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1、土壤侵蚀干旱和荒漠化:,卫星遥感进行荒漠化监测研究始于 20 世纪 70年代,当时人们多用植被指数所反映的土地退化来表示荒漠化以及土壤盐渍化所反映的荒漠化。 进入 80 年代,主要是结合荒漠地表及荒漠植被的光谱特征实验进行目视判读。 90 年代以来,遥感方法日趋成熟,常用的遥感数据有美国的Landsat的TM和MSS; 法国的 SPOT、印度的 IRS 以及高光谱的MODIS 等卫星遥感数据。 但目视判读仍是荒漠化研究和动态分析的主要手段。,另外荒漠化按可分为风蚀、水蚀、盐渍化、植被退化等几个类型,这些荒漠化类型的地表特征反映到图像上除纹理、地貌特征等线状和形态信息外,面上特征可基本概括为植被
2、、地表质地、水分状况等三类基本信息。这三类信息的提取构成图像处理的基本目标 ,其中常用的植被指数法就是根据植被的覆盖度与荒漠化的相关性来划分荒漠化等级的。,荒漠化信息提取,不同的荒漠化类型,其发生发展都与地形条件有密切的关系,如:水蚀荒漠化一般都发生在山地或丘陵地区,而盐渍荒漠化多发生在低洼易涝的地区。因此有人将数字高程模型(或地形因子如坡度、坡向等)引入,作为判读荒漠化的因素之一。,荒漠化信息提取,另外,一个地区的沟谷密度能反映该地区土地荒漠化程度。因为经过季节交替,地表物质由于强烈的物理风化变得更加疏松,夏季降水集中,沟谷的侵蚀作用愈加强烈,其中尤以冲沟的侵蚀最为活跃。,荒漠化信息提取,热
3、惯量是地物阻止其温度变化的一种特性。 土壤热惯量与土壤的热传导率!比热容等有关,而这些特性与土壤含水量密切相连,因此可以通过推算不同形式的土壤热惯量反演土壤水分。 热惯量法反演土壤水分的精度取决于两个关键的步骤:一是推算不同形式的热惯量值;二是建立它们与土壤水分含量的关系式反演土壤水分。,基于土壤热惯量的方法,地表温差 土壤质地 地形 风场 用土壤受光面和阴影面!叶子受光面和阴影面的温差信息来建立热几何光学模型 热惯量法主要应用于裸土条件。,基于研究区蒸散量计算的方法 地表蒸散包括土壤蒸发和植物蒸腾两部分,是土壤-植被-大气间能量相互作用和交换的表现,与土壤水分含量有着明显的相关关系。在植被覆
4、盖区常从蒸散角度出发或计算区域蒸散量或由蒸散量构造相应的指标监测干旱 植被部分覆盖时,土壤和植被热特性不同,对地表蒸散的贡献也不同,因此将地表蒸散细化为土壤蒸发和植物蒸腾,分别建立冠层土壤表面的热量平衡方程。 此方法依赖于经验,各种简化模型也不例外,使其难于推广到生产实践中。,基于归一化植被指数(NDVI)和温度的方法: 起初多以单一植被指数作为监测指标,但它对旱情的反具有滞后性。由蒸发引起的土壤!冠层温度的升高现象对分胁迫的反映更具时效性。所以就有研究将植被指数和种温度综合起来构造干旱监测指标。其中最常用的是归一化植被指数NDVI和地表温度或冠层温度的组合。,用NDVI和陆地表面温度(LST
5、)构建特征空间,计算温度植被旱情指数。 NDVI与植被冠层温度的组合 水分充足时植被指数和冠层温度都保持在一定范围内。相反,若出现旱情植被指数会降低,冠层温度也会因作物气孔被迫关闭而升高。可以利用这种响应关系定义旱情监测指标: 如:植被供水指数 VSWI=Ts/NDVI 其中,Ts是作物冠层温度“ 基于植被指数和温度的干旱监测方法,是根据植被覆盖状况的变化来进行的,不适于裸土情况。,基于土壤水分光谱特征的方法: 土壤水分含量约大于5%时,随土壤水分含量的增加土壤反射率呈指数下降趋势“这一规律为遥感方法监测土壤水分提供了可能。两者关系常用下式表示: R=aebP 其中R为光谱反射率,P为土壤水分
6、百分数,a,b为待定系数。,但是,土壤水分-反射率的正相关关系受土壤水分含量的限制,一般在土壤水分含量不超过25%的时候较明显,超过25%以后反射率将出现反弹,模型将不再适用。而且根据不同的土壤质地需要对模型中的参数a,b进行调整,需要丰富的先验知识和资料。,(1)用遥感监测土壤水分的过程通常是先反演出地表物理参数,再建立参数与水分的关系式“因此,定量遥感推算地表参数成为这一过程的关键,其精度直接关系到监测的效果。因此,由空间分辨率引出的混合像元分解技术,各种热通量的计算,地表温度的反演等在监测中是关键技术。,植被遥感,植物的光谱特征 影响植物光谱的因素 叶子的颜色:植物叶子中含有多种色素,在
