3S空间信息技术及GIS新技术
3S技术在土地资源管理中的应用与发展
1 3S 技术概述3S 指的是RS、GPS 和GIS，是一项综合技术，在土地资源管理中得到了有效运用。
1.1 RS 技术RS 技术是指遥感技术，它能够利用微波、红外和可见光等方式实施检测，无需靠近探查目标，就能远程探查，基于对电磁波进行收集和分析，可以有效地描述物体的特征和特点，进而掌握物体的实时变化情况，其在土地资源管理中的运用具有重要意义。
通过利用光学遥感，能够对目标反射以及散射情况进行探查；利用热红外可以对目标热量进行探查；利用微波遥感，能够对目标散射以及微波辐射状况进行探查，并且能持续工作，穿透森林和冰雪等，为土地资源的调查提供保障。
该技术具有以下显著特点。
1）分辨率高，可以对地面很小的光谱差异进行分析，具体探查目标，更好地识别目标，甚至是捕捉和鉴别矿物质，精准地获取土地的具体信息；2）多时相性。
这对动态监测具有重要作用，不同的多时相卫星能够提供不同时期和土地的使用信息，定期获取信息，且分辨率很高，微波遥感技术的运用，可确保全面持续性工作。
1.2 GPS 技术GPS 技术广为大家熟知，应用广泛，在当前发挥着重要作用。
其具有显著的优势，比如，全覆盖、全天候、高精度，能够高效、准确地明确目标，进而有效地进行探查和观察，为工作人员提供便利。
1.3 GIS 技术GIS 技术是资源以及环境信息系统通过利用计算机软件对地理空间信息进行相应的处理，如，存储、检索、管理、收集、综合分析等，进而通过不同形式的图形或数据产品输出得到信息。
该技术在时效性方面具有优势，能够快速提供土地资源的实际情况，第一时间对信息进行更新，方便及时了解和掌握土地资源变化情况。
1.4 3S 集成这几种技术各具优势和特点，然而在具体运用中仍有不足，存在一些影响因素，将三种技术综合运用可以实现互补，全面发挥各种技术的作用，显著提升功能和效率。
所以，3S 技术具有更强的功能，基于运用遥感技术和全球定位技术可以高效获取相关的信息，再运用GIS 技术对空间数据实施高效的分析，进而对信息进行有效、动态的管理。
“3S”测绘技术在现代土地科学中的应用
“3S”测绘技术在现代土地科学中的应用“3S”是空间定位系统（目前主要指GPS全球定位系统）、遥感（RS）和地理信息系统（GIS）是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析和应用的3大支撑技术，是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段，也是地学研究走向定量化的科学方法之一。
标签：“3S”；测绘；土地科学一、3S概述1、地理信息系统GIS地理信息系统是一种由硬件、软件、数据和用户组成以研究地理或地学数据的数字化或图形化采集、存贮、管理、描述、检索、分析和应用与空间位置有关的相应属性信息的计算机支持系统，它是集计算机学、地理学、测绘遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学和现代通讯技术为一体的一门新兴边缘学科。
地理信息系统是在计算机硬件与软件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
地理信息系统主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、空间数据和系统使用管理及维护人员组成，其主要功能模块有空间数据输入模块、空间数据管理模块、空间数据处理分析模块、应用模型和空间数据输出模块。
2、全球定位系统GPS全球定位系统是以卫星为基础的无线电测时定位、导航系统，由分布在与赤道面夹角为55°的6个轨道上的24颗工作卫星和3颗备用卫星组成[3]，可为航天、航空、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的在线或离线的空间定位数据。
所谓GPS定位是指运动载体实时测出接受天线所在的位置，而导航则是指GPS 接收机在测得运动载体实时位置的同时，还测得运动载体的速度，时间和方位等状态参数，进而可“引导”运动载体驶向预定的目标位置。
3、遥感技术（RS）遥感，是一种远距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术。
