3s技术特点有哪些

1. 3S技术在现代农业中有哪些应用

3s技术是遥感技术和地理信息系统以及全球定位系统的统称，3s技术对农业信息化的进城是有一定的推动作用的。
地理信息系统对于农田土地的数据管理有很大的作用，可以深入的查看土壤的自然环境，可以根据地域的土壤和土质的不同，形成图表，分析土地及作物情况。
全球定位系统，可以确定农业运输设备，以及农田等位置信息，可以做到远程监测，以及实时定位。
遥感技术的作用主要体现在可以及时并且准确的给农民反馈土地当中农作物的信息，并且进行灾害损失评估。

2. 什么是3S技术在植保领域有哪些应用前景

3S——什么叫3S技术- -

遥感RS、地理信息系统GIS和全球定位系统GPS有机地结合在一起来应用，就叫作3S技术。
遥感是当今空间信息获取和更新的一个非常重要的手段和工具，用遥感技术获取信息有范围广、速度快、信息广的特点，且遥感信息中有地理信息系统所需的空间信息和属性信息,故遥感与GIS相结合是必然的。又由于遥感应用中地面采样、导向、定位是以GPS作为有力工具的，遥感和GIS的发展，在导航和其它动态定位及数据采集系统的应用中，GPS扮演着重要的角色。所以，以地理信息系统为核心的3S技术的集成，构成了对空间数据实时进行采集、更新、处理、分析及为各种实际应用提供科学的决策咨询的强大技术体系。三种技术的结合根据实际需要而定，具体有以下三种结合方式： ⒈地理信息系统与全球定位系统的结合。利用地理信息系统中的电子地图和GPS接收机的实时差分定位技术，组成GPS+GIS的各种电子导航系统，用于交通、警车定位，车船自动驾驶等。
⒉地理信息系统和遥感的结合。对于各种地理信息系统，遥感是重要的信息源和数据更新的重要手段，同时地理信息系统可以提供遥感图象处理所需的一些辅助数据，以提高遥感图象的信息量和分辨率，从而提高遥感图象处理和解译的精度。
⒊3S技术的整体结合。集遥感、地理信息系统和全球定位系统技术的功能于一体，构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统，是空间信息适时采集、处理、更新及动态地理过程的现势性分析与提供决策辅助信息的有力手段。

3. 3S技术在土地利用规划中的应用论文

3S技术在土地利用规划中的应用论文

摘要土地利用规划为经济社会全面协调和可持续发展提供土地保障,是合理利用土地的基础和依据。3S技术能为土地利用规划领域的研究和实践提供科学有效的方法和手段。结合我国正在开展的新一轮土地利用总体规划,介绍GIS、RS、GPS及3S技术集成,分析3S技术在土地利用规划的数据准备与处理、规划编制与实施和规划成果管理等各阶段的应用,其在土地利用规划领域的应用前景十分广阔。

关键词3S技术;土地利用规划;应用

AbstractLand use planning is comprehensive,coordinated and sustainable economic and social development of land protection,rational use of land is the basis and foundation. 3S technology provides scientific and effective methods and means for research and practice of land use planning field. Combined with our ongoing new round of land use planning to introce GIS,RS,GPS and 3S technology integration,3S technology in land use planning data preparation and processing,planning and preparation and implementation of results-based management at all stages of planning application were analyzed. It is proven that 3S technology in the field of land use planning is very broad.

Key words3S technology;land use planning;application

土地利用规划是指以各级行政区划为单位,根据地区的自然、经济、社会条件、土地自身的适宜性以及国民经济发展需要和市场需求,协调国民经济各部门之间和农业生产各行业间的用地矛盾,寻求最佳土地利用结构和布局,对土地资源的开发、利用、治理、保护进行统筹安排的战略性规划[1]。土地利用规划是对一定区域未来土地利用超前性的计划和安排,是依据区域社会经济发展和土地的自然历史特性在时空上进行土地资源合理分配和土地利用协调组织的综合措施。

目前,我国已形成了国家级、省级、市(地)级、县(区)级和乡(镇)级5个层次较完整的土地利用总体规划体系。土地利用规划在促进节约集约利用土地、保持土地资源可持续利用、加强土地宏观调控和土地利用空间管制及用途管制等方面起着巨大的作用,为经济社会全面、协调和可持续发展提供土地保障,是合理利用土地的基础和依据。我国从20世纪80年代以来先后2次大规模地开展全国性的土地利用总体规划,规划成果对合理利土地与保护耕地起到了重要作用[2]。但是由于近年来我国城市化水平迅速提高,新型产业大量涌现,土地利用需求出现新的变化,为了适应这些形势,我国开展了新一轮的土地利用总体规划。

13S技术

3S技术是GIS、RS和GPS的统称,是集高度发展的空间技术、计算机技术、传感器技术、卫星定位技术及通讯技术的多学科现代信息技术。

1.1GIS

GIS即地理信息系统(Geographic Information System),是在计算机软硬件支持下,把各种地理信息按照空间分布,以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析的计算机技术系统。利用该系统通过对诸多因素的综合分析,可以迅速地获取满足应用需要的信息,并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。GIS技术有2个显着特征:一是它不仅可以像传统的数据库管理系统那样管理属性信息,而且可以管理空间信息;二是它可以利用各种空间分析的方法,对多种不同的信息进行综合分析,寻求空间实体间的相互关系,分析和处理在一定区域内分布的现象和过程[3]。