7、可见光范围内,其反射峰值落在相应的波长范围内。 叶子的组织构造 叶子的含水量 植物覆盖程度,植被遥感,不同植物类型的区分 不同植被类型,由于组织结构不同,季相不同,生态条件不同而具有不同的光谱特征、形态特征和环境特征,在遥感影像中可以表现出来。 不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同,具有不同的光谱特征。茂密的草本植物在可见光区低于阔叶树,而在近红外光区高于阔叶树。阔叶树叶片中的海绵组织使得它在近红外光区的反射明显高于没有海绵组织的针叶树。在0.81.1微米的近红外光影像上,可以有效地区分出针叶树、阔叶树和草本植物。,植被遥感,不同植物类型的区分 利用植物的物候期差异来区分植物,也是植被遥感
8、重要方法之一。最明显的是冬季时,落叶树的叶子已经凋谢,叶子的色素组织都发生变化,在遥感影像上显示不出植物的影像特征,无论是可见光区和近红外光区,总体的反射率都下降,蓝光和红光的吸收谷都不明显。而常绿的树木仍然保持植物反射光谱曲线特征,两者很容易辨别。同一种植物在不同季节的光谱特征有明显的变化;不同的植物生长期不同,光谱特征的变化也是不一样的。因此通过各种植物的物候特征,生长发育的季节变化,可以利用有利时机,识别植物的种类。,植被遥感,不同植物类型的区分 根据植物生态条件区别植物类型。不同种类的植物,有不同的适宜生态条件,如温度条件、水分条件、土壤条件、地貌条件等等。这些条件在一个地区综合地影响
9、着植被的分布,但其中的主导因素起着重要的作用。 受温度的限制,不同地理地带生长着不同的植物,在同一地理地带受海拔高度的影响,形成不同的温度-湿度组合和植被类型。,植被遥感,不同植物类型的区分 在高分辨率遥感影像上,不仅可以利用植物的光谱来区分植被类型,而且可以直接看到植物顶部和部分侧面的形状、阴影、群落结构等,可比较直接地确定乔木、灌木、草地等类型,还可以分出次一级的类型。 草本植物在高分辨遥感影像上表现为大片均匀的色调,由于草本植物比较低矮因而看不出阴影。 灌木:遥感影像呈不均匀的细颗粒结构,一般灌木植株高度不大,阴影不明显。 乔木:形体比较高大,有明显的阴影,根据其落影可看到其侧面的轮廓。
10、从乔木的树冠也可明显地识别出其阳面和阴面(本影)以及树冠的形状,并结合其纹理结构的粗细,明确区分出针叶树和阔叶树,甚至具体的树种。,植被遥感,植物生长状况的解译 如前所述,健康的绿色植物具有典型的光谱特征。当植物生长状况发生变化时,其波谱曲线的形态也会随之改变。如植物因受到病虫害,农作物因缺乏营养和水分而生长不良时,海绵组织受到破坏,叶子的色素比例也发生变化,使得可见光区的两个吸收谷不明显,0.55微米处的反射峰按植物叶子被损伤的程度而变低、变平。近红外光区的变化更为明显,峰值被削低,甚至消失,整个反射光谱曲线的波状特征被拉平。因此,根据受损植物与健康植物光谱曲线的比较,可以确定植物受伤害的程
11、度。,健康植物,轻微受损,严重受损,植被遥感,遥感植被解译的应用 遥感植被解译有极为广泛的用途,资源卫星都把植被的探测作为重要的目标,无论是传感器波段的选择或是重复周期(时相分辨率)的选择都充分考虑植被的生长规律。 植被制图 城市绿化调查与生态环境评价 草场资源调查 林业资源调查 ,植被遥感,遥感植被解译的应用 植被制图:应用遥感影像进行植被的分类制图,尤其是大范围的植被制图,是一种非常有效而且节约大量人力物力的工作,已被广泛的采用。在我国内蒙古草场资源遥感调查,“三北”防护林遥感调查、水土流失遥感调查、洪湖水生植被调查、洞庭湖芦苇资源的调查等等研究中,都充分利用了遥感影像,其制图精度超过了传
12、统方法。此外,在湖北的神农架地区以及湖北、四川部分地区的大熊猫栖息地的调查中,利用遥感影像把大熊猫的主要食用植物箭竹与其他植物区别开来,从而为圈定大熊猫的栖息地起到了重要的作用。,植被遥感,遥感植被解译的应用 城市绿化调查与生态环境评价:改善城市的生态环境,提高城市绿化水平是我国城市生态建设的重要问题。近20年来,我国应用高分辨率遥感影像进行城市绿化调查已取得了显著的成效。我国的几个主要特大城市都进行过这方面的工作,上海市曾在航空遥感综合调查中,通过遥感影像解译与野外实测相结合找出遥感影像特征与植株高度、胸径的关系,提出“三维绿化指数”或“绿量”指标,以代替原先的“绿化覆盖率”指标来评价城市绿
