新时期“3S”技术的应用与发展

张治宇

（长安大学地质工程与测绘学院 陕西西安 710061）

新时期“3S”技术的应用与发展

张治宇

（长安大学地质工程与测绘学院 陕西西安 710061）

在21世纪产业革命的推动下，空间技术、电子计算机技术、信息技术等诸多技术领域迎来了技术革新。3S相关领域的技术革新推动了3S技术的产生与发展，从20世纪90年代起得以广泛的应用于生产与实践的诸多领域，并以其高效、便捷、准确等特性受到了广泛的关注。本文结合新时期3S技术应用的具体实例，分析其优点，并对3S技术未来的前景进行了展望。

“3S”技术；应用；学科交叉

引言

“3S”技术指的是支撑当前对地观测系统中信息获取、储存、管理与应用的三大支柱型技术——GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感）的简称。近些年来，随着空间技术、信息技术、电子计算机技术以及传感器技术等相关技术的革新，“3S”技术逐渐走上了综合应用的道路，三者之间互相结合，形成了一个有机的整体，构成了一个信息获取、处理、应用一体化的系统。“3S”技术充分利用各自的优势，在国民经济与国防建设中正发挥着独有的魅力。

1 “3S”中各项技术的优势及其互补性

1.1 GPS技术的优势

在“3S”集成应用中，GPS主要是发挥着定位手段的作用，主要用来获取地理目标的位置、速度、时间等精确的时空信息。与传统的罗盘定位、测量定位相比，GPS定位有着全天候、高覆盖、高效率、高精度、多功能、操作便捷等诸多优点。近些年来GPS实现了与导航技术及现代通信的结合，引发了空间定位技术的革命。由于GPS可以同时测定目标的三维坐标，故可将空间定位由陆地与近海扩展至整个外层空间，扩宽了GPS应用的领域。GPS技术是“3S”技术中一个重要组成部分。

1.2 RS技术的优势

在“3S”集成应用中，RS主要作为信息采集手段。遥感以通过不直接接触的方式获取，对目标物所反射或折射的电磁波进行探测，依据其特性对物体的性质与特征进行分析判断，从而获取其信息。与其他方式相比，遥感在大面积信息获取上，有着无可比拟的优势。遥感能够在短时间内，对大范围区域进行同步观测，从而获取目标区域有价值的遥感影响数据。打破了人类视觉空间的局限，使得宏观掌控地表的地理对象属性与特征成为可能，这种对地表对象的宏观掌控，对人类了解与分析资源环境状况十分重要。同时，由于遥感技术具有时效性强的特点，其获取信息的速度之快、周期之短是实地人工测量所无法匹敌的。其次由于遥感探测具有周期性的特点，可对同一地区进行周期性、重复性的观测，遥感的这一特性对研究目标区域地理实体的变化具有重要意义。与此同时，由于遥感仪器的多样性、光谱的多样性，遥感可满足不同的任务要求。最后遥感技术由于其所受的条件限制相对较少，不受地面条件制约，对于人类难以到达的或较为危险的区域，遥感技术能够为我们提供宝贵的资料。

1.3 GIS技术的优势

在“3S”集成应用中，GIS技术主要起到统筹整理RS、GPS数据的作用。与传统数据管理系统相比，GIS是以空间数据库为依托，不仅能与传统数据库一样管理属性信息，还可以管理空间信息与海量的属性数据。同时，GIS可以根据各类信息之间的约束条件，建立数学模型，对各类信息进行综合分析。GIS将RS与GPS联系成为一个有机的整体，实现了“3S”技术的集成。

1.4 “3S”技术的互补性

在“3S”技术中，GPS为点位信息，用以实现几何校正、监督区选择与分类等多项操作。同时，GPS还承担着GIS的空间定位与位置更新工作。RS则主要负责GIS的区域信息提供与更新服务、GPS的遥感信息查询服务。GIS则负责将RS与GPS所提供的数据进行储存与处理，再将所处理后得到的信息，反作用于GPS与RS，从而生成一个循环促进的系统，将“3S”构建为一个有机的整体。

2 “3S”技术的应用实例

2.1 “3S”技术在土地动态监测中的作用

随着经济的发展，人类、土地与经济三者之间的矛盾与日俱增，如何及时有效的对土地进行监测，进而全面、准确地提供对规划部门颇为重要的土地信息，是维持经济可持续发展的重要保障。与耗资巨大、调查周期冗长的传统的土地利用调查方式相比，“3S”技术可实现大范围、高效率、高精度、周期性的动态监测，能够为土地信息的统计、监督与科学决策提供可靠的依据。

