測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)作業(yè)指導(dǎo)書

測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u20275第1章緒論 3159281.1測(cè)繪地理信息概述 33171.1.1測(cè)繪地理信息的基本概念 4125111.1.2測(cè)繪地理信息的發(fā)展歷程 4320261.1.3測(cè)繪地理信息的作用和意義 4305821.2遙感技術(shù)簡介 4230221.2.1遙感技術(shù)的基本原理 4127531.2.2遙感技術(shù)的分類 442121.2.3遙感技術(shù)在測(cè)繪地理信息中的應(yīng)用 521777第2章測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí) 5274832.1測(cè)量坐標(biāo)系 5110232.1.1坐標(biāo)系的概念 559952.1.2地理坐標(biāo)系 5303042.1.3投影坐標(biāo)系 5148632.2測(cè)量誤差與精度分析 5100572.2.1測(cè)量誤差來源 5268712.2.2誤差傳播定律 6126192.2.3精度分析 6296702.3地圖制圖基本原理 6200292.3.1地圖比例尺 6148352.3.2地圖投影 689722.3.3地圖符號(hào)與注記 6199052.3.4地圖編制 67060第3章遙感原理 621663.1遙感成像原理 6159233.2遙感傳感器 7270063.3遙感數(shù)據(jù)特性 732006第4章遙感圖像處理 8208324.1遙感圖像預(yù)處理 8312134.1.1圖像導(dǎo)入與格式轉(zhuǎn)換 8225684.1.2圖像配準(zhǔn)與校正 871094.1.3大氣校正與地形校正 8174594.2遙感圖像增強(qiáng) 816694.2.1對(duì)比度增強(qiáng) 831784.2.2亮度增強(qiáng) 8217854.2.3銳化處理 8269174.3遙感圖像分類與識(shí)別 8110514.3.1無監(jiān)督分類 8208104.3.2有監(jiān)督分類 897994.3.3混合分類 8280194.3.4遙感圖像識(shí)別 9125334.3.5分類結(jié)果評(píng)價(jià)與優(yōu)化 96420第5章測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)獲取 940245.1地面測(cè)量技術(shù) 925515.1.1地面測(cè)量原理 9325475.1.2地面測(cè)量方法 9144835.1.3地面測(cè)量設(shè)備 9131435.2慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 9143335.2.1慣性導(dǎo)航原理 9196235.2.2慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組成 10252235.2.3慣性導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用 10128595.3衛(wèi)星定位技術(shù) 10103235.3.1衛(wèi)星定位原理 1027895.3.2衛(wèi)星定位系統(tǒng)組成 10305485.3.3衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用 103462第6章地理信息系統(tǒng)（GIS） 10124476.1GIS概述 10280876.2GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 10319926.2.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1137256.2.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1189496.3GIS軟件與應(yīng)用 11134926.3.1ArcGIS 11213116.3.2SuperMap 11312896.3.3應(yīng)用領(lǐng)域 1217321第7章遙感與GIS集成應(yīng)用 1265787.1遙感與GIS集成方法 12307787.1.1數(shù)據(jù)集成 1250377.1.2功能集成 12208347.1.3模型集成 1321857.2遙感與GIS在土地管理中的應(yīng)用 13289097.2.1土地利用現(xiàn)狀調(diào)查 13128407.2.2土地利用變化監(jiān)測(cè) 13213607.2.3土地整理與規(guī)劃 1310507.3遙感與GIS在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 13108247.3.1環(huán)境監(jiān)測(cè) 13282057.3.2生態(tài)評(píng)價(jià) 1388007.3.3環(huán)境影響評(píng)價(jià) 14236967.3.4環(huán)境規(guī)劃與管理 1426201第8章測(cè)繪地理信息成果制作與輸出 14107228.1地圖制作與設(shè)計(jì) 14242698.1.1地圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 1468868.1.2地圖設(shè)計(jì) 1424958.1.3地圖編制 14309038.1.4地圖審查與修改 14190658.2三維模型構(gòu)建 14178348.2.1數(shù)據(jù)收集與處理 14239068.2.2三維模型構(gòu)建 