淺談３Ｓ技術的發展與應用

湯星亮

[摘要]隨著科技的發展，我們的地球越來越像地球村，這正是取決于當今飛速發展的信息技術，主要對當前3S技術的狀況做些簡單的介紹。

[關鍵詞]3S 技術 遙感

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0420034－01

一、“3S”技術系統

“3S”技術是地理信息系統（GIS）、遙感（RS）和全球定位系統

（GPS）的統稱，是現代信息技術與空間分析研究的主要技術手段和發展方向。廣義的“3S”技術包括空間信息獲取、傳感器和信息探測、圖形圖像處理、空間定位、動態監測、信息管理與存儲、預測評價與決策分析等。

1．地理信息系統技術。地理信息系統是一門集計算機科學、地理學、測繪學、遙感學、環境科學、空間科學、信息科學、管理科學等多門科學為一體的新興邊緣學科。具體講，地理信息系統是在計算機軟件和硬件的支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供對規劃，管理，決策和研究所需信息的空間信息系統，它的主要特征在于其強大的空間分析和輔助決策功能。

2．遙感技術。遙感，意為遙遠地感知事物。其突出特點是周期性，宏觀性，實用性和綜合性。從地面以上一定距離的高空或外層空間的各種運載工具遙感平臺上，利用可見光、紅外、微波等光學、電子和電子光學的電磁波探測儀器或傳感器，通過攝影或掃描，信息感應，接受從物體輻射、反射和散射的電磁波信號，以圖像膠片和數據磁帶記錄下來，傳送到地面站，經過加工，從中提取對了解地物和現象有用的信息，再結合地面物體的光譜特性識別研究地面物體的種類、性質、形狀、大小、位置及其與環境的相互關系與變化規律。

3．全球定位技術。全球定位系統是一種高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和授時系統。這個系統將主要用于國家經濟建設，為交通運輸、氣象、石油、海洋、森林、通信、公安等部門以及其他特殊行業提供高效的導航定位服務。GPS作為一種定位手段，可應用它的靜態和動態定位方法，解決傳感器位置和姿態的快速定位問題，并獲取準確空間三維位置信息。

二、“3S”技術集成

“3S”技術集成一體化是以RS、GIS、GPS為基礎，將RS、GIS、GPS三種獨立技術領域中的有關部分與其它高技術領域（如網絡技術、通訊技術等）有機地構成一個整體而形成的一項新的綜合技術。“3S”技術是目前對地觀測系統中空間信息獲取、存貯、管理、更新、分析和應用的三大支撐技術，是現代社會持續發展、資源合理規劃利用、城鄉規劃與管理、自然災害動態監測與防治等重要技術手段，也是地學研究走向定量化的科學方法之一。3種技術各具特色，GPS主要用于實時、快速提供目標、各類傳感器和運載平臺的空間位置；RS用于實時或準實時地提供目標及其環境的語義或非語義信息，發現地球表面的各種變化，及時地對GIS的空間數據進行更新；GIS則是對多種來源的時空數據綜合處理、動態存貯、集成管理、分析加工，作為新的集成系統的基礎平臺，并為智能化數據采集提供地學知識。“3S”技術集成的發展，形成了綜合的、完整的對地觀測系統，提高了人類認識地球的能力。相應地，它拓展了傳統測繪科學的研究領域，并由此產生了一門新的學科地球空間信息學。同時，它也推動了其他一些相聯系的學科的發展，如地球信息科學、地理信息科學等。“3S”集成技術是“數字地球”這一概念的理論和技術基礎，集成不是簡單的三個組成部分的疊加，而是一種有機的、在線的連接，同時具有實時的、動態的特性。

三、“3S”技術應用領域

1．GPS與GIS的集成與應用。利用GIS中的電子地圖和GPS接收機的實時差分定位技術，可以組成GPS+GIS的各種自動電子導航系統，用于交通指揮調度、公安偵破、車船自動駕駛、農田作業管理、漁船捕魚等多方面。也可以利用GPS的方法對GIS進行實時更新。

2．RS與GIS的集成與應用。RS是GIS重要的數據源和數據更新的手段，而反過來，GIS則是遙感中數據處理的輔助信息。兩者集成可用于全球變化監測、農業收成面積監測和產量預估、空間數據自動更新等方面。

3．GPS與RS的集成與應用。在遙感平臺上安裝GPS可以記錄傳感器在獲取信息瞬間的空間位置數據，直接用于空三平差加密，可以大大減少野外控制測量的工作量。可在自動定時數據采集、環境監測、災害預測等方面發揮著重要作用

4．3S技術集成與應用。3S的整體集成應用更為廣泛，例如在由GPS+GIS組成自動導航系統中加入CCD攝像機組成移動式測繪系統可用于高速公路、鐵路和各種線路的自動監測和管理，也可建立戰時現場自動指揮系統。美國的巡航導彈和愛國者導彈上安裝了3S集成系統，可以實現自動導航、自動跟蹤、自動識別目標，以進行準確的攔截和打擊。

四、“3S”技術發展趨勢

當代遙感技術的發展具備了多傳感器、高分辨率和多時相等特征。高光譜遙感，干涉雷達遙感，定量遙感等的出現必將是以后發展的方向。具體表現在以下幾個方面：

1．定量化。遙感信息定量化是指通過實驗的或物理的模型將遙感信息與觀測目標參量聯系起來，將遙感信息定量地反演或推算為某些地學、生物學及大氣等觀測目標參量。遙感信息定量化研究將涉及到遙感器性能指標的分析與評價、大氣參量的計算與大氣訂正方法和技術、對地定位和地形校正方法與技術、計算機圖像處理與算法實現、地面輻射和幾何定標場的設置以及各種遙感應用模型和方法、觀測目標物理量的反演和推算等多種學科及領域。

2．智能化。遙感的智能化首先表現在遙感傳感器的可編程，傳感器不僅可以按設定的方式進行掃描，而且可以根據具體要求由地面進行控制編程，使用戶可以獲得多角度，高時間密度的數據。其次影像識別和影像知識挖掘的智能化也是遙感數據自動處理研究的重大突破，如自動或半自動提取地物信息，利用地物波譜庫及高光譜自動識別系統使用戶可以方便的進行地物識別，以及遙感數據的自動匹配等，不僅大大加快了數據定位速度，提高了生產效率，而且為數據定位提供了一種高精度的生產工具。

3．動態化。由于小衛星技術的發展，使得衛星造價很低，因此衛星網絡計劃得以順利實施。NASA的“傳感器網絡”使用戶可以在獲得更高分辨率的數據的同時，也可以獲得更高時間密度的遙感數據。而雷達微波技術的發展，更使用戶可以獲得全天候的遙感數據，這一切都為遙感動態監測創造了條件，使遙感數據真正實現了“四維”信息獲取。

五、結束語

本文簡單的介紹了“3S”技術的發展與應用，希望能給讀著了解“3S”技術有所幫助。

參考文獻：

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

[2]劉大杰、施一民、過靜瑤，全球定位系統（GPS）的原理與數據處理[M].上海：同濟大學出版社，2001.

[3]孔祥元、梅是義，控制測量學「M」.武漢：武漢大學出版社，2002.