測繪3S技術和4D產品的集成發展以及在社會各領域的應用

【摘 要】本文全面介紹地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）、遙感（RS）技術的特點。以及如何將這三種技術有機的結合，3S技術的集成應用將會產生巨大的市場價值。從3S技術應用的多個角度入手，闡述了4D（數字正射影像圖高程模型DOM、數字柵格地圖DRG、數字線劃地圖DLG）產品的基本概念，4D產品的采集、數據的計算機表示等情況，闡述了4D產品的發展和應用。

【關鍵詞】3s技術；3S技術集成；3S技術的應用；4D產品分類；4D應用

3S集成技術及其應用的發展。

1 3S集成技術的定義及其基本原理

3S是GPS（Global position system，全球定位系統），RS（Remote Sensing，遙感）和GIS（Geography Information System，地理信息系統）的簡稱。3S集成是指將遙感、空間定位系統和地理信息系統這三種對地觀測新技術有機地集成在一起。

在3S集成中，GPS主要用于實時、快速地提供目標，包括各類傳感器和運載平臺（車、船、飛機、衛星等）的空間位置；RS用于實時地或準實時地、快速地提供目標及其環境的語義或非語義信息，發現地球表面上的各種變化，及時地對GIS進行數據更新；GIS則是對多種來源時空數據進行綜合處理、集成辦理、動態存取，作為新的集成系統的基礎平臺，并為智能化數據采集提供地學知識，服務于人類的生產和生活。

2 3S集成技術的應用

3s集成技術在發達國家已普遍應用于農情監測研究，特別是美國，不但研究本國農情，并且研究世界各國的農情。我國從20世紀80年代開始了RS和GIS在農業生產中的應用分析。3S集成技術在我國農業生產中的應用是從90年代開始的，主要應用于農情監測和自然災害的動態監測研究。GIS在對城市規劃各種數據的組織、整合、展現、統計和研究中，有著一般系統所無法比擬的優勢，并且RS和GPS的結合可以為城市規劃提供大量實時的數據信息，這些數據對研究城市的環境、生態、交通、城市的擴展趨勢、城市污染分布以及城市的總體布局等都具有重要意義，因此，它被廣泛地應用于城市規劃的各個領域，如城市用地規劃、城市環境及生態規劃、城市交通規劃等。

3 3S集成技術在應用中存在的問題以及解決方法

由于RS、GIS和GPS在功能上的互補性，各種集成方案經過不一樣的組合取長補短，充實發揮其各自的優勢，并且也產生了許多新的功能。在各個方面發揮了優勢，3S集成技術也獲得了廣泛的應用，但仍有許多尚未徹底解決的問題。3S集成技術并非完全意義上的集成，而相當多是兩兩結合，在同一平臺下，相互間的功能互補和數據轉換，它們之間還是相互獨立，即使所謂的3S也是表面上的集成。

張繼賢在國內較早提出綜合GIS信息中的地學知識和遙感數據可以提升遙感分類的精度，盡管能消除應用單一遙感圖像判讀所存在的若干弊端。可是，兩者的結合存在數據轉換的難題，使得相應的軟件要進行升級或之間要數據轉換器，但是，由于不一樣領域不一樣系統的數據格式不一樣，且內部數據結構相互不公開或難以公開，使得數據轉換器轉換效率低，最終難以廣泛應用。

李德仁認為3S集成必要處理的關鍵難題是：（1）系統的實時空間定位；（2）系統的一體化數據辦理；（3）語義和非語義信息的自動提取理論方法；（4）對于GIS的航空，航天遙感影像的全數字化智能系統及對GIS數據庫快速更新的方法；（5）可視化技術理論與方法；（6）系統中數據通訊與交換；（7）系統設計的方法及CASE（ComputerAidedSoft wareEngineering）工具的分析；（8）系統中對于客戶機/辦事器的分布式網絡（網絡就是用物理鏈路將各個孤立的工作站或主機相連在一起，組成數據鏈路，從而達到資源共享>通信的目的）集成環境。

