3S技术及其在景观生态学中应用
园林规划设计中的3S技术的应用分析
园林规划设计中的3S技术的应用分析随着科技的不断发展，园林规划设计中的3S技术（即遥感技术、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS））在应用中发挥着越来越重要的作用。
这些技术的兴起使得园林规划设计变得更加科学和高效，为城市的绿化建设提供了新的思路和手段。
本文将深入探讨3S技术在园林规划设计中的应用，分析其在提高设计效率、优化空间布局和保护生态环境等方面所起到的作用，并对未来的发展趋势进行展望。
一、提高设计效率在园林规划设计中，使用遥感技术可以通过卫星影像获取大范围的地表信息，包括地形地貌、植被覆盖、土地利用等。
这些信息的获取可以大大提高设计师对设计区域的了解，为规划设计提供准确的数据基础。
通过遥感技术，可以实现对园林资源的动态监测和调查，提高设计过程中的信息获取效率，同时也可以避免由于主观因素带来的误差。
而GIS技术可以将这些大量的地理信息数据进行存储、管理和分析，为设计师提供了强大的数据处理和分析工具。
通过GIS技术，设计师可以对设计区域的地理信息进行空间分析，比如地形分析、景观分析、排水分析等，以此来辅助设计决策的制定。
GPS技术可以实现对设计区域的高精度定位和测量，为后期的土地勘测和标注提供了技术保障，大大提高了设计效率和精确度。
二、优化空间布局三、保护生态环境展望未来随着社会的不断发展和科技的不断进步，园林规划设计中的3S技术的应用将会变得更加普遍和深入。
未来，随着遥感技术的不断发展和卫星影像的不断更新，设计师将可以更好地获取设计区域的空间信息和变化趋势。
GIS技术将会更加智能化和便捷化，为设计师提供更多的空间分析和决策支持。
随着GPS技术的不断发展和定位精度的不断提高，为设计师提供更加精准的空间信息定位和标注。
园林规划设计中的3S技术的应用，对于提高设计效率、优化空间布局和保护生态环境等方面都发挥着重要作用。
在未来，3S技术将会不断发展和完善，成为园林规划设计的重要工具之一，为城市的绿化建设贡献更多的科学技术力量。
3S技术在生态学中的应用
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技
术
在
生
态
学
中
的
应
用
结束语
随着遥感技术的不断进步，GPS定位精度的不 断提高，GIS网络化、智能化的发展，数字地 球、 数字城市理论的提出与完善，3S技术将 以其海量的信息、精确的定位及强大的数据管 理、模型预测、图形制作等功能应用于生态学 研究的各个领域， 并将进一步促进生态学研 究的深化。3S技术是今后区域和全球生态学 研究的必然趋势，应用前景十分广阔。
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在
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学
中
的
应
用
3S技术在城市生态中的应用
热岛：其主要思路是研究城市绿地与城市热岛 的关系，通过模拟绿地的变化来预测城市热岛 的变化。 环境污染物：目前主要是针对二氧化硫或酸雨 污染对植被影响进行遥感评估 。其原理是通 过污染物对绿色植物光合作用的影响进行研 究 ，建立污染物剂量--植物反映的定量关系 、 光合潜力--叶面指数--像元灰度值 (植被指数) 的关系来定量评估生态效应 。
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在
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学
中
的
应
用
3S技术在农业生态学中的应用
3S技术在其他生态学领域如园林生态学、景 观 生态学、宇宙生态学（研究宇宙航行中宇宙环境对生物影响的
学科。如失重、寂静、高温、密闭对生物行为、生理生化、繁殖等方面的影响。）、
生物圈生态学等领域都有广泛应用。随着3S 技术的日趋成熟。生态科学的研究将发生革命 性的变化。
S 技 术 在 生 态 学 中 的 应 用
3
3S技术在城市生态中的应用
3S技术在城市生态中的应用
园林规划设计中的3S技术的应用分析
园林规划设计中的3S技术的应用分析随着科技的不断发展，3S技术（即遥感技术、地理信息系统（GIS）技术和全球定位系统（GPS）技术）在园林规划设计领域得到了广泛的应用。