14108238.2.3三維模型貼圖 15142368.2.4三維模型優(yōu)化 15253448.3地理信息可視化 1562418.3.1數(shù)據(jù)分析與處理 15318758.3.2可視化設(shè)計(jì) 156358.3.3可視化實(shí)現(xiàn) 15235298.3.4可視化成果評(píng)估與優(yōu)化 1517996第9章測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用 15146059.1水利工程中的應(yīng)用 15187499.1.1河流及水庫監(jiān)測(cè) 1594139.1.2水土保持與流域治理 15239569.1.3洪水預(yù)警與防洪調(diào)度 16168669.2城市規(guī)劃與管理中的應(yīng)用 16220109.2.1城市土地利用規(guī)劃 16202479.2.2城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 1667199.2.3城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè) 16207969.3農(nóng)業(yè)與林業(yè)中的應(yīng)用 16284389.3.1農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè) 16267619.3.2農(nóng)田土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè) 16288969.3.3森林資源調(diào)查與火災(zāi)監(jiān)測(cè) 16288559.3.4生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與保護(hù) 16461第10章測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 161924810.1新技術(shù)在測(cè)繪地理信息領(lǐng)域的應(yīng)用 161171910.1.1無人機(jī)遙感技術(shù) 172757010.1.2大數(shù)據(jù)技術(shù) 172331010.1.3云計(jì)算技術(shù) 171716810.1.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 17523710.2遙感技術(shù)發(fā)展展望 171663210.2.1高分辨率遙感衛(wèi)星 172522910.2.2多源遙感數(shù)據(jù)融合 171149110.2.3遙感智能解譯技術(shù) 17494710.3測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)的融合與創(chuàng)新 182243210.3.1技術(shù)融合 18309210.3.2應(yīng)用創(chuàng)新 182920610.3.3產(chǎn)業(yè)發(fā)展 18第1章緒論1.1測(cè)繪地理信息概述測(cè)繪地理信息作為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防安全、社會(huì)發(fā)展和資源環(huán)境管理的重要基礎(chǔ)性工作，具有舉足輕重的地位。它主要包括地理空間數(shù)據(jù)的采集、處理、管理、分析和應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)。科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)繪地理信息技術(shù)也在不斷革新，為我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了有力支持。1.1.1測(cè)繪地理信息的基本概念測(cè)繪地理信息是指對(duì)地球表面及空間的各種自然和人文現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量、分析和描述的一門學(xué)科。它主要包括地圖學(xué)、大地測(cè)量學(xué)、攝影測(cè)量學(xué)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）等分支學(xué)科。1.1.2測(cè)繪地理信息的發(fā)展歷程從古代的地圖繪制到現(xiàn)代的衛(wèi)星遙感，測(cè)繪地理信息經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程。特別是20世紀(jì)50年代以來，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪地理信息技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的成就。1.1.3測(cè)繪地理信息的作用和意義測(cè)繪地理信息在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防安全、社會(huì)發(fā)展和資源環(huán)境管理等方面具有重要作用。具體表現(xiàn)在：為城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、土地資源管理、環(huán)境保護(hù)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持；為災(zāi)害監(jiān)測(cè)、國防安全、軍事作戰(zhàn)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的地理空間信息；為科學(xué)研究、教育普及、文化交流等提供豐富的地理信息資源。