3s技术简介及应用
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1 3S 技术概述3S 指的是RS、GPS 和GIS,是一项综合技术,在土地资源管理中得到了有效运用。
1.1 RS 技术RS 技术是指遥感技术,它能够利用微波、红外和可见光等方式实施检测,无需靠近探查目标,就能远程探查,基于对电磁波进行收集和分析,可以有效地描述物体的特征和特点,进而掌握物体的实时变化情况,其在土地资源管理中的运用具有重要意义。
通过利用光学遥感,能够对目标反射以及散射情况进行探查;利用热红外可以对目标热量进行探查;利用微波遥感,能够对目标散射以及微波辐射状况进行探查,并且能持续工作,穿透森林和冰雪等,为土地资源的调查提供保障。
该技术具有以下显著特点。
1)分辨率高,可以对地面很小的光谱差异进行分析,具体探查目标,更好地识别目标,甚至是捕捉和鉴别矿物质,精准地获取土地的具体信息;2)多时相性。
这对动态监测具有重要作用,不同的多时相卫星能够提供不同时期和土地的使用信息,定期获取信息,且分辨率很高,微波遥感技术的运用,可确保全面持续性工作。
1.2 GPS 技术GPS 技术广为大家熟知,应用广泛,在当前发挥着重要作用。
其具有显著的优势,比如,全覆盖、全天候、高精度,能够高效、准确地明确目标,进而有效地进行探查和观察,为工作人员提供便利。
1.3 GIS 技术GIS 技术是资源以及环境信息系统通过利用计算机软件对地理空间信息进行相应的处理,如,存储、检索、管理、收集、综合分析等,进而通过不同形式的图形或数据产品输出得到信息。
该技术在时效性方面具有优势,能够快速提供土地资源的实际情况,第一时间对信息进行更新,方便及时了解和掌握土地资源变化情况。
1.4 3S 集成这几种技术各具优势和特点,然而在具体运用中仍有不足,存在一些影响因素,将三种技术综合运用可以实现互补,全面发挥各种技术的作用,显著提升功能和效率。
所以,3S 技术具有更强的功能,基于运用遥感技术和全球定位技术可以高效获取相关的信息,再运用GIS 技术对空间数据实施高效的分析,进而对信息进行有效、动态的管理。
3S技术及其发展与应用一、3S的概念及基本知识"3S"技术是英文遥感技术(Remote Sensing RS)、地理信息系统(Geographical information System GIS)、全球定位系统(Global Positioning System GPS)这三种技术名词中最后一个单词字头的统称。
"遥感",顾名思义,就是遥远的感知。
地球上的每一个物体都在不停的吸收、发射和反射信息和能量。
其中的一种形式-电磁波早已经被人们所认识和利用。
人们发现不同物体的电磁波特性是不同的。
遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。
遥感技术的实际操作虽然很复杂,但其结果在我们每个人的生活中,天天都能用到!您也许每天都收看电视台的"天气预报"吧,"天气预报"中所播放的"卫星气象云图"就是由"气象卫星"拍摄的"云"的图像。
气象观测只不过是遥感技术众多应用的一个领域。
地理信息系统技术(GIS),信息总量中有85%的信息是与地理位置有关的信息。
与地理位置有关的信息,就叫地理信息。
这样的信息相当广泛,如耕地的分布、林地的分布、城镇的分布、楼房等建筑物的分布、道路、河流、海岸、人口、医院、学校、企事业单位、管线、派出所、商店、井位、门牌、电闸、水表、开关等等,只要能用"位置"去描述的东西,都属于"地理信息",遥感所提取的信息也全部包含在地理信息之中。
全球定位系统(GPS),一种系统,由处于2万公里高度的6个轨道平面中的24颗卫星组成。
此系统用于在任何时间,向地球上任何地方的用户提供高精度的位置、速度、时间信息,或给用户提供其邻近者的这种信息。
我们知道,一张像片是没有坐标的,而像片上的信息,特别是遥感图像上的信息,是需要定出位置的,只有 "有位置的信息",才能成为地理信息。
