3S技術(shù)基礎(chǔ)的內(nèi)容主要涉及地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)中的基本數(shù)學(xué)模型及其原理以及三者集成的框架。《高等院校信息技術(shù)規(guī)劃教材：3S技術(shù)基礎(chǔ)》的特點(diǎn)是：以空間數(shù)據(jù)管理為目的，注重基本概念、數(shù)據(jù)特性和數(shù)學(xué)模型、工作原理的闡述。全書共分為8章，包括概論、坐標(biāo)系統(tǒng)與時間系統(tǒng)、地理空間數(shù)據(jù)、遙感技術(shù)、遙感圖像處理技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)以及3S技術(shù)的綜合應(yīng)用。
《高等院校信息技術(shù)規(guī)劃教材：3S技術(shù)基礎(chǔ)》可以作為信息系統(tǒng)與信息管理、信息系統(tǒng)工程、電子信息和計算機(jī)類（非地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)專業(yè)）各相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可供空間信息管理相關(guān)的研究、設(shè)計和工程開發(fā)人員參考。
《高等院校信息技術(shù)規(guī)劃教材：3S技術(shù)基礎(chǔ)》特色：在內(nèi)容編排上以空間數(shù)據(jù)為主線，有機(jī)結(jié)合遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)，形成系統(tǒng)性的知識體系。將空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成。內(nèi)容涉及空間位置相關(guān)信息的全周期，包括采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用。重點(diǎn)涵蓋空間信息管理的基本概念、基本理論、基本方法和基本應(yīng)用，以概念為引導(dǎo)，以理論為基礎(chǔ)，以方法為手段，以應(yīng)用為目的。幫助讀者掌握理論、熟悉應(yīng)用，從而建立從理論基礎(chǔ)到實踐應(yīng)用的思路和途徑。相關(guān)課件可以從清華大學(xué)出版社網(wǎng)站下載。
3S技術(shù)是遙感（RS) 、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）有機(jī)地結(jié)合在一起的應(yīng)用技術(shù)。RS是大范圍空間和環(huán)境信息獲取和更新的重要技術(shù)手段，GPS能夠精確測量位置和實時獲取運(yùn)動實體的空間位置和時間，而GIS是一種地理信息管理、分析和表現(xiàn)的信息系統(tǒng)。因此以GIS為核心的3S技術(shù)的集成，構(gòu)成了對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、更新、處理、分析和管理的新技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域。3S技術(shù)和系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防、軍事和民用領(lǐng)域。過去雖然有獨(dú)立的地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和遙感原理等課程，但是三者的結(jié)合和關(guān)聯(lián)越來越緊密，非地理信息系統(tǒng)、遙感信息處理專業(yè)的信息類學(xué)生需要了解有關(guān)3S技術(shù)方面的基本概念和術(shù)語，掌握其中的基本技術(shù)原理和應(yīng)用方式，學(xué)習(xí)3S系統(tǒng)基本功能的操作和使用。過去，信息類課程的教學(xué)內(nèi)容多涉及字符數(shù)值類型的數(shù)據(jù)管理，但是缺乏對3S空間數(shù)據(jù)的管理內(nèi)容，本書就是針對這個需求而撰寫的。