1.2遙感技術(shù)簡介遙感技術(shù)是指通過對(duì)地球表面及其周圍空間的各種自然現(xiàn)象和人文現(xiàn)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離感知、記錄、傳輸和處理，從而獲取地理空間信息的一種技術(shù)手段。它具有時(shí)效性強(qiáng)、覆蓋范圍廣、信息量大、獲取成本低等特點(diǎn)，已成為測(cè)繪地理信息領(lǐng)域的重要組成部分。1.2.1遙感技術(shù)的基本原理遙感技術(shù)的基本原理是利用傳感器從遠(yuǎn)距離感知地球表面及其周圍空間的信息，通過電磁波在不同波段和角度的反射、散射、發(fā)射等特性，獲取地物的光譜、形狀、紋理等特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地球表面信息的識(shí)別和提取。1.2.2遙感技術(shù)的分類根據(jù)傳感器的工作波段和遙感平臺(tái)的不同，遙感技術(shù)可分為以下幾類：（1）光學(xué)遙感：利用可見光、近紅外、短波紅外等波段進(jìn)行遙感探測(cè)。（2）紅外遙感：利用中波紅外、長波紅外等波段進(jìn)行遙感探測(cè)。（3）微波遙感：利用微波波段進(jìn)行遙感探測(cè)，如合成孔徑雷達(dá)（SAR）。（4）激光遙感：利用激光波段進(jìn)行遙感探測(cè)，如激光雷達(dá)（LiDAR）。1.2.3遙感技術(shù)在測(cè)繪地理信息中的應(yīng)用遙感技術(shù)在測(cè)繪地理信息領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，主要包括：（1）地形測(cè)繪：利用遙感影像進(jìn)行地形圖的編制和更新。（2）土地資源調(diào)查：通過遙感技術(shù)獲取土地利用現(xiàn)狀、土地覆蓋類型等信息。（3）災(zāi)害監(jiān)測(cè)：利用遙感技術(shù)對(duì)自然災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)警和評(píng)估。（4）環(huán)境監(jiān)測(cè)：通過遙感技術(shù)獲取大氣、水體、土壤等環(huán)境要素的時(shí)空變化信息。（5）城市規(guī)劃：利用遙感影像進(jìn)行城市土地利用規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和環(huán)境保護(hù)。第2章測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)2.1測(cè)量坐標(biāo)系2.1.1坐標(biāo)系的概念測(cè)量坐標(biāo)系是用于描述地球表面上點(diǎn)的空間位置的一套數(shù)學(xué)法則。它包括坐標(biāo)原點(diǎn)、坐標(biāo)軸以及坐標(biāo)單位等要素。在測(cè)繪地理信息領(lǐng)域，常用的坐標(biāo)系有地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系。2.1.2地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系是以地球自轉(zhuǎn)軸為基準(zhǔn)，用經(jīng)度和緯度來表示地球表面上點(diǎn)的位置。經(jīng)度表示東西方向的位置，緯度表示南北方向的位置。本章節(jié)主要介紹地理坐標(biāo)系的基本概念、分類以及應(yīng)用。2.1.3投影坐標(biāo)系投影坐標(biāo)系是將地球表面的三維空間映射到二維平面上的一種坐標(biāo)系。它通過投影變換將地理坐標(biāo)系中的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為平面上的直角坐標(biāo)。投影坐標(biāo)系包括高斯克呂格投影、墨卡托投影等。本節(jié)將介紹投影坐標(biāo)系的基本原理及常用投影方法。2.2測(cè)量誤差與精度分析2.2.1測(cè)量誤差來源測(cè)量誤差是指實(shí)際測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異。誤差來源可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。本節(jié)將分析各種誤差的來源及對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。2.2.2誤差傳播定律誤差傳播定律描述了測(cè)量誤差在運(yùn)算過程中的傳遞規(guī)律。它包括誤差的加減法傳播、乘除法傳播等。掌握誤差傳播定律對(duì)于提高測(cè)量精度具有重要意義。2.2.3精度分析精度分析是對(duì)測(cè)量結(jié)果可靠性的一種評(píng)價(jià)。本節(jié)將介紹精度評(píng)價(jià)指標(biāo)，如中誤差、相對(duì)誤差等，并探討提高測(cè)量精度的方法。2.3地圖制圖基本原理2.3.1地圖比例尺地圖比例尺是表示地圖上圖形與實(shí)際地物之間線性尺寸比例關(guān)系的工具。本節(jié)將介紹比例尺的定義、分類及其在地圖制圖中的應(yīng)用。2.3.2地圖投影地圖投影是將地球表面的三維空間映射到二維平面上的方法。本節(jié)將介紹地圖投影的基本原理、分類及特點(diǎn)。2.3.3地圖符號(hào)與注記地圖符號(hào)是地圖上用來表示各種地物和現(xiàn)象的圖形、顏色和文字。本節(jié)將介紹地圖符號(hào)的分類、設(shè)計(jì)原則以及注記的使用方法。2.3.4地圖編制地圖編制是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)、地圖投影和符號(hào)系統(tǒng)，將地物和現(xiàn)象表現(xiàn)在地圖上的過程。