这些技术不仅能够提高园林规划设计的效率，还能够提升设计的精确性和可持续性。
本文将从三个方面对园林规划设计中3S技术的应用进行分析。
一、遥感技术在园林规划设计中的应用遥感技术是通过对地面目标进行观测和测量，获取地球表面信息并进行相关分析的技术。
在园林规划设计中，遥感技术可以通过获取大规模的土地利用、植被覆盖、地形地貌等信息，为设计师提供基础数据。
通过遥感技术获取的信息可以用于园林规划设计中的场地分析、环境评估、植被类型和分布等方面。
遥感技术还可以为园林规划设计提供高分辨率的影像数据，对于园林设计师来说，这些影像数据是非常宝贵的资源。
通过遥感技术获取的影像数据，设计师可以清晰地了解到场地的现状，包括建筑物、绿化植被、地形地貌等，为设计提供直观的参考。
遥感技术还可以通过获取历史影像数据，帮助设计师分析场地的演变历史，为规划设计提供更多的参考信息。
地理信息系统（GIS）技术是一种以地理空间信息为核心，以地图为基础，以计算机技术为手段的信息系统。
在园林规划设计中，GIS技术可以用于地理信息的管理、分析和表达。
通过GIS技术，可以将各种地理信息数据进行空间关联分析，为园林规划设计提供科学依据。
GIS技术在园林规划设计中的应用主要体现在以下几个方面：一是场地分析，通过GIS 技术可以对场地的地形、地貌、土壤等进行精确的分析，为设计提供准确的地理空间信息；二是环境评价，通过GIS技术可以对场地的自然环境、生态系统等进行评估，为设计提供环境保护和复原的参考；三是规划表达，通过GIS技术可以对规划设计方案进行空间表达，包括场地的利用、布局、植被分布等，为设计提供直观的表达方式。
全球定位系统（GPS）技术是一种利用卫星定位系统对地面点位进行定位的技术。
园林规划设计中的3S技术应用
园林规划设计中的3S技术应用园林规划设计中的3S技术指的是遥感技术（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographic Information System）和全球定位系统（Global Positioning System）三个技术的综合应用。
这三个技术在园林规划设计中的应用，可以提高规划设计的精度、效率和可靠性，同时也可以减少人力和时间的投入。
首先是遥感技术的应用。
遥感技术通过对地表进行无线电、光学等探测的手段，获取地表信息并制图。
在园林规划设计中，遥感技术可以获取区域土地利用现状和植被种植情况等重要信息，可以支持规划设计进行调研和分析。
例如，遥感影像可以帮助规划设计人员了解区域内植被的分布情况、数量以及植被带来的环境效益等。
同时，遥感技术还可以为园林规划设计提供较精准的地形图和地貌图，为规划设计提供准确的地图数据，提高了设计的可靠性。
其次是地理信息系统的应用。
地理信息系统是一种基于计算机的地理空间信息系统，可以将地球表面上人造、自然和人文要素的各种空间数据整合，形成数据的可视化结果。
在园林规划设计中，通过构建地理信息系统，在地图上可以直观地看到地形、水资源、绿化和周边设施等空间信息的分布情况。
该系统还可以支持规划人员进行道路、景观和设施等的布局设计。
例如，可以通过地理信息系统分析区域内不同场地的空间特性来确定相应的园林规划方案，这样做可以增加设计的内在一致性和完整性，让设计方案更合理。
最后是全球定位系统的应用。
全球定位系统是一种基于卫星的导航系统，可以确定无线电接收装置的位置和时间等信息。
在园林规划设计中，全球定位系统可以提供准确的空间位置数据，从而更好地支持规划设计。
例如可以通过定位系统精确定位某些区域内的特定自然地貌、建筑和设施，通过匹配自动获取相关的属性数据和空间信息，在进行规划设计中更好地考虑空间因素，和提供基于全局较完整信息的规划设计。
总的来说，3S技术在园林规划设计中的综合应用，可以提高规划设计的精度、效率和可靠性，同时也可以减少人力和时间的资源投入，为规划设计的编制提供更好的支持。
3s技术及在生态学的应用
水域生态研究
利用遥感手段对水域生态进行监测与研究, 主要是利 用水体中的物质, 特别是能进行光合作用的飘浮有机 物质( 如浮游植物) 、无机颗粒物与入射光相互作用 而产生水色变化进行工作，此外，还可进行赤潮预警、 赤潮分布与变化、石油污染等方面的监测工作。
生物多样性保护研究