1.2RS

RS即遥感(Remote Sensing),是一种远距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术。即指从远距离高空的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器,通过摄影和扫描、信息感应、传输和处理,从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系与变化的现代综合性技术。现代遥感的主要特征是具有多传感器、高分辨率和多时相性。遥感信息的应用已经从单一遥感资料向多时相、多数据源的融合与分析,从静态分析向动态检测过渡,从对资源与环境的定性调查向计算机辅助的定量自动制图过渡,从对各种现象的表面描述向软件分析和计量探索过渡[4]。近年来,由于航空遥感具有的快速机动性和高分辨率的显着特点使之成为遥感发展的重要方面。

1.3GPS

GPS即全球定位系统(Global Positioning System),是美国自20世纪70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。该系统主要有三大组成部分:空间星座、地面监控和用户设备。空间星座部分由24颗均匀分布在6个轨道的卫星组成;GPS的地面监控部分由1个主控站、5个全球监测站和3个注入站组成;GPS的用户设备部分主要由接收机硬件和处理软件组成。GPS具有定位的灵活性和高精度、快速度、全天候作业、操作简便、信息自动接收以及存储等特点,已经在地球学科中得到了广泛的应用。用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从静态扩展到动态,从单点定位扩展到局部与广域差分,从事后处理扩展到实时动态差分定位与导航,从而大大拓宽它的应用范围和在各行各业中的作用。

1.43S技术集成

3S技术主要完成对空间信息的采集、处理、管理、信息表达等功能,具有获取海量信息、并能够准确加以储存和处理的特点。其中,RS技术是以通过从高空或外太空收集地表电磁波信息,并通过对这些信息进行识别、摄影、传输和处理来达到对地表现象进行识别的现代综合技术;GIS可以认为是一个关于地理信息的管理系统,它能够通过“可视化”的方式,完成地理信息的分类和管理;而GPS则是一个实时的、三维空间的卫星导航和定位系统。近年来,随着GIS、RS和GPS单项技术的迅猛发展,促成了3个大系统的有机结合,构成了一个强大的技术体系,3S技术已从各自独立发展进入相互融合、共同发展的阶段,并且在资源调查、车船导航、环境监测、区域管理、城市规划、商业管理等诸多领域里得到了迅速广泛的应用[5]。但目前3S技术在土地规划中的应用仍多为单项技术应用。在土地资源管理日趋信息化的形势下,对土地资料的快速、准确获取、空间信息分析、动态监测、图形图像处理和数字制图的要求已变得十分迫切。而3S技术集成正为这种需求提供了科学、适用的技术方法和手段,它不仅可为土地管理工作提供及时、可靠的基础信息,而且可以对土地信息进行综合分析、处理,应用前景非常广阔。

23S技术在土地利用规划中的应用

2.13S技术在土地利用规划数据阶段的应用

土地利用规划工作的每一个环节都包含有大量的数据信息。在数据阶段,主要包括土地数据收集和土地数据处理2个方面。土地信息涵盖土地的位置、数量、质量及其价值等重要信息。这些信息具有数量巨大、动态性和相关性的特征。其中动态性特征不但包括其周期性,还有渐变性和波动性[6]。传统的通过实地踏勘的工作方法需要大量的人力和物力,且需要大量的时间。

随着数字图像处理技术的提高和遥感技术向高分辨率的发展,利用遥感技术获取土地信息的方法将越来越普遍。小卫星遥感的空间分辨率不断提高,IKONOS达1 m,Qui-ckbird达61 cm,都能满足1∶1万比例尺的县乡级土地利用规划。通过遥感技术迅速获取的动态实时信息,再传输给GIS,使GIS数据库得到及时更新。通过GIS技术对土地信息进行处理,可以直接得到理想的图件和数据,及时准确地反映土地信息,不但可以为后续的规划工作提供数据基础,更重要的是明确土地性质、质量,从而明确土地的空间分布,确定各类用地的具体范围。在此阶段,3S技术在数据收集和处理方面展现了其实时性、准确性以及高效的特点。

2.23S技术在土地利用规划编制阶段的应用

土地利用规划的编制及实施中,需要清查土地利用类型的面积、权属、利用现状,保证地类正确、图斑一致、数据可靠,确保土地利用规划成果的.科学性和可行性。同时,要采集、储存、管理大量的属性数据和空间数据,而且数据之间关联复杂,失控变异性强。如果没有3S技术的支持,是很难完成的。依靠3S技术平台,在建立土地利用总体规划信息库的基础上,紧密结合土地利用总体规划的业务流程,实现土地利用总体规划编制、修改、实施的自动化管理。利用原有土地信息,分析土地结构,构建各类模型,为土地的评价、预测、结构优化及效益分析提供方法和手段。同时,降低旧有人为进行土地资源分析和决策所带来的主观因素影响,加强了土地利用规划的科学性和合理性。

