3S技術

3S技術是遙感技術(Remote sensing，RS)、地理信息系統(Geography information systems，GIS)和全球定位系統(Global positioning systems，GPS)的統稱，是空間技術、感測器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度集成的對空間信息進行採集、處理、管理、分析、表達、傳播和套用的現代信息技術。

基本介紹

• 中文名：3S技術
• 外文名：RS、GIS、GPS
• 包括：地理信息系統 等
• 屬性：現代信息技術
• 結合：空間技術、感測器技術等
• 套用：中藥資源、城市安全、環境科學等

簡介

RS是指從高空或外層空間接收來自地球表層各類地物的電磁波信息，並通過對這些信息進行掃描、攝影、傳輸和處理，從而對地表各類地物和現象進行遠距離控測和識別的現代綜合技術。在不直接接觸有關目標物的情況下，在飛機、飛船、衛星等遙感平台上，使用光學或電子光學儀器即感測器接收地面物體反射或發射的電磁波信號，並以圖像膠片或數據磁帶記錄下來，傳送到地面，經過信息處理、判讀分析和野外實地驗證，最終服務於資源勘探、動態監測和有關部門的規劃決策。遙感技術即整個接收、記錄、傳輸、處理和分析判讀遙感信息的全過程，包括遙感手段和遙感套用。=遙感技術可用於植被資源調查、氣候氣象觀測預報、作物產量估測、病蟲害預測、環境質量監測、交通線路網路與旅遊景點分布等方面。例如，在大比例尺的遙感圖像上，可以直接統計煙囪的數量、直徑、分布以及機動車輛的數量、類型，找出其與燃煤、燒油量的關係，求出相關係數，並結合城市實測資料以及城市氣象、風向頻率、風速變化等因數，估算城市大氣狀況。同樣，遙感圖像能反映水體的色調、灰階、形態、紋理等特徵的差別，根據這些影像顯示，一般可以識別水體的污染源、污染範圍、面積和濃度。另外，利用熱紅外遙感圖像能夠對城市的熱島效應進行有效的調查(陳建飛，2000)。

GIS就是一個專門管理地理信息的計算機軟體系統，它不但能分門別類、分級分層地去管理各種地理信息；而且還能將它們進行各種組合、分析、再組合、再分析等；還能查詢、檢索、修改、輸出、更新等。地理信息系統還有一個特殊的“可視化”功能，就是通過計算機螢幕把所有的信息逼真地再現到地圖上，成為信息可視化工具，清晰直觀地表現出信息的規律和分析結果，同時還能在螢幕上動態地監測“信息”的變化。總之，地理信息系統具有數據輸入、預處理功能、數據編輯功能、數據存儲與管理功能、數據查詢與檢索功能、數據分析功能、數據顯示與結果輸出功能、數據更新功能等。通俗地講，地理信息系統是信息的“大管家”。地理信息系統一般由計算機、地理信息系統軟體、空間資料庫、分析套用模型圖形用戶界面及系統人員組成。地理信息系統技術現已在資源調查、資料庫建設與管理、土地利用及其適宜性評價、區域規劃、生態規劃、作物估產、災害監測與預報、精確農業等方面得到廣泛套用。

GPS是美國從20世紀70年代開始研製，於1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS是由空間星座、地面控制和用戶設備等三部分構成的。GPS測量技術能夠快速、高效、準確地提供點、線、面要素的精確三維坐標以及其他相關信息，具有全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，廣泛套用于軍事、民用交通(船舶、飛機、汽車等)導航、大地測量、攝影測量、野外考察探險、土地利用調查、精確農業以及日常生活(人員跟蹤、休閒娛樂)等不同領域。

發展

3S技術發展

隨著3S技術的不斷發展，將遙感、全球衛星定位系統和地理信息系統緊密結合起來的“3S'’一體化技術已顯示出更為廣闊的套用前景。以RS、GIS、GPS為基礎，將RS、GIS、GPS三種獨立技術中的有關部分有機集成起來，構成一個強大的技術體系，可實現對各種空間信息和環境信息的快速、機動、準確、可靠的收集、處理與更新。

發展歷史

1993年9月，美國柯林頓政府作出了“冷戰”結束後的一項重大決策，放棄“星球大戰”和“新一代高能加速器”計畫，轉向推行引起全球關注的國家信息基礎設施（National Information Infrastructure，簡記為NII）計畫俗稱信息高速公路（Information Super-Highway，簡記為ISH），其技術含義實際為“高速信息電子網路”。該計畫是指一個能給全球廣大用戶隨時提供大量信息的。由國家級、地區級和大企業的資料庫、聲象設備及覆蓋全國及至全球的通訊網路組成的，並通過國際網際網路（Internet）連結的計算機通訊網路系統及個人辦公自動化系統。NII計畫的實現將能改變人們的生產、生活和人際的互動方式，全世界已經有150多個國家正在或準備實施這項計畫。

