动的三维表现、厂房或结构内部的描述、库区的描述、宏观地形地貌表现、通视性分析等等方面使用得特别多或者是特别有前景，而且它也是虚拟或仿真的基础。VR-GIS技术是虚拟现实技术与3S技术的结合，专门用于研

17、究地学或以地球系统为对象的虚拟现实技术。应用VR-GIS技术进行模拟试验时必须要了解对象的机制，并建立模型（数理或概念模型）或采用人工智能及可视化技术，此外还必须进行实验分析和验证。总之，要在水利行业更好地应用和发展3S技术，必须在进一步加强标准化、规范化的基础上，大力开展基础数据库的建设、尤其是富有水利行业特色的数据库，如蓄滞洪区空间展布式社会经济数据库、雨情和水情数据库、水旱灾情数据库等等。此外还要加快提高3S技术的应用水平，充分发挥3S现有的和潜在的功能，并且与网络计算机等高新技术以及水利行业本身的技术紧密地结合在一起。为水利信息化和现代化作出它应有的贡献。GPS部分：1、码的概念：码是

18、指一种表达信息的二进制及其组合，是一组二进制的数码序列，如果将各种信息按某种预定的规则表示，表示为二进制数的组合，责成这一过程为编码。2、伪随机噪声码：虽然随机码具有良好的自相关特性，但由于它是一种非周期性的码序列，没有确定的编码规则，所以实际上无法复制和利用。因此，为了能够实际应用，GPS采用了一种随机噪声码，简称伪随机码或伪码。这种码序列的主要特点是，它不接具有类似随机码的良好的自相关性，而且具有某种确定的编码规则，可人工复制的码序列。3、GPS的信号组成：载波（L1=19、L2=24）；测距码C/A码（目前只被调制在L1上）、P（Y）码（被分别调制在L1和L2上）；卫星（导航）电文（Me

19、ssage）。4、GPS卫星星历和时间系统GPS卫星星历包括：预报星历、后处理星历。预报星历是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户的。后处理星历是根据地面观测资料计算而来的星历。GPS时间系统：GPS是基于精密测时的定位系统；精密的时间系统是GPS的基础；时间系统包含时间尺度、时间原点与计时方式；GPS采用原子时为尺度、以1980年1月6日0时为原点、以周与秒的方式计时；时刻是时间坐标点；UTC是协调世界时，其时间尺度为原子时、起时间原点（格林威治）、计时方式（年月日、时分秒）与世界时一致；世界时与UTC时是GPS的使用参考。5、GPS定位原理：利用GPS进行定位，就是把卫星视为“动

20、态”的控制点，在已知其顺势坐标（可根据卫星轨道参数计算）的条件下，以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离（或距离差）与接收机（x,y,z）之间的距离可用公式表示： 我懒得打公式了，自己写GPS定位中，要解决的问题就是两个：如何确定卫星的位置；如何测量出站星距离。6、GPS定位方法分类：利用GPS惊醒定位的方法有很多种：（1）若按照参考点的位置不同，则定位方法可分为绝对定位和相对定位。绝对定位：即在协议地球坐标系中，利用一台接收机来测定该点相对于协议地球质心的位置，也叫单点定位。相对定位：即在协议地球坐标系中，利用两台以上的接收机测定观测点至某一地面参考点（已知点）之间的相对位置。也就是测定地面

21、参考点到未知点的坐标增量。（2）按用户接收机在作业中的运动状态不同，则定位方法可分为静态定位和动态定位。静态定位：即在定位过程中，将接收机安置在测站点上并固定不动。严格来说，这种静止状态只是相对的，通常指接收机相对于其周围点位没有发生变化。动态定位：即在定位过程中，接收机处于运动状态。（3）若依照测距原理的不同，又可分为测码伪距法定位，侧相伪距法定位、差分定位等。7、GPS定位的伪距测量原理：空间距离后方交会8、周跳的概念及产生原因：如果在观测过程接收机保持对卫星信号的连续跟踪，则整周模糊度 N0 将保持不变，整周计数Int（t）也将保持连续，但当由于某种原因使接收机无法保持对卫星信号的连续跟

22、踪时，在卫星信号重新被锁定后， N0将发生变化，而 Int（t）也不会与前面的值保持连续，这一现象称为整周跳变。周跳产生原因：信号被遮挡，导致卫星信号无法被跟踪仪器故障，导致差频信号无法产生卫星信号信噪比过低，导致整周计数错误接收机在高速动态的环境下进行观测，导致接收机无法正确跟踪卫星信号卫星瞬时故障，无法产生信号9.GPS误差的分类及解决措施根据误差的性质，误差可以分为系统误差和偶然误差两类。偶然误差主要包括信号的多路径效应及观测误差等；系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射误差等。其中系统误差远大于偶然误差，它是GPS测量的主要误差源。同时系统误差有一定的规律可循

23、，根据其产生的原因可采取不同的措施加以消除或减弱。主要的措施有：建立系统误差模型，对观测量惊醒修正；引入相应的未知参数，在数据处理中同其他未知参数一并求解；将不同的观测站对相同卫星进行的同步观测值求差。10.与GPS卫星有关的误差：（1）GPS卫星星历误差：GPS卫星星历误差是指卫星星历所提供的卫星空间位置与实际位置的误差。由于卫星的空间位置是由地面监测系统根据卫星测轨结果计算而得，因此也称卫星轨道误差（2）卫星钟误差：由于卫星位置是随时间变化的，所以GPS测量是以精密测时为基础的。当测定了卫星信号由卫星传播到观测站的时间，即可得到站星间的距离。由此可见，GPS测量精度与时钟误差有着密切的关系

