簡介
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(NationalInformationInfrastructure,簡記為NII)計畫俗稱信息高速公路(InformationSuper-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、聲象設備及復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。
l1994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”(NationalSpatialDataInfrastructureNSDI)。基於3S技術的地理空間數據的處理是實現NII的“瓶頸”問題。
l90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(ChinaISH)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,復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。
RS
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(見圖1-6)。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
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
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。
套用
1.知識經濟是根本,數字地球、信息高速公路是手段:
數據採集技術:海量數據獲取
數據處理技術:計算能力
數據存儲技術:1000萬億位元組級。截至2011年,採用分散式存儲管理。
數據通訊技術:高速、寬頻網路
數據共享技術:統一通信協定TCP/IP,保證互操作性
數據連線技術:關於數據的數據——“元數據”段
2.3S是建立數字地球、信息高速公路所需的高新技術(High-Tech)
GPS涉及航天、衛星、現代通訊等領域:
美國投資$300億
繼阿波羅登月計畫和太空梭計畫之後的第三項龐大空間計畫
RS綜合了空間、電子、光學、計算機技術的最新成就:
航空遙感、航天遙感的運載工具
遙感圖象處理和現代通訊等領域
GIS涉及計算機、空間技術、現代地理和測繪以及管理等領域
地理空間資料庫技術
計算機網路技術
綜合地理空間數據和其它各種數據的存儲、管理、處理、分析和傳輸的技術,構成信息決策系統
3.3S技術具有廣闊的套用前景:
軍隊現代化離不開3S技術——“沙漠風暴”戰役的成功:
GPS提供全天侯三維坐標,三維速度和時間信息
海陸空的多種系統和裝備都採用GPS,如:飛機、直升機、飛彈發射架及飛彈,僅為空軍就提供了4000套GPS設備和近1000套附加裝置,使部隊可以實時精確定位和快速反應
RS套用的主要工具是一組位於橢圓形低地軌道的KH-11衛星,提供海灣地區的重疊復蓋和高清晰度的遠紅外線影像
星載遠紅外探測器可同時測出伊拉克飛毛腿飛彈發射瞬間產生的強大熱流,在30秒內向駐沙特和以色列的反飛彈部隊發警告,帶有GPS自動制導的愛國者地空飛彈就立即予以攔截
基於GIS技術的“聯動戰略系統(JOTS)”採用大螢幕顯示器,工作站,繪圖機等硬體和數字高程及地形數據,數位化柵格圖像,構成了綜合數據合成,控制與顯示的完整的戰區管理系統
在3S技術支持下,戰爭期間共生產了12000種地圖(600種數位化圖),各種比例尺地圖總印量達一億張。戰時,地圖的貨物優先權僅次於愛國者飛彈,而高於醫藥供應。
3S技術的商業化和民用化
GPS技術套用在交通,石油,地質,測繪,環境等
RS技術套用在資源環境,氣象,防災減災,道路工程勘測等
GIS技術套用在市政工程,移動通訊,規劃管理,交通調度等
90年代初美國對GIS數據需求量年增長率達到35%
21世紀3S技術是信息化社會數位化生存的重要組成部分