浅谈3S技术在数字国土中的应用

技术与应用

１背景

１９９９年ｌ０月正式启动的数字国土工程是国土资源信息化建设的骨干工程。这项由国土资源部信息中心牵头，中国地质调查局、中国土地勘测规划院共同承担的项目，从数字地球的战略高度，系统地整合与集成有关地球表层的国土资源空间基础信息。

在“十一五”期间，随着金土工程项目的启动，国土资源信息化建设成为国家的一项重大战略部署，３Ｓ、网络、信息安全等技术的发展给国土资源信息化工作带来了新的机遇和挑战。

２３Ｓ技术与数字国土

２．１３Ｓ技术

“３Ｓ”是ＧＩＳ、ＲＳ和ＧＰＳ的简称。

ＧＩＳ即地理信息系统（ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）是利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具，是一种在计算机软、硬件支持下，把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标，以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出，以满足应用需要的人－机交互信息系统。

ＲＳ即遥感技术（ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ），以数字摄影技术为基础，通过飞机、飞船、卫星等飞行器搭载数字摄影成像仪，利用光谱的不同反射作用的特性，记录了不同地物的光谱信息，从而获取了地物的信息，并以此来分析和判读不同地物。

ＧＰＳ即全球定位系统（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）是一个由覆盖全球的２４颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到４颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，具有全天候、全球覆盖、三维定速定时高精度、快速省时高效率、应用广泛多功能等五大特点。

２．２数字地球与数字国土

数字地球是美国前副总统戈尔（ＡＩＧｏｒｅ）于１９９８年１月３１日提出的，即信息化的地球，是对真实地球及其相关现象的统一的数字化的认识。以因特网为基础，以空间数据为依托，以虚拟现实技术为特征，具有三维界面和多种分辨率浏览器的面向公众的开放系统。

数字国土，顾名思义就是数字化的国土，信息化的国土。它是在全球信息化工程和实施的背景下提出并逐渐加快其建设步伐的。数字国土被认为是“数字地球”的重要组成部分。建设数字国土工程，对发展精准农业，逐步实现农业现代化，加强国土资源和水资源的监测和保护，进行合理开发和利用都起着不可或缺的作用，并且对提升我国的综合国力，增强国民经济起着十分重要的作用。数字国土工程涵盖国土资源信息总体规划、国土资源管理决策、国土资源信息系统和动态监测报警；涵盖人口、资源和环境，是国土资源的信息化（或数字化）表示，是国家经济和社会发展的基础信息资源平台。

“数字国土”工程依据“数字地球”理论，采用现代信息技术及相关技术，将十几年来所积累的或正在调查收集的各种国土资源数据和成果，按照统一的规范、标准和地理空间关系进行数字化，建成具有信息管理、综合分析、评价预测和辅助决策等功能的各种数据库和信息系统，以实现土地管理全过程的现代化和土地资源信息的服务社会化，同时又为“数字地球”的建设打下了坚实的基础。

３３Ｓ集成及３Ｓ技术在数字国土上的应用

３．１３Ｓ集成

“３Ｓ”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术集成在一起。地理信息是一种信息流，ＲＳ、ＧＰＳ和ＧＩＳ中任何一个系统都只侧重于信息流特征中的一个方向，而不能满足准确地、全面地描述地理信息流的要求。３Ｓ结合应用，取长补短三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即ＲＳ和ＧＰＳ向ＧＩＳ提供或更新区域信息以及空间定位，ＧＩＳ进行空间分析，从ＲＳ和ＧＰＳ提供的大量数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为科学决策的依据。

３．２３Ｓ技术在数字国土上的应用

由全球定位系统、遥感和地理信息系统组成获取空间信息的科学技术，是数字地球中的空间数据获取和管理的技术基础。３Ｓ技术在数字国土的空间数据获取、管理及分析中有重要的应用。

３．２．１ＧＩＳ／ＲＳ的应用

随着对地观测体系的建立，遥感技术已由单点、单项、单时的对地勘查，演变为全球性、长周期、准实时的对地观测，它与地面长期观测体系相结合，将使人类能够更全面、准确地了解地球资源分布与环境演化。在具体应用上，其一，卫星遥感图像反映的各种资源和环境信息都是以数字的方式（即

浅谈３Ｓ技术在数字国土中的应用

□王玭茜

（中国地质大学信息工程学院湖北・武汉４３００７４）

摘要随着３Ｓ技术的引进和广泛应用，３Ｓ及其集成技术已成为我国“数字国土”建设的重要技术支撑。文中针对３Ｓ技术在数字国土中的应用，提出了３Ｓ集成在数字国土应用中的问题，并对３Ｓ技术在数字国土中的应用发展进行了展望。

关键词数字国土ＲＳＧＩＳＧＰＳ

中图分类号：Ｘ７５文献标识码：Ａ文章编号：１００７－３９７３（２００７）０７－２５－０２

２５

科协论坛・２００７年第７期（下）

技术与应用

图像亮度值）来记录的，无需进行数字转换（即数字化过程），可以非常方便地在国土资源信息系统中存贮、查询分析和输入、输出，它本身就是数字化产品。其二，作为数字国土的信息源之一，是国土数字的直接来源，在卫星遥感图像上，我们可以方便、快捷、直观地获取土地、矿产、海洋资源和地质环境、地质灾害等方面的许多信息，是国土资源数据库的重要组成部分。

遥感是一种空间数据采集和分类的有效工具，它们的工作对象都是空间实体，彼此之间存在着密切的联系。遥感是数字国土一个重要的数据源和强有力的数据更新手段，为其提供及时、准确、综合和大范围的各种资源与环境数据；同时，其动态多时相特点，又为ＧＩＳ空间数据库的更新或建立动态系统提供了动态数据源。