选择3S技术原理及应用的原因1. 引言3S技术(遥感、地理信息系统、全球定位系统)是一种综合利用卫星遥感、地理信息系统和全球定位系统等技术的空间信息集成技术。
在现代社会中,3S技术被广泛应用于各行各业,包括环境保护、城市规划、自然资源管理等领域。
本文将探讨选择3S技术的原理和应用的原因。
2. 3S技术原理•遥感技术: 遥感技术通过卫星或航空器从远距离获取地球表面的信息。
它通过记录地球表面反射和辐射的电磁波信号,可以获取大范围、连续性和多时相的空间数据。
•地理信息系统(GIS): GIS是一种用于采集、存储、处理、分析和展现地理数据的软硬件系统。
它将地理信息与地图相结合,可以有效地管理和利用空间数据。
•全球定位系统(GPS): GPS利用卫星信号来测量地球上某点的位置坐标。
它由一组卫星、接收器和计算机组成,可以将地理位置精确到几米的范围。
3. 3S技术的应用原因选择采用3S技术的原因主要有以下几点:3.1 数据获取方便•3S技术可以从远距离获取大范围、连续性和多时相的空间数据。
相比于传统的野外调查和地面测量,使用3S技术可以节省人力、物力和时间成本。
这对于大规模环境保护项目、城市规划和农业生产等领域特别重要。
3.2 数据精度高•由于遥感设备和GPS技术的不断发展,3S技术的数据精度也越来越高。
高分辨率的卫星遥感影像可以提供详细的地表信息,GPS定位的精度也可以达到亚米级别。
这使得3S技术在生态环境监测、土地利用规划和灾害管理等方面具有独特的优势。
3.3 数据整合与分析能力强•3S技术可以对遥感影像、地理数据和GPS定位数据进行有效整合和分析。
通过GIS软件的支持,可以实现对大规模数据的存储、查询、分析和展示。
这有助于快速发现规律、做出决策,提高工作效率。
3.4 功能多样性•3S技术具有广泛的应用领域。
无论是环境保护、城市规划、农业生产还是气象预测,3S技术都可以提供数据支持和决策参考。
它可以帮助相关部门制定有效的政策和措施,实现可持续发展。
一.什么是3S技术?3S是全球定位系统GPS(Global Positioning System);遥感RS(Remote Sensing)和地理信息系统GIS (Geographic Information System)的简称。
3S技术是关于GPS技术,RS技术和GIS技术的简称。
二.为何要了解3S技术?1.知识经济是根本,数字地球、信息高速公路是手段:★数据采集技术:海量数据获取★数据处理技术:计算能力★数据存储技术:1000万亿字节级。
目前采用分布式存储管理。
★数据通讯技术:高速、宽带网络★数据共享技术:统一通信协议TCP/IP,保证互操作性★数据连接技术:关于数据的数据——“元数据”段2. 3S是建立数字地球、信息高速公路所需的高新技术(High-Tech)★GPS涉及航天、卫星、现代通讯等领域:l 美国投资$300亿l 继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划★RS综合了空间、电子、光学、计算机技术的最新成就:l 航空遥感、航天遥感的运载工具l 遥感图象处理和现代通讯等领域★GIS涉及计算机、空间技术、现代地理和测绘以及管理等领域l 地理空间数据库技术l 计算机网络技术l 综合地理空间数据和其它各种数据的存储、管理、处理、分析和传输的技术,构成信息决策系统3. 3S技术具有广阔的应用前景:★军队现代化离不开3S技术——“沙漠风暴”战役的成功:l GPS提供全天侯三维坐标,三维速度和时间信息l 海陆空的多种系统和装备都采用GPS,如:飞机、直升机、导弹发射架及导弹,仅为空军就提供了4000套GPS设备和近1000套附加装置,使部队可以实时精确定位和快速反应l RS应用的主要工具是一组位于椭圆形低地轨道的KH-11卫星,提供海湾地区的重叠覆盖和高清晰度的远红外线影像l 星载远红外探测器可同时测出伊拉克飞毛腿导弹发射瞬间产生的强大热流,在30秒内向驻沙特和以色列的反导弹部队发警告,带有GPS自动制导的爱国者地空导弹就立即予以拦截l 基于GIS技术的“联动战略系统(JOTS)”采用大屏幕显示器,工作站,绘图机等硬件和数字高程及地形数据,数字化栅格图像,构成了综合数据合成,控制与显示的完整的战区管理系统l 在3S技术支持下,战争期间共生产了12000种地图(600种数字化图),各种比例尺地图总印量达一亿张。