2.33S技术在土地利用规划成果阶段的应用

土地利用规划的编制、审批和实施涉及大量图件、指标等空间数据,对规划成果质量和管理的时效性要求都很高。长期以来,土地利用总体规划的规划成果(包括图件、文本、说明和表格)基本上都是以图纸、文本的形式保存和管理,存在共享性差、利用效率低、形式单一、成果保存难度大等缺点,无论在对公众宣传推广的范围与效果、传播形式与信息获取方式,还是应用灵活性方面都存在较大的局限性。运用3S技术进行规划成果管理,可以提高管理的科学性、管理质量和管理效率,为土地规划的动态实施和成果管理提供科学的方法和现代化手段。因此,为了更加充分、合理、科学、有效地利用土地利用规划的信息与数据,提高规划的开放性和公众参与性,从而更好地发挥土地利用规划的实际效用,必须综合运用3S技术。

3结语

土地的不可再生性决定了合理利用土地的重要性。土地利用规划需要了解土地资源的各种特征和规律,掌握土地资源的数量、质量及分布格局。因此,土地利用规划涉及的信息丰富、量大繁杂,而且多为地理信息,具有很强的地域性、空间性、时序性和动态性。离开这些信息,就很难实现立体、动态的管理和规划,直接影响到土地利用规划和管理的质量和效果。

GPS技术可以对空间数据快速定位,RS技术利用航天、航空遥感提供的航片、卫星照片等影像资料,能精度较高地定位、定量到地块,直观地判读地面物体特性、资源的现势信息。GIS利用空间数据库技术可以把属性数据的管理完全一体化,存储和分析处理多种性质的数据。因此,3S技术能有效地管理各类地理信息、统计分析数据,并对之进行分析处理,实现海量数据的管理,促进土地利用规划和信息处理的规范化,为土地利用规划工作打下坚实的基础。伴随空间信息技术的飞速发展,3S技术必定在我国土地利用规划工作中得到更广泛和更深入的应用,为土地利用规划领域的研究和实践提供科学、有效的研究和实施方法,为土地资源的有效利用作出无可限量的贡献。

4参考文献

[1] 吴次芳,叶艳妹.20世纪国际土地利用规划的发展及其新世纪展望[J].中国土地科学,2000,14(1):15-20.

[2] 秦奋,余明全,王家耀.3S技术在土地利用规划中的应用[J].河南农业科学,2006(3):72-76.

[3] 王振中.“3S”技术集成及其在土地管理中的应用[J].测绘科学,2005, 30(4):62-64.

[4] 周桂芳,朱淑丽,鲁春阳.3S技术在土地管理中的应用研究[J].安徽农业科学,2006,34(23):6342-6343.

[5] 刘杰.空间信息技术在土地利用规划中的应用[J].测绘与空间地理信息,2008,31(2):137-139.

[6] 赵旭.“3S”技术在土地利用规划学中的应用[J].安徽建筑,2009,16(4):139-140.

4. “3S”技术在土地管理中的应用特点

“3S ”技术在土地管理中的应用具有“五定”的特点，即定位、定性、定量、定时、定谱。

（一）定位

土地资源管理需要准确的信息。只有定位准确，才能保证对工作区内的各种信息特征作出迅速、准确的判断，才能根据各种地物的相互位置关系进行正确的地学分析。

（二）定性

土地资源管理工作中，信息量大，种类繁多，对部分信息只需划分其分类界线。通常，定性判断是由专业技术人员结合遥感影像资料作出的。

（三）定量

进行管理工作，要抓住各种决策机会，需要定量的信息，如耕地面积、农作物估计产量、城市绿化率估算等。

（四）定时

遥感信息是由遥感卫星发送回来的，卫星发送的信息都是特定时相的。

（五）定谱

不同的遥感影像通过不同的遥感波谱通道所接收的地物电磁辐射信息获得，因此，特定的遥感影像具有定谱特性。

5. 请区分一下3S技术 即GIS,RS,GPS

GIS是地理信息系统。作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科。
从技术和应用的角度， GIS 是解决空间问题的工具、方法和技术；从学科的角度， GIS 是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系； 从功能上， GIS 具有空间数据的获取、存储、现示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；从系统学的角度， GIS 具有一定结构和功能，是一个完整的系统。
简而言之， GIS 是一个基于数据库管理系统（ DBMS ）的管理空间对象的信息系统，以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其它信息系统的根本区别。
数据组织和处理是GIS应用系统建设中的关键环节，涉及许多问题：
——应该选择何种（或哪些）比例尺的数据？
——已有数据现势性如何？
——数据精度是否能满足要求？
——数据格式是否能被已有的GIS软件集成？
——应采用何种方法进行处理和集成？
——采用何种方法进行数据的更新和维护，等等。
应急响应 (Emergency Response)

解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。

RS是遥感技术。遥感是以航空摄影技术为基础，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。

遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。
特点：1．可获取大范围数据资料。
2．获取信息的速度快，周期短
3．获取信息受条件限制少。
4．获取信息的手段多，信息量大。
在灾害预测方面，可以根据波长的不同反映水灾、林木等反面的受灾情况和范围。