本節(jié)將介紹地圖編制的基本步驟、方法和技術(shù)要求。第3章遙感原理3.1遙感成像原理遙感成像原理是基于電磁波的理論，通過不同類型的傳感器從遠(yuǎn)處獲取地表及大氣信息。遙感成像過程主要包括以下步驟：（1）輻射發(fā)射：地球表面及大氣層中的物體通過吸收太陽輻射能量，產(chǎn)生自身的熱輻射。（2）輻射傳輸：地球表面及大氣層中的輻射能量在傳輸過程中，受到大氣散射、吸收等影響。（3）傳感器接收：遙感傳感器接收經(jīng)過大氣層傳輸?shù)妮椛淠芰?，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。（4）圖像處理：將傳感器接收到的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、采樣等處理，數(shù)字圖像。3.2遙感傳感器遙感傳感器是遙感系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，主要用于接收地表及大氣層的輻射能量。根據(jù)工作原理和波段范圍，遙感傳感器可分為以下幾類：（1）光學(xué)傳感器：利用光學(xué)原理，接收地表反射的太陽輻射能量。常見的光學(xué)傳感器包括多光譜相機(jī)、高分辨率相機(jī)等。（2）熱紅外傳感器：接收地表及大氣層的熱輻射能量，用于獲取地表溫度、濕度等參數(shù)。（3）微波傳感器：利用微波波段，可穿透云層和部分植被，獲取地表以下的信息。（4）激光傳感器：通過激光脈沖測(cè)量地表及大氣層的距離、高度等參數(shù)。3.3遙感數(shù)據(jù)特性遙感數(shù)據(jù)具有以下特性：（1）光譜特性：遙感數(shù)據(jù)包含多個(gè)波段，每個(gè)波段對(duì)應(yīng)不同的光譜范圍，反映地表及大氣層不同特性的信息。（2）空間特性：遙感數(shù)據(jù)的分辨率不同，包括高分辨率、中分辨率和低分辨率。高分辨率數(shù)據(jù)可獲取詳細(xì)的地表信息，而低分辨率數(shù)據(jù)則反映較大范圍內(nèi)的地表特征。（3）時(shí)間特性：遙感數(shù)據(jù)具有周期性或非周期性的時(shí)間覆蓋能力，可用于監(jiān)測(cè)地表變化。（4）幾何特性：遙感數(shù)據(jù)在成像過程中，由于地球曲率、傳感器姿態(tài)等因素，存在幾何畸變。需進(jìn)行圖像糾正，以提高數(shù)據(jù)的地理精度。（5）輻射特性：遙感數(shù)據(jù)受大氣散射、吸收等影響，存在輻射畸變。需進(jìn)行輻射校正，以消除這些影響。（6）不確定性：遙感數(shù)據(jù)受到傳感器功能、成像條件、數(shù)據(jù)處理等因素的影響，存在一定的不確定性。需通過誤差分析、質(zhì)量控制等手段，提高數(shù)據(jù)的可靠性。第4章遙感圖像處理4.1遙感圖像預(yù)處理4.1.1圖像導(dǎo)入與格式轉(zhuǎn)換在進(jìn)行遙感圖像處理前，首先需將圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入至處理軟件中。針對(duì)不同來源的遙感數(shù)據(jù)，應(yīng)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一為便于處理的數(shù)據(jù)格式，如GeoTIFF格式。4.1.2圖像配準(zhǔn)與校正對(duì)遙感圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，保證圖像之間的空間位置關(guān)系準(zhǔn)確。同時(shí)進(jìn)行圖像校正，消除圖像中的幾何變形，提高圖像的精度。4.1.3大氣校正與地形校正對(duì)遙感圖像進(jìn)行大氣校正，消除大氣對(duì)圖像質(zhì)量的影響；進(jìn)行地形校正，消除地形起伏對(duì)圖像質(zhì)量的影響。4.2遙感圖像增強(qiáng)4.2.1對(duì)比度增強(qiáng)通過調(diào)整圖像的灰度級(jí)，改善圖像的對(duì)比度，使圖像中的目標(biāo)信息更加明顯。4.2.2亮度增強(qiáng)調(diào)整圖像的亮度，使圖像整體或局部區(qū)域的亮度更加適中，提高圖像的視覺效果。4.2.3銳化處理采用空間濾波方法，對(duì)圖像進(jìn)行銳化處理，增強(qiáng)圖像邊緣和細(xì)節(jié)信息。4.3遙感圖像分類與識(shí)別4.3.1無監(jiān)督分類根據(jù)圖像像素之間的光譜特征相似性，對(duì)圖像進(jìn)行無監(jiān)督分類，將圖像劃分為不同類別。4.3.2有監(jiān)督分類選擇充足的訓(xùn)練樣本，通過構(gòu)建分類器，對(duì)遙感圖像進(jìn)行有監(jiān)督分類。4.3.3混合分類結(jié)合無監(jiān)督分類和有監(jiān)督分類的優(yōu)點(diǎn)，采用混合分類方法，提高遙感圖像分類的精度。4.3.4遙感圖像識(shí)別利用遙感圖像分類結(jié)果，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)，進(jìn)行遙感圖像目標(biāo)識(shí)別與信息提取。4.3.5分類結(jié)果評(píng)價(jià)與優(yōu)化對(duì)遙感圖像分類結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括精度、召回率等指標(biāo)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)分類方法進(jìn)行優(yōu)化。第5章測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)獲取5.1地面測(cè)量技術(shù)地面測(cè)量技術(shù)是獲取測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)方法。