关于3S技术的应用

系统组合人类有一个梦想，就是想只用一种方法，就把世间一切事物都管起来。而遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS），它们具有天然的优势互补性，因此，它们就自然而然的走到一起来了。它们在3S体系中各自充当着不同的角色，遥感技术是信息采集（提取）的主力；全球定位系统是对遥感图像（像片）及从中提取的信息进行定位，赋予坐标，使其能和电子地图进行套合；地理信息系统是信息的大管家。将这三者有机的组合，人类的梦想就实现了。3S是一个动态的、可视的、不断更新的、通过计算机网络能够传输的、三维立体的、不同地域和层次都可以使用的、活的系统。3遥感技术遥感，顾名思义，就是遥远的感知。地球上的每一个物体都在不停的吸收、发射和反射信息和能量。其中的一种形式-电磁波早已经被人们所认识和利用。人们发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。遥感技术的实际操作虽然很复杂，但其结果在我们每个人的生活中，天天都能用到！您也许每天都收看电视台的天气预报吧，天气预报中所播放的卫星气象云图就是由气象卫星拍摄的云的图像。气象观测只不过是遥感技术众多应用的一个领域。各种卫星通过不同的遥感技术实现不同的用途，如气象卫星是用于气象的观测预报；海洋水色卫星用于海洋观测；陆地资源卫星用于陆地上所有土地、森林、河流、矿产、环境资源等的调查；雷达卫星是以全天候（不管阴天、云雾）、全天时（不管黑天、白天）以及能穿透一些地物（如水体、植被及土地等）为特点的对地观测遥感卫星。遥感技术使用的负载工具，不仅仅是卫星，还可以是航天飞机、飞机、气球、航模飞机、汽车、照相机的三角架等，从而实现了在不同高度上应用遥感技术，使之为我们不同的工作目的服务。我们目前最常用的是卫星遥感技术和航空遥感技术。成像方法简单归纳遥感技术的成像方法，一般有两种：第一种是用照相机拍的胶卷，它用的照相机和胶卷和我们平常生活中用的照相机和胶片基本一样，所不同的是遥感的专业照相机要大一些，当然胶片也相应要大一些，另外有些胶片是专用胶卷，如彩色红外专用胶卷。将拍摄完毕的胶卷冲洗、印像、放大，即成为遥感像片；第二种是数字成像的，成像原理类似于我们看的电视。电视节目是从由电视台发射数字电信信号，这种信号在空中传播，到用户电视接收、回放信号，一幅图像的信号传输完毕，就实现了可视化。遥感技术也可理解为上述的信息传输过程，即把地面信息，通过卫星上的设备拍摄下来，然后将拍摄的信号传输到计算机中回放出来，我们就可以看到遥感图像了！分辨率分辨率是用于记录数据的最小度量单位，一般用来描述在显示设备上所能够显示的点的数量（行、列），或在影像中一个象元点所表示的面积。因为遥感拍摄的像片是由位于不同高度，装在不同载体（如飞机、卫星等）上的不同清晰度（分辨率）照相设备，以不同的照相（采集）方式，获取的遥感像片（图像、数据、影像等），这些遥感图像是具有不同清晰度、不同分辨率的照片。类似我们在生活中用135照相机拍摄一棵树，从汽车上拍一张，然后再从飞机上拍一张，两张135底片在放大同一棵树时，其放大效果是不一样的。肯定是高度低的135照片放大后的效果最清晰，也就是说分辨率最高。遥感卫星的飞行高度一般在4000km（千米）~600km（千米）之间，图像分辨率一般从1km（千米）~1m（米）之间。图像分辨率是什么意思呢？可以这样理解，一个象元，代表地面的面积是多少。象元是什么意思呢？象元相当于电视屏幕上的一个点（电视是由若干个点组成的图像画面），相当于计算机显示屏幕上的一个象素，相当于一群举着不同色板拼成画图的人中的一个。当分辨率为1km时，一个象元代表地面1kmX1km的面积，即1k㎡（平方千米）；当分辨率为30m时，一个象元代表地面30mX30m的面积；当分辨率为1m时，也就是说，图像上的一个象元相当于地面1mx1m的面积，即1㎡（平方米）。在您使用遥感图像数据时，请您千万注意，您所要解决的工作问题，应选择相应分辨率的遥感数据资料。