13、化水平。相同面积的草地、灌木和乔木具有相同的“绿化覆盖率”,但具有不同的“绿量”,其中,乔木具有最高的“绿量”,而草地的绿量最小,同样面积的乔木制氧和净化空气的效率为草地的45倍。这对改善城市生态建设和管理的理论和实践都有重要指导意义。,植被遥感,遥感植被解译的应用 草场资源调查:牧草的产量与长势的好坏直接相关,而产草量是载畜量的决定因素。我国在内蒙古草场、天山北坡草场等遥感综合调查中,应用遥感技术确定草场类型,进行草场质量评价。内蒙古草场资源遥感结合地面样点光谱测量数据,指出比值植被指数与产草量有良好的关系,计算草场总产草量。在具体工作中还可以划分出不同草场类型,不同产草量等级,分别确定合理
14、的载畜量。,植被遥感,遥感植被解译的应用 林业资源调查:林业部门是我国采用遥感技术进行资源调查最早的部门之一,在我国的各大林区都应用过遥感影像制作森林分布图、宜林地分布图等,并对林地的面积变化进行动态监测。其中尤其是19871990年之间全面开展的“三北”防护林遥感综合调查的重点科技攻关项目,对横贯我国的东北、华北和西北已建的防护林网的分布、面积、保存率和有效性进行评估。在调查研究中采用陆地卫星TM影像,国土卫星影像和试点区的航空遥感影像进行解译,制作了林地分布、立地条件、土地利用、土地类型等多种专题图。通过调查还对防护树种结构等问题提出了改进的建议。这项调查的成果,为我国“三北”防护林建设的
15、科学决策提供依据,有效地促进了遥感的实用化。,土壤遥感,土壤遥感的任务是通过遥感影像的解译,识别和划分出土壤类型,制作土壤图,分析土壤的分布规律,为改良土壤、合理利用土壤服务。土壤特征反映了各种因素共同作用的结果。在遥感影像上,不同类型土壤的特征不如水体、植被的差别那么大,同时,由于土壤性状主要表现在剖面上,而不是表现在土壤的表面,因此仅靠土壤表面电磁波谱的辐射特性来判别土壤类型,并不直接。但是由于土壤与各种成土因子关系密切,特别是受主导因素的影响较大,因此仍有规可循。通过遥感影像综合分析,可以取得较好的判别效果。依靠间接的解译标志,进行综合分析对于土壤解译显得特别重要。,土壤遥感,土壤的光谱
16、特征 在地面植被稀少的情况下,土壤的反射曲线与其机械组成和颜色密切相关。颜色浅的土壤具有较高的反射率,颜色较深的土壤反射率较低。黑土反射率远低于浅色的黄壤。,土壤遥感,土壤的光谱特征 在干燥条件下同样物质组成的细颗粒的土壤,表面比较平滑,具有较高的反射率,而较粗的颗粒具有相对较低的反射率。有机质含量高,也使反射率降低。,土壤遥感,土壤的光谱特征 土壤水的含量增加,会使反射率曲线平移下降,并有两个明显的水分吸收谷,但当土壤水超过最大毛管持水量时,土壤的反射光谱不再降低,而当土壤水处于饱和状态或过饱和状态,使土壤表面形成一层薄薄的水膜,在地表平坦时,接近于镜面反射,其反射率反而增高。,含水量0-4
17、%,含水量5-12%,含水量22-32%,土壤遥感,土壤的光谱特征 当土壤表面有植被覆盖时,如覆盖度小于15%,其光谱反射特征仍与裸土相近。植被覆盖度在15% 70%时,表现为土壤和植被的混合光谱,光谱反射值是两者的加权平均。植被覆盖度大于70%时,基本上表现为植被的光谱特征。 此外,土壤的光谱特征还受到地貌、耕作特点等影响。,土壤遥感,土壤类型的确定 土壤类型的判别首先需要确定土类。土类是根据一个地区的生物气候条件来决定的。因此,土壤解译时,首先要确定研究区的水平地理地带作为基带。例如在内蒙古草场遥感土壤解译、制图时,研究了内蒙古地区的水平地带及特点,有纬度地带性和海陆地带性的共同作用,从东
18、南向西北形成了弧形的水平分带,依次为温带森林草原、草甸草原、干草原、半荒漠和荒漠带。相应发生的土类为温带森林草原黑土、草甸草原黑钙土、干草原黑钙土、半荒漠棕钙土、灰钙土和漠土。明确了所在地区的地带,即可作为解译的“基带”。在此基础上,再进一步考虑垂直带性和非带性因素对土壤类型的影响。,土壤遥感,土壤类型的确定 其次是确定亚类。土壤的亚类是在成土过程中受局部条件的影响使土类发生变化,形成的次一级类型。如不同的植被、地貌、水热条件等。如山东省的棕壤地区,在河谷坡地上为潮棕壤亚类,在陡坡及植被稀疏坡地上为棕壤性土亚类,在缓岗上形成褐土化潮土亚类。在这种情况下,可以根据容易解译的地貌部位和植被特征结合
19、,间接地在棕壤为基带的地区内确定上述土壤亚类。,土壤遥感,土壤类型的确定 土属的划分主要以地区性条件为依据,如地貌、母质等,在亚类的基础上再分出土属。如残积坡积棕壤性土、黄土状褐土化潮土、河湖积潮棕壤等。 土种主要根据土壤剖面特征来划分,遥感影像较难发现,但可根据地形部位、母质等特征推断上层厚薄,作为土壤分类参考。,土壤遥感,土壤类型的确定 综合分析和间接解译时要注意,土壤的发育变化速度落后于气候、水文的变化及植被的更替。有些地区森林退缩,林地消失,被草地代替,而土壤仍保持森林土特性。此时仅依靠植被确定为草原植被下有关土壤类型就会发生误判。要解决这一问题,一是在解译过程中必须注重历史变化,二是