即指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影和扫描、信息感应、传输和处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系与变化的现代综合性技术。
如何区分3s技术
如何区分3S技术
①全球定位系统GPS的用途最为简单，最大的特点就是工作对象是一个“点”
或者“多个点”，明显区别于GIS和RS，而且是一个三维空间概念。
因此，当工作对象是“点”的时候，就选择GPS。
如森林火灾的起火点是一个点，但是森林火灾是一个面。
②RS是人的视力的延伸，侧重于搜集信息的感知手段，通过飞机或卫星上携带
的传感器接受地物辐射或反射的电磁波来读取信息。
如：航拍图片，卫星云图，森林火灾，资源调查，海洋污染等。
③GIS是在疏忽局的基础上，侧重于分析、计算，相当于“想”和“算”的过
程，比如气象卫星在高空搜集到云系等信息传播到地面，GIS经过分析，预测天气状况。
环境监测中的3S技术概述
环境监测中的3S技术概述引言：环境监测是环境进行监测并制定规划的过程，但是传统的环境监测工作范围有限，毕竟它解决的只是局部范围的环境监测问题。
3S技术的出现，针对存在的局部监测的情况，对其做出了改进和解决，并在环境监测工作的运用中取得了较好的成效。
因此，对3S技术在生态环境监测中的探讨有着重要的实际意义。
1 3S技术概述所谓3S技术，它是集遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）为一体的高科技技术的统称。
科学技术不断发展的今天，3S技术也获得了长足发展，逐渐成为了当前获取空间地理信息、空间信息分析、空间信息应用的重要的核心高科技技术，同时，在生态环境的监测和测评中也得到了广泛应用。
1.1 遥感技术（RS）遥感技术（RS）具有可视范围广、信息更新速度相对较快的特点，它主要是根据物体之间具有的不同的电磁波的特性，对其存在的电磁波特性加以利用，进而提取不同的物体的不同信息，进行整理等工作，从而对远距离的物体做出识别。
将遥感技术（RS）搜集的数据看作成为地理信息系统（GIS）所需要的数据源，实现数据的及时有效的更新，然后在遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS）的基础之上建立起数据模型，从而实现空间上与时间上的转移，最后通过三维空间，定量地对未来进行预测。
遥感技术（RS）现如今已经呈现出传感器类型多、分辨率高的发展态势，遥感卫星能获取范围从厘米到千米的遥感信息。
不同卫星的重放周期尽管不同，但是都可以获取生态环境资源数据变化的图片资料，便于人们掌握对荒漠化、水污染、海洋生态污染的数据。
1.2 全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）由三部分组成：地面控制中心、卫星网和接收机，它是对获取目标提供及时和快速的三维空间定位的具有全球化、全天候、精度高的一种系统，目前，其三维定位已经达到了6m的高精度定位。
全球定位系统（GPS）是位置查找过程中比较新的手段，具有高速度、高精度且不受气候以及通讯情况的干扰，因此，在农业方面、林业方面、水利方面、军事方面以及城市管理等方面得到了广泛的应用。
3S技术
二、“3S”技术的应用与区别 （一）、GPS（全球定位系统） 1、把握关键词： ——定位、导航、三维坐标、地理位置、高程、深度、时间、速度、精确、精准等。 2、注意应用对象： ——点状地理事物的空间定位； ——点状地理事物的空间变化（或移动）； ——面状地理事物极缓慢的空间变化（如板块运动）。 （二）、RS（遥感技术） 1、把握关键词： ——电磁波特征差异、获取信息、监测、普查、勘探、动态监测、卫星影像等。 2、注意应用对象： ——面状地理事物的空间分布； ——面状地理事物较快的空间变化（如河流、湖泊的水量变化、三角洲的面积变 化、冰山移动、海岸线变迁、台风移动等） ——面状地理事物电磁波特征的变化（如粮食生产情况、森林火灾情况、水体污 染情况、森林覆盖率情况等） （三）、GIS（地理信息系统） 1、把握关键词： ——查询、统计、信息收集、处理、分析、储存、图层（叠加）、趋势分析、模式分析、 模拟模型等。 2、注意应用对象： ——GIS不能直接获取信息，信息获取依靠GPS和RS，故通常GIS与GPS或RS联合使用 （如GPS和GIS、RS和GIS）； ——GIS单独使用时应该强调只对信息的处理过程。
