浅谈３Ｓ技术的发展与应用

汤星亮

[摘要]随着科技的发展，我们的地球越来越像地球村，这正是取决于当今飞速发展的信息技术，主要对当前3S技术的状况做些简单的介绍。

[关键词]3S 技术 遥感

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0420034－01

一、“3S”技术系统

“3S”技术是地理信息系统（GIS）、遥感（RS）和全球定位系统

（GPS）的统称，是现代信息技术与空间分析研究的主要技术手段和发展方向。广义的“3S”技术包括空间信息获取、传感器和信息探测、图形图像处理、空间定位、动态监测、信息管理与存储、预测评价与决策分析等。

1．地理信息系统技术。地理信息系统是一门集计算机科学、地理学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学等多门科学为一体的新兴边缘学科。具体讲，地理信息系统是在计算机软件和硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划，管理，决策和研究所需信息的空间信息系统，它的主要特征在于其强大的空间分析和辅助决策功能。

2．遥感技术。遥感，意为遥远地感知事物。其突出特点是周期性，宏观性，实用性和综合性。从地面以上一定距离的高空或外层空间的各种运载工具遥感平台上，利用可见光、红外、微波等光学、电子和电子光学的电磁波探测仪器或传感器，通过摄影或扫描，信息感应，接受从物体辐射、反射和散射的电磁波信号，以图像胶片和数据磁带记录下来，传送到地面站，经过加工，从中提取对了解地物和现象有用的信息，再结合地面物体的光谱特性识别研究地面物体的种类、性质、形状、大小、位置及其与环境的相互关系与变化规律。

3．全球定位技术。全球定位系统是一种高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和授时系统。这个系统将主要用于国家经济建设，为交通运输、气象、石油、海洋、森林、通信、公安等部门以及其他特殊行业提供高效的导航定位服务。GPS作为一种定位手段，可应用它的静态和动态定位方法，解决传感器位置和姿态的快速定位问题，并获取准确空间三维位置信息。

二、“3S”技术集成

“3S”技术集成一体化是以RS、GIS、GPS为基础，将RS、GIS、GPS三种独立技术领域中的有关部分与其它高技术领域（如网络技术、通讯技术等）有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术。“3S”技术是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮、管理、更新、分析和应用的三大支撑技术，是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等重要技术手段，也是地学研究走向定量化的科学方法之一。3种技术各具特色，GPS主要用于实时、快速提供目标、各类传感器和运载平台的空间位置；RS用于实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面的各种变化，及时地对GIS的空间数据进行更新；GIS则是对多种来源的时空数据综合处理、动态存贮、集成管理、分析加工，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。“3S”技术集成的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人类认识地球的能力。相应地，它拓展了传统测绘科学的研究领域，并由此产生了一门新的学科地球空间信息学。同时，它也推动了其他一些相联系的学科的发展，如地球信息科学、地理信息科学等。“3S”集成技术是“数字地球”这一概念的理论和技术基础，集成不是简单的三个组成部分的叠加，而是一种有机的、在线的连接，同时具有实时的、动态的特性。

三、“3S”技术应用领域

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。

四、“3S”技术发展趋势

当代遥感技术的发展具备了多传感器、高分辨率和多时相等特征。高光谱遥感，干涉雷达遥感，定量遥感等的出现必将是以后发展的方向。具体表现在以下几个方面：

1．定量化。遥感信息定量化是指通过实验的或物理的模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，将遥感信息定量地反演或推算为某些地学、生物学及大气等观测目标参量。遥感信息定量化研究将涉及到遥感器性能指标的分析与评价、大气参量的计算与大气订正方法和技术、对地定位和地形校正方法与技术、计算机图像处理与算法实现、地面辐射和几何定标场的设置以及各种遥感应用模型和方法、观测目标物理量的反演和推算等多种学科及领域。

2．智能化。遥感的智能化首先表现在遥感传感器的可编程，传感器不仅可以按设定的方式进行扫描，而且可以根据具体要求由地面进行控制编程，使用户可以获得多角度，高时间密度的数据。其次影像识别和影像知识挖掘的智能化也是遥感数据自动处理研究的重大突破，如自动或半自动提取地物信息，利用地物波谱库及高光谱自动识别系统使用户可以方便的进行地物识别，以及遥感数据的自动匹配等，不仅大大加快了数据定位速度，提高了生产效率，而且为数据定位提供了一种高精度的生产工具。

3．动态化。由于小卫星技术的发展，使得卫星造价很低，因此卫星网络计划得以顺利实施。NASA的“传感器网络”使用户可以在获得更高分辨率的数据的同时，也可以获得更高时间密度的遥感数据。而雷达微波技术的发展，更使用户可以获得全天候的遥感数据，这一切都为遥感动态监测创造了条件，使遥感数据真正实现了“四维”信息获取。

五、结束语

本文简单的介绍了“3S”技术的发展与应用，希望能给读着了解“3S”技术有所帮助。

参考文献：

[1]吴信才，地理信息系统原理与方法[M].北京：电子工业出版社，2002.

[2]刘大杰、施一民、过静瑶，全球定位系统（GPS）的原理与数据处理[M].上海：同济大学出版社，2001.

[3]孔祥元、梅是义，控制测量学「M」.武汉：武汉大学出版社，2002.