GPS是全球定位系统。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。
GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分———GPS星座；地面控制部分———地面监控系统；用户设备部分———GPS 信号接收机。
GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。
全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2) 全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。
通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。

6. 什么是3s技术

3S技术是遥感、地理信息系统的统称。因这三个概念的相应英文中都分别含一个S而得名。
一、遥感
遥感，顾名思义，就是遥远地感知。传说中的“千里眼”、“顺风耳”就具有这样的能力。人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式-电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。
由于遥感在地表资源环境监测、农作物估产、灾害监测、全球变化等等许多方面具有显而易见的优势，它正处于飞速发展中。更理想的平台、更先进的传感器和影像处理技术正在不断地发展，以促进遥感在更广泛的领域里发挥更大的作用。当你旅游或野外考察时，为了不迷失方向，你可能会自备一个指南针或罗盘帮助你定位，确定行走路线，并在地图上作标记，而达到定位的目标。不过用这种方法定位时，要求你具备一定的技术，特别是判别周围目标相对位置的能力。那么，能否发现一种简单的仪器，直接告诉我们所处的准确位置呢?有，那就是全球定位系统。
地理信息系统
二、地理信息系统
是利用现代计算机图形技术和数据库技术，用以输入、存储、编辑、分析、显示空间信息及其属性信息的地理资料系统。在地理信息系统中储存和处理的数据可以分成两大类：第一类是反映事物地理空间位置的信息，称空间信息或空间数据(也称地图数据，图形数据);第二类是与地理位置有关的反映事物其它特征的信息，称属性信息或属性数据(也可称为文字数据，非图形数据)。通过系统对这两类信息的特有管理方式，在它们之间建立双向对应关系

7. 3s技术及其在生态环境中的应用（包括3s的概念，技术特点发展趋势，及在生态领域中的应用

“3S”技术即遥感系统(RS)、全球卫星定位系统(GPs )和地理信息系统(GIs )为基础的决策支撑技术系统所组成的新信息技术，其技术思想不仅仅单独追求技术措施的精确，更为重要的是它可以在动态中准确地进行管理的决策，做到整个林业生产过程和环节的情确，使完善的管理，资源的高效利用和社会、经济、环境、效益达到有机统一。
"G Is"在森林经营中的应用，"3S "在森林立地分类和质量评定中的应用，以及GPS在林业资源和荒漠化监测中的运用等。但随着研究的深入，人们发现单独地运用其中一、二项技术往往不能满足林业一些应用工程的需要，而综合地利用新信息技术中的几种甚至全部技术集成，方可提供强有力的观测、信息处理、分析模拟和决策咨讯等功能。基于多项信息技术上的森林环境资源监测和效益评价体系，具有不可替代的优势性。

8. 3s技术的发展特点是什么

3S技术是遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography informationsystems，GIS)和全球定位系统(Globa：positioning systems，GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术（见图1-6）。遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。另外，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查(陈建飞，2000)。
GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。通俗地讲，地理信息系统是信息的“大管家”。地理信息系统一般由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型图形用户界面及系统人员组成。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。

9. 3s及在土地资源管理领域的应用中，有哪些技术分别有何特点及优势

引言：
3S是遥感技术RS、地理信息技术GIS、以及全球定位技术GPS的统称。“3S” 技术在水利行业中广泛地应用于水资源调查、生态环境管理、旱情监测、灌溉面积监测与规划、水环境评估、防洪减灾、水土保持、河口与河道及河势演变动态监测、水利工程选址、水库库容与湖泊动态变化监测、水库移民等方面的工作。随着计算机技术的飞速发展，“3S”水利应用越来越广泛和深入，将来的发展方向一定是具有海量数据存储功能、网络功能、地理信息建模功能和无线通讯功能的3S集成系统。

一、概述：
RS（遥感技术）是指从远距离高空及外层空间的各种上利用光学或者电子光学（称为遥感器或波探测仪器）通过接收地面反射或接收的电磁波信号，并以图象胶片或数据磁带形式记录下来，传送到地面，经过信息处理、判读分析与野外实地验证，最终服务与资源勘测、环境动态监测与有关部门的规划决策。是过摄影或扫描、信息响应、传输和处理，研究地面物体的形状、大小、位置及其与环境的相关关系等宏观规律的现代科学技术。广泛应用与农业、林业、地质、地理、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探及军事侦察等各个领域，70年代开始用于水利。
GIS（地理信息系统）是近年发展起来的一种在计算机软硬件技术支持下对信息进行采集、存贮、查询、综合分析和输出，并为用户提供决策支持的综合性技术的空间信息管理信息计算机系统，是分析与处理海量地理数据等地理环境有关问题的通用技术。广泛应用于资源调查、环境评估、区域发展规划、公共实施管理、交通安全等领域。目前在水利方面发挥越来越重要的作用。
GPS是一种可以定时与测距的空间交汇的导航系统，通过接收卫星信息来给出（记录）地球上任意地点的三维坐标以及载体的运行速度，同时它还可给出准确的时间信息，具有记录地物属性的功能。因其提供全天候实时、高精度三维位置、速度及精密的时间信息，已经被广泛应用于陆地、海洋、空间与航天领域各类军用与民用目标的定位、导航与精密测量，尤其在大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航与管理、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘测、地球动力学等应用更加广泛，90年代后始应用与水利行业。
RS是数据获取与更新基础；坐标定位、局部监测是GPS的主要功能；数据存储、管理、分析、可视化是GIS的基本功能；计算机技术是3S技术的根基；网络是3S的翅膀；水利应用科学技术是3S发展的动力。3S技术在水利行业中广泛地应用于调查、监测、管理、评估等方面。具体地应用在水资源调查、水环境评估、防洪防汛、水土保持、河口演变、水利工程选址、水库移民等方面的工作。