2、全球定位系统（GPS） （1）、工作原理与功能
接受装置接受信号， 根据某物体与四颗以 根据卫星参数和电磁 上卫星的相对位置， 波的传播速度，计算 确定位置（经纬度）、 出自身相对位置 高程、速度 工 原 作 理 1、 空 域 划 分 和 管 理 ； 1、 定 位 ； 2、 行 进 方 式 G PS 2、 交 通 流 量 管 理 ； 和 线 路 选 择 ； 3、 宿 营 点 ； 3、 飞 行 路 线 管 理 。 4、 报 警 ； 5、 选 择 最 佳 摄影地点和时间 功能 空中 导航 作 用 定 导 交通 位 航 旅游探险 公路 水路 1、 自 主 导 航 ； 向 用 户 提 供 位 置 、 其他领域 航速、航向和时间信息，海图航 大地测量、野外勘探、 迹 显 示 ； 2、 港 口 、 码 头 的 船 舶 紧急救援、农业监控、 调 度 ； 3、 提 供 出 行 路 线 规 划 ； 生态研究等 4、 车 辆 跟 踪 等 卫星反射自身 星历参数和时 间信息的无线 电波
3S技术的应用与发展前景分析
3S技术的应用与发展前景分析1 引言3S是地理信息系统、遥感和全球定位系统3个名称的英文缩写，是GIS、RS、GPS这3项相互独命、而在应用上又密切关联的高新技术的简略统称。
3S 技术的集成是当前测绘技術、摄影测量和遥感技术、地图制图技术、图形图像技术、地理信息技术、计算机技术、专家系统和定位技术及数据通讯技术的结合与综合应用。
1.1GIS地理信息系统（GIS）是在计算机软件和硬件支持下，以一定格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统，具有数据输入、存储、编辑、操作运算、数据查询检索、应用分析、数据显示及结果输出、数据更新等基本功能，具有标准化、数字化和多维结构等基本特点，是综合处理与分析多源时空数据的理想平台，是空间信息的"大管家"和公共的地理定位基础。
1.2 RS遥感（RS）利用飞机、卫星等空间平台上的传感器（包括可见光、红外、微波、激光等传感器），从空中远距离对地面进行观测，根据目标反射或辐射的电磁波，经过校门、变换、图像增强和识别分类等处理，快速地获取大范围地物特征和周边环境信息，获得实时、形象化、不同分辨率的遥感图像具有探测范围大、资料新颖、成图速度快、收集资料方便等特点，遥感图像具有真实性、直观性、实时性等优点。
1.3 GPS全球定位系统（GPS）是一种同时接收来自多个卫星的电波信号，以卫星为基准求出接收点位置的技术，由空间卫星（均匀分布在6个轨道平面的24颗卫星）、地面监控站和用户接收机下部分组成具有定位精度高、观测时间短、无需通视、操作简便、全天候作收等特点，不仅可以用于测量、导航，还可用于测速、测时等，提供野外基础测绘的数据。
2 3S技术在国内外的发展与应用现状2.1 3S技术国外应用现状美国已经开发出应用于森林资源调查的"3S"技术，加拿大，日本、印度等国家，在大约25分钟内可以利用前一天接收到的MSS 和TM 图像数据，按照同一指标体系和图例输出整幅的1∶20 万和1∶50 万土地利用/ 土地覆盖图。
“3S”技术发展现状及应用领域
“3S”是遥感（RS，Remote Sensing）、地理信息系统（GIS，Geography Information System）和全球定位系统（GPS，Globe Positioning System）的英文缩写的简称。
其中，地理信息系统问世于20世纪60年代，且自问世后，它一直是地理学、资源与环境科学、地球系统科学中最富有生命力的部分和重要的发展方向之一。
大学地理类院系中新设地理信息系统专业的数量迅速增长，也已成为地理类中的热门专业。
第二种引人瞩目的技术是全球定位系统。
全球定位系统是在当代最先进的空间技术、通讯技术及微电子技术基础上发展起来的第二代卫星导航系统，在地理野外考察、城市规划方面有重要的作用，所以也成为地理研究中的重要技术之一。
第三部分则是遥感技术。
遥感技术在地理研究中的应用则有相对长的历史，主要用于基础地理数据的采集、资源、灾害、农作物生产等监控。
因为这三种技术经常被放在一起使用，又因为三者的英文简称最后都是“S"，所以，人们习惯称为“3S"。
一、“3S”技术发展现状及应用领域地理信息系统（GIS）是从60年代开始，由机助制图发展起来的，其存在与发展已历经30余年。