本書的基本理念是知識學(xué)習(xí)與知識運(yùn)用相結(jié)合。內(nèi)容突出技術(shù)概念和原理的講授，讓學(xué)生掌握基本的技術(shù)知識；通過配套的實踐教材（另外出版）來培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力。建議教師側(cè)重從技術(shù)學(xué)習(xí)和3S技術(shù)綜合運(yùn)用的角度進(jìn)行教學(xué)活動的設(shè)計和實施，介紹地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)和全球定位系統(tǒng)的基本概念、原理和術(shù)語的含義，并通過課程演示、上機(jī)和課程綜合設(shè)計環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握3S應(yīng)用系統(tǒng)的基本操作和使用方法，使得學(xué)生能夠自主運(yùn)用所學(xué)的知識，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力，加深對課堂知識的理解。
希望學(xué)生通過本書及其課程的學(xué)習(xí)，了解空間信息獲取、處理、管理和操縱的整體框架，掌握地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)和全球定位技術(shù)的基本原理、技術(shù)概念和術(shù)語的含義，并能夠運(yùn)用這些知識。
本書的講義已經(jīng)在新開設(shè)課程“3S技術(shù)基礎(chǔ)”中用過多次，并經(jīng)過多次修改。但是由于時間匆忙，其中肯定還有一些錯誤和不足，我們將繼續(xù)修改和完善本書的內(nèi)容。隨后我們還將編寫與本書配套的實驗教材。
在講義編寫過程中，參考了許多相關(guān)教材和書籍（見參考文獻(xiàn)）以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)精品課程的資料，在此對相關(guān)作者一并表示衷心的感謝。
作 者2012年10月于長沙
第1章 概論
1.1 3S技術(shù)的基本概念
1.1.1 什么是地理信息系統(tǒng)
1.1.2 什么是全球定位系統(tǒng)
1.1.3 什么是遙感技術(shù)
1.1.4 什么是3S技術(shù)
1.2 3S技術(shù)的發(fā)展
1.2.1 GIS技術(shù)的發(fā)展
1.2.2 RS技術(shù)的發(fā)展
1.2.3 GPS技術(shù)的發(fā)展
1.2.4 3S技術(shù)的發(fā)展
1.3 3S系統(tǒng)的基本組成
1.3.1 3S系統(tǒng)的組成
1.3.2 3S系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)
1.4 3S技術(shù)的應(yīng)用
1.5 本章小結(jié)
第2章 坐標(biāo)系統(tǒng)與時間系統(tǒng)
2.1 地球及其空間模型
2.1.1 地球及其地理網(wǎng)格
2.1.2 地球空間模型
2.1.3 大地基準(zhǔn)
2.2 天球及其天文基本概念
2.2.1 天球及其春分點(diǎn)
2.2.2 歲差與章動
2.3 地球坐標(biāo)系統(tǒng)
2.3.1 空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)
2.3.2 大地坐標(biāo)系統(tǒng)
2.3.3 地圖投影
2.3.4 常用的地圖投影及其坐標(biāo)系統(tǒng)
2.4 天球坐標(biāo)系統(tǒng)
2.4.1 地平坐標(biāo)系統(tǒng)
2.4.2 赤道坐標(biāo)系統(tǒng)
2.5 常用坐標(biāo)系統(tǒng)簡介
2.6 時間系統(tǒng)
2.6.1 世界時系統(tǒng)
2.6.2 歷書時系統(tǒng)
2.6.3 原子時系統(tǒng)
2.6.4 協(xié)調(diào)世界時系統(tǒng)
2.6.5 GPS時系統(tǒng)
2.7 本章小結(jié)
第3章 地理空間數(shù)據(jù)
3.1 地理空間信息的描述
3.1.1 地圖的概念
3.1.2 地理信息的表達(dá)
3.1.3 幾何數(shù)據(jù)對地理空間的表達(dá)
3.1.4 遙感圖像對地理空間的表達(dá)
3.2 矢量數(shù)據(jù)模型
3.2.1 地理要素的幾何表示
3.2.2 拓?fù)潢P(guān)系
3.2.3 非拓?fù)潢P(guān)系
3.2.4 不規(guī)則三角網(wǎng)
3.3 柵格數(shù)據(jù)模型
3.3.1 地理要素的柵格表示
3.3.2 柵格數(shù)據(jù)的類型和結(jié)構(gòu)
3.3.3 柵格數(shù)據(jù)的編碼
3.4 柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的集成
3.5 柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換
3.5.1 矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換
