GPS全球卫星定位技术在摄影测量中的用途
　　GPS全球卫星定位技术是有广泛用途的高新技术，它在摄影测量领域的引用，促进了摄影测量的发展。我们知道，摄影测量中有一项必要的工序——空中三角测量，其目的是为测图加密控制点。加密需要一定数量的航测外业控制点，而航测外业控制测量通常是艰苦的，有时是困难的，因此如何减少外业的工作量成为一个重要的研究课题。引用GPS技术为解决这一课题开辟了广阔的前景。我们知道，GPS可以用于动态定位，所以可以利用设在地面已知点上和飞机上的GPS接收机来测定航线中摄站相对于该地面已知点的三维坐标，即用来确定摄点的位置。摄站的位置坐标实际上类似外业控制点坐标。利用摄站位置坐标数据可以进行空中三角测量的区域平差（即控制点加密），从而节省或免去外业控制点。原则上讲，在理想的条件下，GPS测量提供的摄站坐标完全可以取代地面控制点，特别是在飞机上利用三个GPS天线进行差分干涉测量以确定飞机的飞行姿态参数，进而推算出摄影仪的六个定向参数，就使空中三角测量变得非常简单或者干脆不必进行了。

航空摄影是被动式遥感
　　秋高气爽，晴空万里。一架银白色的航摄飞机在西安上空匀速地飞掠，多光谱航空摄影机的快门有规律地开启和关闭。航摄结束后，经过对胶片的冲洗、拷贝，就可以得到西安地区的航空像片了。这时，人们在立体像对上就可以俯视西安全貌：繁华的街区、宽敞的马路、雄伟的古城墙、巍峨的大雁塔……。通常把上面这种遥感方式称为被动式遥感。因为，航摄飞机上的多光谱摄影机是被动地接受地面物体的反射光，而地面物体的反射光谱特性取决于光源（太阳）和大气条件等，所以航空摄影受到日光、时间、天候等多种因素限制，其被动性可见一斑。属于光学摄影的航空摄影只“敏感”电磁波的可见光波段。可见光是人眼能够看到的光，它由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光组成，是一个很窄的波段。与光学摄影机相类似，红外传感器也是被动地接受电磁波。红外传感器“感知”红外波段，这一波段介于0.76微米～1毫米之间，分为近红外、中红外、远红外、极远红外四个区域。我们知道，自然界的任何物体不仅反射太阳辐射出来的红外线，而且当其处于绝对温度零度（－273C）以上时，还自动向外发射红外线，这种发射能力一般由物体的温度决定。所以红外传感器是全天候的遥感设备。
　　总之，利用多光谱摄影机或多光谱扫描仪这类传感器直接接收地面物体反射或辐射波来探测物体的遥感方式称为被动式遥感。被动式遥感器主要工作在紫外、可见光、红外、微波等波段。其主要遥感器有摄影机、扫描仪、分光计、辐射计、电视系统等。目前在航空遥感中大多使用被动式遥感器。

雷达探测是主动式遥感
　　细雨霏霏，阴云密布。在“蓝军”炮位阵地上，加农炮的长长炮筒指向天空，火箭炮的成排火箭筒已经昂起头，指挥员一声号令，炮弹便呼啸着穿过雨帘，消失在浓云之中。此时，“红军”的炮位侦察雷达的网状天线在不停地旋转，监视屏在频频闪烁。突然，监视屏的视野里出现了“蓝军”来袭的弹头，雷达的计算机根据弹头飞行轨迹立刻推算出“蓝军”炮阵地的坐标，引导严阵以待的火炮猛烈轰击，一举将“蓝军”炮阵地摧毁。这是一次军事演习的片断。
　　我们说，炮位侦察雷达捕捉目标是主动式遥感，这话道理何在呢？先来看看雷达是怎样捕捉到蓝军的弹头的。首先，雷达向监视空域连续地发射电磁波，并不断地接受反射回来的电波，当弹头进入监视空域，就会反射回与背景不同的电波，这时监视屏上就会出现飞行的弹头“形象”。根据弹头飞行轨迹，就可以推算其发射阵地的位置了。由于雷达不是被动地接受物质的反射波和辐射波，而是主动地发射电磁波并通过接受其回波进行探测的，所以称这种探测方式为主动式遥感。雷达发射的电磁波主要是微波波段。因为，微波易于聚成较窄的发射波束，波束角可达一度左右；微波呈近直线传播，在高空不受电离层反射的影响；微波波长较短，目标对其散射性能好；自然界的电磁波对微波的干扰小。所以，雷达探测能够克服日照条件、成像时间和云雾、雨雪等气象条件的限制。概言之，由探测主体发射一定频率的电磁波信号照射目标并通过其回波来探测物体的遥感方式被称为主动式遥感。主动式遥感主要使用激光和微波作为照射源。主动式遥感器有：激光荧光扫描仪、激光雷达、激光测高仪、激光散射计、雷达测高仪、真实和合成孔径雷达、微波全息雷达等。