二、水利应用：
3S技术就像一座多功能水库，对信息起着集中、调节和净化的作用，它兼容并蓄各种来源的信息，按地理空间坐标进行数据管理、查询和检索，通过地学分析、空间分析、相关分析、模拟和预测等手段进行科学加工与决策，提供多层次和多功能的信息服务。因此3S技术在水利信息化也就是水利现代化中起着并将继续起着至关重要的作用。3S技术主要应用在以下一些方面：
1、在防洪减灾中的应用：
（1） 数据采集与提取在雨情、水情、工情、险情与灾情等方面应用
（2） 数据与信息的储存、管理与分析方面，即防洪、减少、救灾的信息管理系统。
（3） 防汛决策支持方面如灾情评估、避险迁安、抢险救灾路线、气象卫星降雨定量预测等。
2、在水资源生态环境管理中应用：
“3S”技术在解决水资源与生态环境调查、动态监测水资源、生态环境变化、管理水资源与生态环境数据重要作用，RS可以提供动态更新数据源，GIS提供空间数据库管理、分析、应用的工具，GPS提供水利实施等空间定位基础。
3、在水土保持中应用：
RS为壤侵蚀调查提供信息源，GIS分析土壤侵蚀因子，进行评价侵蚀
类型、程度及侵蚀量估算
4、在河道、河口、河势动态监测中应用：
对泥沙淤积、泥沙分布几河道、河口、河势动态监测。
5、在水库库容与湖泊动态变化监测：
对湖泊面积容量变化及泥沙含量等监测。
6、水环境监测、评价与管理：
水质监测、水环境信息管理、水环境遥感监测。
7、旱情监测、灌溉面积监测与规：
旱情预报、动态监测几抗旱决策支持，有效灌溉面积与实际灌溉面积监测及灌区规划与动态管理。
8、水利水电工程建设和管理
3S是水利水电工程选址、规划、乃至设计、施工管理中十分重要的工具，例如移民安置地环境容量调查、调水工程选线及环境影响评价、梯级开发的淹没调查、水库高水位运行的淹没调查、大中型水利工程的环境影响评价、防洪规划、大型水利水电工程抗震安全、河道管理、大型水利水电工程物科贮运管理、蓄滞洪区规划与建设等等。
9、灾情评估，主要包括以下几方面的内容：
灾前评估：可能造成的经济损失；可能的受灾人口（涉及社会因素）；迁安能力（人数、道路、车辆调度）；重点保护区（交通大动脉、重要工业基地、军事要地）；抢险物资储运。灾中评估：确定灾情及发展趋势；救灾物数量与运输路线；为后继洪水调度方案决策提供依据；迁安人员的安置；灾后重建的准备。灾后评估：上报损失的核实；为防洪规划提供信息；为灾后重建提供方案。前景展望：
在以信息化带动水利现代化的战略方针指导下，3S在水利行业的应用将“无孔不入”，而且迅速地占领管理和决策层面，并且势必作为基础技术支撑，进入数字流域或数字水利的框架。而且在水利行业开始应用的主要有以下几个趋势:
1、网络化
WebGIS可用于除了一般数据外的特殊数据类型，尤其是矢量数据的处理，以网络浏览器为应用工作，在客户端可以实现对矢量数据的操作，可以在多个客户端实现原来在本机上才能实现的功能，并可通过网络远程调用和发布各类数据、图形、图像。
2、集成化
水利信息化进程中的3S技术在实际应用中不仅要通过数据接口将RS、GIS、GPS严格地、紧密地、系统地集合起来，使其成为一个更具有应用价值的大系统，往往还要跟其他的诸如MIS或OA等系统紧密结合，方可满足需求。因此， 3S技术与外部系统无缝集成是必然的发展趋势。
3、以数学模型和决策分析为支撑
对于水利工作者来说，仅对图形进行简单的浏览、查询是没有太大意义的。如何要让3S在水利行业发挥出更大的作用，就要利用3S特有的专业分析功能。水利行业要求3S系统提供专业的分析算法和专业模型，以便对各种水利数据进行深层次的分析，使系统具有辅助决策支持功能，为有关部门提供科学的计算结果和决策依据。
4、实时三维和虚拟现实技术
水利上很多问题是时间序列问题、动态监测及过程问题。因此，加上时间维的3S技术应用需求很广。三维尤其是实时的三维3S系统为各种水利信息提供了更为直观的表现方式。在调水线路沿线贯穿飞行、城市及蓄滞区洪水演进、水利工程布置、大坝及堤防等工情信息的表达、地面与地下结合的地质构造描述、水流流动的三维表现、厂房或结构内部的描述、库区的描述、宏观地形地貌表现、通视性分析等等方面使用得特别多或者是特别有前景，而且它也是虚拟或仿真的基础。
5、标准化
标准化就是要做到可移植性，互操作性，可收缩性，通用环境。其内容包括数据，数据交换，数据库转换，图形，，硬件等方面及地理，算法，解译与行业等方面的标准内容。
6、组件式GIS（ComGIS）
GIS的技术体系经历了GIS模块、集成式GIS和模块式GIS这三个阶段后，已发展到了组建式GIS阶段，即基于组件，以一组具有某种标准通信接口实现交互，甚至是跨计算机交互。ComGIS使的可配置性、可扩展性和开放性更强，使用更灵活，更便于二次开发，特别有利于应用系统集成和拓展。