1994年4月，由美30多所著名大學、國家高新技術項目署和美國自然科學基金會聯合提出，經美政府批准，“國家空間數據基礎設施”（National Spatial Data Infrastructure NSDI）。基於3S技術的地理空間數據的處理是實現NII的“瓶頸”問題。

90年代中期，全球信息產業的總產值已超過$1萬億；已開發國家信息產業的產值占國民生產總值的比重已達到50%左右；世界首富是比爾.蓋茲，而不再是“石油大王”或“汽車大王”。

發展現狀

鄧小平80年代提出“開發信息資源，服務四化建設”。江澤民也指出：“四個現代化，哪一個也離不開信息化”。

我國九五科技規劃中將3S技術列為國家15項重中之重的高新技術發展項目

1995年1月國務院批准了《中華人民共和國計算機信息網路國際聯網管理暫行規定》，表明了中國信息高速公路（China ISH）計畫的正式啟動。根據我國國情，從抓“三金工程”，既，金橋工程(國家經濟信息網，覆蓋全國的八橫八縱光纜網路)，金關工程(國家外貿信息管理系統，金卡工程（電子貨幣工程）入手，正式拉開了我國信息化建設的序幕。現運行的還有郵電網、教育科研網等並通過INTERNET與150個國家連網。l 我國在實施“三金工程”的同時，也積極開展了中國的空間信息基礎設施建設，其中包括：國務院基礎地理信息系統網路--9201工程，中科院的“全國生態網路”以及國家計委、國家教委、中國科學院聯合項目“國家空間信息基礎設施及示範系統--國家資源環境資料庫及地區經濟信息系統”等工程。

我國GPS技術套用已開始進入民用和商業化；RS技術套用位於世界先進水平；GIS技術正套用在大中城市的UIS建設中。

3S技術集成

RS、GPS和GIS在空間信息採集、動態分析與管理等方面各具特色，且具有較強的互補性。這一特點使得3S技術在套用中緊密結合，並逐步朝著一體化集成的方向發展。3s技術及其集成套用已經成為空間信息技術和環境科學的一個重要發展方向。其中，GPS主要用於目標物的空間實時定位和不同地表覆蓋邊界的確定；RS主要用於快速獲取目標及其環境的信息，發現地表的各種變化，及時對GIS進行數據更新；GIS是3S技術的核心部分，通過空間信息平台，對RS和GPS及其他來源的時空數據進行綜合處理、集成管理及動態存取等操作，並藉助數據挖掘技術和空間分析功能提取有用信息，使之成為決策的科學依據。

套用

中藥資源監測

中藥資源的實時監測 利用3S技術對中藥資源進行動態監測，具有周期短、快速、準確、及時的特點。尤其是遙感的動態分析功能，對大範圍藥用中藥資源量和中藥長勢的動態分析，具有重要意義。遙感的發展正朝著定性轉化為定量，靜態觀測轉化為動態監測、試驗性研究向產業過渡的方向發展，目前世界上技術先進的國家已開始利用遙資料預測農作物產量。如張本剛等採用遙感調查方法用於甘草的野生資源調查，孫宇章等運用GIS和RS技術監測江蘇邳州市銀杏資源量從2001--2006年逐年增長的動態變化規律。

城市安全管理

GIS與城市應急救援系統是以GIS為信息技術平台，融合Internet和現代通信技術、全球定位/衛星導航(GPS/GNSS)技術，已成為國內外解決城市公共安全與緊急救援難題的主要措施之一。作為城市現代應急反應體系中的重要組成部分，城市應急救援聯動系統的信息網路和通信系統集語音、數據、圖像為一體，協調公安、消防、醫療、交警、民政、公共事業等政府職能部門，通過統一的接警中心和處警平台，為市民提供相應的緊急救援服務，目前主要實現包括110、119、120、122聯合接警，以實現快速回響、聯合行動和統一指揮，為城市公共安全提供保障和支持。以地理信息系統為基礎平台，在基礎地理信息底圖上添加包括公安警力分布、市政（水、電、氣管網）、醫療救援、重要交通線路、GPS台站網分布以及報警電話自動顯示報警方位、機主信息等多個專題圖層，採用先進的GIS二次開發軟體，可以實現救援路徑最佳化，地理信息和其他數據格式的信息融合技術能更好地實現數據查詢和資源共享。

環境科學領域

在環境科學領域，3S技術的結合能實現海量環境數據的提取、處理、存儲、更新和套用，能準確掌握環境的動態變化過程和規律，藉助環境模擬技術，能夠實現對環境和資源的監測、評價、預測、預警、決策及管理。因此，3S技術的集成套用，已經成為環境信息獲取、全球環境演變研究、環境污染防治與生態修復研究的重要技術與方法。隨著3S技術的不斷發展，尤其是GIS和RS技術的發展及相互滲透，3S技術將會在環境保護、資源合理開發與利用、環境污染治理、自然災害預報和監測、環境規劃和管理等領域發揮越來越重要的作用。