地理信息系统集成

3S集成的应用及其关键问题（长摘要）

“3S”是遥感（RS, Remate Sensing）、地理信息系统（GIS, Geographical Information System）和空间定位系统（主要是指全球定位系统GPS, Globle Positioning System）的英文缩写的简称。在“3S”技术中，RS是从以军事为目的的空对地观测技术逐渐演化为民用的一种高新技术。RS源于航空摄影测量，历史悠久。GPS是美国国防部研制的用于军事目的的全星球、全天候和实时性导航、定位系统。GIS源于机助制图，目前GIS已成为以空间分析操作为工具的对地球信息进行动态管理、综合分析与空间模拟的高新技术。3S集成中的集成主要由英文“Intergration”一词翻译而来，包含有“使完整、整合、融合、合而为一”等含义，其核心含义是在不同的部分之间建立一种有机的联系。这种联系有多种实现方式，不同实现方式之间可以从广度、深度和同步性三个方面来探讨。目前，“3S”技术的集成主要还是采用两两集成的模式，即通过“3S”技术与功能的两两组合，共同作用，形成有机的一体化系统，以快速准确地获取具有定位功能的对地观测信息，实现对系统信息的实时更新和对地表现象与过程的综合分析。

由于RS、GIS和GPS在功能上的互补性，各种集成方案通过不同的组合取长补短，不仅能充分发挥各自的优势，而且能够产生许多新的功能。如果说RS、GIS和GPS三种技术的单独应用提高了空间数据获取和处理的精度、速度和效率，那么“3S”集成除了在以上三个方面进一步以外，其优势还表现在其动态性、灵活性和自动化等方面。所谓动态性是指数据源与现实世界的同步性、不同数据源之间的同步性以及数据获取与数据处理的同步性。灵活度是指用户可以根据不同的而应用目的来决定相应数据采集和数据处理，建立二者之间的联系和反馈机制，从而以最恰当的方式完成指定的任务。自动化是指集成系统能够自动完成从数据采集到数据处理的各个环节，不需要人工干预。以上的三种优势不同程度地反映在各种具体的集成模式中。“3S”集成已经在测绘制图、环境监测、战场指挥、救灾抢险、公安消防、交通管理、精细农业、地学研究、资源清查、国土整治、城市规划和空间决策等一系列领域获得了广泛的应用，可以肯定在未来其应用领域还将进一步拓展。“3S”集成本质上是三种对地观测技术的集成，它所提供的不同层次的空间信息服务，服务内容会随具体的应用场合不同而改变，但不会超过以下五个层次的组合。（1）直接信息服务，包括原始遥感影像、GPS 定位信息和GIS数据库中存贮了的信息；（2）复合信息服务，包括带有RS影像或地图背景

的解算好的GPS定位信息，经过处理带有地学编码的遥感影像或同时包含RS和GIS信息的影像地图；（3）查询信息服务，包括从空间位置到空间属性的双向查询以及二者的联合查询，此处空间位置可由RS、GPS或GIS任意一种方式指定；（4）计算信息服务，包括由GIS计算所得的空间目标本身的长度、面积和体积或其相互之间的距离和空间关系等；（5）复杂信息服务，包括利用空间分析和模型得到的各种结果，如：最短路径或交通堵塞时的替代线路、污染物泄露或管线断裂影响范围、自然灾害灾情实时估算等等。显然，上述五种信息的实时或非实时组合可以应用于但不限于上文所提到的12个领域。

应该指出，尽管“3S”集成获得了广泛的应用，但实现真正的“3S”技术集成，需要研究和解决“3S”集成系统设计、实现和应用过程中出现的一些共性的基本问题，如“3S”集成系统的实时空间定位、一体化数据管理、语义和非语义信息的自动提取、数据自动更新、数据实时通讯、集成化系统设计方法以及容图形和影像的空间可视化等，为进一步设计和研制实用的“3S”集成系统提供理论、方法和工具。这里做一些更具体的分析和说明。（1）系统的实时空间定位；（2）系统的一体化数据管理；（3）语义和非语义信息的自动提取理论方法；（4）基于GIS的航空、航天遥感影像的全数字化智能体统及对GIS数据库快速更新的方法；（5）可视化技术卢纶与方法；（6）系统中数据通讯与交换；（7）系统设计的方法及CASE （Computer Aided Software Engineering）工具的研究；（8）系统中基于客户机/服务器的分布式网络集成环境。

关键词：3S技术集成；技术优势；技术应用；共性问题