3s技术的特点及其相互关系

3S技术的特点及其相互关系姓名：***学号：**********教师：杨武年教授2010年3月21日3S技术的特点及其相互关系3S集成（Integration of GPS,RS and GIS technology），即将全球定位系统(GPS)、遥感(RS)技术和地理信息系统(GIS)根据不同的应用需要，有机地组合成一体化的、功能更强大的新型系统的技术。

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 则是多源时空数据的综合处理和应用分析的平台。

应用中可根据实际需要实现两种技术的集成，也可以是三种技术的集成。

当前，3S 技术在国民经济建设、国家安全保障、资源环境管理以及灾害监测上发挥着重要作用，同时也为科学研究、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。

1 3S技术概述3S 集成，顾名思义，应该有三种技术相互支撑，下面分别介绍遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）以及它们之间相互关系。

1.1 遥感技术（RS）遥感(Remote Sensing)，是指在不直接接触的情况下，利用遥感器对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。

也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等平台上搭载的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。

遥感出现于1962 年，而遥感技术在世界范围内迅速的发展和广泛的使用，是在1972年美国第一颗地球资源技术卫星(LANDSAT-1)成功发射并获取了大量的卫星图像之后。

经过几十年的迅速发展，遥感技术以其获取数据范围大、精度高；获取信息周期短、手段多等特点已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。

在未来的几年中，预计遥感技术将步入一个能快速、实时提供多种对地观测数据的新阶段。

遥感图像的空间分辨率，光谱分辨率和时间分辨率都会有极大的提高。

其应用领域随着空间技术的发展，尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透，将会越来越广泛。

1.2 全球定位系统（GPS）全球定位系统(GPS, Global Position-ing System)是利用人造地球卫星进行点位测量导航技术的一种，其它的卫星定位导航系统有俄罗斯的GLONASS，欧洲空间局的NA VSAT，国际移动卫星组织的INMARSAT 等等。

GPS 全称是NA VSTAR(NA Vigation Satellite Timing And Ranging)/GPS，由美国军方组织研制建立，从1973 年开始实施，到九十年代初完成。

目前其应用已经十分广泛，定位精度可达mm 级，水平可达2cm，垂直可达3cm，可应用于大地测量、板块运动监测等；用于动态定位时，根据不同需求其精度可达cm、dm 及m 级，可应用于卫星、火箭、导弹、飞机、汽车等导航定位之用。

GPS 定位系统由于定位的高度灵活性和实时性，成为测量学科中的革命性变化。

其本质是利用空间三角测量的原理通过空中卫星和地面接收站获取经纬度坐标，高程和时间之间的关系，从而为测高、测距、导航(定位)等服务。

1.3 地理信息系统（GIS）地理信息系统（Geographic Informa-tion System）指在计算机硬件支持下，对具有空间内涵的地理信息输入、存贮、查询、运算、分析、表达的技术系统，同时它可以用于地理信息系统的动态描述，通过时空构模，分析地理系统的发展变化和深化过程，从而为咨询、规划和决策提供服务。

其应用已遍及与地理空间有关的领域，从全球变化、持续发展到城市交通、公共设施规划及建筑选址、地产策划等方面，地理信息系统技术正深刻地影响着甚至改变着这些领域的研究方法及动作机制。

GIS 的本质就是对不同类的信息进行分析、处理和加工。

地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域，正受到越来越多人的青睐。

2 3S技术集成3S技术是一个有机的整体, RS用于提供大量实时、动态、快速、廉价的地理信息; GPS用于空间数据快速定位，为遥感数据提供空间坐标，并对遥感数据进行校正和检验; GIS用于对空间数据进行存贮、管理、查询、分析和可视化，将大量抽象的统计数据变成直观的专题图和统计报表等。

集RS、GPS、GIS技术的功能为一体，可构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统，为各种应用提供科学的决策咨询，以解决用户可能提出的各种复杂问题。

2.1 GIS与RS的集成与应用GIS与RS的集成主要用于变化监测和实时更新,RS具有实时、快速、动态获取大范围地表信息的能力,而GIS具有很强的地学分析手段。

充分结合RS与GIS技术,可以及时、快速、准确、动态的显示绝大部分的地表信息,并据此作出分析。

GIS与RS的集成模式主要有如下三种:(1)分开但平行的结合。

主要在数据层面结合，两个数据处理系统相互独立存在。

它们在数据层面进行数据交换。

(2)表面无缝的结合。

使用统一的用户界面,但为不同的工具和数据库。

(3)整体结合。

在界面、工具和数据库方面均实现无缝的功能集成和数据集成。

2.2 GPS 与GIS 的集成与应用随着GPS的定位误差越来越小,GIS的空间分析功能越来越完善,将GPS连接到GIS系统中,实现在GIS可视化图形界面上观察GPS定位点的运动过程。

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、车船导航、农田作业管理、渔船捕鱼等多方面。

2.3 GPS 与RS 的集成与应用一直以来遥感中的目标定位都依赖于地面控制点,如果要实现实时无地面控制的遥感目标定位,则需要通过GPS记录遥感影像瞬间的外方位元素。

GPS与RS 的集成技术主要是利用GPS的精确定位功能为RS影像提供实时处理与快速编码,实现快速准确地测量坐标。

目前GPS动态相位差分已用于航空/航天摄影测量进行无地面空中三角测量,并用于生产,从而大大提高工作效率和精度。

2.4 3S技术集成与应用RS、GIS、GPS的结合,实际上是将空间技术、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,实现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。

