淺談３Ｓ技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

湯星亮

[摘要]隨著科技的發(fā)展，我們的地球越來(lái)越像地球村，這正是取決于當(dāng)今飛速發(fā)展的信息技術(shù)，主要對(duì)當(dāng)前3S技術(shù)的狀況做些簡(jiǎn)單的介紹。

[關(guān)鍵詞]3S 技術(shù) 遙感

中圖分類號(hào)：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0420034－01

一、“3S”技術(shù)系統(tǒng)

“3S”技術(shù)是地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）和全球定位系統(tǒng)

（GPS）的統(tǒng)稱，是現(xiàn)代信息技術(shù)與空間分析研究的主要技術(shù)手段和發(fā)展方向。廣義的“3S”技術(shù)包括空間信息獲取、傳感器和信息探測(cè)、圖形圖像處理、空間定位、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、信息管理與存儲(chǔ)、預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)與決策分析等。

1．地理信息系統(tǒng)技術(shù)。地理信息系統(tǒng)是一門集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)等多門科學(xué)為一體的新興邊緣學(xué)科。具體講，地理信息系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對(duì)規(guī)劃，管理，決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)，它的主要特征在于其強(qiáng)大的空間分析和輔助決策功能。

2．遙感技術(shù)。遙感，意為遙遠(yuǎn)地感知事物。其突出特點(diǎn)是周期性，宏觀性，實(shí)用性和綜合性。從地面以上一定距離的高空或外層空間的各種運(yùn)載工具遙感平臺(tái)上，利用可見光、紅外、微波等光學(xué)、電子和電子光學(xué)的電磁波探測(cè)儀器或傳感器，通過(guò)攝影或掃描，信息感應(yīng)，接受從物體輻射、反射和散射的電磁波信號(hào)，以圖像膠片和數(shù)據(jù)磁帶記錄下來(lái)，傳送到地面站，經(jīng)過(guò)加工，從中提取對(duì)了解地物和現(xiàn)象有用的信息，再結(jié)合地面物體的光譜特性識(shí)別研究地面物體的種類、性質(zhì)、形狀、大小、位置及其與環(huán)境的相互關(guān)系與變化規(guī)律。

3．全球定位技術(shù)。全球定位系統(tǒng)是一種高精度、全天候和全球性的無(wú)線電導(dǎo)航、定位和授時(shí)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)將主要用于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，為交通運(yùn)輸、氣象、石油、海洋、森林、通信、公安等部門以及其他特殊行業(yè)提供高效的導(dǎo)航定位服務(wù)。GPS作為一種定位手段，可應(yīng)用它的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位方法，解決傳感器位置和姿態(tài)的快速定位問(wèn)題，并獲取準(zhǔn)確空間三維位置信息。

二、“3S”技術(shù)集成

“3S”技術(shù)集成一體化是以RS、GIS、GPS為基礎(chǔ)，將RS、GIS、GPS三種獨(dú)立技術(shù)領(lǐng)域中的有關(guān)部分與其它高技術(shù)領(lǐng)域（如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)等）有機(jī)地構(gòu)成一個(gè)整體而形成的一項(xiàng)新的綜合技術(shù)?！?S”技術(shù)是目前對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)中空間信息獲取、存貯、管理、更新、分析和應(yīng)用的三大支撐技術(shù)，是現(xiàn)代社會(huì)持續(xù)發(fā)展、資源合理規(guī)劃利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與防治等重要技術(shù)手段，也是地學(xué)研究走向定量化的科學(xué)方法之一。3種技術(shù)各具特色，GPS主要用于實(shí)時(shí)、快速提供目標(biāo)、各類傳感器和運(yùn)載平臺(tái)的空間位置；RS用于實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地提供目標(biāo)及其環(huán)境的語(yǔ)義或非語(yǔ)義信息，發(fā)現(xiàn)地球表面的各種變化，及時(shí)地對(duì)GIS的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；GIS則是對(duì)多種來(lái)源的時(shí)空數(shù)據(jù)綜合處理、動(dòng)態(tài)存貯、集成管理、分析加工，作為新的集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，并為智能化數(shù)據(jù)采集提供地學(xué)知識(shí)?！?S”技術(shù)集成的發(fā)展，形成了綜合的、完整的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，提高了人類認(rèn)識(shí)地球的能力。相應(yīng)地，它拓展了傳統(tǒng)測(cè)繪科學(xué)的研究領(lǐng)域，并由此產(chǎn)生了一門新的學(xué)科地球空間信息學(xué)。同時(shí)，它也推動(dòng)了其他一些相聯(lián)系的學(xué)科的發(fā)展，如地球信息科學(xué)、地理信息科學(xué)等?！?S”集成技術(shù)是“數(shù)字地球”這一概念的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，集成不是簡(jiǎn)單的三個(gè)組成部分的疊加，而是一種有機(jī)的、在線的連接，同時(shí)具有實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的特性。