对3S的认识及3S技术在生活中的应用3S指的是GIS+GPS+RS。
:“3S”是将RS、GPS、GIS通过数据接口严格地、紧密地、系统地集合起来,使其成为一个更具有应用价值的大系统。
3s技术主要应用于与空间数据相关的行业领域,随着数字地球数字城市的概念提出,日益受到重视。
GPS是利用多颗导航卫星的无线电信号,对地球表面某点进行定位、报时或对地面移动物体进行导航、追踪的技术系统。
GPS接收机只要可以同时接收到3个卫星信号,就可以实现测算出观测者的位置,获得经纬度(大地)、高程等,同时可以利用第四颗星进行纠正,从而实现实时、连续的提供地球表面任意点的经纬度和高程数据。
GPS全球定位系统问世几十年来,最初主要应用于军用定位和导航。
GIS是在计算机软硬件系统支持下,应用地理信息系统和系统工程理论,科学管理和综合分析地理数据、提供管理、模拟、决策预测预报等各项任务所需的各种地理信息的技术系统。
GIS地理信息系统则最初运用在地质勘测等行业。
RS是不与观测目标物体直接接触,运用航天、航空(包括近地面)的遥感平台(仪器,获取观测目标的从可见光到微波波段的电磁波辐射特征,并探测其在空间上、时间上的变化规律的综合探测技术。
随着网络通信环境的改善,IT技术的完善和普及,这些过去专业的应用也不再遥不可及。
尤其在“数字化城市”的规划中,它们被赋予了“加强城市建设和管理信息化”的重任,并已经在交通、运输、公安系统以及公用事业等行业中发挥其独有的作用,且正一步步地走进我们的生活……由于3S从数据到应用都与政府有关,特别是涉及到公众应用,这也是3S走向行业应用的“试验田”。
在成都市2002年城市信息化发展规划中,已经明确“积极推进城市信息化支撑体系建设”的目标,指出“要建设以GPS、GIS和RS为一体的公共基础信息平台,以接警和处警中心为应用平台构建城市应急救援系统”。
该市公安、消防、卫生等部门和单位去年已经启动建设工程。
目前两两结合的系统相继应用广泛。
《3S 技术的集成及其应用》讲义一、3S 技术概述3S 技术是指遥感(Remote Sensing,RS)、地理信息系统(Geographic Information System,GIS)和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)这三种技术的集成。
这三种技术各具特点,相互补充,为解决众多领域的问题提供了强大的支持。
遥感技术是一种通过非接触方式获取目标物体信息的技术。
它利用传感器接收来自地表物体反射或发射的电磁波信号,并对这些信号进行处理和分析,从而获取地表物体的特征和状态信息。
遥感技术具有大面积同步观测、时效性强、数据综合性和可比性等优点,能够快速提供大面积的地表信息。
地理信息系统是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
它可以将地理空间数据与属性数据相结合,进行空间分析和建模,为决策提供支持。
GIS 具有强大的空间分析能力、数据管理能力和可视化表达能力,能够对复杂的地理现象进行深入分析和研究。
全球定位系统是一种基于卫星的导航定位系统,能够为用户提供高精度的位置、速度和时间信息。
GPS 具有高精度、全天候、全球覆盖等优点,广泛应用于导航、测绘、地质勘探等领域。
二、3S 技术的集成3S 技术的集成不是简单的叠加,而是通过数据融合、系统集成和功能互补等方式,实现更强大的功能和更广泛的应用。
数据融合是 3S 技术集成的基础。
通过将遥感获取的图像数据、GPS 测量的位置数据和 GIS 中的地理空间数据进行融合,可以获得更全面、更准确的地理信息。
例如,将遥感图像与GPS 定位数据相结合,可以实现对遥感图像的精确定位和校正;将遥感数据和GIS 数据融合,可以进行土地利用变化监测、森林资源调查等。
系统集成是将 3S 技术的硬件和软件进行集成,形成一个统一的系统平台。