20、对两种类型的过渡和边缘地区进行适当的现场验证,以提高解译的精度。 土壤类型的确定还可以根据土地利用特点来分析、确定。如在南方许多低平的河谷平原地区,按自然土壤分类可能被划入草甸类型,但经人工开发耕种而成为水稻土及其次一级类型。而水稻田因有特殊的光谱特征、区位特征及形状特征,较容易识别,尤其是高分辨率的遥感影像上,水稻田有明显的光谱特征。,土壤遥感,土壤类型的确定 在确定基带的基础上,由于地形的变化产生地形地带的垂直分异,尤其是海拔高度的变化,引起了水热条件的重新组合,成土因子随着变化,土壤也发生垂直方向更替。可以把遥感影像、地形图的判断及少量野外调查得出的自然规律与遥感影像特征结合起来,确定土
21、壤的类型。,土地利用/土地覆盖遥感分类(LUCC),土地覆盖变化监测,不仅用来了解区域变化的情况,也用于更新已有的土地覆盖信息。 土地覆盖的变化通过比较两个不同时相的遥感图像而检测出来,检测方法有2种: 对新旧两幅图像分别进行土地覆盖分类,而后对其分类结果进行比较的方法 同时利用新旧两幅图像直接检测变化区域的方法,土地覆盖变化监测,土地覆盖变化分为季节变化(seasonal change)和年度变化(annual change)。季节变化是以1年为周期的变化,年度变化一般来说是非周期性的或单方向的变化。 在图像中,季节变化和年度变化往往混杂在一起,但在大多数情况下要检测的是年度变化。因此必须使
22、用两个相同季节但不同年份的图像。季节变化通常比想象的更为复杂,在寒冷地区,往往10-15天就会产生很大的变化。因此,在检测土地覆盖变化时,必须很好地了解目标地物的季节变化特征。,土地覆盖分类,土地覆盖变化监测,高光谱遥感,高光谱遥感是高光谱分辨率遥感(Hyper-spectral RS)的简称。是在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内,获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。,高光谱遥感,与一般遥感主要区别在于:高光谱遥感的成像光谱仪可以分离成几十甚至数百个很窄的波段来接收信息;每个波段宽度仅小于10nm;所有波段排列在一起能形
23、成一条连续的完整的光谱曲线;光谱的覆盖范围从可见光到热红外的全部电磁辐射波谱范围。而一般的常规遥感不具备这些特点,常规遥感的传感器多数只有几个,十几个波段;每个波段宽度大于100nm;更重要的是这些波段在电磁波谱上不连续。例如:TM数据第三波段为0.630.69微米,而第四波段是0.760.90微米,中间0.690.76微米之间完全没有数据。所有波段加起来也不可能覆盖可见光到热红外的整个波谱范围。就第四波段而言,其宽度是140nm。如果换成10nm宽的高光谱数据,TM的一个波段在高光谱里对应14个波段,高光谱的信息量大大增加。,高光谱遥感在植被研究中的应用,植被具有独特的光谱特征。健康的绿色植
24、物光谱曲线由于叶绿素的吸收作用,在0.45(蓝)和0.67(红)波段为低谷。由于叶子内部的液态水分的强烈的吸收作用,在1.4,1.9和2.7微米处有三个明显的低谷。在近红外区(0.71.3)有很宽的高反射率区。此外在 1.6和2.2微米处也有两个反射峰。但是,由于植物品种,叶子生长的部位,生长季节等区别,植被光谱曲线的峰和谷的形态,位置都会产生很大的差异。高光谱成像光谱仪对波段的精细划分,能够记录这些光谱特征的差异,而一般的遥感宽波段数据是不可能做到的。,高光谱遥感在植被研究中的应用,在植被遥感研究中,较多的研究有植被类型的识别,植被制图,土地覆盖/利用变化的探测,生物物理和生物化学参数的提取
25、与估计等。在这方面已可以将研究精度提高到对植物叶子内的氮、磷、钾、糖类、淀粉、蛋白质、氨基酸、木质素、纤维素及叶绿素等的估测,评价植物长势和估计陆地生物量。在植物生态学研究中可以研究叶面积指数的估计,植物群落和种类的识别,冠层各种状态的评价,并进而研究生物量和植物长势。这些研究与一般遥感数据研究相比,无论从深度上和精度上都有了飞跃。,高光谱遥感在植被研究中的应用,植被遥感研究的分析方法,主要有以下几种: 多元统计分析技术 用原始的光谱反射率或经过微分变换、对数变换、植被指数变换或其他数学变换后的数据作为自变量,以叶面积指数、生物量、叶绿素含量等作为因变量,建立多元回归预测模型来估计或预测生物物