3S集成難題最重要的便是數據的集成、轉換難題。也便是數據一致性、兼容性、以及數據的多源信息難題。

宋關福、鐘耳順等提出的多源空間數據無縫集成（SIMS）技術實現了一種特殊的數據訪問機制，不但提供了直接存取多種數據格式的本領，并且使3S集成技術的跨數據源復合研究功能進一步增強。SIMS是一種無須數據格式轉換，直接訪問多種數據格式的高級空間數據集成技術，具有如下特點：（1）多格式數據直接訪問。這是SIMS技術的基本功能，由于避免了數據格式轉換，為綜合應用不一樣格式的數據資源帶來了方便。（2）格式無關數據集成。GIS用戶在應用數據時，可不必關心數據存儲于何種格式，真正實現格式無關數據集成。（3）位置無關數據集成。假設應用大型關系數據庫如Oracle和SQLServer存儲空間數據，這些數據可存放在網絡辦事器、甚至Web辦事器，假設應用文件存儲空間數據，這些數據一般是本地的。經過SIMS技術訪問數據，不但不必關心數據的存儲格式，也不必關心數據的存放位置。用戶可以像操縱本地數據一樣去操縱網絡數據。（4）多源數據復合研究。SIMS技術還允許應用來自不一樣格式的數據直接進行聯合/復合空間研究。

下面我們對什么是4d產品以及4d產品在測繪領域的應用進行闡述

DOM（數字正射影像圖）

利用航空相片、遙感影像，經象元糾正，按圖幅范圍裁切生成的影像數據。它的信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可量測性，從中可直接提取自然地理和社會經濟信息。

DEM（數字高程模型）

數字高程模型是以高程表達地面起伏形態的數字集合。可制作透視圖、斷面圖，進行工程土石方計算、表面覆蓋面積統計，用于與高程有關的地貌形態分析、通視條件分析、洪水淹沒區分析。

DRG（數字柵格地圖）

數字柵格地圖是紙制地形圖的柵格形式的數字化產品。可作為背景與其他空間信息相關，用于數據采集、評價與更新，與DOM、DEM集成派生出新的可視信息。

DLG（數字線劃地圖）

DEM的應用，在于通過計算機采用一定的算法，能夠很方便地將DEM數據轉換為等高線、透視圖、斷面圖、坡度圖以及專題圖等各種釁解產品，或者按照用戶的需求計算出體積、空間距離、表面覆蓋面積等工程數據和統計數據以及進行通視分析、域特征地貌與地形自動分割等。

DRG可作為背景用于數據參照或修測其他地理相關信息，用于數字線劃地圖（DLG）的數據采集、評價和更新，還可與數字高程模型（DEM）、數字正射影像圖（DOM）等數據信息集成使用，派生出新的可視信息，從而提取、更新地圖數據，繪制紙質地圖。

DOM具有精度高、信息豐富、直觀真實等優點，可用作為背景控制信息，評價其他數據的精度、現實性和完整性；可從中撮自然資源和社會發展信息，為防止災害和公共設施建設規劃等提供可靠依據；還可從中提取和派生新的信息，實現地圖的修測更新。在城市測繪領域，DOM被廣泛應用于城市規劃設計、交通規劃設計、城市綠化覆蓋率調查、城市建成區發展調查、風景名勝區規劃、城市發展與生態環境調查與可持續發展研究等諸多方面，取得了顯著的社會與經濟效益。

DLG滿足地理信息系統進行各種空間分析要求，視為帶有智能的數據。可隨機地進行數據選取和顯示，與其他幾種產品疊加，便于分析、決策。

4結束語

根據上述的闡述，要實現3S技術的集成，就要使數據的格式一致大概很好的轉化，只有這樣才能實現真正的集成。3S集成技術今年來發展非常快，特別是其應用更是突飛大進。原因是由于三者能優勢互補，遙感與地理信息系統的結合是其核心，應用也最為廣泛。隨著“數字地球”技術分析和網絡化、信息化的發展，客觀上必要更高層次的“3S”技術與其它高新技術結合，以形成多功能全方位的整合信息系統。服務于國民經濟建設生產和生活的各個領域。

參考文獻

[1]孫家柄，舒寧等.RS、GPS與GIS集成系統及其應用[J].遙感信息，1995（2）：27-31

[2]劉震，李書楷.“3S”一體化技術和方法的研究[J].環境遙感，1995（2）：152-160

[3]郝捷，武現治.“3S”技術在水土保持“三區”劃分中的應用.中國水土保持SWCC，2002（11）