3.5.2 柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換
3.6 本章小結(jié)
第4章 遙感技術(shù)
4.1 遙感基礎(chǔ)
……
第5章 遙感圖像處理技術(shù)
第6章 衛(wèi)星定位技術(shù)
第7章 地理信息系統(tǒng)
第8章 3S技術(shù)的綜合應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
附錄 中英文詞匯對照
參考文獻(xiàn)
1959年，蘇聯(lián)宇宙飛船“月球3號”拍攝了第一批月球照片。20世紀(jì)60年代初人類第一次實現(xiàn)了從太空觀察地球的壯舉，并取得了第一批從太空拍攝的地球圖像。這些圖像大大地開闊了人們的視野，引起了廣泛關(guān)注。隨著新型傳感器的研制成功和應(yīng)用以及信息傳輸與處理技術(shù)的發(fā)展，美國在一系列試驗的基礎(chǔ)上，于1972年7月23日發(fā)射了用于探測地球資源和環(huán)境的地球資源技術(shù)衛(wèi)星ERTS-1（后更名為LandSat-1），為航天遙感的發(fā)展及廣泛應(yīng)用開創(chuàng)了一個新局面。
衛(wèi)星遙感把遙感技術(shù)推向了全面發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新階段，從1972年第一顆地球資源衛(wèi)星發(fā)射升空以來。美國、法國、俄羅斯、歐空局、日本、印度和中國等都相繼發(fā)射了眾多對地觀測衛(wèi)星，通過不同高度的衛(wèi)星，不間斷地獲得地球上的各種信息�，F(xiàn)代遙感充分發(fā)揮航空遙感和航天遙感的各自優(yōu)勢，并融合為一個整體，構(gòu)成了現(xiàn)代遙感技術(shù)系統(tǒng)，為進(jìn)一步認(rèn)識和研究地球以及合理開發(fā)地球資源和保護(hù)地球環(huán)境提供了強(qiáng)有力的現(xiàn)代化手段。衛(wèi)星遙感的傳感器已能全面覆蓋大氣窗口的所有部分，實現(xiàn)了光學(xué)遙感、熱紅外遙感到微波遙感的全面發(fā)展，拓展和豐富了人類的感知能力。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使遙感數(shù)據(jù)的分析處理技術(shù)進(jìn)入了半自動化和智能化，改變了過去僅依靠人和光學(xué)設(shè)備進(jìn)行目視解譯的狀況。遙感應(yīng)用領(lǐng)域大為拓展，從傳統(tǒng)的軍事偵察和測繪發(fā)展到林業(yè)、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)和土地利用、氣象、環(huán)境和工程選址等各種行業(yè)。
當(dāng)前，就遙感的總體發(fā)展而言，美國在運(yùn)載工具、傳感器技術(shù)、遙感圖像處理、基礎(chǔ)理論及應(yīng)用等遙感各個領(lǐng)域均處于領(lǐng)先地位，體現(xiàn)了現(xiàn)今遙感技術(shù)發(fā)展的水平。前蘇聯(lián)也曾是遙感的超級大國，尤其在其運(yùn)載工具的發(fā)射能力以及遙感資料的數(shù)量及應(yīng)用上都具有一定的優(yōu)勢。此外，西歐各國、加拿大和日本等發(fā)達(dá)國家也都在積極地發(fā)展各自的空間技術(shù)，研制和發(fā)射自己的衛(wèi)星系統(tǒng)，例如法國的SPOT衛(wèi)星系列、日本的JERS和MOS系列衛(wèi)星等。許多第三世界國家對遙感技術(shù)的發(fā)展也極為重視，紛紛將其列入國家發(fā)展規(guī)劃中，大力發(fā)展本國的遙感基礎(chǔ)研究和應(yīng)用，如中國、巴西、泰國、印度、埃及和墨西哥等，都已建立起專業(yè)化的研究應(yīng)用中心和管理機(jī)構(gòu)，形成了一定規(guī)模的專業(yè)化遙感技術(shù)隊伍，取得了一批較高水平的成果，顯示出第三世界國家在遙感發(fā)展方面的實力及其應(yīng)用上的巨大潛力。
縱觀遙感技術(shù)的發(fā)展歷程，當(dāng)前遙感技術(shù)仍處于從實驗階段向生產(chǎn)型和商業(yè)化過渡的階段，在實時監(jiān)測處理能力、觀測精度及定量化水平、遙感信息機(jī)理以及應(yīng)用模型建立等方面仍不能滿足或不能完全滿足實際應(yīng)用要求。因此，今后遙感技術(shù)將進(jìn)入一個更為艱巨的發(fā)展歷程，為此需要各個學(xué)科領(lǐng)域的科技人員協(xié)同努力，深入研究和實踐，共同促進(jìn)遙感技術(shù)的更大發(fā)展。
……
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