3S技術(shù)及其發(fā)展與應(yīng)用

摘 要：本文3S的概念出發(fā)，以農(nóng)業(yè)和城市規(guī)劃為主線，深入淺出的介紹了3S的發(fā)展與應(yīng)用，并總結(jié)出3S技術(shù)將推動(dòng)一場(chǎng)新的數(shù)字革命。

關(guān)健詞：3S技術(shù) 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè) 城市規(guī)劃 發(fā)展 應(yīng)用

一、3S的概念及基本知識(shí)

“3S”技術(shù)是英文遙感技術(shù)（Remote Sensing RS）、地理信息系統(tǒng)（Geographical information System GIS）、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）這三種技術(shù)名詞中最后一個(gè)單詞字頭的統(tǒng)稱(chēng)。

“遙感”，顧名思義，就是遙遠(yuǎn)的感知。地球上的每一個(gè)物體都在不停的吸收、發(fā)射和反射信息和能量。其中的一種形式-電磁波早已經(jīng)被人們所認(rèn)識(shí)和利用。人們發(fā)現(xiàn)不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據(jù)這個(gè)原理來(lái)探測(cè)地表物體對(duì)電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠(yuǎn)距離識(shí)別物體。

遙感技術(shù)的實(shí)際操作雖然很復(fù)雜，但其結(jié)果在我們每個(gè)人的生活中，天天都能用到。天氣預(yù)報(bào)中所播放的衛(wèi)星氣象云圖就是由氣象衛(wèi)星拍攝的“云”的圖像。氣象觀測(cè)只不過(guò)是遙感技術(shù)眾多應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域。

地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS），信息總量中有85%的信息是與地理位置有關(guān)的信息。與地理位置有關(guān)的信息，就叫地理信息。這樣的信息相當(dāng)廣泛，如耕地的分布、林地的分布、城鎮(zhèn)的分布、樓房等建筑物的分布、道路、河流、海岸、人口、醫(yī)院、學(xué)校、企事業(yè)單位、管線、派出所、商店、井位、門(mén)牌、電閘、水表、開(kāi)關(guān)等等，只要能用\"位置\"去描述的東西，都屬于\"地理信息\"，遙感所提取的信息也全部包含在地理信息之中。

全球定位系統(tǒng)（GPS），一種系統(tǒng)，由處于2萬(wàn)公里高度的6個(gè)軌道平面中的24顆衛(wèi)星組成。此系統(tǒng)用于在任何時(shí)間，向地球上任何地方的用戶(hù)提供高精度的位置、速度、時(shí)間信息，或給用戶(hù)提供其鄰近者的這種信息。

我們知道，一張像片是沒(méi)有坐標(biāo)的，而像片上的信息，特別是遙感圖像上的信息，是需要定出位置的，只有 \"有位置的信息\"，才能成為地理信息。那么怎樣來(lái)給遙感像片確定位置呢？有一種方便、快捷的手段，就是\"全球衛(wèi)星\"定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過(guò)太空中的24顆GPS衛(wèi)星來(lái)完成的。只需其中3顆衛(wèi)星，就能迅速確定您在地球上的位置。您在確定位置時(shí)，僅需要一臺(tái)像手機(jī)大小的\"衛(wèi)星定位儀\"就可以了。

二、3S技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，將遙感、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)緊密結(jié)合起來(lái)的“3S'’一體化技術(shù)已顯示出更為廣闊的應(yīng)用前景。以RS、GIS、GPS為基礎(chǔ)，將RS、GIS、GPS三種獨(dú)立技術(shù)中的有關(guān)部分有機(jī)集成起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)大的技術(shù)體系，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種空間信息和環(huán)境信息的快速、機(jī)動(dòng)、準(zhǔn)確、可靠的收集、處理與更新。下面將舉例說(shuō)明。