RS技术是多平台、多波段、多模式和高空间、高分辨率、对地表监测的高新技术。[1]RS具有很强的实效性，其获取的信息量之大，测量范围之广，经济效益之高远非传统监测方式所能比拟，是土地动态监测中的主要力量。GPS技术则由于其快速、高精度、全天候的空间定位能力成为了土地动态测量中遥感技术的重要辅助手段，并成为GIS数据实时更新的重要基础数据来源，极大地提高了土地动态监测的准确度。“3S”技术应用于土地动态监测的核心是GIS，GIS系统利用其强大的数据处理功能，实现了多元数据的分析与处理，与同期数据共同进行叠加分析，利用计算机技术在最短时间内锁定目标区域的变化，统计变化区域面积，通过GIS辅助完成各类规划。

2.2 “3S”技术在生态学中的应用

随着经济的不断发展，人类工业文明的不断进步，人类与自然的矛盾不断激化，关于自然生态的研究引发了人们越来越多的重视。在生态学研究的诸多手段里，“3S”技术以其高效、实时、精确等特性备受人们青睐，在获取、储存、处理、更新、运用与空间相关的信息方面，有着巨大的潜力。

“3S”中的RS技术主要直接应用于数据的采集与动态监测，同时在灾害评级、预测预报上均发挥着重要作用，如生物多样性调查、全球植被覆盖率变化、病虫害预警、全球环境变化、森林/草场恢复情况、水体污染调查等。“3S”中的GIS技术凭借着其强大的功能模块，主要任务是根据RS与GPS所得到的数据，构建约束关系，建立数学模型，解决生态学研究中所遇到的实际问题。利用GIS解决生态学问题与其他研究方式相比，其优势主要体现在GIS能够实现多空间尺度的数据分析，并且能分析生态实体与环境的相关空间定位对其自身功能的影响。[2]GPS则主要应用于生态学中与精密定位、追踪有关的研究工作，为RS与GIS提供精确的数据。“3S”共同配合，完成生态学的研究工作。

3 “3S”技术的发展前景

“3S”技术凭借其对研究对象在时空间、研究方法以及尺度上的扩展，使得研究结果更加客观与贴近现实。同时，随着空间技术、计算机技术、信息技术、传感器技术的不断发展，“3S”技术的使用成本也大大降低，这在很大程度上也推动了“3S”技术的快速发展乃至民用化普及。但是，“3S”技术仍有着自身的局限性，而这也恰恰是“3S”技术未来的发展方向。

3.1 GIS海量数据库的建立

随着科技的进步，“3S”技术已经开始应用到生产生活的方方面面，然而，GIS数据库在最基层并未得到有效的应用。随着“3S”技术的推广，RS与GPS获取的数据规模越来越大，“3S”将进一步的走向民用，由此会产生数目庞大的空间数据与属性数据，如何建立一个GIS的海量数据库，来管理与利用这些信息就成为了我们急需解决的问题。同时，如何将各地区乃至全球的GIS数据实现有限的共享与统一，也是我们面临的一个难题。上述难题同时也是“3S”技术的一个重要的发展方向。

3.2 “3S”技术中各项技术结合更加紧密

“3S”技术的实际应用中，RS与GPS所获得的数据常需经过处理才能够成为可以被GIS所利用的数据，这就无形中增加了实际工作中的工作量。如何实现“3S”技术真正的一体化，最大限度的实现从数据的采集、储存、处理直到解决方案提出的自动化处理，使我们实现“3S”技术一体化所无法绕开的问题。只有解决了这个问题，“3S”技术才能向着更高领域迈进。

4 结语

在21世纪产业革命的背景之下，“3S”产业的相关学科蓬勃发展的今天，“3S”技术正逐渐的走向成熟。“3S”技术的广泛应用，在科学上，拓宽了人们的研究领域，为人们获取与处理与时空相关的信息提供了一种新的方法；在生产实践中，极大地改变了人们的生活方式，提高了生产效率。在未来的发展中，我们可以预见“3S”将会渗透到各个领域中，影响到每个人的生活。“3S”技术前景广阔。

[1]郭华东．汶川地震灾害遥感图集[M]．北京：科学出版社，2008．

[2]聂呈荣，李明辉，崔志新，章家恩，黄京华，区美美，饶卫民.3S技术及其在生态学上的应用[J].佛山科学技术学院学报（自然科学版），2003，01：70～74.

[3]阳艳弟，王力，陈宵，钟正和.“3S”技术及其在土地资源管理中的应用[J].重庆邮电学院学报（自然科学版），2006，03：422～426.

F208

A

1004-7344（2016）24-0190-02

2016-8-7