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3S集成技术在中国的发展和形势

摘要：3S集成技术是科学研究和工程测量技术方面的一个重要部分，3S技术是指GIS、GPS和RS技术，3S技术的集成及应用的发展和当前状况是本文所详细表达的内容。
关键词：3S技术 GPS技术 GIS技术 RS技术
一 引言
在某种程度上3S技术是一种新的技术，它是测绘中的一个重要组成部分在近十年里发展非常迅速，3S技术的发展是测绘科学和技术的一次深刻革命。
二 GPS技术的发展和形势
1、关于GPS
GPS是全球定位系统的简称，换句话说也就是全球卫星定位系统，美国经过20年的研究使CPS得到了发展，在1994年发展完成，这是一种覆盖海洋陆地和空间的全方位的新一代卫星导航和定位系统，实现了三维导航和定位功能。通常还包括俄罗斯的GLONASS和中国的北斗卫星定位系统,以及改善接收机的性能,广域差分技术,RTK技术发展,以及美国取消的SA技术,所有这些使GPS技术应用更迅速、更广泛。
卫星定位系统的出现改变了传统的控制测量，传统大地测量控制网的布局要考虑的条件,白天观测和适当的天气等等应该被考虑,而GPS大地控制网不需要上面的布局条件。[1]中国2000年的全国GPS大地控制网由2609个高精度控制点组成的卫星控制网是,一个精确定位和导航的控制网。控制网和一个全国性的三维地心坐标系统的建立，为国家的经济建设、国防建设和科学研究提供高精度坐标框架,它提供了一个高精度、三维的、统一和协调的大地基本地理信息。
2、关于RTK
RTK(实时运动学,RTK)是一种在技术开发的基础上,能够实时的指定坐标移动站在三维空间的定位坐标，在一个一定的范围内，RTK可以实现厘米级精度的GPS定位,它是GPS应用的里程碑里一种新的主要的测量方法。RTK的测量过程很简易的,在GPS卫星观测的一个已知点上安装一台GPS接收器,将所采集到的载波相位测量信号传输到电台基站调制载波,然后通过基站发射机送出信号, GPS卫星的移动站观察和收集载波相位测量的同时,移动站也从基站接收发射机信号,当模棱两可的载波相位测量已经得到解决时,最终就可以达到厘米级精度的移动站的位置,能满足各种各样的工程精度。
3 、关于CORS
[4]CORS是操作参考站的缩写。CORS诞生于上个世纪末,随着计算机技术和网络技术的发展,该系统将三个卫星(美国全球定位系统,俄罗斯的GLONASS,欧洲伽利略)定位技术、计算机软件技术和网络通信技术基站的集成,这是由数据中心、网络通信和用户应用子系统组成的, 目前该系统的开发,算法和服务功能已经不断完善,许多国家已经成功建立CORS,它在空间三维定位工作中得到广泛应用,一个多个网络分支的专业的CORS团队在北京、上海、深圳等城市已经建立,它大大改善了微分运营商分解的范围、精度和可靠性。
CORS可以24小时连续运行,满足城市和农村规划,城市建设和管理、城市和农村的映射,交通管理,土地资源管理,灾难监控,环境监测、公共安全、天气预报和其他行业不同的用户的导航、精密定位和快速的实时定位建设项目的需求,它可以提供高精密动态空间定位和信息服务，最近的汶川灾后重建地震和奥运场馆的建设和设施就充分利用这个系统,这个系统发挥了非常重要的作用。
三 GIS技术的发展和形势
CIS是地理信息系统的简称,GIS是一个计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学的学科。该学科已成为一个多学科的集成并已应用于各个领域,它是地理空间信息显示的基本平台手段和工具。它的技术优势不仅在于它是由地理数据采集、存储、管理、分析和数据流的三维可视化结果的显示输出组成的,也在于其空间分析、预测和支持决策功能。目前,GIS是不仅一个更加成熟的技术科学,在测绘、地质矿产资源、农业、林业、水利、气象、海洋、环境监控、土地管理、城市规划、区域发展和国防领域也成为了一个新兴产业。
1、GIS软件的开发
中国在应用软件领域拥有许多流行的GIS软件: 中地公司的MapGIS,超图公司的SuperMap，北京大学Citystar,武汉大学的Geostar等等,这些都能解决工程上的各种问题。
2、网络发展的方向
GIS网络也是一个重要的方向, WebGIS使得传统的数据分析从服务器端移到客户端,各种类型的客户机web浏览器或桌面软件已被用来实现客户端和服务器端互动功能,传统的C/S结构逐渐取代了B/S结构,如今,利用MapGIS IMS和SuperMap已经实现了一些特性。
3、三维GIS