26、理和生物化学参数。 光学模型方法 是基于光学辐射传输理论的模型。例如:植冠光学模型计算双向反射特征,其反演模型可提取生物物理、生物化学参数。,高光谱遥感在植被研究中的应用,基于光谱波长位置变量的分析技术 是根据波长或其他参数的变化量为自变量,求得与因变量的关系来估计因变量。如:位置在0.680.75微米之间的光谱曲线,找到其一阶微分的最大值,该值对应的波长称为“红边”。当植物叶绿素含量高,生长活力旺盛时,“红边”向长波方向移动;当植物被病虫害感染或受到污染时,“红边”将向短波方向移动。同时,绿色植物的绿光反射峰却有相反的规律。研究这些光谱的变化规律可以导出植被的状况。 参数成图技术 根据所选择
27、的预测模型,通过高光谱影像对每个像元计算单参数预测值,并将其分类后成图。,高光谱遥感在植被研究中的应用,光谱匹配技术 是对地物光谱和实验室测量的参考光谱进行匹配或地物光谱与参考光谱数据库比较,求得它们之间的相似或差异性,以达到识别的目的。两种光谱曲线的相似性常用计算的交叉相关系数及绘制交叉相关曲线图来确定。 混合光谱分解技术 用以确定在同一像元内不同地物光谱成分所占的比例。因为不同地物光谱成分的混合会改变波段的深度、波段的位置、宽度、面积和吸收的程度等。这种技术采用矩阵方程,神经元网络方法以及光谱吸收指数技术等,求出在给定像元内各成分光谱的比例。,高光谱遥感在植被研究中的应用,光谱维特征提取方
28、法 可以按照一定的准则直接从原始空间中选出一个子空间;或者在原特征空间与新特征空间之间找到某种映射关系。这一方法是以主成分分析为基础的改进方法。 模型方法 是模拟地物反射光谱的各种模型方法。因为高光谱测量数据可以提供连续的光谱抽样信息,这种细微的光谱特征使模型方法一改传统的统计模型而建立起的确定性模型方法。因而,模型方法可以提供更有效和更可靠的分析结果。,高光谱遥感在其他领域的应用,环境与灾害 高光谱图像可以用来探测危险环境因素。例如:编制酸性矿物分布图,特殊蚀变矿物分布图,评价野火危险的等级等。 利用多种航空航天遥感资料,普通遥感与高光谱遥感数据结合探测火灾的发生地点以及其他与燃烧现象有关的
29、地表生物量,燃烧的后果,地表组成及更新情况。 城市环境 高光谱和高空间分辨率遥感数据的结合,有可能细分出城市地物和人工目标。例如:结合特征提取技术,采用“分级掩模”,逐级分类再作复合处理成图,在城市地物区分过程中很有成效。但是,总的来说城市环境遥感方面的工作还有待深入研究。 大气遥感、土壤调查、地质调查等方面都有应用,全球定位系统(GPS):是利用人造地球卫星进行点位测量、导航的一种技术。具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力。 美国国防部20于世纪70年代开始实际设计、研制,历时20年,耗资200亿美元,1993年全部建成。,(二)全球定位系统(GPS),GPS系统由空间星座部分、
30、地面监控部分和用户设备部分三大部分组成。 星座部分:卫星颗数为21+3,卫星轨道面个数为6,卫星通过天顶时,卫星可见时间为5小时,在地球表面上绝大多数地区和时间内,在高度角15度以上,平均可同时观测到6颗卫星,最多可达9颗卫星。,(二)全球定位系统(GPS),卫星发射用伪随机码(伪码)调制的两种频率(Ll、L2)的信号。Ll1575.726MHz, L21227. 6MHz。用户设备用测量到几颗卫星的距离的方法,来确定观察点的位置,GPS系统能连续提供三维位置(经度、纬度、高度)、三维速度和时间。,(二)全球定位系统(GPS),地面监控部分:包括5个监控站、3个注入站和1个主控站。 监控站主要
31、提供卫星的各种观测数据。 主控站计算卫星的星历(星历是描述卫星运动轨道的信息) 注入站将星历等控制信息注入卫星。,(二)全球定位系统(GPS),GPS提供两种不同的测距码: P码(精码),相应的服务称精密定位服务(PPS),服务于美国军方和特许部门。 C/A码(粗码),相应的服务称标准定位服务(SPS),主要民用。,(二)全球定位系统(GPS),接收机按用途分为: 导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机 接收机按载波频率分为: 单频接收机、双频接收机 接收机按通道数分为: 单通道接收机、双通道接收机、多通道接收机 接收机按用途分为: 星载、弹载、机载、车载、背负式、手持式等。,(二)全球定位