本節(jié)主要介紹地面測(cè)量的基本原理、方法及常用設(shè)備。5.1.1地面測(cè)量原理地面測(cè)量是通過對(duì)地面點(diǎn)的位置、高程和方位進(jìn)行測(cè)量，確定地面點(diǎn)的空間位置關(guān)系。地面測(cè)量遵循測(cè)量的基本原理，包括相似三角形原理、三角測(cè)量原理、導(dǎo)線測(cè)量原理等。5.1.2地面測(cè)量方法地面測(cè)量方法主要包括三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量和重力測(cè)量等。（1）三角測(cè)量：通過測(cè)量三角形的邊長和角度，計(jì)算三角形各頂點(diǎn)的坐標(biāo)。（2）導(dǎo)線測(cè)量：沿一定路線布設(shè)導(dǎo)線，測(cè)量導(dǎo)線各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)和角度，推算出各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。（3）水準(zhǔn)測(cè)量：利用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺，測(cè)量地面點(diǎn)的高程。（4）重力測(cè)量：通過測(cè)量地球重力場(chǎng)的變化，推算出地面點(diǎn)的重力值。5.1.3地面測(cè)量設(shè)備地面測(cè)量設(shè)備主要包括全站儀、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、激光測(cè)距儀等。5.2慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，通過測(cè)量載體的加速度和角速度，推算出載體的位置、速度和姿態(tài)信息。5.2.1慣性導(dǎo)航原理慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，通過測(cè)量載體在慣性參考系中的加速度和角速度，結(jié)合初始狀態(tài)，推算出載體的運(yùn)動(dòng)軌跡。5.2.2慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要由慣性測(cè)量單元（IMU）、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和輔助設(shè)備組成。（1）慣性測(cè)量單元：包括加速度計(jì)、陀螺儀和電子線路。（2）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成數(shù)據(jù)的采集、處理和導(dǎo)航解算。（3）輔助設(shè)備：用于提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性，如衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地圖匹配系統(tǒng)等。5.2.3慣性導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、地質(zhì)勘探、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。5.3衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)是通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，計(jì)算接收器的位置、速度和時(shí)間信息。目前應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)星定位系統(tǒng)為全球定位系統(tǒng)（GPS）。5.3.1衛(wèi)星定位原理衛(wèi)星定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星、地面控制站和用戶接收器組成。用戶接收器接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，測(cè)量信號(hào)傳播時(shí)間，計(jì)算出接收器與衛(wèi)星之間的距離。通過至少四顆衛(wèi)星的信號(hào)，可以計(jì)算出接收器的三維坐標(biāo)。5.3.2衛(wèi)星定位系統(tǒng)組成（1）空間衛(wèi)星：發(fā)射信號(hào)，攜帶衛(wèi)星軌道、時(shí)間等信息。（2）地面控制站：監(jiān)控衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整衛(wèi)星軌道，更新衛(wèi)星星歷。（3）用戶接收器：接收衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行定位解算。5.3.3衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用衛(wèi)星定位技術(shù)廣泛應(yīng)用于地圖制作、土地管理、交通監(jiān)控、車輛導(dǎo)航、地質(zhì)勘探、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。第6章地理信息系統(tǒng)（GIS）6.1GIS概述地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的空間數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、分析和可視化系統(tǒng)。它將地理空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行有效集成，為部門、企事業(yè)單位及科研機(jī)構(gòu)在資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害防治等領(lǐng)域提供科學(xué)的決策支持。