航天遥感与航空遥感的区别
　　航天遥感泛指利用各种空间飞行器为平台的遥感技术系统。它以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和空间站，有时也把各种行星探测器包括在内。在航天遥感平台上采集信息的方式有四种：一是宇航员操作，如在“阿波罗”飞船上宇航员利用组合像机拍摄地球照片：二是卫星舱体回收，如中国的科学实验卫星回收的卫星像片；三是通过扫描将图像转换成数字编码，传输到地面接收站；四是卫星数据采集系统收集地球或其它行星、卫星上定位观测站发送的探测信号，中继传输到地面接受站。
　　航空遥感泛指从飞机、气球、飞艇等空中平台对地面感测的遥感技术系统。按飞行高度，分为低空（600～3000米）、中空（3000～10000米）、高空（10000米以上）三级，此外还有超高空（U－2侦察机）和超低空的航空遥感。
　　由此可见，航天遥感和航空遥感的区别主要是：一是使用的遥感平台不同，航天遥感使用的是空间飞行器，航空遥感使用的是空中飞行器，这是最主要的区别；二是遥感的高度不同，航天遥感使用的极地轨道卫星的高度一般约1000公里，静止气象卫星轨道的高度约360O公里，而航空遥感使用的飞行器的飞行高度只有几百米、几公里、几十公里。俗话说，登高才能望远。航天遥感与航空遥感相比，感测的地域显然要大得多，美国“陆地卫星”的一幅多光谱图像覆盖地面的面积达34000平方公里，相当于台湾岛的面积，而赤道上空的气象卫星可以覆盖南北纬40°以内、东西经相距70°左右的区域。因此，航天遥感能够以空前广阔的视野时刻监视着地球。

GIS迅速发展的原因
　　地理信息系统（GIS）是一个新兴的科学技术领域，它是从 20世纪 60年代中后期发展起来的。初期出现的系统主要是一些关于城市和土地利用方面的信息系统．进入80年代，由于西方国家工业化进程的加快，城市人口迅猛膨胀，出现水源匮乏、能源短缺、用地紧张、良田锐减的严重局面，地球生态环境屡遭破坏，迫使人们寻找保护生态环境和资源的有效办法，地理信息系统提供了有效的手段。例如，美国三里岛核扩散事件中，美国政府就用地质调查局建立的GIS在24小时里作出了各种可能扩散范围和损失的估计。日本筑波科学城的选址，应用国土信息系统作出了决策分析。加拿大的GIS对全国土地资源和土地适应能力作出了快速的清查和综合分析。全球性大面积小麦估产、世界海洋测深的自动制图、火山爆发的预测、周期性全球天气的分析预报等都是在不同类型的地理信息系统支持下进行的。
　　（1）由于遥感、遥测等新技术的应用和迅速发展，使资源与环境信息的数量激增。社会上对这些信息的需求日趋迫切，对质量的要求也越来越高。从定性分析发展到定性、定量和定位相结合，从单一要素发展到多要素、多时空的综合分析，传统的方法已不能适应资源与环境信息科学管理和综合开发的需要，必须充分从现代科学技术中吸取营养。
　　（2）由于信息科学、计算机科学、网络技术、人工智能特别是数据库技术的发展，促进了数字测图技术和制图自动化技术的发展，使资源与环境信息的数字化采集、存贮、处理、显示和自动输出成为可能。
　　（3）随着信息时代以多学科跨领域为特征的科学思维的发展，使社会发展和国家宏观决策更趋向于从纵观全局的高度进行系统分析，必须把自然界和人类社会作为一个整体，必须将资源与环境作为一个巨大的系统来对待。这就促进了各种类型的经济信息系统与自然环境信息系统相结合的综合性信息系统的相继建立。
　　（4）地理信息系统的广泛运用，大大提高了资源与能源的利用率，带来了巨大的经济效益和社会效益。
　　（5）国际上有关学术组织的诞生，也是促进GIS迅速发展的重要原因之一。