ＧＩＳ为ＲＳ图像的存储、管理、分析和处理提供了功能强大的操作平台。将ＧＩＳ技术应用于国土资源管理信息系统建设、国土资源调查评价系统建设，一方面，ＧＩＳ在建立和分析地理对象之间的拓扑关系上具有强大的功能，可以对各类地物的数据属性和它们的空间分布进行科学分析；另一方面，ＧＩＳ的图形用户界面使用户可以直观地了解地物分布特征。ＧＩＳ在国土资源管理信息系统中的应用可以大大改善国土资源管理信息系统基础数据的处理和收集方式，提高国土资源管理信息系统的效率。利用ＧＩＳ的数据采集与编辑、信息查询、数据库管理、统计制图、空间分析等功能，可将已编码的空间数据结合起来，并确定其地理位置。同时揭示不同信息间的相互关系，尤其可对空间数据进行分析和运算，进行国土资源调查评价。

３．２．２ＲＳ／ＧＰＳ的应用

ＧＰＳ技术主要应用于控制测量，ＧＰＳ测量可以获取统一参考框架下的三维地心坐标。凡是涉及到点、线、面、立体空间的点位确定和点间位置关系的确定都可以通过ＧＰＳ技术解决，而且迅速、准确。ＧＰＳ的重要表面功能是定位和导航。ＧＰＳ接收机上的菜单功能较多，如还有生成航点、保存航点、编辑航线等，把这些功能有效地结合起来应用，就可以解决许多如点位、边界、地块、形状、海拔高度确定等问题。

全球定位系统作为当前最先进的定位工具迅速成为ＧＩＳ产业十分重要的数据采集工具。近几年来，ＧＩＳ型ＧＰＳ接收机用于采集地面上的位置数据及详细的属性信息正日益发展。ＧＰＳ将被广泛应用于数据采集、数据更新及质量控制。ＧＰＳ的高动态精密三维定位可以为遥感图像提供精确的实时数据，使得遥感图像的实时几何校正处理和遥感图像与国土资源信息系统数据的精确配准成为可能。ＧＰＳ所采集的所有数据都可以通过ＧＰＳ输出端与计算机或并口连接后输入，因而ＧＰＳ与ＲＳ都是数字国土的重要数据来源。

３．３３Ｓ集成在数字国土中应用的问题

目前，“３Ｓ”集成还多仅限于两两结合如ＧＩＳ／ＲＳ集成、ＧＩＳ／ＧＰＳ集成或者ＲＳ／ＧＰＳ集成等，这是“３Ｓ”集成的初级和基础起步阶段，其核心是ＧＩＳ与ＲＳ的结合。这种两两结合虽然优于单一系统，但是仍然存在以下缺陷：

（１）没有统一的坐标空间；

（２）光谱数据与空间数据的不同时；

（３）不具备支持数据封装的能力。

新一轮国土资源大调查所要管理和处理的是庞杂的数据集合，除了多维空间数据之外，还有多源、多类、多量和多主题的属性数据。“数字国土”应当是三维乃至四维多源空间数据与属性数据的有机集合，仅“３Ｓ”是不够的。

４前景展望

随着ＧＩＳ、ＲＳ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和ＧＰＳ等现代信息技术的发展及其相互间的渗透，逐渐形成了以地理信息系统为核心的集成化技术系统。ｗｅｂＧＩＳ成ＧＩＳ发展的一大热点。一方面，ｗｅ－ｂＧＩＳ具有基于ＨＴＴＰ协议的请求／应答机制，且有较强的用户实时交互能力，同时可以图形方式显示空间数据，并进行多媒体数据的传播与处理；另一面，ｗｅｂＧＩＳ可将高精度数据处理与一般应用紧密结合，可实现专门机构的专业应用与一般用户普通浏览查询的有效统一，真正实现了数据共享。在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上采用ＷｅｂＧＩＳ，是构建动态的、进行人机交互的国土资源信息社会化服务系统的一条高效途径，使国土真正实现数字化、信息化。

参考文献：

［１］杨丽英．浅议数字国土工程对提升国土工作能力的重要作用［Ｊ］．河北国土资源．２００７，１：９－１０．

［２］田淑梅，丁宏春．从“数字地球”到“数字国土”的思考［Ｊ］．黑龙江国土资源．２００３，４：４１－４２．

［３］李德仁，李清泉．论地球空间信息科学的形成［Ｊ］．地理科学进展．１９９８，１３（４）：３１９－２１６．

［４］边志华，李晓英．３Ｓ技术集成在国土管理工作中的应用［Ｊ］．地理空间信息．２００６．８，４（４）：４３－４５．［５］徐世武，刘秀珍．浅谈数字国土工程建设［Ｊ］．地球科学：中国地质大学学报．２００２，２７（３）：３２３－３２５．［６］郭庆十，张亚宁．遥感技术在国土资源领域的应用展望［Ｊ］．河北地质矿产信息．２００２，２：２－３．

［７］吕贻峰．国土资源学［Ｍ］．中国地质大学出版社．２００１．８；２１９．

［８］刘捷．３Ｓ技术在林业中的应用［Ｊ］．天津农业科学．２００７，１３（１）：６２－６４．

［９］马荣华，黄杏元．数字地球时代“３Ｓ”集成的发展［Ｊ］．地理科学进展．２００１，２０（１）：８９－９６

［１０］吴冲龙，刘刚．中国“数字国土”工程的方法论研究［Ｊ］．地球科学：中国地质大学学报．２００２，２７（５）．

２６

科协论坛・２００７年第７期（下）