技术集成与综合

2.4　“3S”技术集成与综合

“3S”集成是指将RS、GlS、GPS三种独立技术与其他高技术领域（如网络技术、通信技术等）有机地集成在一起而形成的一项新的综合技术。这里所说的集成，是英文Integration的中译文，是指一种有机的结合、在线的连接、实时的处理和系统的整体性，它集信息获取、信息处理、信息应用于一身，突出表现在信息获取与处理的高速、实时与应用的高精度、可定量化方面。以GIS为核心的高分辨率遥感影像与GIS、GPS的集成，使得人们能够实时地采集数据、处理信息、更新数据以及分析数据。GIS已发展成为具有多媒体网络、虚拟现实技术以及数据可视化的强大空间数据综合处理技术系统。高分辨率遥感影像是实时获取、动态处理空间信息对地观测、分析的先进技术系统，是为GIS提供准确可靠的信息源和实时更新数据的重要保证。GPS主要是为遥感实时数据定位提供空间坐标，以建立实时数据库。

遥感是一种高效能的信息采集技术，正走向集多种传感器、多级分辨率、多谱段和多时相为一体，并形成以获取信息为主，可以进行信息处理和信息应用的综合信息流程，具有信息获取的瞬时性、信息的丰富性和信息的周期性等特点，是GIS获取信息和进行数据更新的一种重要手段。遥感和摄影测量没有本质的区别，可以说遥感技术的历史是摄影测量，而摄影测量的现代发展是遥感技术。就目前的实际情况而言，遥感获取信息的平台多为卫星，而摄影测量则为飞机。因而摄影测量获取信息的地域范围相对小一些，比例尺和分辨率要高一些。摄影测量在经历了一百多年的发展之后，现在已经进入数字摄影测量阶段，它所提供的数字化地理信息更是建立区域性的地理信息系统最直接简便和主要的数据源。

全球定位系统是一种高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和援时系统。由于GPS定位的高度灵活性和其定位的精确性，已经给测绘技术带来了革命性的变化。现在已由最初的大地测量，发展到广泛应用于控制测量、工程测量、变形监测和航空摄影测量。

GPS作为一种定位手段，可应用它的静态和动态定位方法，直接获取各类大地模型信息，解决传感器位置和姿态的快速定位问题，这样也就解决了遥感信息的定位问题。现在GPS与摄影仪如RC30连接，在航空摄影瞬间，测定摄影中心的空间位置和摄影仪姿态，使摄影测量外业控制工作大大简化，从而实现了卫星遥感信息和摄影测量信息（采用DPS技术）直接进入GIS 数据库成为可能。

地理信息系统是一种特定的空间信息系统，它是由计算机硬软件、空间数据库、数据输入输出转换和通讯设备等组成的计算机系统，用来采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关的数据和信息。GIS是一种进行地理信息管理和空间分析的先进工具，通过它所具有的多目标数据库、分析软件和应用模块，可实现信息查询、检索，空间数据的分析和统计，地图和各类专题图的制作，区域地理的综合研究和评价，环境动态监测以及区域开发管理和规划决策等。测绘行业本身是搞地理信息的采集和处理的，所以GIS自然是一种理想的基础平台和技术手段。地理信息系统投入运行以来，它的应用范围越来越广，发展越来越快。根据1994年的统计，全球地理信息系统及其相关产业的产值已达到31亿美元，年增长率在35％ 以上。据GIS Research公司的估计，从1992～2000年的8年间，美国的数字化服务市场已达到300亿美元。

在GIS的建立过程中，费用最高的是地理信息的获取。采用RS（或DPS）和GPS进行地理数据的采集、更新和定位，作为GIS的数据源，正是最合理的集合。从广泛的意义上来理解，“3S”技术的集成实际上是当前测绘技术、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信技术的结合和综合应用。可见，将“3S”技术集成化是当代测绘科技发展的一个必然趋势。

GIS与RS、GPS的集成化通过各种地图（包括地理基础地图、普通地理图、专题图）的数字化建立的GIS数据库存在一定缺陷：人们是采用手工作业方式，因而影响了数据和成果的精度，这要耗费大量的人力和物力；同时地图数字化获取的通常是“静态”信息，数据更新周期长，难以进行GIS的数据动态监测和数据更新（傅肃性，1995）。而利用卫星拍摄的高分辨率的遥感影像，人们可以迅速得到几周前甚至几天前的最新更新数据，从而数据更加真实准确，成本还可以降低十几倍，并使GIS能够实现空间信息的专题制图、动态监测和信息更新的自动化。同时，GIS作为支撑遥感信息提取的平台，为遥感综合开发和应用的不断深入提供了一个良好的技术环境。GPS是以24颗卫星组成的无线电导航系统，能够实时、快速地提供地球空间中任意位置的精确空间坐标，因此它可以为GIS确定地图或遥感影像中地物的空间坐标。这样，由GIS、RS和GPS集成的“3S”系统中，GPS实现准确的实时定位，遥感影像提供最新的地理信息，将GPS数据、遥感数据和各种有关资料在GIS中进行综合处理和分析，就能够得到地球空间中的地理实体的全面、准确和动态的信息。海湾战争中美国国防部制图局（DMA）的战场GIS实时服务就是“3S”系统应用的成功实例（李志伟，1995）。