GIS技術(shù)已成為現(xiàn)代測(cè)繪地理信息領(lǐng)域的重要組成部分。6.2GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要包括矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。6.2.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以點(diǎn)、線、面的形式表達(dá)地理空間實(shí)體，具有精度高、數(shù)據(jù)量小、易于編輯等特點(diǎn)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要包括以下要素：（1）點(diǎn)要素：表示地理位置的點(diǎn)狀地物，如城市、道路交叉口等。（2）線要素：表示具有一定長度和走向的線性地物，如道路、河流等。（3）面要素：表示具有一定面積和邊界的面狀地物，如行政區(qū)劃、湖泊等。6.2.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以像元（像素）為單位，將地理空間劃分為規(guī)則的網(wǎng)格單元，每個(gè)像元存儲(chǔ)相應(yīng)的屬性值。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適用于表達(dá)連續(xù)變化的地理現(xiàn)象，如氣溫、高程等。其主要特點(diǎn)包括：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于存儲(chǔ)和處理。（2）適用于表達(dá)復(fù)雜的地理現(xiàn)象。（3）數(shù)據(jù)量較大，對(duì)存儲(chǔ)和傳輸設(shè)備要求較高。6.3GIS軟件與應(yīng)用GIS軟件是GIS技術(shù)的重要組成部分，其主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、可視化表達(dá)等。以下介紹幾種常見的GIS軟件及其應(yīng)用領(lǐng)域。6.3.1ArcGISArcGIS是美國ESRI公司推出的GIS軟件，廣泛應(yīng)用于地理信息數(shù)據(jù)處理、分析和可視化等領(lǐng)域。其主要特點(diǎn)包括：（1）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力。（2）豐富的地圖表現(xiàn)形式。（3）良好的兼容性和擴(kuò)展性。6.3.2SuperMapSuperMap是我國北京超圖軟件股份有限公司開發(fā)的GIS軟件，具有以下特點(diǎn)：（1）支持多種數(shù)據(jù)格式，易于數(shù)據(jù)集成。（2）強(qiáng)大的空間分析功能。（3）豐富的二次開發(fā)接口，便于用戶定制開發(fā)。6.3.3應(yīng)用領(lǐng)域GIS技術(shù)在以下領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用：（1）資源管理：如土地利用、礦產(chǎn)資源、水資源等。（2）城鄉(xiāng)規(guī)劃：如城市總體規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃、交通規(guī)劃等。（3）環(huán)境保護(hù)：如環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染治理、生態(tài)保護(hù)等。（4）災(zāi)害防治：如地震、洪水、火災(zāi)等災(zāi)害的預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)。（5）國防軍事：如戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境分析、作戰(zhàn)指揮、軍事設(shè)施管理等。（6）其他領(lǐng)域：如地質(zhì)、氣象、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等。第7章遙感與GIS集成應(yīng)用7.1遙感與GIS集成方法遙感與地理信息系統(tǒng)（GIS）的集成應(yīng)用，已成為當(dāng)前地理信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本節(jié)主要介紹遙感與GIS集成的常用方法，包括數(shù)據(jù)集成、功能集成和模型集成。7.1.1數(shù)據(jù)集成數(shù)據(jù)集成是遙感與GIS集成應(yīng)用的基礎(chǔ)。其主要目的是將不同來源、格式和分辨率的遙感數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合，形成統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)集成方法主要包括以下幾種：（1）格式轉(zhuǎn)換：將不同格式和分辨率的遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS軟件支持的通用格式，如TIFF、GRID等。（2）坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一：保證遙感數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)在相同的坐標(biāo)系統(tǒng)下，以便進(jìn)行空間分析和應(yīng)用。（3）尺度匹配：通過重采樣、插值等方法，實(shí)現(xiàn)不同分辨率遙感數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)的尺度匹配。