有关遥感数据样板，请您查看本网站卫星遥感影像栏目。用途就像我们生活中拍摄的照片一样，遥感像片同样可以提取出大量有用的信息。从一个人的像片中，我们可以辨别出人的头、身体及眼、鼻、口、眉毛、头发等信息。遥感像片（图像）一样可以辨别出很多信息，如水体（河流、湖泊、水库、盐池、鱼塘等）、植被（森林、果园、草地、农作物、沼泽、水生植物等）、土地（农田、林地、居民地、厂矿企事业单位、沙漠、海岸、荒原、道路等）、山地（丘岭、高山、雪山）等等；从遥感图像上能辨别出较小的物体如：一棵树、一个人、一条交通标志线、一个足球场内的标志线等。大量信息的提取，无疑决定了遥感技术的应用是十分广阔的，据统计，有近30个领域、行业都能用到遥感技术。由于遥感技术是从人们一般不能站到的高度去拍照，故从宏观视野上，也有着人力所不能及的优势。4GIS信息总量中有85%的信息是与地理位置有关的信息。与地理位置有关的信息，就叫地理信息。这样的信息相当广泛，如耕地的分布、林地的分布、城镇的分布、楼房等建筑物的分布、道路、河流、海岸、人口、医院、学校、企事业单位、管线、派出所、商店、井位、门牌、电闸、水表、开关等等，只要能用位置去描述的东西，都属于地理信息，遥感所提取的信息也全部包含在地理信息之中。怎样才能将这些信息管理起来呢？地理信息系统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、分级分层的去管理上述信息；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或遥感像片上，成为信息可视化工具，清晰直观的表现出信息的规律和分析结果，同时还能动态的在屏幕上监督信息的变化。总之，地理信息系统，您可以通俗的理解为信息的大管家。从上面的叙述中，我们可以看到，整个地理信息系统由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型和图形用户界面及系统人员组成。5定位系统一种系统，由处于2万公里高度的6个轨道平面中的24颗卫星组成。此系统用于在任何时间，向地球上任何地方的用户提供高精度的位置、速度、时间信息，或给用户提供其邻近者的这种信息。我们知道，一张像片是没有坐标的，而像片上的信息，特别是遥感图像上的信息，是需要定出位置的，只有有位置的信息，才能成为地理信息。那么怎样来给遥感像片确定位置呢？有一种方便、快捷的手段，就是全球卫星定位系统。该系统是通过太空中的24颗GPS卫星来完成的。只需其中3颗卫星，就能迅速确定您在地球上的位置。您在确定位置时，仅需要一台像手机大小的卫星定位仪就可以了。这可比传统的测量定位、罗盘定位等先进多了。全球定位系统主要有六大特点：....第一，全天候，不受任何天气的影响；....第二，全球覆盖（高达98%）；....第三，七维定点定速定时高精度；....第四，快速、省时、高效率；....第五，应用广泛、多功能；....第六，可移动定位。....总之，一旦拥有GPS，浩瀚天际任你行。数字地图通常我们所看到的地图是以纸张、布或其他可见真实大小的物体为载体的，地图内容是绘制或印制在这些载体上。而数字地图是存储在计算机的硬盘、软盘或磁带等介质上的，地图内容是通过数字来表示的，需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。数字地图上可以表示的信息量远大于普通地图。数字地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新的地图。可以对数字地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。它易于修改，可极大的缩短成图时间；可以很方便地与卫星影象、航空照片等其他信息源结合，生成新的图种。可以利用数字地图记录的信息，派生新的数据。如地图上等高线表示地貌形态，但非专业人员很难看懂，利用数字地图的等高线和高程点可以生成数字高程模型，将地表起伏以数字形式表现出来，可以直观立体地表现地貌形态。