32、系统(GPS),(二)全球定位系统(GPS),GPS系统的特点 : 全球、全天候 定位精度高(单机定位精度优于10米,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级 ) 实时、动态、速度快 自动化,(二)全球定位系统(GPS),为了与正在筹建中的欧盟伽俐略系统争夺市场美国推出了GPS现代化的计划即实施广域增强系统和局域增强系统:进一步提高民用精度,计划2003年在L2载波上提供第二个民用信号,2006年前增加第三个民用频率L51176.45MHz,并提高其码频率和发射功率。总的目标是进一步改善GPS的可用性、安全性和完善性。,(二)全球定位系统(GPS),俄罗斯的GLONASS系统。卫星24+1,分布在
33、3个轨道3 8。精度低于GPS。受经费问题困扰。 伽俐略(Galileo)GNSS系统, 伽俐略系统由30颗卫星(27颗工作卫星和3颗备用卫星)组成。30颗卫星部署在3个轨道面上. 2008年完成全系统部署并投入使用。在欧洲建立两个控制中心. 完全从民用出发。精度远高于GPS。 双星导航定位系统:由三颗地球静止轨道卫星(一颗备用)组成;低动态及静态导航定位。服务区域在东经70-145度,北纬555度范围。定位精度为:平面20m,高程l0m。有源定位。,GPS在个领域的应用: 林业 (森林调查、防火、飞播造林) GPS车辆导航系统 GPS在地形、地籍 海洋测绘,(二)全球定位系统(GPS),GP
34、S在农业中的应用 土壤养分分布调查 作物产量分布 合理施肥,精确农业管理 利用差分GPS对飞机精密导航 夜间田间作业,(二)全球定位系统(GPS),在车辆导航与监控系统中的应用,车辆导航与监控系统是一项融GPS、GIS、RS技术与通讯技术为一体的复杂技术系统。它通过对车辆等(移动目标)的导航、动态跟踪、监控、检查与服务等功能,来完成对车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,备受公安、银行、保安、出租车管理等部门的青睐。,在车辆导航与监控系统中的应用,技术系统 车辆导航与车辆监控系统主要由硬件、通讯环境、GPS导航仪和地理信息系统筹组成。,在车辆导航与监控系统中的应用,技术
35、系统 在3S技术支持下,监控中心计算机阵列联网后形成车辆信息监测与控制系统,管理人员可以对受控车辆进行动态编组管理、导航与调度。在控制中心,具有大画面、高清晰度的大荧屏显示系统,能够动态实时地显示来自各个车辆的运行状况,管理人员可以实时看到移动车辆运行情况,对不同区域或特定目标进行锁定式监控,系统确保紧急报警信号优先监测,在紧急状态时可以应急调出具有辅助决策功能的警情专用地图,详细显示以事故地点为中心的区域情况,以供决策参考。,在车辆导航与监控系统中的应用,技术系统 通讯环境包括无线集群通讯网和监控中心局域网。正常行驶时,车载收发信机通过无线集群通讯网,自动实时发送信息至监控中心,不停地将车辆
36、当前位置和状态送到监控中心并在地图上显示出来。当遇到紧急情况时,用户只需按下安装在车上预定位置的按钮,报警信息立即传送到监控中心。控制中心优先处理紧急报警信号。此外,司机通过语音收发设备与控制中心保持正常的通信。通过以上方式,控制中心可以动态跟踪、调度与监控各入网车辆。,在车辆导航与监控系统中的应用,GPS在车辆导航与监控系统中的应用 对行驶中的车辆进行定位。GPS接收机接收GPS卫星数据后,计算出自身车辆当前的位置,位置信息按特定的编码方式,送至数据发送机,经天线传至控制中心。同时GPS导航仪将目前位置数据通过接口传输到GIS系统,在GIS支持下,位置数据以点状符号表现在电子地图上。,在车辆
37、导航与监控系统中的应用,GPS在车辆导航与监控系统中的应用 在紧急情况下,可以利用(自动、人工)报警方式,将车号和GPS提供的车辆位置信息通知控制中心。例如,银行运钞车每天都要给许多银行送款和收款,为了保证运钞车安全,可以预先规定其行驶路线,这样车辆监控中心可随时监视运钞车的行驶状况,一旦运钞车偏离其正常路线,GPS导航仪就会向监控中心报警,也可以通过互联网向车辆所在地最近的各警局报警。根据需要,银行运钞车还可以装上“紧急报警键”,该键隐藏在司机随手可触的隐蔽处。在紧急情况发生时,可立即自动向监控中心报送车号和由GPS确定的当前车辆的方位信息,告诉监控中心该车发生特殊情况,保安人员根据当时车辆