结合遥感技术, 利用物种分布及植被、气候等的 GIS 数据库, 可以很容易解决地理单元中物 种数量变化趋势的分布格局问题, 并能建立物种分 布和生境因子之间的联系。这种在宏观尺度上研 究生物多样性空间格局的手段在动物地理学、动 物生态学以及保护生物学上都具有十分重要的意 义。
从现代生态学发展方向看3S 技术的 应用前景
与传统生态学相比, 现代生态学具有以下几个特点] : 在研究层次和尺 度上, 逐渐由个体-群落-生态系统向区域-国家-全球规模转变; 在研究对象上, 由传统的以自然生态系统为主逐渐向自然-社会-经济复合生态系统转变; 在 研究目的上, 现代生态学从“象牙塔”走向社会, 直接为社会服务。因而其 技术含量加大, 可操作测、描述、统计到现代的全球生态网络和“3S”技术的广泛应用; 从 研究层面上, 现代生态学由有孤立研究转变为大范围多层面的合作研究, 全 球性和协作性加强。这些特点是由现代生态学日益拓展的时空尺度所要求 的。根据现代生态学的上述特点, 现代生态学研究具有明显的时代特色, 它 除保持原有的研究领域外, 还涌现了一批新的研究方向和热点问题, 包括全 球变化、可持续发展、生物多样性、湿地生态学、景观生态学、脆弱与退 化生态学、恢复与重建及保护生态学、生态系统健康、生态工程与生态设 计、生态经济与人文生态学、生态安全等新兴研究领域。在所有这些领域 内, 3S 技术都存在广泛的应用空间. 尤其在景观生态学研究方面, 如生态空 间理论与景观异质性研究; 景观结构的网络分析; 景观演变模型与模拟; 景 观生态规划( LANDEP) 与管理; 景观的生态监测与动态预测; 景观生态制图; 景观格局与生物多样性; 景观与持续发展等, 更离不开3S 技术。
景观生态学第八章 3s技术在景观生态学中的应用
遥感技术的优点
避免研究者对研究对象的直接干扰。 能够提供大范围的瞬间静态图像，是生态学家目
前获取大尺度上各种生态和物理信息的主要手段。 提供了大面积重复观测的可能，为资料的快速获
取与更新、为多时段的对比研究和动态分析提供 了基础，是大尺度格局动态的唯一监测手段。
大大拓宽了人类观测地球的光谱分辨能力。
波段 4（0.76~0.90μm） 近红外反射区 波段 5（1.55~1.75μm） 中红外反射区 波段 6（10.4~12.5μm） 远红外反射区 波段 7（2.08~2.35μm） 中红外反射区
表 卫星波段及其能够测量的生态学特征
主要生态学应用 识别水体、土壤及植被 识别常绿针叶植被与落叶阔叶植被 识别人为的（非自然）地表特征 对植被绿光反射高峰较敏感，用于测量植被绿光反射峰值 识别人为的（非自然）地表特征 对叶绿素吸收光的作用敏感，用于检测叶绿素吸收 识别植被类型 识别人为的（非自然）地表特征 识别植被类型及生物量 识别水体和土壤水分特征 识别土壤湿度及植物含水量 识别雪和云 识别植物受胁迫（stress）程度、土壤水分条件分类 测量地表热量，用于热红外绘图 区别矿物及岩石类型 识别植被含水量
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• 地理信息系统的数据层及数据获取
利用GIS表示景观 异质性: A.在GIS中不同生态 学变量以不同数据 层表示； B.GIS表达空间数据 的两种基本途径： 矢量型和栅格型
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GIS在景观生态学中应用 GIS的特点:
• 将零散的数据和图像资料加以综合并存贮在一起。 • 将各类空间数据和有关属性数据通过计算机高效率地联系起来。 • 为经常不断地、长期地储存和更新空间资料及其相关信息提供一个有效
的工具。
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• 为空间格局分析和空间模型提供一个有力又 较容易操作的技术构架，从而有利于生态学家 采用一些数学和计算机方法上非常复杂的研究 途径。
园林规划设计中的 3S技术应用
GIS GIS Data Data
影象 影象
文档 文档
GIS的应用
• • • • • • • 数字地形模型 立体景观图 空间统计分析 空间叠置分析 缓冲区分析 网络分析 地形分析 高程分析图、坡向图、坡度图 视觉分析
空间统计
空间分析
Which parcels are within 50 feet of the road?