三、结论：
“3S”是遥感技术RS、地理信息技术GIS、以及全球定位技术GPS的统称。“3S” 技术在水利行业中广泛地应用于水资源调查、生态环境管理、旱情监测、灌溉面积监测与规划、水环境评估、防洪减灾、水土保持、河口与河道及河势演变动态监测、水利工程选址、水库库容与湖泊动态变化监测、水库移民等方面的工作。随着计算机技术的飞速发展，“3S”水利应用越来越广泛和深入，将来的发展方向一定是具有海量数据存储功能、网络功能、地理信息建模功能和无线通讯功能的3S集成系统。
总之，要在水利行业更好地应用和发展3S技术，必须在进一步加强标准化、规范化的基础上，大力开展基础数据库的建设、尤其是富有水利行业特色的数据库，如蓄滞洪区空间展布式社会经济数据库、雨情和水情数据库、水旱灾情数据库等等。此外还要加快提高3S技术的应用水平，充分发挥3S现有的和潜在的功能，并且与网络计算机等高新技术以及水利行业本身的技术紧密地结合在一起。为水利信息化和现代化作出它应有的贡献。

10. RS、GIS和GPS集成——3S技术系统

当前，以地理信息系统为核心的三S技术（遥感技术RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS）与多媒体（MM）技术有机结合一体化，以其强大的空间信息（数据）采集、处理、分析综合和表达与管理能力，为各行业实际应用部门提供了各种有用的决策信息，大大提高应用部门的生产力及其管理水平，已成为直接为国土资源勘查、生态环境和自然灾害调查、评价、监测与防治等工作及社会生产与管理部门服务的一种实用技术方法。

20.2.1 地理信息系统（GIS）

20.2.1.1 地理信息系统的概念及其作用

地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）集计算机科学、地理学、测绘、环境科学、空间科学、地质学、信息科学和管理科学等为一体的多学科结合的新兴边缘学科。它以空间数据为研究对象，以计算机为工具，通过人的参与进行一系列空间操作和分析，为地球科学、环境科学、灾害监测与评价、工程设计乃至企业经营等工作提供规划管理的决策科学信息。

地理信息系统已被广泛用于国土资源勘查和环境监测与评价等方面，特别在遥感制图、矿产资源定量预测、工程布置的点位优选、勘探靶区优选等等方面，已有相当的成功实例与经验。目前，地理信息系统已经作为一种主要的信息产业，取得了显着的社会与经济效益。实际上，地理信息系统所研究的对象及覆盖面远远超出了地理学的范畴。

地理信息系统是管理空间数据的计算机系统。空间数据是指不同来源的用遥感和非遥感手段所获取的数据，它有多种数据类型，包括地图、遥感影像、统计数据等，其共同特点是都有确定的空间位置——地理坐标参照系统。其工作过程主要是通过空间实体的空间位置与空间关系来进行的，当然也可以通过它们的属性来进行。它对空间数据除管理、检索、查询外，还必须进行各种运算和分析。其输出除表格、文字、数据外，主要的形式是图形。地理信息系统主要用来分析和管理在一定地理区域内分布的各种地学、社会现象和过程。它是地学、计算机、系统工程等学科知识的融合，是跨学科的技术系统。

遥感是地理信息系统重要的数据源和强有力的数据更新手段。遥感的多时相、量纲统一的、动态的全球范围内的快速监测数据，是其他手段所不能替代和比拟的，因而地理信息系统作为一种空间数据管理、分析的有效技术，可为遥感提供各种有用的辅助信息和分析手段。目前，地理信息系统的一个重要发展趋势，是加强空间信息管理系统与遥感图像处理系统的结合，以提高资源与环境信息系统在动态分析、监测与预报方面的能力，改善遥感分析的精度。

20.2.1.2 系统构成

地理信息系统主要是由GIS的硬件、软件、地理数据（库）和系统的管理操作人员四个部分组成。

GIS硬件主要是计算机，包括必备的外部设备如数字化仪、打印机及绘图仪。可选设备有扫描仪、激光绘图仪及打印机、磁带机等。

地理空间数据是指以地球表面空间位置作为参照系的各种景观数据（如自然的、社会的、人文经济的等）。这些数据可以是图形、图像、文字、表格和数字等形式，由系统的建立者通过有关的量化工具和介质输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。