例如,将遥感传感器、GPS 接收机与 GIS 软件集成在一起,可以实现数据的实时采集、处理和分析,提高工作效率和数据质量。
3s技术概论3S技术概论随着科技的发展,3S技术(Sensing、Storage和Sharing)逐渐成为了现代社会中不可或缺的一部分。
本文将对3S技术进行详细解析,从传感器技术、存储技术以及共享技术三个方面来探讨其在各个领域的应用和意义。
一、传感器技术传感器是3S技术的基础,它能够感知和获取现实世界中的各种信息。
传感器可以通过测量物理量、化学量、生物量等来获得数据,并将其转化为电信号或其他形式的数字信号。
这些数据可以用于监测环境参数、检测设备状态、追踪物体运动等。
传感器技术的应用范围广泛,例如在智能家居中,通过温度传感器和湿度传感器可以实现智能控制系统,提高生活的便利性和舒适度;在工业领域中,通过压力传感器、流量传感器等可以实现自动化生产,提高生产效率和质量。
二、存储技术存储技术是3S技术中的重要环节,它可以将传感器获取的海量数据进行高效地存储和管理。
存储技术的发展让我们能够更好地应对数据爆炸的挑战,实现数据的长期保存和快速检索。
传统的存储介质包括硬盘、固态硬盘和磁带等,而随着云计算的兴起,云存储成为了一种新的趋势。
云存储可以提供弹性的存储容量和高可靠性的数据保护,使得用户可以随时随地地访问和共享数据。
存储技术的发展为大数据分析、人工智能等提供了坚实的基础。
三、共享技术共享技术是3S技术的核心,它可以实现数据的共享和交流。
共享技术可以将传感器获取的数据共享给其他设备、其他用户或其他系统,实现各方之间的信息互通。
共享技术的应用非常广泛,例如在智慧交通领域,通过共享交通数据可以实现交通拥堵的预测和优化交通路径的规划;在医疗领域中,通过共享医疗数据可以实现病历共享和远程医疗等。
共享技术的发展将推动各行各业的创新和进步。
3S技术(Sensing、Storage和Sharing)在现代社会中发挥着重要作用。
传感器技术可以感知和获取各种信息,为后续的存储和共享提供数据基础;存储技术可以对海量数据进行高效地管理和保护,为数据的长期保存和快速检索提供支持;共享技术可以实现数据的共享和交流,促进信息的互通和创新的融合。
3S技术简介及在环境和农林业上的应用
摘要介绍了3S技术发展动态及其在信息技术发展中的作用,分析了3S技术在环境监测与管理领域中的应用及发展前景。
关键词RS GPS GIS 3S集成环境地理信息系统林业防火信息
3S技术是遥感技术(Remote sensing,RS)、地理信息系统(Geography informationsystems,GIS)和全球定位系统(Global positioning systems,GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息,并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理,从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。
经历了30多年的探索,遥感应用已从静态发展到动态、从区域发展到全球、从地面发展到太空。
其技术动态主要表现在多遥感器、高分辨率、多角度、多时相上。
航空、航天遥感一直是发达国家力争的科技制高点,最近的例子是美国的“奋进号”航天飞机拍摄了覆盖全球达75%的地理信息图片。
近影测量是获取区域数字图像的新的热门技术,像光谱仪和成像雷达是当前遥感研究的两大热点。
遥感信息处理技术也同步发展,已能进行多时相、多数据源的融合分析,并且系统能由静态分析发展到动态监测,借助于高速计算机和专家系统的支持,已能对环境、资源等进行定量分析、自动成图。
GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统,它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息;而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等;还能查询、检索、修改、输出、更新等。
