空间信息技术(“三S”技术)的目前现状

随着信息革命发展起来的遥感（RS）、全球定位系统（CPS）和地理信息系统（GIS）三大空间科学技术，已成为兴农的高科技手段而为世人所关注。本文简要介绍“三S”技术的当前发展，叙述“三S”技术在土地资源调查、土壤侵蚀调查、农作物估产与监测、灾害监测与评估等方面的应用，并着重论述“三S”技术将从为农业服务发展到直接参与农业生产的全过程．从而实现农业生产的信息化。

中科院地学部及时地提出开展“地学与农业”学术活动，目的正是为了发挥地球科学，尤其是其高新技术在我国农业从粗放型向集约型变中的能动作用。

这里讲的“三S”技术，指的是对地观测的三种空间高新技术系统，即遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）。严格地讲还应包括现代通讯技术，才能在信息高速公路上实现实时数据传输与通讯，使“三S”技术有机地集成起来。

1、遥感技术

徐冠华院士在1996年中国科学院院士大会上已经详细地论述了遥感信息科学的进展与展望。从当前到下世纪未来的15年来看，遥感技术将会有一个质的飞跃，上一个新的台阶，这主要表现在它的多传感器、高分辨率和多时相特性。

多传感器技术。已能全面覆盖大气窗口的所有部分。光学遥感可包含可见光、近红外和短波红外区域，主要探测目标物的反射和散射，可以使用底点方向传感器，也可以使用多角度传感器；热红外遥感的波长可从8μm到14μm，主要探测目标物的发射率和温度等辐射特性；微波通场观测目标物电磁波的辐射和散射，分被动微波遥感和主动微波遥感，波长范围为1mm-100cm，被动遥感主要探测目标物散发射率和温度，主动微波遥感通过合成孔径雷达（SAR），探测目标物的后向散射系数特征。通过双天线系统或重复轨道法可以由相位和振幅观测值实现干涉雷达测量（INSAR）和差分干涉雷达测量（D－INSAR），研究地表面水平和垂直位移以及地表土地覆盖的精细变化。这些技术进步，比较集中地反映在美国NASA提出的MTPE（MissiontoPlanetEarth）中的EOS－AM1和EOS－PM1中。

遥感的高分辨率特点全面体现在空间分辨率、光谱分辨率和温度分辨率3个方面，长线阵CCD成像扫描仪可以达到1－2m的空间分辨率，成像光谱仪的光谱细分可以达到5－6nm的水平。如美国的Lewis卫星，在0．4－2．56μm；波段范围内分成384个波段。热红外辐射计的温度分辨率可从0．5°K提高到0．3°K乃至0.1°K从而可以实现遥感几何和物理的全面反演。

遥感的多时相特征过去往往是通过加大卫星的高度，以牺牲空间分辨率来提高时间

分辨率，如利用3万多公里上空的地球同步卫星，可以对40％地球表面进行近乎实时重复观测（每20分钟—1小时1个图像）。但是随着小卫星群计划的推行，可以用6颗小卫星，实现每3－5天对地表重复一次采样，获得2－3m的高分辨率成像光谱仪数据。多波段、多极化方式的雷达卫星，将能解决阴雨多雾情况下的全天候和全天时对地观测。通过卫星遥感及其与机载和车载遥感技术的有机结合，是实现多时相遥感数据获取的有力保证。

2、空间定位技术

这里主要指全球定位系统（GPS）技术的发展。

80年代以来，尤其是90年代以来，GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变革。用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从事后处理扩展到实时（准实时）定位与导航，从而大大拓宽它的应用范围和在各行各业中的作用。

根据国内外实践表明，用不同的作业和处理方法，GPS可以达到各种要求的精度。统不仅具有GPS/CLONASS＋INMARSAT3的导航定位功能，而且还具有卫星全球通讯能力。GPS的发展将使CPS接收机大量普及应用并深刻影响着人们的日常生活，这从GPS接收机的销售量急剧增加可以看出。1989年GPS接收机的销售仅为4000万美元，1993年增长到4亿—6亿美元，估计到2000年将达到50亿—60亿美元。随着市场的扩大，CPS接收机的产品价格平均以30％价格下降，手提式接收机在美国市场售价在300美元左右，而PEM板只有100多美元。

除了传统的测绘系统和军事应用外，车载CPS导航、GPS地震监测系统、GPS气象学、GPS捕鱼业、GPS放牧、Gpe狩猎、CPS登山旅游以及GPS农业等将形成CPS普及应用的缤纷五彩世界。

3、CIS技术

信息作为一种新兴的产业越来越受到人们的重视，信息革命的浪潮正冲击着人类社会。在这场革命中，地理信息系统（GIS）作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科迅速地兴起和发展起来。

GIS研究计算机技术与空间地理分布数据的结合，通过一系列空间操作和分析方法，为地球科学、环境科学和工程设计，乃至企业经营提供对规划、管理和决策有用的信息，并能回答用户所提出的有关问题。随着我国四化建设、改革开放的深入和社会主义市场经济的发展，从中央到地方，各行各业对CIS的需求愈来愈多，各种形式的GIS，尤其是城市GIS和土地信息系统（LIS）正如雨后春笋。目前地理信息系统进入了新的发展阶段，已成为一种包括

硬件生产、软件研制、数据采集、空间分析及咨询服务的新兴信息产业，并开始为政府的职能转变提供宏观调控的现代化工具，尤其在我国已显示出巨大的潜在市场。

地理信息系统（GIS）是一种特定而又十分重要的空间信息系统，它是以采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球上与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。由于地球是人们赖以生存的基础，所以GIS是与人类的生存。发展、进步密切关联的一门信息科学与技术，受到人们愈来愈大的重视，将成为“数字地球”的基础。

地理信息系统按其范围大小可以分为全球的、区域的和局部的三种，范围大的一般分辨率低，反之则高。通常GIS主要研究地球表层的若干个要素的空间分布，属于2－3．5维GIS，布满整个三维空间建立的GIS，才是真三维GIS。一般也常常将数字位置模型（二维）和数字高程模型（一维）的结合称为2＋1维或三维、加上时间坐标的GIS称为四维GIS或动态GIS。

GIS技术的目前发展一方面是基于Client/Server结构，即客户机可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一方面是通过互联网络发展IntemetGIS或Web－GIS，可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据，包括图形和图像，而且可以进行各种地理空间分析。这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨，而且借助于通讯技术，可以将遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）有机地集成起来，成为各行各业，包括农业发展和进步的有力技术手段。

(编号:99-3-3-③-28)