这是普通地形图不可能达到的表现效果。空间数据空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。定位是指在已知的坐标系里空间目标都具有唯一的空间位置；定性是指有关空间目标的自然属性，它伴随着目标的地理位置；时间是指空间目标是随时间的变化而变化；空间关系通常一般用拓扑关系表示。空间数据是一种用点、线、面以及实体等基本空间数据结构来表示人们赖以生存的自然世界的数据。空间数据是数字地球的基础信息，数字地球功能的绝大部分将以空间数据为基础。空间数据已广泛应用于社会各行业、各部门，如城市规划、交通、银行、航空航天等。随着科学和社会的发展，人们已经越来越认识到空间数据对于社会经济的发展、人们生活水平提高的重要性，这也加快了人们获取和应用空间数据的步伐。海量数据海量数据是一个形容词，它是用来形容巨大的、空前浩瀚的数据。很多业务部门中都需要操作海量数据，如规划部门有规划方面的数据，水利部门有水利方面的数据，气象部门有气象方面的数据，这些部门处理的数据量都非常大。它包括各种空间数据、报表统计数据、文字、声音、图像、超文本等各种环境和文化数据信息。卫星轨道人造卫星的轨道根据形状不同可以有各种名称。1）圆轨道、椭圆轨道、抛物线轨道等，您可以根据名字想象出来。2）静止轨道卫星绕地球一周的周转时间等于地球的自转周期，这样的轨道叫地球同步轨道，如果从地面上各地方看过去，卫星在赤道上的一点静止不动，这种轨道叫静止轨道。由于静止轨道能够长期观测特定地区，并能将大范围的区域同时收入视野，因此被广泛应用于气象卫星、通讯卫星等。3）太阳同步轨道太阳同步轨道是指卫星的轨道运行面在1恒星年中以地球的公转方向相同方向而同时旋转的轨道。在太阳同步轨道上，对同一地点，卫星总以同一方向通过。因此，太阳光的入射角度几乎是固定的。4）准回归轨道回归轨道是指卫星星下点的轨迹每天通过同一地点的轨道，而每隔N天通过的情况叫准回归轨道。要覆盖整个地球适于采用准回归轨道。航空摄影（AerialPhotography）从机载平台所摄照相。6航天摄影（spacePhotography）借助大气层以外的平台，进行的摄影称为航天摄影，它包括从宇宙飞船，卫星等等载体上对地球的摄影，笔者考虑借助月球等星球为平台对地球的摄影也应该称为航天摄影。波宽（bandwidth）在某一波段中一定范围的光谱频率。基图（basemap）表示平面的、立体的、地理的、政治的、地籍的基本地图，有各种不同的类型。基图信息与其它主题变化信息一起提取。效益（benifianalysis）研究遥感应用技术应用于某特殊领域中的特殊效益。缓冲带（buffer）在某物理实体（如点、线、多边形）周围一定距离的一个地带。地籍（cadastral，cadastre）关于土地性质及范围的记录。一般指说明地块等内容的地图和说明，以及谁拥有该土地所有权的证明。地籍信息常包括关于地块的其它信息的说明。参照点（cartographicreference）指图像中其位置已知的点，从而可以决定图像其他部分的准确的位置和方向。轮廓线图（contourmapping）线上参数值相等的图。COSMOS俄罗斯的系列卫星。7数据处理数据转换（dataconversion）数据从一种图像形式转换成另一种（红外波段一可见光波段；把象元转换成新的类别；图像表示的变化；等等）。数据层（datalayer）可以用来叠加的一组数据。每一层一般为一种主题（例如灌溉级别，森林种类，道路，等等）并由一个公共坐标系统与其他各层相联系。制图局（DMA）是美国政府机构。地形模型（digitalterrainmodel，DTM）以数字形式表示地球的地形，即用坐标及高度的数字表达。边缘匹配（edgematching）在把两张图连接为一张时，消除相邻图幅中特征及边缘表示的差异的过程。特征（feature）一种地理本质的表示，如点、线、多边形。8特征数据（featuredata）以空间