早期的GIS一直是以各种类型的地图作为主要的数据源。随着遥感技术的兴起，遥感信息以其周期性、动态性、信息丰富、获取效率高并可直接以数字方式记录传送等优点成为重要的GIS信息源和数据更新手段。遥感与GIS的结合是空间技术发展的趋势。

系统开发、管理和使用人员是GIS的重要构成因素。因为GIS是一个动态的地理模型，光有系统软硬件和数据不能构成完整的GIS，需要由人进行系统的组织、管理、维护和数据更新，使系统不断得到完善，并合理使用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。

GIS软件是GIS技术的核心，它既是GIS技术的集中体现，又是这一技术的应用基础。一般商品化产品，如美国的ARC／INFO系统，中国的MAPGIS，主要由数据采集、数据管理、数据分析、数据转换和数据输出五部分构成。

（1）数据采集

其功能是完成地学数据采集与输入工作，可用扫描仪、数字化仪、图形终端或其他系统的磁盘数据文件输入。主要的信息源有：专题地图（包括地形图）、统计表格、遥感影像、实测数据以及其他系统的数据文件。

数据采集方式主要有以下几种：① 手工式，是早期和试验时采用的方法，效率和精度均低。② 手扶跟踪数字化，是当前最有效的地图数字化方式，在手扶跟踪数字化仪和数字化板支持下进行。通过这种方式可得到矢量格式的地图数字化数据。③ 自动扫描，是最有前途的数字化方式。由扫描仪进行，扫描仪可以每英寸300～600点（线）采集地图或影像的灰度或颜色，形成点阵像元数据或多波段数据。④ 数据通讯，是在联网方式下获取有关的其他信息系统的一种方式。无论用何种方式采集，其目的都是要把数据源变为GIS可以存贮管理和分析的形式。

（2）数据管理

其功能是实现空间（几何）数据和属性（非几何）数据的存储、检索、查询、编辑、修改。GIS与其他信息系统最大的不同之处是对空间数据的管理。如何实现空间数据与属性数据的统一存储、检索、查询、编辑和修改是评价GIS的一个重要方面。

一个功能强大的GIS产品能够提供一个统一的空间数据库管理系统，提供各种范围内的双向查询、编辑、建模功能，允许快速地修正并更新空间数据及有关的描述数据。例如，最新推出的许多GIS软件都使用了一个优化的、面向目标的数据库管理系统，可以快速地存取大型关系文件，它把现实物体的空间关系、特征和属性存储在同一个网络分布式关系数据库中，所以做图、拓扑数据结构是这种数据模型的特征。

（3）数据分析

数据分析部分借助地学模型（预置式模型或用户自定义模型），完成地理数据的分析和计算工作，是GIS的核心内容。目前比较成熟的分析功能有地面数字高程模型、网络分析模型、邻近分析模型、区域分析模型、拓扑分析模型以及空间距离搜索模型等。

数字地面模型（DTM）在自然地理、地貌、水利、工程设计、管道布线等领域有着广泛的应用。当地图被数字化后，利用等高线通过插值可以生成数字地面高程模型（DEM），并由DEM进一步产生坡度、坡向、沟谷、山脊、地表粗糙度等10多个地形要素，构成DTM数据。利用这些地表信息与植被、土壤、人文要素的相关性，可建立不同的地学应用模型。

网络分析模型在经济地理、市场分析、交通管理等领域有着广泛的应用。此模型根据网络拓扑性质，可以在两点间选择最短路径，并绘出其长度和有关信息，也可以比较各个市场中心服务范围和影响区域。

定距离空间搜索（Buffer）模型和邻近区域分析模型在区域规划、国土整治、土地管理等领域有着广泛的应用。通过指定空间搜索距离，用户可以方便地进行空间检索、查询，了解在一定范围内地理现象的空间分布；通过邻近区域分析模型，用户可方便地进行邻近区域检索、查询、了解区域周围的环境情况。由于用模式来定义表，表和空间数据联系在一起，这样用户能进行集成的空间和属性处理、报表生成、专栏处理、属性标记和相互作用的属性修改、更新等项内容。

点、线、多边形是GIS图形数据的基本单元，与之相应的拓扑分析模型在自然资源管理、生态评价、土地评价和规划等领域有着广泛的应用。它通过多幅专题图或专题图与图像合并办法，生成新的专题图及新的属性表，为运用不同评价和规划模型，完成地理信息的分析和地理数据的计算提供了极大方便。

上述系统底层通用分析模型仅提供了某些数据分析的工具。在具体应用领域还需结合专业知识和实际要求建立用户的应用模型。

（4）数据转换

是提供不同空间数据集的集成途径。空间数据都是用矢量和栅格格式进行采集、存贮和处理的。矢量结构的数据更能表达我们的空间想象，因此它最常用于手工的数据采集。但是，数据自动采集方式往往产生与计算机的规则结构相匹配的栅格结构数据。因此，现代GIS应兼容矢量和栅格两种数据格式，提供多种方法进行两种数据的相互转换，满足多源信息综合分析的需求。