全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）
　　全球定位系统是美国布设的第二代卫星无线电导航系统。它是在地球上空布设24颗 GPS专用卫星，卫星轨道即每时刻的精确位置由地面监控站测定，并通过卫星用无线电波向地面发播；地面上用GPS接收机同时接收4颗以上卫星信号，根据卫星的精确位署以求得地面点位置。它能为用户提供全球性、全天候、连续、实时、高精度的三维坐标、三向速度和时间信息。
　　GPS具有精度高、速度快、全天候、距离远等特点，促使大地测量的作用大大向外扩展延伸。其作用可归纳如下一些：
　　（1）为飞机、船舶、运载体提供定位和导航信息；
　　（2）布设城市、矿山、海洋等各类控制网，不需造标观测，可灵活方便又廉价的满足经济建设和国防建设的需要；
　　（3）布设地面监测网，可监测地壳形变、板块运动、固体潮、海平面升降等地球动力学现象；
　　（4）可用于标定国界、海疆和联测沿海岛屿；
　　（5）用于建立以地球质心为坐标系原点的地心坐标系，为建立大地测量参考框架提供资料；
　　（ 6）利用GPS和水准测量资料精化大地水准面；
　　（7）应用在已知点上的GPS观测资料，可反求大气对流层的气象元素等。

1、GPS发展的背景
1957年世界上第一颗人造卫星发射成功后，利用卫星导航定位的研究提到了议事日程。1973年12月，美国陆、海、空三军继“海军导航卫星系统”（简称“NNSS”，1958年开始研制，1964年正式运行）后，开始联合研制新一代空间卫星导航定位系统，历时20多年，耗资300亿美元。其目的主要是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成部分。
2、GPS的工作原理
GPS是目前世界公认最先进的被动式卫星导航定位系统。即卫星全天时地发射包含自身三维速度、三维坐标和准确时间等信息的导航电文，设在代定点上的接收机通过接受导航电文进行测时、测距，利用空间后方距离交会技术反算出代定点的三维速度和三维坐标，实现导航定位的目的。
3、GPS的组成部分
①空间部分：由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成（21颗工作卫星和三颗备用卫星），卫星上安置了精确的原子钟、发射和接受系统等装置；
②地面控制部分：由主控站（负责管理、协调整个地面系统的工作）、注入站（即地面天线，在主控站的控制下向卫星注入导航电文和其他命令）、监测站（数据自动收集中心）和通讯辅助系统（数据传输）组成；
③用户装置部分：由天线、接收机、微处理机和输入输出设备组成。
4、SA和AS技术及对策
美国为了维护其军事利益和国家安全，分别对GPS实施了AS和SA技术。AS（Anti-Spoofing）技术也叫反电子欺骗技术，他是一种GPS保护技术，是为了防止敌方和黑客对GPS信息的破坏和干扰以及防止非授权用户（民用用户）使用精密导航信息（军用码）。SA（Selective Availability）技术即选择可用技术，是通过在非精密导航信息（民用码）里人为地加入高频干扰信号和降低卫星星历精度，从而降低了普通用户的定位精度，使民用单点定位误差达到100米。SA政策是影响民用定位精度的主要原因。
为了应对美国SA政策，提高定位精度，世界各国纷纷采用差分技术。即利用多台接收机同时接受同一颗卫星信号，采用一次或多次求差的方法，抵消同一颗卫星的各种人为干扰误差和大气误差，从而提高定位精度。在此基础上又发展了的广域差分、实时差分等定位技术，有效的减弱了SA和AS政策的影响。
5、GPS技术的发展方向
为了促进GPS的发展，1998年美国政府提出了GPS现代化计划，总体上可归纳为以下三个方面：
①保护。采用各种措施保护GPS不受敌方和黑客的干扰，增加军用讯好的强度，增强抗干扰能力。
②阻止。阻止敌方利用GPS军用讯号，设计新的信号结构，将军用频道和民用频道彻底分开。
③改善。改善GPS定位和导航精度，增加2个民用频道，提前结束SA政策。
为了促进GPS产业发展，2000年5月1日，克林顿总统宣布取消SA干扰，使GPS单点定位精度提高了10倍。为了不给美国国家安全带来威胁，美军升级了军用GPS系统并声称在其认为国家安全受到威胁时，还将增加地区性的认为干扰。