提供目标 及其环境 现状的不 同分辨率 的信息
发现地球表面上的各种变化，及时对GIS 数据进行更新
影像处理－－信息提取
三维地形，3S结合IS)是一种以采集、存储、管理、 分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间 信息系统。
地理信息系统与一般信息系统的区别：
3
二、3S各个的特点
• GPS---用于实时、快速地提供目标的空间位置， 经度、纬度、高度。 • RS---提供目标及其环境现状的不同分辨率的信息， 发现地球表面上的各种变化，及时对GIS数据进行 更新。
• GIS---对多种来源的时空数据进行综合处理、集 成管理、动态存取、空间分析。
GPS系统组成:
景观规划设计过程 分析评价阶段
规划设计方法 地形分析
空间信息技术辅助方法 GPS空间定位、GIS中地形模拟、 坡度坡向、坡向分析、高程分析、 可视化分析、景观格局分析 各种分辨率遥感影像处理判读
土地利用现状
土地评价
三维景观模拟
建立多因子评价模型，GIS空间叠 加分析
根据遥感影像及数字地形模型进 行三维景观动画仿真
• 相邻
Well type
Building owner Soil type
Drilled
Smith Sandy
3S技术在景观生态学中的应用
经济的飞速发展往往是以自然资源的不断消耗为代价的，随着全球经济的不断发展，生态问题日益突出，而景观生态学作为生态学的领域之一也越来越受重视，3S技术的发展为景观数据获取、景观格局分析、景观生态监测、景观空间模拟、景观生态规划等提供了重要的技术支撑，对景观生态学的研究具有重要意义。
1.景观生态学概述景观生态学是现代生态学中内容最丰富、发展最快、影响最为广泛的学科之一,它代表了集多方位现代生态学理论和实践为一体的、突出格局—过程—尺度—等级观点的一个新的生态学范式[1]。
景观生态学具体地说是景观学与生态学之间的交叉学科。
它以景观为对象，通过能量流、物质流、物种流、信息流在地球表层的交换，研究景观空间结构、内部功能、时间与空间的相互关系及时空模型的建立。
景观生态学把地理学研究空间相互作用的“水平方法”与生态学研究功能相互作用的“垂直方法”结合起来，探讨空间异质性的发展和动态及其对生物和非生物过程的影响以及空间异质性管理，运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化以及相互作用机理、研究景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护[2~4]。
2.3S技术原理概述“3S”技术是遥感（Remote Senescing，简称RS）、地理信息系统（Geographical information System，简称GIS）、全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）等新技术（简称3S 技术）的统称，是一项新的空间技术，对空间数据具有有效输入、存储、更新、加工、查询、检索、运算、分析和输出等功能。
地理信息系统(GIS)是一门介于信息科学、空间科学和地球科学之间的新技术，是在计算机软硬件支持下，拟描述客观世界的各种数据，按其地理坐标或空间数据输入计算机，并在其中存贮更新、查询检索、量测运算、分析处理、综合应用、显示制图和输出的一种技术系统[5]。
地理信息系统技术在资源调查、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。
3S技术在景观生态学中的应用
3S技术在景观生态学中的应用景观生态学是近年来国际上迅速发展起来的-N新兴交叉学科，景观生态学是研究景观尺度上的生态学问题；3S 技术是景观生态学的重要技术支撑它为景观生态学研究提供了极为有效的一系列工具，成为资料收集、存储、处理和分析所不可缺少的手段；对当前国内外利用3S 技术在景观数据的获取、景观空间格局分析、景观生态监测、评价与管理、景观空间模拟、景观生态规划等方面的应用研究进行了概述旨在为3S 技术在景观生态学中的广泛应用起一定的推动作用。