目前主要有加拿大卡尔加里大学研制的车载“3S”集成系统和美国研制的机载/星载“3S”集成系统。

“3S”集成系统可以自动、实时地采集、处理和更新数据,还能够智能化地分析和运用数据,为各种应用提供科学的辅助决策,并能够回答用户提出的各种复杂问题。

3S的整体集成应用更为广泛，相互之间取长补短，功能也更为强大。

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。

从目前来看3S集成技术已是必然的发展趋势。

3 3S技术应用领域及特点3.13S技术在地质基础调查中的应用地质基础调查是综合性的地质工作, 它为国土规划、矿产普查、地质科研、环境地质普查等诸多方面提供基础性地质资料。

地质图是表现地质和地质科研成果的重要手段, 是地质矿产信息的最重要表达方式之一, 因此图形的编制、制作、使用的信息化就成为地质调查信息化的重要发展趋势。

常规的地质调查、研究都是基于大量的地质实地调查资料基础上进行的, 需要耗费大量的人力和才力。

采取3S技术进行大范围地质调查和研究, 不但省时、省力、省财, 资料科学客观, 而且可有效地弥补野外地质工作难以观察到的情况。

地质基础调查计划以1∶25万综合调查评价为主, 基本查清主要经济区带的基础地质、矿产地质、生态地质环境等基本状况, 主要的工作内容是1∶25万区域地质调查和重点地区1∶5万地质调查。

遥感技术在这里发挥了重要的作用, 综合利用各类遥感图像的优势, 通过优化整合, 对区域地质资源进行彻底摸清和调查。

利用先进的GIS技术建立了多种基础性数据库, 这些基础数据库的特点是专业门类齐全、空间覆盖全国, 标准化程度高、海量数据存储。

数据库涵盖地质、地球物理、地球化学、矿产勘查、环境地质等多种地质调查成果, 其资料包括全国从1∶5万到1∶500万的资料数据, 各种数据基本按统一标准入库, 由于包括了大量图形数据和多图层属性数据, 其数据量之大是少见的, 并由此开展的GIS评价分析工作形成了一系列多种成果, 如地球化学图, 航磁图, 矿产图, 并可以经过分析得出相互关联的图件及信息资料。

3S技术使传统的地质调查发生了革命性的变化, 已进入地质调查与填图的数字化时代。

澳大利亚和日本等国将GIS与GPS、DBS结合起来, 用于1∶25万和1∶10万区域地质图的编制, 已经顺利地完成了多幅区域地质图的填绘和出版工作。

3.23S技术在矿产资源调查中的应用由于矿产资源调查面向的对象往往是空间实体，如岩层、矿体、构造等，具有空间特征。

而3S技术正是解决空间信息问题的实用技术。

因此，3S技术在矿业中有着广泛的应用前景。

矿产资源调查评价工程是以重点成矿区带矿产资源潜力评价为核心。

以国家急缺矿种为重点，调查全国矿产资源潜力。

其重点是我国中、西部地质工作程度较低的待开发地区和矿产潜力巨大的地区。

这些地区高山峻岭，地质条件复杂，常规的地面工作很难推进。

资源卫星资料可望在该区超前调查、地质工作战略部署和为发现成矿远景区及找矿靶区等方面提供主要的分析服务。

同时，利用其不受区域限制的宏观特性，进行我国边界地区的境内外成矿地质条件分析对比研究，推进边境地区矿产调查的步伐。

近年来，以3S技术为依托的计算机多元信息成矿预测系统发展迅速，预测出一大批有价值的成矿靶区，取得了较好的找矿效果，改变了过去单纯依靠地质画圈圈、钻机打孔的找矿路子，由注重勘查变为注重分析，代表着地质调查技术发展的潮流和发展方向。

3.3 3S技术在地质灾害研究中的应用我国是地质灾害最为严重的国家之一，地质灾害种类多、分布广、危害大，严重制约着许多地质灾害多发地区的经济发展，威胁着人民生命财产安全。

在地质灾害的研究中，如泥石流、崩塌、边坡稳定性、断裂、地震等方面，目前已基本实现了RS与GIS的紧密结合，个别项目达到了3S技术整体结合。