（相关论文——《GPS定位原理概述》）

什么是GIS
　　地理信息系统在国际上称为GIS，即 Geograhpic Information system的缩写。在我国又称为资源与环境信息系统。在国际上虽然许多学者对GIS有不同的表述，但其基本概念是大体相同的。地理信息系统是利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具，是一种在计算机软、硬件支持下，把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标，以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出，以满足应用需要的人-机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析，方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出，满足各应用领域或研究工作的需要。地理信息系统在国民经济建设中得到了广泛运用，特别是在地域开发、环境保护、资源利用、城市管理、灾情预测、人口控制、交通运输等方面发挥着积极的作用。


GIS的分类
　　地理信息系统（GIS）一般分为三种类型：
　　（1）全国性的综合系统。它是以一个国家为其研究和分析对象的系统，如日本的“国土信息系统”、加拿大的“国家地理信息系统”等，都是按全国统一标准、存贮包括自然地理和社会经济要素的全面信息，为全国提供咨询服务。
　　（2）区域性的信息系统。它是以某个地区为其研究和分析对象的系统，如瑞典斯德哥尔摩地区信息系统。
　　（3）专题性信息系统．它是以某个专业、问题或对象为主要内容的系统，也是发展最多、最为普遍的系统，如美国的地震分析系统、法国的地球物理信息系统等。


GIS的组成
　　GIS 由五个主要的元素所构成： 硬件、软件、数据、人员和方法。
　　硬件：是GIS所操作的计算机。今天，GIS软件可以在很多类型的硬件上运行。从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。
　　软件 ：包括输入和处理地理信息的工具、数据库管理系统(DBMS)、支持地理查询、分析和视觉化的工具、容易使用这些工具的图形化界面(GUI)。
　　数据：一个GIS系统中最重要的部件就是数据了。地理数据和相关的表格数据可以自己采集或者从商业数据提供者处购买。GIS将把空间数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可以使用那些被大多数公司用来组织和保存数据的数据库管理系统，来管理空间数据。
　　人员：GIS技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有什么价值。GIS的用户范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的人员。
　　方法：成功的GIS系统，具有好的设计计划和自己的事务规律，这些是规范而且对每一个公司来说具体的操作实践又是独特的。


GIS的特点及功能
　　为了满足GIS对地球表面、空中和地下的若干要素空间分布和相互关系的研究，GIS都具有公共地理定位基础、标准化和数字化、多维结构的特点。此外，GIS还具有数据输入、存贮、编辑、查询、检索、显示输出的功能，能进行各种操作运算和应用分析，并易于更新维护。