关键词：景观生态学；3S 技术；3s技术在景观生态学中的应用；应用过程中存在问题及发展动向3S 技术原理概述3S 技术是遥感技术（ Remote Sensing，简称RS）、地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)和全球定位系统(Global Positioning System，简称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。
RS技术已广泛用于气象气候观测、资源调查与探测、灾害预测预报、土地利用、资源环境监测及其动态更新等领域。
GIS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 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、汽价值，以提高景区旅游功能、生态功能，就涉及石林景区开发与当地农民利益关系问题，关键在于景区利益分配和补偿[6,7]。
景观生态学的发展概述景观是一个地理学的概念，它最早是由Von Humboldt（ 1769）提出的，他认为景观是地球上一个具有整体特征的区域。
随着地理学、生物学和生态学的发展，景观的定义有多种表述，但总体来说大都是反映内陆地形、地貌或景色的，或反映某一地理区域的综合地形特征。
3s技术及在生态学的应用
在生态学上的应用
RS 在生态学上的直接应用包括收集数据信息源、生 态调查和动态监侧, 间接应用包括预测预报和灾害危 险等级确定等, 如土地利用和土地覆盖变化, 湖泊与海 洋生态环境污染, 生物多样性保护, 城市生态变化, 全 球变化, 生态环境灾害预测, 森林经营管理与生态恢复 等。GIS 在生态学上的应用有以下优势: 能够分析生 态实体与其他生物体或环境的相关空间定位对它自身 功能的影响, 可以分析多种空间尺度下的数据. GIS 具 体可解决以下生态学问题: 生物群落生存地调查; 不同 生物群落间的相关性; 不同环境因素影响下生物群落 的分布; 植物群落分布随时间推移而变化的规律; 生物 群落未来分布的演化规律
全 球 变 化 研 究
大量化石燃料的燃烧使空气中二 氧化碳浓度上升, 导致温室效应 而引起全球变暖、冰川退化、海 平面上升, 人类不合理排放大量 的含氯氟烃物质和含溴化合物导 致平流层臭氧减少等全球环境问 题一直是当前全球环境研究中科 学家所关注的课题。由于研究对 象的复杂性, 世界科学家一致认 为卫星遥感可重复获取多种空间、 不同时相和不同波谱分辨率的地 球信息, 是适宜于调查和研究这 些主题的惟一的、最有效的工具。
水域生态研究
利用遥感手段对水域生态进行监测与研究, 主要是利 用水体中的物质, 特别是能进行光合作用的飘浮有机 物质( 如浮游植物) 、无机颗粒物与入射光相互作用 而产生水色变化进行工作，此外，还可进行赤潮预警、 赤潮分布与变化、石油污染等方面的监测工作。
生物多样性保护研究
结合遥感技术, 利用物种分布及植被、气候等的 GIS 数据库, 可以很容易解决地理单元中物 种数量变化趋势的分布格局问题, 并能建立物种分 布和生境因子之间的联系。这种在宏观尺度上研 究生物多样性空间格局的手段在动物地理学、动 物生态学以及保护生物学上都具有十分重要的意 义。
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遥感技术的过程
1
遥感信息源
2
空间信息获取
3
遥感数据传输与接收
4
遥感图像处理
5
遥感信息提取与分析
遥感技术的过程
遥感技术
特点
宏 观 性 和 综 合 性 强
No Image
综 合 效 益 高
多 时 相 性
多 波 段 性
限 期 治 理
应 用 领 域 广 泛
信 息 量 大
更 新 周 期 短
动 态 信 息 丰 富
二、地理信息系统（GIS）