地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能,就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上,成为信息可视化工具,清晰直观地表现出信息的规律和分析结果,同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。
GPS是美国从20世纪70年代开始研制,于1994年全面建成,具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。
GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息,具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等)导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活(人员跟踪、休闲娱乐)等不同领域。
3S技术发展
随着3S技术的不断发展,将遥感、全球卫星定位系统和地理信息系统紧密结合起来的“3S'’一体化技术已显示出更为广阔的应用前景。
以RS、GIS、GPS为基础,将RS、GIS、GPS三种独立技术中的有关部分有机集成起来,构成一个强大的技术体系,可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。
3S技术具有广阔的应用前景:
军队现代化离不开3S技术——“沙漠风暴”战役的成功:
GPS提供全天侯三维坐标,三维速度和时间信息
海陆空的多种系统和装备都采用GPS,如:飞机、直升机、导弹发射架及导弹,仅为空军就提供了4000套GPS设备和近1000套附加装置,使部队可以实时精确定位和快速反应。
RS应用的主要工具是一组位于椭圆形低地轨道的KH-11卫星,提供海湾地区的重叠覆盖和高清晰度的远红外线影像。
星载远红外探测器可同时测出伊拉克飞毛腿导弹发射瞬间产生的强大热流,在30秒内向驻沙特和以色列的反导弹部队发警告,带有GPS自动制导的爱国者地空导弹就立即予以拦截。
基于GIS技术的“联动战略系统(JOTS)”采用大屏幕显示器,工作站,绘图机等硬件和数字高程及地形数据,数字化栅格图像,构成了综合数据合成,控制与显示的完整的战区管理系统。
GPS技术应用在交通,石油,地质,测绘,环境等。
RS技术应用在资源环境,气象,防灾减灾,道路工程勘测等。
GIS技术应用在市政工程,移动通讯,规划管理,交通调度等。
3S技术在环境领域中的应用
人口、资源、环境是当今人类社会面临的最严峻的问题,人类越来越认识到环保的重要性,同时也意识到 3S技术对环境的重大作用。
3S技术在环境领域中的应用主要体现在如下几方面:
1.全球环境监测与环境演变的模拟
人类所处的自然环境是由大气、水体、土壤(含植被等因素)等组成的复杂系统,世界上许多资源与环境问题已超越国界和地区界限,其影响范围波及全球,保护环境已成为全人类的共同任务。
遥感技术在关于气候变化、臭氧耗损监测及土地覆被监测、预测等影响地球生命支撑系统的全球环境变化研究中发挥着不可替代的作用。
卫星遥感技术在气象上的应用是目前遥感技术应用最成功、效益最显著的领域之一。
美国用于整个业务气象卫星系统的费用每年6000万美元,而由于台风监测成功减少的损失就可达20亿美元。
地理信息处理软件已能进行多时相、多数据源的融合分析,可以对全球的环境演变进行动态的监测,借助于高速计算机和专家系统的支持,通过多时相的遥感图像就能对过去历史过程进行近似的再现与模拟,温故知新,对未来的环境演变进程进行仿真模拟预测。
环境演变的周期绵长,一旦环境失衡,很难复原,同时,造成的灾难也是致命的,因此监测环境的演变、模拟环境演变带来的后果,预警环境灾难的发生,防祸于未然具有非常现实的意义,3S技术在该领域的应用已体现了它的强大功能和实际价值。