遥感（RS）及其特点

系统组成—遥感卫星、地面接收站、遥感资料处理和影像地图
　　　　　制作。
服务领域—国土资源调查、环保及灾情监测、矿产资源开发、
　　　　　气象预测、地表勘探、植被分布与生长状况监测等。
服务项目—提供遥感影像平面图、动态地理信息服务、气象服
　　　　　务等。
　　1957年，前苏联成功地发射了人造地球卫星，标志着人类宇航时代的开始。接着，在1959年从人造卫星上发回了第一张地球像片，又在1960年从气象卫星上获得了全球的云图。于是在1962年，专家们来到美国的密执安大学，讨论侧视雷达和红外扫描图像的应用问题，会议取名“环境遥感”。从此，遥感（remote sensing，简称RS）一词就成了从高空探测地球表面及其环境信息的获取、处理及其应用技术的专用术语。
　　遥感，顾名思义，就是从遥远处感知，泛指各种非接触的、远距离的探测技术。当直升飞机旋停在葛洲坝上空，用遥感设备向地面的电视转播系统传输长江截流的盛况图像时，我们就说这是遥感。登月的宇航员发现月球表面是干粉状的，虽然他远离地球，也不能算是遥感，因为他是身临其境的。非接触性是遥感的一大特点。从狭义上讲，遥感是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空或外层空间的平台上，利平可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。
　　遥感是在航空摄影测量的基础上，随着空间技术、电子技术和地球科学的发展而发展起来的，它的主要特点是：已从以飞机为主要运载工具的航空遥感发展到以人造卫星为主要运载工具的航天遥感；它超越了人眼所能感受到的可见光的限制，延伸了人的感官；它能快速、及时地监测环境的动态变化；它涉及天文、地学、生物学等科学领域，广泛吸取了电子、激光、全息、测绘等多项技术的先进成果；它为资源勘测、环境监测、军事侦察等提供了现代化技术手段。概言之，遥感是运用物理手段、数学方法和地学规律的现代化综合性探测技术。
随着航天技术、传感器技术和计算技术的发展，RS的发展逐渐呈现出多传感器（各种摄影仪、扫描仪、雷达探测仪等）、高分辨率（空间分辨率、光谱分辨率、温度分辨率）、多时相和高精度、短周期的趋势。遥感信息的应用分析已从单一遥感资料向多时相、多数据源的融合与分析，从静态分析向动态监测过渡，从对资源与环境的定性调查向计算机辅助的定量自动制图过渡，从对各种现象的表面描述向软件分析和计量探索过渡。

3S技术集成
　　3S技术形象的代表了测绘学科与其他相关学科的融合与交叉，其本身也在走向集成。在3S技术集成中，GPS主要是实时、快速的提供目标的空间位置，RS用于实时、快速的提供大面积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化，GIS则是多种来源时空数据的综合处理和应用分析的平台。他们既可以是三种技术的集成，也可以是其中两种技术的集成。
1、GPS与GIS的集成与应用
利用GIS中的电子地图和GPS接收机的实时差分定位技术，可以组成GPS+GIS的各种自动电子导航系统，用于交通指挥调度、公安侦破、车船自动驾驶、农田作业管理、渔船捕鱼等多方面。也可以利用GPS的方法对GIS进行实时更新。
2、RS与GIS的集成与应用
　　RS是GIS重要的数据源和数据更新的手段，而反过来，GIS则是遥感中数据处理的辅助信息。两者集成可用于全球变化监测、农业收成面积监测和产量预估、空间数据自动更新等方面。
3、GPS与RS的集成与应用
在遥感平台上安装GPS可以记录传感器在获取信息瞬间的空间位置数据，直接用于空三平差加密，可以大大减少野外控制测量的工作量。可在自动定时数据采集、环境监测、灾害预测等方面发挥着重要作用
4、3S技术集成与应用
　　3S的整体集成应用更为广泛，例如在由GPS+GIS组成自动导航系统中加入CCD摄像机组成移动式测绘系统可用于高速公路、铁路和各种线路的自动监测和管理，也可建立战时现场自动指挥系统。美国的巡航导弹和爱国者导弹上安装了3S集成系统，可以实现自动导航、自动跟踪、自动识别目标，以进行准确的拦截和打击。

2楼至10楼为有关3s的基础（本）知识