7.1.2功能集成功能集成是指將遙感數(shù)據(jù)處理與分析功能與GIS功能相結(jié)合，提高地理信息處理的效率和精度。功能集成方法主要包括：（1）遙感圖像處理與分析：利用GIS軟件中的遙感圖像處理與分析工具，對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、分類、變化檢測(cè)等操作。（2）空間分析：結(jié)合GIS的空間分析功能，如緩沖區(qū)分析、疊加分析等，對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以獲取更有價(jià)值的地理信息。7.1.3模型集成模型集成是指將遙感模型與GIS模型相結(jié)合，構(gòu)建適用于特定應(yīng)用場(chǎng)景的綜合模型。模型集成方法主要包括：（1）遙感模型與GIS模型融合：將遙感模型嵌入到GIS模型中，實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換和功能調(diào)用。（2）多模型協(xié)同：結(jié)合多種遙感模型和GIS模型，對(duì)地理現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析和模擬。7.2遙感與GIS在土地管理中的應(yīng)用遙感與GIS集成技術(shù)在土地管理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。以下列舉了幾個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景：7.2.1土地利用現(xiàn)狀調(diào)查利用遙感數(shù)據(jù)獲取大范圍土地覆蓋信息，結(jié)合GIS進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀分類，為土地管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。7.2.2土地利用變化監(jiān)測(cè)通過對(duì)不同時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，結(jié)合GIS的空間分析功能，監(jiān)測(cè)土地利用變化情況，為土地資源規(guī)劃和管理提供依據(jù)。7.2.3土地整理與規(guī)劃利用遙感與GIS集成技術(shù)，對(duì)土地資源進(jìn)行調(diào)查、評(píng)價(jià)和規(guī)劃，提高土地整理與規(guī)劃的精度和效率。7.3遙感與GIS在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用遙感與GIS集成技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。以下列舉了幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例：7.3.1環(huán)境監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)獲取大氣、水體、土壤等環(huán)境要素的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS進(jìn)行空間分析和可視化，實(shí)現(xiàn)環(huán)境問題的快速監(jiān)測(cè)和預(yù)警。7.3.2生態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)合遙感數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。7.3.3環(huán)境影響評(píng)價(jià)利用遙感與GIS集成技術(shù)，分析建設(shè)項(xiàng)目對(duì)周邊環(huán)境的影響，為環(huán)境保護(hù)決策提供支持。7.3.4環(huán)境規(guī)劃與管理基于遙感與GIS集成技術(shù)，對(duì)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃進(jìn)行編制和實(shí)施，提高環(huán)境管理的科學(xué)性和有效性。第8章測(cè)繪地理信息成果制作與輸出8.1地圖制作與設(shè)計(jì)8.1.1地圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備在地圖制作與設(shè)計(jì)階段，首先應(yīng)對(duì)收集到的測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與篩選，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性。根據(jù)項(xiàng)目需求，提取所需的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，如地形、地貌、水系、交通、行政區(qū)劃等。8.1.2地圖設(shè)計(jì)根據(jù)地圖的用途和用戶需求，進(jìn)行地圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括地圖比例尺、投影、圖幅分幅、符號(hào)與注記等。同時(shí)根據(jù)實(shí)際需要，可選用合適的色彩和圖案，使地圖更具表現(xiàn)力。8.1.3地圖編制利用測(cè)繪地理信息軟件，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行地圖編制。包括地圖底圖繪制、地理要素符號(hào)化、注記添加等步驟。在此過程中，注意保持地圖的清晰度和美觀性。