三维GIS是GIS的另一个重要发展方向,三维GIS可以解决施工、地质、采矿和许多其他的领域的实际问题,三维GIS分析可以通过该地区与三维飞行漫游、IMAGIS开发系统实现,它结合了三维可视化和虚拟现实技术,它可以用于三维对象建模、移动、漫游和其他操作。此外,国防大学开发了3维x - 2000;x - 2000实现了地形分析、空间查询、真正的三维复制和其他功能。
四 OFRS技术的发展和形势
RS是遥感的缩写, RS是一种特殊的技术,它是远离目标,没有直接接触对象的一项新兴技术,它是空间技术、应用光学、无线电电子产品和计算机技术的结合。它的快速发展及其广泛的应用已经众所周知，RS技术将测量地球的资源,它广泛应用于环境监测和灾难调查中, 在许多领域发挥越来越重要的作用。
1、高分辨率小卫星
许多高分辨率小卫星已经启动,它因为低成本近年来发展迅速,可以得到高空间分辨率和高频三维观测能力,其数据将会满足商业应用,最活跃的数据源可以满足需要大规模的地图生产、GIS制图和数字高程模型的三维图形的应用程序，以产生良好的效果。[2]中巴地球资源卫星02B卫星能给出高空间分辨率卫星图像数据；02 B卫星操作将改变其他发达国家长期垄断的情况。我们可以为国内市场领域的自然资源、城市规划、环境监测、灾害预防、农业、林业、水利提供高分辨率卫星数据。
高光谱分辨率传感器是一个光学传感器，可以得到目标图像和目标光谱特征;它的特点是高光谱分辨率和强带连续性。0.4μm - 2.5μm的传感器可以分为几十个甚至几百个带,光谱分辨率将达到5nm-10nm。超光谱遥感使人们区分矿物质、岩石类型、作物、森林物种、环境污染物在远程传感各种元素的定量分析，超光谱和超光谱传感器将是下一个重要的发展方向。
2、定性和定量遥感
定性遥感只有依赖经验识别表面特性， 在某种程度上它不是精确的。
定量遥感有双重意义:一是通过不同波段的电磁波确定材料的物理量定量和准确的空间位置；二是从这些定量遥感信上解释这个对象,尤其是信息的实验或物理模型的RS geo链接参数,定量反算相关的对象特征。定量遥感将逐渐取代定性RS,毕竟精度是至关重要的。
此外，现代遥感技术在新的阶段提供一个动态、快速的地球观测数据平台。
五 3S集成的发展和形势
1、关于3S集成
在3S技术集成中，GIS是核心，RS和GPS为GIS提供快速和有效的数据来源，这三者之间的关系就像是“一个大脑，两只眼睛”。GPS可以提供实时、快速的三维空间坐标，而RS可以提供物体表面的大面积的实时的快速设置和大量的数据及地理信息。GIS是空间数据处理和应用的综合分析平台，它控制数据计算和处理的过程，并且它可以获得综合结果，3S集成技术可以是这三者的集成，也可以只是其中两者的集成。
2、GPS和RS的集成和应用
这种集成可以通过在RS平台上安装GPS得到，它可以利用传感器记录瞬间来访问空间位置数据信息。这种集成可以提高RS的空间数据的精度，并大大减少控制设施的工作量。
GPS和RS的集成可以自动定时采集数据；它在环境监测和灾害预测领域已经发挥了重要的作用。
3、GPS和GIS的集成和应用
这种集成可以通过在电子地图上添加导航功能来实现，由GIS电子地图和GPS接收机相结合的实时差分定位技术，我们得到GPS加GIS自动电子导航系统，它可以在交通管理、旅游导航、城市管理和公共安全监测领域发挥作用。
4、RS和GIS的集成和应用
RS是GIS最重要的数据来源，反过来，GIS是遥感数据处理的一个方法。这种集成可用于地表监测、矿产资源、人口普查、农业生产监控和评估、空间数据更新等领域。
5、3S集成和应用
3S集成指的是把3S的集成看做一个整体，3S集成的应用非常广泛。
例如，我们可以在GPS加GIS的自动导航系统中添加CCD相机，由此可得到移动测绘系统，这是一个新的快速映射系统，它不仅可以应用在公路、铁路和各种自动生产线，还能应用在建立战时现场自动化命令系统。3S集成还可以应用在军事领域中，通过安装一个3S集成系统的导弹来自动导航、自动追踪、自动确认目标和准确地拦截并取得战斗的胜利。
[3]3S集成技术已经应用于中国的许多大型项目，如著名的三峡工程，调水工程，天然气和青藏铁路工程，且工作是大面积、大物流、建筑、长周期等等。而3S技术为这些大型项目提供最有效的数据和信息的收集、分析和处理以及规划决策工具。
我们把航空摄影测量改为基于RS的数字摄影测量，把单一的电子地图数据库改为地理信息系统，由此，技术构架正在从单一的技术变成3S集成技术，3S集成在不久的将来将一直是测绘科学发展的一个重要的方向。
六 结论
本文论述了3S技术的发展和形势，3S技术将促进测绘科学在国家工程建设服务中的进一步发展，并且随着科学的发展和技术的进步,3S技术将发挥更为重要的作用。
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