地理信息系统是在计算机软件和硬件的支持下，对 各类空间数据进行输人存储检索显示和综合分析的应 用技术系统。 数 GIS的组成: 据 ①计算机硬件系统 ②计算机软件系统 软 件 ③地理空间数据 GIS ④系统开发、管理和使用人员 硬
件 人 员
地理信息系统（GIS）基本功能：
一、遥感技术系统（RS）
遥感 RS (remote sensing):指不直接接触物体 本身，从远处通过仪器(传感器)探测和接收来 自目标物体的信息(如电场、磁场；电磁波、 地震波等信息)，经过信息的传输及其处理分 析，识别物体的属性及其分布等特征的综合技 术。
遥感技术系统组成
• • •
遥感平台:指装载传感器的运载工具 传感器：记录地物反射或发射电磁波能量 的装置 地面控制系统：是指挥和控制传感器与平 台并接收其信息的系统
景观生态规划 运用GIS技术强大的信息管理空间数据处理分析功 能，采用松散耦合式GIS建模方式，实现了对水库 流域退化生态系统进行景观生态规划。
பைடு நூலகம்
分析方法：3S 技术
(1)应用RS 技术和GPS技术采集景观原始数据 (2)利用GIS 的栅格化数据或矢量化数据表达景观数据用 GIS与景观研究方法（景观指数分析法和空间分析方法 ）进行分析 (3)对分析结果进行模拟。
GPS获取的 位置信息
遥感影像
GIS系统
景观生态监测 是对人类活动影响下的自然环境变化的监测， 并查明人类活动队自然环境的影响，了解区 域生态环境的变化过程和趋势，探询其驱动 力机制，进而对其未来可能变化进行模拟和 预测。 景观空间模拟 在景观生态学研究中，景观变量的空间分布、 一致性或邻近度等可以作为输入参数通过 GIS 进入空间预测模型；反过来，预测模型 的结果也可由独立的数据检验或重新输入地 理信息系统进行空间分析、显示或查询。
四、3S技术在景观生态学中的应用
景观生态学概念
研究对象：景观 研究内容： 景观结构，即不同生态系统或者景观组分的分布格 局。 景观动态，即景观结构和功能在时间上的变化。 景观功能，景观空间要素之间的相互作用关系。
四、3S技术在景观生态学中的应用
1 景观数据的来源 2 景观空间格局分析
景观生态监测 3
输入 查询 编辑 分析 输出
文件图表 数据获取
原始数据
数据编辑 投影变换
结构化数据
空间查询 空间分析 数据输出 交互展示 存储检索 制图、表格
空间 数据库
三、全球定位系统（GPS）
全球定位系统具有海陆空进行全方位、实时 三维导航与定位功能的新一带卫星导航与定位 系统。 应用于军事、民用交通导航、大地测量、摄 影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确 农业以及日常生活等不同领域。
4 景观空间模拟 5 景观生态规划
景观数据的来源：
（1）RS、GPS的获取大量空间数据的功能、 （2）GIS采集、存储与管理空间数据功能
景观空间格局分析 （1）景观格局（景观空间格局）：大小和形状 各异的景观元素在空间上的排列形式。 （2）景观格局分析：研究经管结构组成特征和 空间配置关系的分析，它是景观生态学研究的核 心问题之一。
3S技术在景观生态学中的应用
目录
一、遥感技术系统（RS） 二、地理信息系统（GIS） 三、全球定位系统（GPS） 四、3S技术在景观生态学中的应用
概念
“3S”技术
“3S”技术是遥感（Remote Senescing，简称 RS）、地理信息系统（Geographical information System，简称 GIS）、全球定位系统（Global Positioning System，简称 GPS）等新技术（简称 3S 技术）的统称，是一项新的空间技术，对空间数据 具有有效输入、存储、更新、加工、查询、检索、运 算、分析和输出等功能。
全球定位系统的组成
（1）空间星座(24颗卫星） （2）用户系统（接受设备） （3）地面监控系统： 1个主控站、3个注入站、5个监控站
GPS卫星的工作过程：
定位
向GPS卫 星发送导 航定位信 号
监测
地面监控 系统对卫 星进行监 测和调控
接受
用户系统接 受GPS卫星 发射的信号 后进行导航 、定位。