3S技术

3S技术

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 system s，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（见图1-6）。遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。另外，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查(陈建飞，200 0)。

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。总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。通俗地讲，地理信息系统是信息的“大管家”。地理信息系统一般由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型图形用户界面及系统人员组成。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。

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。

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。

一．什么是3S技术？

3S是全球定位系统GPS（Global Positioning System）；遥感RS（R emote 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。战时，地图的货物优先权仅次于爱国者导弹，而高于医药供应。

★3S技术的商业化和民用化

l GPS技术应用在交通，石油，地质，测绘，环境等

l RS技术应用在资源环境，气象，防灾减灾，道路工程勘测等

l GIS技术应用在市政工程，移动通讯，规划管理，交通调度等

l 90年代初美国对GIS数据需求量年增长率达到35%

★21世纪3S技术是信息化社会数字化生存的重要组成部分

l 1993年9月，美国克林顿政府作出了“冷战”结束后的一项重大决策，放弃“星球大战”和“新一代高能加速器”计划，转向推行引起全球关注的国家信息基础设施（National Information Infrastructure，简记为NII）计划俗称信息高速公路（Information Super-Highway，简记为IS H），其技术含义实际为“高速信息电子网络”。该计划是指一个能给全球广大用户随时提供大量信息的。由国家级、地区级和大企业的数据库、声象设备及覆盖全国及至全球的通讯网络组成的，并通过国际互联网络（Int ernet）连结的计算机通讯网络系统及个人办公自动化系统。NII计划的实现将能改变人们的生产、生活和人际的交互方式，目前全世界已经有150

多个国家正在或准备实施这项计划。

l 1994年4月，由美30多所著名大学、国家高新技术项目署和美国自然科学基金会联合提出，经美政府批准，“国家空间数据基础设施”（Nat ional Spatial Data Infrastructure NSDI）。基于3S技术的地理空间数据的处理是实现NII的“瓶颈”问题。

l 90年代中期，全球信息产业的总产值已超过$1万亿；发达国家信息产业的产值占国民生产总值的比重已达到50%左右；世界首富是比尔.盖兹，而不再是“石油大王”或“汽车大王”

三． 3S技术与中国的信息化

★国家高度重视发展3S技术

l 邓小平80年代提出“开发信息资源，服务四化建设”。江泽民也指出：“四个现代化，哪一个也离不开信息化”。