随着数据库技术的发展、计算机性能的提高、网络技术的普及，不断升级换代，已由60年代初用于地图系统，倍受公众关注。
GIS以其强大的空间与属性信息一体化管理及空间分析能力在不同的领域、行业获得了广泛的应用，基于客户机／服务器体系的GIS、网络GIS、组建式GIS、多媒体GIS 等GIS系统不断进入科研和应用领域。
近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了GIS应用的进程。
目前，GIS已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等9大类别的100多个领域。
尤其是在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。
第三章3S技术课件.ppt
D 如果将GIS用来监测森林火灾，可以(
)
A用来分析、判断引起火灾的原因
B预测森林火灾的发生地点
C预测森林火灾后所造成的后果
D及时知道火灾地点、范围、分析火势蔓延方向， 制定灭火方案
二、遥感技术（RS）
1、遥感的概念
遥感——借助对电磁波敏感的仪器，在不与探 测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、 反射、散射等信息。并通过分析，揭示目标物的特 征、性质及其变化的综合探测技术。
A、可以使渔获量持续增加
B、导致过度捕捞，使渔业资源枯竭 C、绝对会增加渔业的生产成本 D、会促进渔业生产，加大对渔业资源的 开发利 用， 提高渔民的生活水平
9．地理信息系统是( D )
A、主要记录地理事物的计算机系统
B、 具有空间分析能力，没有动态预测能力
C、是地图绘制系统
D、是专门处理地球表面与地理分布有关数据的空 间信息系统
4 ．遥感技术可为开发、保护海洋提供
2 ．运用遥感技术监测森林火灾与
人工监测相比．优点有(D )
① 获取资料快，可及时进行动态分析 ② 受地面限制少．避免人员伤亡 ③ 获取信息量大 ④ 探测范围大，可在客观上进行监测 A．①②③ B．①③④ C．①③④ D．①②③④
3 ．遥感技术在农业方面的应用有
(D)
① 识别各种农作物 ② 计算种植面积 ③ 根据作物生长情况估计产量 ④ 农作物灾情预报 A．①②③B．②③ C．①③④D．①②③④
寻找矿产（环形构造常常表示有成矿区） 邵阳市西北非常规合成近天然色环形构造图像
全椒县孤 山林场松毛 虫危害分布 图，红、黄、 绿色分别代 表反映重灾、 中灾和无害 区，黑色为 非松林区。
练习
1 ．遥感技术的工作原理是( C )
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二、“数字地球”的背景与内涵
美国总统克林顿1993年2月签署法令,建设全美的“信息高 速公路”,1994年4月又签署了“建立国家空间数据基础设施” 令,为未来信息社会提供信息资源.
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三、关键技术
“数字地球”的核心思想:一是用数字化手段统一地处理地球问题;二 是最大限度地利用信息资源.
“数字地球”的体系构成: 数据获取与更新体系; 数据处理存储体系; 信息提取与分析体系; 数据与信息传播体系; 数据库体系﹑网络体系; 专用软件体系,等.
“数字地球”可以包容80％以上的人类信息资源,是未来信息资源的 主体核心.
因而,“数字地球”是以信息高速公路和国家空间数据基础 设施(NSDI)为依托的整体性﹑导向性的战略思想,它必然会引起 国际社会的高度重视.
“数字地球”概念的提出,是第二次世界大战以来,特别是本 世纪70年代以来“新技术革命”的一个自然发展,地球信息的集 成和整体化发展都是信息技术进步的一个重要趋势.
例如,为全家去黄石国家公园度假作准备,她计划徒步去看天然喷泉,她刚刚阅读到关于野 牛和落基山羊的知识.事实上,在她离开故乡的博物馆之前她就能够进行虚拟旅游.她学习法国 的历史,细读被数字地球表面覆盖的数字化地图﹑新闻短片﹑口述历史﹑报纸等主要的历史资 料.她向自己的电子邮件信箱发送一些有用的信息,以便今后学习.时间序列从这里延伸到遥远 的过去,这里的时间概念能以天﹑年表征,也能以世纪表征,甚至可以是地质学意义上的年代概 念,因为那些年代有助于她对恐龙的了解.
