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地理信息系统应用:数据获取技术的重要性及多样性

时间:2023-08-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:数据获取技术关系到数字城市建设的效率。主要是针对空间数据而言,涉及的技术主要有遥感、遥测、对各种空间数据的智能化获取技术等。由于数据来源的复杂性与多样性,获取技术多样,主要有GIS、基于位置的服务技术等。

地理信息系统应用:数据获取技术的重要性及多样性

数据获取技术关系到数字城市建设效率。主要是针对空间数据而言,涉及的技术主要有遥感、遥测、对各种空间数据的智能化获取技术等。

1.高分辨率卫星遥感技术

卫星遥感是数字城市获取空间数据的主要手段。遥感(RS)技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。它是20世纪60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。遥感作为一门对地观测综合性技术,它的实现既需要一整套的技术装备,更需要多学科的参与和配合,因此遥感也是一个集成的技术系统。根据遥感的定义,遥感系统主要是由信息源、信息获取、信息处理和信息应用四大部分组成。

(1)信息源是遥感需要对其进行探测的目标物。任何目标物都具有反射、吸收和辐射电磁波的特性,当目标物与电磁波发生相互作用时会形成目标物的电磁波特性,这就为遥感探测提供了获取信息的依据。

(2)信息获取是指运用遥感技术装备接受并记录目标物电磁波特性的探测过程。信息获取所采用的遥感技术装备主要有遥感平台和传感器,其中遥感平台是用来搭载传感器的运载工具,传感器是用来探测目标物电磁波特性的仪器设。

(3)信息处理是指运用光学仪器和计算机对所获取的遥感影像进行校正、解译等处理的技术过程。遥感影像必须经过校正、解译等数据处理,才能成为可供人们使用的遥感信息。

(4)信息应用是指技术人员按不同的目的将遥感信息应用于各专业领域的过程。遥感可广泛应用于军事、地矿勘探、资源调查、地图测绘环境监测以及城市规划、建设和管理等领域。

遥感探测的基本原理可以简述为:根据遥感探测仪器所接受到的目标物电磁波信息,将其与该物体的反射光谱相比较,通过比较来对地物进行识别和分类。遥感最适用于对地物的定性分析和对地物变化规律的研究,它作为一门对地观测综合性技术,有着其他技术手段与之无法比拟的特点。其特点归结起来主要有:①探测范围广、采集数据快;②能动态反映地面事物的变化;③获取的数据具有综合性。遥感技术的这些特点使之成为“数字城市”基础数据采集与更新的重要手段,对高速发展变化中的城市尤为重要。目前,遥感技术又有了新进展,主要是在卫星遥感方面,高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的卫星遥感已经或正在出现,这一技术进步将使遥感在“数字城市”的建设中发挥更大的作用。

2.卫星定位技术

全球定位系统(GPS)是由美国国防部提出并实施的第二代卫星导航系统。该系统从1973年开始研制,历经20余年的开发,于1994年全部建成。全球定位系统在研制初期主要用于军事目的,它是用来为美国军方提供高精度的导航与定位服务。自1993年起,美国政府出于商业需要,宣布将该系统向全球民用用户免费开放,并逐步开始向民用用户提供一般精度的导航与定位服务,从而使得这项高新技术在全世界得以推广应用。全球定位系统除了军事用途外,还可广泛用于航天、航空、航海、车辆导航与监控、智能交通医疗救护、工程测量、大地测量、地质勘探以及气象预报等诸多领域。全球定位系统主要由导航卫星、地面监控系统和接收机系统三大部分组成。其中导航卫星有24颗,21颗为工作卫星,3颗为备用卫星,卫星分布在互成60°的6个等间隔的轨道面上,每个轨道面有4颗卫星,轨道倾角55°,卫星的轨道为近圆形,离地面的平均高度为20200km,运行周期为12h。这样的布局使得在地球上的任何地方、任何时刻至少可以同时接收到4颗GPS导航卫星的信号,从而实现定量导航与定位。地面监控系统的任务是监测卫星,计算其星历,并编辑成电子数据后输送入卫星。拥有1个主控站、3个注入站和5个均匀分布于全球的监测站。GPS接收机,其功能是接收卫星是用户用于定位、导航的关键设备,主要由GPS接收机和卫星天线组成。用户通过接收GPS信号,并从中解调出卫星星历及卫星时钟与大气的校正参量等,然后经过对这些数据的处理得出用户的地面位置,从而达到定位与导航的目的。全球定位系统是采用距离交会法的原理来进行导航与定位。它以导航卫星为已知的基准点,通过测量地面GPS接收机至空间导航卫星之间的距离,然后解算出用户所在地的位置坐标。全球定位系统具有全球性、全天候、精度高和应用广和快速省时高效等特点,具有定位、导航、监测、天气预报、应急通信等功能,是迄今为止性能最好的导航与定位系统。“数字城市”与城市空间地理位置密切相关,全球定位系统能为城市空间地理信息的定位与测量提供先进手段,它是“数字城市”建设中空间定位与测量的关键技术。(www.xing528.com)

3.遥测技术

主要用于噪声检测、大气污染遥测、电视检测等。

(1)噪声检测。利用遥测设备检测交通工具运行过程中产生的噪声、工厂生产、施工产生的噪声、闹市的噪声等。

⑵大气污染遥测技术。利用激光探测大气成分技术测得数据。

⑶电视检测技术。在交叉路口、高速公路、重要部门进行日夜电视检测,确保实时获得可靠的数据和信息。

4.卫星遥感数据的智能化获取技术

智能化获取技术是为数字城市的数据获取和更新提供高效、稳定、可靠、精确的技术保障,主要包括智能化接收技术与智能化图像处理技术,智能化接收技术,包括卫星轨道数据的自动提取,接收轨道的自动计算和自动选择,接收设备所有控制参数的自动调整,多星、多任务时的所有操作过程自动调度,异常情况或事故发生时能自行处理等内容。智能化图像处理技术,包括自动完成图像导航、预处理、几何校正、精确匹配、光谱校正及分类自动归档等操作过程的全部自动化等。

5.城市活动空间数据的智能化获取技术

城市活动空间数据指为数字城市日常活动中可能涉及的所有具备空间属性的数据,如交通通信信息、市政设施信息、地籍信息、城市环境与市容信息等。其智能化获取技术要求具有快速、准确、安全的特征。由于数据来源的复杂性与多样性,获取技术多样,主要有GIS、基于位置的服务技术等。

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