2.在区域环境治理中的应用
RS+GPS所获得的遥感图像和数据,是极其重要的信息源。
不仅为掌握区域的环境状况提供高精度的定位数据,还可实现环境状况的多时相信息及形象的图像图形显示。
而 GIS 强大的对空间数据的综合处理能力,又可将RS+GPS所获得的海量的地理信息,从定量、动态和机制等方面进行综合集成,实现了图形、图像处理系统完全合一(统一的数据结构),可为解决具体问题提供有力的技术支持。
3.在环境监测中的应用
GPS与GIS结合则可构成环境实况数据采集与环境GIS分析系统。
环境实况数据采集系统由环境传感器(如瞬时光谱仪、红外辐射仪、温度计、酸碱度测定仪、噪声仪等)与GPS接收机组成。
传感器采集的数据经计算机软件处理记录在数据文件中,并与GPS测定的
坐标数据输入到GIS数据库或在GIS电子屏幕上与图像图形复合显示,然后利用GIS的空间分析功能进行环境参数的定量、定性分析及环境动态变化的预测分析。
GIS还可用于区域环境质量现状的评价,利用实测值通过插值或拟合方法扩展,得到有关环境参量的浓度分布图,了解各参量(主要指污染物)的空间分布及超标情况,再进行全区环境质量的综合评价。
4.在环境管理中的应用
环境问题都具有鲜明的空间地理特性,3S技术在这方面有良好的应用优势,应用的主要方面就是建立环境地理信息系统。
环境地理信息系统是为环境管理服务的信息系统,它采用GIS的一套建库、管理和应用的方法,可使环境管理数据得到更好的应用。
GIS在环境管理中应用广泛,主要有环境监测、环境质量评价与环境影响评价、环境预测规划与环境管理以及面源污染控制等。
3S技术在林业上的应用
林业生产领域的管理决策人员面对着各种数据,如林地使用状况、植被分布特征、立地条件、社会经济等许多因子的数据,这些数据既有空间数据又有属性数据,对这些数据进行综合分析并及时找出解决问题的合理方案,借用传统方法不是一件容易的事,而利用GIS 方法却轻松自如。
社会经济在迅速发展,森林资源的开发、利用和保护需要随时跟上经济发展的步伐,掌握资源动态变化,及时做出决策就显得异常的重要。
常规的森林资源监测,从资源清查到数据整理成册,最后制定经营方案,需要的时间长,造成经营方案和现实情况不相符。
这种滞后现象势必出现管理方案的不合理,甚至无法接受。
利用GIS就可以完全解决这一问题,及时掌握森林资源及有关因子的空间时序的变化特征,从而对症下药。
3S技术的出现与发展将林业带入了精准林业的时代,精准林业是采用包括3S技术、数字通信、机械自动化、传感器技术和林木遗传工程等在内的现代高科技技术对土地类型进行分析,建立森林生态模拟环境,对树木的育种、施肥、生长、病虫害防治和火灾事故预防实行监测。
同时,以全站仪、PDA(个人数位助理)、数码相机对单株木的树干直径、材积、树心坐标、树冠表面积和体积等因子进行实时、自动、精准、定量监测。
3S技术的成熟与发展必将带动精准林业的发展。
中国发展3S技术的现状
我国GPS技术应用已开始进入民用和商业化;RS技术应用位于世界先进水平;GIS技术正应用在大中城市的UIS建设中。
RS 在生态学上的直接应用包括收集数据信息源、生态调查和动态监侧, 间接应用包括预测预报和灾害危险等级确定等, 如土地利用和土地覆盖变化, 湖泊与海洋生态环境污染, 生物多样性保护, 城市生态变化, 全球变化, 生态环境灾害预测, 森林经营管理与生态恢复等。
G IS 在生态学上的应用有以下优势: 能够分析生态实体与其他生物体或环境的相关空间定位对它自身功能的影响, 可以分析多种空间尺度下的数据. G IS 具体可解决以下生态学问题: 生物群落生存地调查; 不同生物群落间的相关性; 不同环境因素影响下生物群落的分布; 植物群落分布随时间推移而变化的规律; 生物群落未来分布的演化规律等。
GPS 在生态学上主要应用于生态调查、定位, 一般与RS、GIS 结合起来使用。
主要应用在水域生态研究、生物多样性保护研究、城市生态变化研究及环境污染的生态效应研究、全球变化研究、生态环境灾害监测与生态旅游规划、精确农业、区域可持续发展研究、森林经营管理和生态恢复。