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数字地球技术框架
卫星遥感
认知科学 地球科学 信息科学
互操作
高速网络
关
仿真与虚拟
键
地球
全
球
实
地
区
现
层
国
家
海量数据 存储与处理
应用层
区域、城市
专业应用 城市与区域 科研与教育 政治与外交
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四、数字中国与数字城市
最后是私人住房﹑树木和其它天然和人造的景观.当然,地形仅仅是她能与之相互作用的多种 数据之一.利用声音识别系统,她能够获得关于陆地覆盖﹑植物和动物的物种分布﹑实时天气 ﹑道路﹑政治边界以及人口的信息.她也能使她和世界上其他学生收集的“全球环境计划”的 一部分信息具体化.这些信息能被有机地融入数字地图或地形数据.通过使用数据手套单击一 个连接按钮,她能够获得她所看见的许多事物的更多信息.
“数字地球”不仅仅在于超越空间和时间的界限,更在于它能帮助人类 缓解环境危机﹑预防自然灾害﹑打击犯罪和持续发展.中国政府和学术界 在“数字地球”的基础上提出“数字中国”的构想.
在数字城市的建设中,“数字北京”是一个由基础层﹑应用层和决策层 组成的完整体系.在“基础层”,北京市要加快首都公用信息平台的建设;在 “应用层”,要加快建设环境与生态﹑资源管网﹑城市建设规划﹑交通管 理﹑社区服务﹑电子政务﹑电子商务﹑远程教育﹑远程医疗等核心子系统.
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六﹑数据挖掘与知识发现
数据必须经过优选﹑深加工才能成为有效信息;信息再经 过科学的深加工过程,才能发现新知识,升华成为知识经济.
数据挖掘是“数字地球”战略至关重要的终端环节,也是 目前最薄弱的环节,最有开发潜力的环节.
数据挖掘本身是一项非常复杂的高新技术和系统工程;需 要有体现科学规律的概念模型设计,便于运用的电脑软件系统, 能够实现时空多维显示的技术,具备虚拟环境的功能.
当前,政府﹑学术团体﹑各界人士都认识到发展“中国数字 地球”不仅是必要的和迫切的,而且是可能的和现实的.同时,还 需要国家层次的战略措施.
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戈尔对“数字地球”的设想和描述:
设想一位女孩去本地的博物馆参观数字地球展览,在带上显示头盔后,她看见地球从太空中
出现,使用数据手段放大电子图象;随着分辨率的不断提高,她看见了大陆,然后是乡村﹑城市,
随着席卷全球的信息技术革命的迅猛发展,人类组织﹑传输和显示 各类与地理坐标有关的海量信息的观念与方式正在发生翻天覆地的变 化.人们设想把有关地球的海量的﹑多分辨率的﹑三维的﹑动态的数据 按地理坐标集成起来,构建起一个“数字地球”.
这样,人们不论走到哪里,都可以按地理坐标了解地球上任何一处﹑ 任何方面的信息.从而实现全球信息传递的数字化和网络化.
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7.2 数字地球简介 一、概念
2019年1月31日,美国副总统阿尔·戈尔在加利福尼亚科学 中心的讲演中正式提出了“数字地球”(Digital Earth)的概念. 他说:“我相信我们需要一个‘数字地球’,即一种可以嵌入海 量地理数据﹑对我们星球所做的多分辩率﹑三维的描述方式.
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7.3 GIS新技术——Web GIS
一、网络的基本概念 计算机网络（Computer Network）是指实现计算机之间通讯的软件 和硬件系统的统称，从广义上讲，利用磁盘在两台微机之间拷贝 数据也可以认为是一种特殊的网络。它的更加具体的定义是“以 共享资源为目的，通过数据通讯线路将多台计算机互联而组成的 系统”，共享的资源包括计算机网络中的硬件设备、软件或者数 据。
虽然,我国“数字城市”建设的软件硬件及整体解决方案与国际相比还 有距离,像北京﹑上海﹑广州等“数字城市”榜样的推广还有待探索;但像 南海市﹑东莞市石龙镇这样信息化发达的城市,15年内就能完全实现现代 化.看来,“数字城市”已经不再是一个遥远的梦想.
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五、地球信息的四维时空特征
3S空间信息技术及GIS新技术
“3S"的综合应用
• “3S”的综合应用是一种充分利用各自的技术特点，快 速准确而又经济地为人们提供所需要的有关信息的新技 术。
• 基本思想: 利用RS提供最新的图像信息， 利用GPS提供图像信息中的“骨架”位置信息，利用GIS
为图像处理、分析应用提供技术手段，三者一起紧密结 合可为用户提供精确的基础资料(图件和数据)。