1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與3S的應(yīng)用

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture，Precision Farming，Precision Crop Management）又稱(chēng)精細(xì)農(nóng)業(yè)、精確農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)作和處方農(nóng)作.是近年來(lái)國(guó)際上農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，實(shí)際上是主要應(yīng)用3S技術(shù)，還有作物生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)和智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)，在定位采集地塊信息的基礎(chǔ)上，根據(jù)各地塊土壤、水肥、作物病蟲(chóng)害、雜草、產(chǎn)量等在時(shí)間與空間上的差異，進(jìn)行相適宜地耕種、施肥、灌水、用藥，其目的是以合理的投入獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益，并保護(hù)環(huán)境，確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展.通俗地說(shuō)：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)就是利用RS作宏觀控制；用GPS精確定位地面位置；用GIS將地面信息（地形、地貌、作物種類(lèi)和長(zhǎng)勢(shì)、土壤質(zhì)地和養(yǎng)分、水分狀況等）進(jìn)行儲(chǔ)存，按區(qū)內(nèi)要素的空間變量數(shù)據(jù)，精確設(shè)定最佳耕作、施肥、播種、灌溉、噴藥等多種操作，變傳統(tǒng)的粗放型經(jīng)營(yíng)為精細(xì)生產(chǎn)。

2、3S技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用前景

2.1 城市基本地形圖更新

城市規(guī)劃的基本條件就是大比例尺地形圖，但傳統(tǒng)的線劃地圖不僅建立周期長(zhǎng)，更新困難，而且比較抽象，已經(jīng)從原始信息中篩去了很多環(huán)境成分。4D產(chǎn)品包括數(shù)字線劃地圖（DLG）、數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字柵格地圖（DRG）、數(shù)字正射影像圖（DOM），是新一代測(cè)繪產(chǎn)品的標(biāo)志，有著現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、更新速度快、信息含量豐富等優(yōu)點(diǎn)，將轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)地圖的觀念，加快數(shù)據(jù)更新，豐富表現(xiàn)手段，也是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪方法的現(xiàn)代化改造。

2.2 現(xiàn)狀調(diào)查與數(shù)據(jù)管理

城市規(guī)劃的初始階段就是現(xiàn)狀調(diào)查，往往要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，又難以做到實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確。運(yùn)用Rs技術(shù)可以迅速進(jìn)行城市地形地貌、湖泊水系、綠化植被、景觀資源、交通狀況、土地利用、建筑分布的調(diào)查；運(yùn)用GIS技術(shù)則能將大量的基礎(chǔ)信息和專(zhuān)業(yè)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)建庫(kù)，實(shí)現(xiàn)空間信息和屬性信息的一體化管理與可視化表現(xiàn)，提供方便的信息查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)工具，克服CAD輔助制圖的局限性。

2.3 現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與空間分析

利用多個(gè)時(shí)期的航空遙感影像圖進(jìn)行城市用地變遷動(dòng)態(tài)研究，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行城市重心移動(dòng)、離散度、緊湊度和放射狀指數(shù)等形態(tài)測(cè)度評(píng)價(jià)，利用疊加分析、緩沖區(qū)分析、拓?fù)浞治龅裙ぞ哌M(jìn)行商業(yè)服務(wù)設(shè)施和中小學(xué)的服務(wù)范圍分析、交通可達(dá)性評(píng)價(jià)和建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)，這有助于總結(jié)城市發(fā)展規(guī)律，發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，增加空間分析的深刻性。

2.4 交通調(diào)查與模擬分析

利用GIS進(jìn)行城市交通小區(qū)出行分布的數(shù)據(jù)建庫(kù)，可以對(duì)現(xiàn)狀路網(wǎng)密度、出行距離和時(shí)間、交通可達(dá)性、公交服務(wù)半徑進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)軟件能進(jìn)行城市交通的規(guī)劃預(yù)測(cè)、出行分布和流量分配，開(kāi)展交通環(huán)境容量影響評(píng)價(jià)。

總之，2l世紀(jì)我國(guó)城市必將進(jìn)一步迅速發(fā)展，隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)與管理的加強(qiáng)。各大中城市建立城市地理信息系統(tǒng)將是必然趨勢(shì)。目前北京、上海、廣州等大城市均已提出建立數(shù)字城市的規(guī)劃。3s技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了城市各種歷史、現(xiàn)狀和規(guī)劃信息的集成管理和實(shí)時(shí)更新處理，能夠動(dòng)態(tài)、快速、高精度、規(guī)范化地獲取和存儲(chǔ)城市的各種空間和屬性信息；快速而方便地進(jìn)行信息查詢(xún)、檢索和統(tǒng)計(jì)；有效和智能化地進(jìn)行城市空間分析，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)化的公眾參與，提高了對(duì)城市發(fā)展的科學(xué)預(yù)見(jiàn)和動(dòng)態(tài)監(jiān)控水平。3S技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用將推動(dòng)數(shù)字城市規(guī)劃技術(shù)從定性到定量的飛躍和理論從經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)的轉(zhuǎn)變。