8.1.4地圖審查與修改完成地圖編制后，組織專家對(duì)地圖進(jìn)行審查。針對(duì)審查意見進(jìn)行修改，保證地圖的準(zhǔn)確性、規(guī)范性和實(shí)用性。8.2三維模型構(gòu)建8.2.1數(shù)據(jù)收集與處理收集地形、建筑、植被等三維數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理包括數(shù)據(jù)清洗、格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一等。8.2.2三維模型構(gòu)建利用三維建模軟件，根據(jù)實(shí)際需求構(gòu)建三維模型。包括地形建模、建筑建模、植被建模等。在此過程中，注意模型細(xì)節(jié)的表現(xiàn)，提高模型的準(zhǔn)確性。8.2.3三維模型貼圖為三維模型添加紋理和材質(zhì)，使其更具真實(shí)感。根據(jù)項(xiàng)目需求，可選擇適當(dāng)?shù)馁N圖方式，如烘焙貼圖、程序貼圖等。8.2.4三維模型優(yōu)化對(duì)構(gòu)建完成的三維模型進(jìn)行優(yōu)化，包括簡化模型、調(diào)整貼圖、消除模型重疊等。以提高模型渲染效率和顯示效果。8.3地理信息可視化8.3.1數(shù)據(jù)分析與處理對(duì)收集到的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析與處理，提取有用信息。為可視化展示提供數(shù)據(jù)支撐。8.3.2可視化設(shè)計(jì)根據(jù)項(xiàng)目需求和用戶關(guān)注點(diǎn)，設(shè)計(jì)合適的地理信息可視化方案。包括選擇合適的可視化工具、方法和技術(shù)。8.3.3可視化實(shí)現(xiàn)利用專業(yè)軟件或開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地理信息可視化。包括地圖可視化、三維場(chǎng)景可視化、統(tǒng)計(jì)圖表可視化等。8.3.4可視化成果評(píng)估與優(yōu)化對(duì)完成的地理信息可視化成果進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。以提高可視化效果和用戶體驗(yàn)。第9章測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用9.1水利工程中的應(yīng)用9.1.1河流及水庫監(jiān)測(cè)測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)在水利工程中具有重要作用。通過遙感技術(shù)獲取河流、水庫等水體的影像資料，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）進(jìn)行水文分析，為水利工程設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營管理提供科學(xué)依據(jù)。9.1.2水土保持與流域治理利用遙感技術(shù)對(duì)水土流失、流域地形等地表覆蓋信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為水土保持和流域治理提供決策支持。9.1.3洪水預(yù)警與防洪調(diào)度通過遙感技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降雨、水位、地形等信息，結(jié)合GIS和洪水模擬模型，為洪水預(yù)警和防洪調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。9.2城市規(guī)劃與管理中的應(yīng)用9.2.1城市土地利用規(guī)劃測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)為城市規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過對(duì)土地利用現(xiàn)狀、空間分布及變化趨勢(shì)的分析，指導(dǎo)城市土地利用規(guī)劃。9.2.2城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)城市基礎(chǔ)設(shè)施分布、現(xiàn)狀及變化，為城市道路、綠地、公共設(shè)施等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供決策依據(jù)。9.2.3城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)通過遙感技術(shù)獲取城市生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，分析生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、變化趨勢(shì)，為城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理提供支持。9.3農(nóng)業(yè)與林業(yè)中的應(yīng)用9.3.1農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)測(cè)繪地理信息與遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。通過遙感技術(shù)調(diào)查土地資源、水資源、植被資源等農(nóng)業(yè)資源，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。9.3.2農(nóng)田土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)農(nóng)田土壤肥力、土