三、“3S”技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

1．GPS與GIS的集成與應(yīng)用。利用GIS中的電子地圖和GPS接收機(jī)的實(shí)時(shí)差分定位技術(shù)，可以組成GPS+GIS的各種自動(dòng)電子導(dǎo)航系統(tǒng)，用于交通指揮調(diào)度、公安偵破、車船自動(dòng)駕駛、農(nóng)田作業(yè)管理、漁船捕魚等多方面。也可以利用GPS的方法對(duì)GIS進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

2．RS與GIS的集成與應(yīng)用。RS是GIS重要的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)更新的手段，而反過(guò)來(lái)，GIS則是遙感中數(shù)據(jù)處理的輔助信息。兩者集成可用于全球變化監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)收成面積監(jiān)測(cè)和產(chǎn)量預(yù)估、空間數(shù)據(jù)自動(dòng)更新等方面。

3．GPS與RS的集成與應(yīng)用。在遙感平臺(tái)上安裝GPS可以記錄傳感器在獲取信息瞬間的空間位置數(shù)據(jù)，直接用于空三平差加密，可以大大減少野外控制測(cè)量的工作量。可在自動(dòng)定時(shí)數(shù)據(jù)采集、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)測(cè)等方面發(fā)揮著重要作用

4．3S技術(shù)集成與應(yīng)用。3S的整體集成應(yīng)用更為廣泛，例如在由GPS+GIS組成自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)中加入CCD攝像機(jī)組成移動(dòng)式測(cè)繪系統(tǒng)可用于高速公路、鐵路和各種線路的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理，也可建立戰(zhàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)指揮系統(tǒng)。美國(guó)的巡航導(dǎo)彈和愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈上安裝了3S集成系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)，以進(jìn)行準(zhǔn)確的攔截和打擊。

四、“3S”技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)代遙感技術(shù)的發(fā)展具備了多傳感器、高分辨率和多時(shí)相等特征。高光譜遙感，干涉雷達(dá)遙感，定量遙感等的出現(xiàn)必將是以后發(fā)展的方向。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1．定量化。遙感信息定量化是指通過(guò)實(shí)驗(yàn)的或物理的模型將遙感信息與觀測(cè)目標(biāo)參量聯(lián)系起來(lái)，將遙感信息定量地反演或推算為某些地學(xué)、生物學(xué)及大氣等觀測(cè)目標(biāo)參量。遙感信息定量化研究將涉及到遙感器性能指標(biāo)的分析與評(píng)價(jià)、大氣參量的計(jì)算與大氣訂正方法和技術(shù)、對(duì)地定位和地形校正方法與技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理與算法實(shí)現(xiàn)、地面輻射和幾何定標(biāo)場(chǎng)的設(shè)置以及各種遙感應(yīng)用模型和方法、觀測(cè)目標(biāo)物理量的反演和推算等多種學(xué)科及領(lǐng)域。

2．智能化。遙感的智能化首先表現(xiàn)在遙感傳感器的可編程，傳感器不僅可以按設(shè)定的方式進(jìn)行掃描，而且可以根據(jù)具體要求由地面進(jìn)行控制編程，使用戶可以獲得多角度，高時(shí)間密度的數(shù)據(jù)。其次影像識(shí)別和影像知識(shí)挖掘的智能化也是遙感數(shù)據(jù)自動(dòng)處理研究的重大突破，如自動(dòng)或半自動(dòng)提取地物信息，利用地物波譜庫(kù)及高光譜自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)使用戶可以方便的進(jìn)行地物識(shí)別，以及遙感數(shù)據(jù)的自動(dòng)匹配等，不僅大大加快了數(shù)據(jù)定位速度，提高了生產(chǎn)效率，而且為數(shù)據(jù)定位提供了一種高精度的生產(chǎn)工具。

3．動(dòng)態(tài)化。由于小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，使得衛(wèi)星造價(jià)很低，因此衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃得以順利實(shí)施。NASA的“傳感器網(wǎng)絡(luò)”使用戶可以在獲得更高分辨率的數(shù)據(jù)的同時(shí)，也可以獲得更高時(shí)間密度的遙感數(shù)據(jù)。而雷達(dá)微波技術(shù)的發(fā)展，更使用戶可以獲得全天候的遙感數(shù)據(jù)，這一切都為遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)創(chuàng)造了條件，使遙感數(shù)據(jù)真正實(shí)現(xiàn)了“四維”信息獲取。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單的介紹了“3S”技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，希望能給讀著了解“3S”技術(shù)有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳信才，地理信息系統(tǒng)原理與方法[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[2]劉大杰、施一民、過(guò)靜瑤，全球定位系統(tǒng)（GPS）的原理與數(shù)據(jù)處理[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2001.

[3]孔祥元、梅是義，控制測(cè)量學(xué)「M」.武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.