38、所在位置,可以前来救援。,在车辆导航与监控系统中的应用,GPS在车辆导航与监控系统中的应用 提供导航功能。GPS转向民用市场后最先应用的领域就是为车辆导航。司机指定该车行驶的目的地和行驶路线。GPS导航仪开始工作后,GPS接收机不断地接收卫星定位信息,信息处理器快速计算出车辆所在的位置,然后将这些位置信息与设定的行驶路线坐标相匹配,一旦车辆偏离了行驶路线,导航仪就会发出警告,提醒司机注意。,在车辆导航与监控系统中的应用,GPS在车辆导航与监控系统中的应用 提供导航功能。例如出租车司机可以利用GPS导航功能,为汽车导航并提供交通道路与其他信息。这种车辆需要装置GPS导航仪和GIS,汽车前部安装一
39、个电脑小荧屏,荧屏上呈现一幅城市彩色地图,乘客上车后,告诉要到达的目的地,司机输入目的地名称,GIS马上为司机找出最佳的行车路线,在行驶过程中,荧屏上一个代表汽车的箭头沿着一条闪烁的路线向目的地移动。在十字路口,GPS导航仪会根据预定行驶路线用语音提醒你“向左转”或“向右转”等。汽车行驶到目的地时,电子地图会以文字或语音提示到达了目的地。,在车辆导航与监控系统中的应用,GIS在车辆导航与监控系统中的应用 车辆安装GIS后,司机在汽车上可以进行以下查询: 道路上任一点的相关信息(沿街单位名称,周围旅馆、饭店信息,治安岗亭等特殊信息)。 城市每条道路信息(长度、路况、路边单位分布、电话号码等)。
40、最优路径计算,给出动态目标起点到终点之间的最优路径(选择两点之间最近路线,路况最佳路线等)。 可计算出电子地图上任意两点间的距离。,在车辆导航与监控系统中的应用,GIS在车辆导航与监控系统中的应用 在控制中心,地理信息系统可以完成以下功能: 支持扫描仪和数字化仪输入,可以对数字地图中道路信息进行增加、删除、移动等修改。此外,支持数据文件的输入,地理信息系统读入图形数据文件,然后用它直接生成图形。例如,将AutoCAD生成的图形直接读入系统,进行显示。 支持电子地图的无级缩放、分层显示和管理。支持地图与数据报表的打印与输出。 挂接多种数据库,支持对动态目标信息、道路信息、地理信息、服务设施信息等
41、各种信息的查询。,在车辆导航与监控系统中的应用,GIS在车辆导航与监控系统中的应用 GIS可以提供辅助决策功能: 控制某点的决策优选列表(路、道口、警点警力、电话等)。 控制某区域的决策优选列表(区域内外有关信息)。 现有警车、救护车驶往出事点的路线优选列表(最畅通路线、最近路线、行驶时间)。 平时可以将各种紧急情况下的相应的备选方案存入计算机,当实际事件发生时,GIS将立即自动产生相应的备选方案供用户参考决策。,在车辆导航与监控系统中的应用,RS在车辆导航与监控系统中的应用 利用高分辨率遥感影像图作为电子地图 电子地图是依赖于计算机显示设备进行显示的数字地图。这种以数字形式存贮的电子地图,计
42、算、检索与查询方便,便于传输与更新。它可以存贮在磁盘或光盘(CDROM)中,便于保存和携带。电子地图与“全球定位系统”结合产生的导航系统,使司机不仅能够及时了解道路与周围环境的信息,而且能够随时确定当时的地理位置。,在车辆导航与监控系统中的应用,RS在车辆导航与监控系统中的应用 利用高分辨率遥感影像图作为电子地图 电子地图的信息来源主要有三个渠道:对城市街道和建筑物进行实地测绘,这种方法提供的电子地图详细、准确,但成图周期长,测绘成本高。利用地图进行数字化,这种方法提供的电子地图现势性差,尤其在发展快的城市,需要进行修改。利用最新获取的高分辨率遥感影像图,在遥感影像上添加上注记和专题符号,就可
43、以快速制成电子地图,这种方法提供的电子地图现势性强,成图周期短,成本相对较低。 比较起来,利用高分辨率遥感影像图作为电子地图,优点较多。,在车辆导航与监控系统中的应用,RS在车辆导航与监控系统中的应用 利用高分辨率遥感影像图更新城市矢量道路图 中国一些城市已经开始使用矢量数据电子地图,这种电子地图便于实现高精度的车辆定位和监控。但矢量数据电子地图的信息来源主要是从地图上获取的,由于地图成图时间长,城市变化快,部分矢量数据的电子地图已经不能适应导航需要。因此可以利用经过正射纠正后的高分辨率遥感影像图作为信息源,对道路数据库进行更新。其更新方法是:选取指定区域的高分辨率遥感影像图,对图像进行正射纠