24、。时钟误差包括卫星钟误差和接收机误差。11.与卫星信号传播及接收机有关的误差卫星信号传播误差有：信号穿越大气电离层和对流层时所产生的误差，以及信号反射后产生的多路径效应误差。与接收机有关的误差主要包括：观测误差、接收机钟差、天线相位中心位置误差及载波相位观测的整周不稳定性影响。12。GPS测量的外业实施的步骤主要包括GPS点位选埋、观测、数据传输及数据预处理等工作。GIS部分1、空间数据的基本特征：GIS的操作对象为空间数据，其基本特征：（1）属性特征：描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称、数量等。（2）空间特征：描述空间对象的地理位置以及相互关系，又称几何特征和拓扑特征，前

25、者用经纬度、坐标表示，后者如交通学院与电力学院相邻等。（3）时间特征：描述空间对象随时间的变化。2.空间数据的类型：（1）属性数据：描述空间对象属性的特征数据，又称非几何数据，如类型、名称、性质等，一般通过代码给予表达（2）几何数据：描述空间对象特征的数据，也称位置数据、定位数据，一般用经纬度、坐标表达（3）关系数据：描述空间对象的空间关系数据，如邻接、包含、关联等，一般通过拓扑关系表达。3、空间数据的拓扑关系：拓扑关系是基于点拓扑理论，主要拓扑元素有点、线、面基本拓扑关系。（1）关联：不同拓扑元素之间的关系（2）邻接：相同拓扑元素之间的关系（3）包含：面与其他元素之间的关系（4）层次：相同拓

26、扑元素之间的层次关系。拓扑元素之间的关系遵从欧拉公式。GIS引入拓扑关系的优缺点：（1）优点：描述点线面的空间关系不完全依赖于具体的空间坐标位置；空间关系丰富、简洁，数据冗余小；方便多边形和多边形的叠合；方便与检查数据输入过程中的错误；（2）缺点：拓扑关系建立过程比较复杂；数据结构本身复杂。4.空间数据结构主要有哪几类？并比较其特点？数据结构是指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。地理信息系统的空间数据结构主要有适量结构、栅格结构。矢量数据结构：矢量数据结构通过记录空间对象的坐标空间及空间关系来表达空间对象的位置。其获取方法主要有：定位设备（全站仪、GPS、常规测量等

27、）、地图数字化、间接获取（栅格数据转换、空间分析技术） 主要特点：（1）用离散的点描述空间对象与特征，定位明显，属性隐含（2）用拓扑关系描述空间对象之间的关系（3）面向目标操作，精度高，数据冗余度小（4）与遥感等图像数据难以结合（5）输出图形质量好，精度高。栅格数据结构：以规则像元阵列表示空间对象的数据结构，阵列中每个数据表示空间对象的属性特征。或者说，栅格数据结构就是像元阵列，每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。每个栅格单元只能存在一个值。其获取方法有：遥感数据、图片扫描数据、矢量数据转换、手工方式。主要特点：（1）离散的量化栅格值表示空间对象（2）位置隐含，属

28、性明显（3）数据结构简单，易于遥感数据结合，但数据量大（4）几何和属性偏差（5）面向位置的数据结构，难以建立空间对象之间的关系矢量数据：数据结构严密，冗余度小，数据量小；空间拓扑关系清晰，易于网络分析；面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而 且能方便地记录每个目标的具体的属性描述 信息；能够实现图形数据的恢复、更新和综合；图形显示质量好、精度高。数据结构处理算法复杂；叠置分析与栅格图组合比较难；数学模拟比较困难；空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件；显示与绘图成本比较高。栅格数据：数据结构简单，易于算法实现；空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；各类空间分析，

29、地理现象模拟均较为容易；输出方法快速建议，成本低廉。图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损失；难以建立空间网络连接关系；投影变化实现困难；图形数据质量低，地图输出不精美。5.空间数据的编码方式：栅格数据的压缩编码方式：链式编码、游程长度编码、块状编码、四叉树编码。适量数据的编码方式：实体式、索引式、双重独立式、链状双重独立式。6.适量数据结构与栅格数据结构之间的转换？答；在地理信息系统中栅格数据与矢量数据各具特点与适用性，为了在一个系统中可以兼容这两种数据，以便有利于进一步的分析处理，常常需要实现两种结构的转换。（1）矢量数据结构向栅格数据结构的转换：许多数据如行政边界、交通干线、土地利用类型、土壤类型等都是用矢量数字化的方法输入计算机或以矢量的方式存在计算机中，变现为点、线、多边形数据。然而，矢量数据直接用于多种数据的复合分析等处理将比较复杂，特别是不同数据要在位置上一一配准，寻找交点并进行分析。相比之下利用栅格数据模式进行处理则容易得多。加之土体覆盖和土地利用等数据常常从遥感图像中获得，这些数据都是栅格数据，因此矢量数据与他们的叠置复合分析更需要把其从矢量数据的形式转变为栅格数据的形式。主要包括：点的变化、矢