44、正,由计算机从遥感影像中抽取道路信息,生成矢量数据道路地图,利用现场GPS车辆轨迹信息对生产的道路地图进行辅助校正,最终生成实用的GIS道路地图。然后利用新产生的道路地图,对数据库进行更新。,在车辆导航与监控系统中的应用,3S在车辆导航与监控系统中的综合应用 在车辆导航与监控系统中,遥感技术以数字图像方式提供城市范围内道路与相关因子动态变化的信息,它可以在GIS中作为电子数字地图使用,也可以利用遥感图像来及时更新道路数据库。GPS提供了车辆目前所处的精确位置等信息,位置信息可以在GIS支持下,在显示器上以“点”状符号表现出来,直观地向司机指示当前车辆在道路上的位置,同时该车的位置信息可以通过无
45、线集群通讯网接入控制中心局域网,车辆导航与监控系统服务器接收各个移动车辆的位置信息,并分发给与其相连的各个操作台。,在车辆导航与监控系统中的应用,3S在车辆导航与监控系统中的综合应用 管理操作台与监视操作台上安装有GIS系统,它可以把GPS的定位信息在电子地图中相应位置上表现出来,地理信息系统可以实现各种车辆信息的管理、显示和分析,为管理人员和司机提供辅助决策。在突发事件时还可以快速在地图上准确标示出各个移动车辆的当前位置,为公安快速反应,紧急调度管理,组织车辆救援提供帮助。3S技术各有侧重,相互补充,共同完成车辆导航与监控系统所承担的各项任务。,大学课件出品 版权归原作者所有 联系QQ :9
46、10670854 如侵权,请告知,吾即删 更多精品文档请访问我的个人主页 http:/ 却聪明得太迟 把钱省下来,等待退休后再去享受 结果退休后,因为年纪大,身体差,行动不方便,哪里也去不成。钱存下来等养老,结果孩子长大了,要出国留学,要创业做生意,要花钱娶老婆,自己的退休金都被拗走了。,人生太短,聪明太晚(2),当自己有足够的能力善待自己时,就立刻去做,老年人有时候是无法做中年人或是青少年人可以做的事,年纪和健康就是一大因素。小孩子从小就告诉他,养你到高中,大学以后就要自立更生,要留学,创业,娶老婆,自己想办法,自己要留多一点钱,不要为了小孩子而活我们都老得太快却聪明得太迟,我的学长去年丧妻
47、。这突如其来的事故,实在叫人难以接受,但是死亡的到来不总是如此。学长说他太太最希望他能送鲜花给他,但是他觉得太浪费,总推说等到下次再买,结果却是在她死后,用鲜花布置她的灵堂。这不是太蠢愚了吗?! 等到、等到.,似乎我们所有的生命,都用在等待。,人生太短,聪明太晚(3),等到我大学毕业以后,我就会如何如何我们对自己说 等到我买房子以后! 等我最小的孩子结婚之后! 等我把这笔生意谈成之后! 等到我死了以后 人人都很愿意牺牲当下,去换取未知的等待;牺牲今生今世的辛苦钱,去购买后世的安逸 在台湾只要往有山的道路上走一走,就随处都可看到农舍变精舍,山坡地变灵塔,无非也是为了等到死后,能图个保障,不必再受
48、苦。许多人认为必须等到某时或某事完成之后再采取行动。明天我就开始运动,明天我就会对他好一点,下星期我们就找时间出去走走;退休后,我们就要好好享受一下。,人生太短,聪明太晚(4),然而,生活总是一直变动,环境总是不可预知,现实生活中,各种突发状况总是层出不穷。身为一个医生,我所见过的死人,比一般人要来得多。这些人早上醒来时,原本预期过的是另一个平凡无奇的日子,没想到一个意料之外的事;交通意外、脑溢血、心脏病发作等等。剎那间生命的巨轮倾覆离轨,突然闯进一片黑暗之中。那么我们要如何面对生命呢?我们毋需等到生活完美无瑕,也毋需等到一切都平稳,想做什么,现在就可以开始做起。 一个人永远也无法预料未来,所
49、以不要延缓想过的生活,不要吝于表达心中的话, 因为生命只在一瞬间。,人生太短,聪明太晚(5),记住! 给活人送一朵鲜花,强过给死人送贵重的花圈,每个人的生命都有尽头,许多人经常在生命即将结束时,才发现自己还有很多事没有做,有许多话来不及说,这实在是人生最大的遗憾。 别让自己徒留为时已晚的空余恨。逝者不可追,来者犹未卜,最珍贵、最需要实时掌握的当下,往往在这两者蹉跎间,转眼错失。,人生太短,聪明太晚(6),人生短暂飘忽,包得有一首小诗这样写: 高天与原地,悠悠人生路; 行行向何方,转眼即长暮。 正是道尽了人生如寄,转眼即逝的惶恐。 有许多事,在你还不懂得珍惜之前已成旧事;有许多人,在你还来不及用心之前 已成旧人。 遗憾的事一再发生,但过后再追悔早知道如何如何是没有用的,那时候已经过去,你追念的人也已走过了你。,人生太短,聪明太晚(7),一句瑞典格言说:我们老得太快,却聪明得太迟。 不管你是否察觉,生命都一直在前进。 人生并未售来回票,失去的便永远不再得到。 将希望寄予等到方便的时间才享受,人生太短,聪明太晚(8),我们不知失去了多少可能的幸福 不要再
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