（5）数据输出

数据输出部分将GIS信息或分析结果以可视的形式表示，如屏幕，绘图仪、打印机输出等。系统同时支持软硬件拷贝显示，使用户能够获得在屏幕上所见结果，即在地图成图之前，用户能预先看到硬拷贝输出的图形。用户还可以在图形窗口内编辑地图，包括彩色设计，图廓整饰、生成比例尺、注记、图例、表格、公里网格等，最后由绘图仪或打印机输出。

20.2.2 全球定位系统（GPS）

全球定位系统（GPS：Global Position System）是美军自20世纪70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。它由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成。工作卫星分布在6个轨道面内，卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55°，每个轨道平面配置3颗卫星，每隔一条轨道平面配备一颗备用卫星，轨道的平均高度约为20200 km，卫星运行周期为11小时58分。因此，在同一测站上，每天出现的卫星分布图相同，只是每天提前几分钟。每颗卫星对地球的可见面积为地球总表面积的38%，每颗卫星每天约有5小时在地平线上。同时位于地平线上的卫星数目最少为4颗，最多为11颗。这样的空间配置，可保证在地球上任何时间，任何地点至少可同时观测到4颗卫星，加上卫星信号的传播和接收不受天气的影响，因此GPS是一种全球、全天候的连续实时导航定位系统。GPS的出现，为大量的野外高精度定位工作提供了极大方便，使定位与导航在精度和速度上都产生了质的飞跃，进入了电子化和自动化时代。

GPS作为新一代卫星导航与定位系统。不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性等优点，现在已广泛地在全球应用。需要指出，全球定位系统的导航和定位在概念上是有所不同的，所谓定位是指运动载体，如汽车上安装GPS信号接收机，然后实地测出接收天线所在的位置，这称为GPS定位，也称GPS动态定位。动态的意思是指定位是在极短的时间内完成的。如果GPS接收机在测得运动载体实时位置的同时，还测得运动载体的速度，时间和方位等状态参数，进而可“引导”运动载体驶向预定的目标位置，这称为导航。由此可知，导航是一种广义的动态定位。

GPS是从军事方面发展起来的，出于军事目的，它提供两种服务即标准定位服务SPS（Standard Positioning Service）和精确定位服务PPS（Precise Positioning Service）。前者用于民用事业，后者为美国军方服务。美国政府为限制非军事用户和其他国家使用GPS的精度，分别在 1991年和 1994年实施了“SA（Selective Availability）”技术和“AS（Anti-spoofing）”技术，即“有选择可用性”技术和“反电子欺骗技术”。使SPS服务水平定位精度降低到100 m，而在密码保护下的PPS服务精度提高到1 m。

针对实施的“SA”技术，各国纷纷采用技术对策，出现了差分GPS即DGPS（Differential GPS）。“差分”的概念在无线电导航领域早就被采用，差分GPS的提出，使差分技术提高到过去从未有过的重要地位。采用差分GPS几乎可以完全消除“选择可用性”带来的误差。它利用某些地面发射站送出的已知精确位置的基准信号，将其与GPS的定位信号进行比较和修正。这样，通过建立基准通讯链方式，使GPS数据实现精确校正。目前利用差分技术可使定位精度超过单独使用PPS所得到精度。因此，美国比其他许多国家更快地将DGPS投入到实际使用中，目前其精度可达1 cm，用它可监视地球和冰川的微小运动。2001年美国取消了“SA”技术限制，GPS的定位精度大大提高。

全球卫星定位系统的迅速发展，引起了各国军事部门和广大民用部门的普遍关注。GPS定位技术的高度自动化及其所达到的高精度和具有的潜力，也引起了广大测量工作者的极大兴趣。特别是近十多年来，GPS定位技术在应用基础的研究、新应用领域的开拓、软件和硬件的开发等方面都取得了迅速发展。广泛的科学实验活动为这一新技术的应用展现了极为广阔的前景，经典的大地测量技术经历了一场意义深远的变革，从而进入一个崭新的时代。

目前，GPS精密定位技术已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其对经典大地测量学的各个方面产生了极其深刻的影响。它在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理勘探、资源勘察、航空与卫星遥感、工程变形监测、运动目标的测速以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分地显示了这一卫星定位技术的高精度与高效益。

20.2.3 RS、GIS和GPS多功能综合

作为空间信息处理的3S技术系统，在空间信息管理中各具特色，均可独立完成自身的功能。同时，它们所能解决的问题之间又有很多关联性，在解决问题的功能上又各自存在着优点和不足：GIS具有较强的空间查询，分析和综合处理能力，但获取数据困难；RS能高效地获取大面积的区域信息，但受光谱波段的限制，且数据定位及分类精度差；GPS能快速地给出目标的位置，对空间数据的精确定位具有特殊意义，但它本身通常无法给出目标点的地理属性。因此，只有三者有机结合起形成一个多功能综合的技术系统，才能发挥更大的作用（图20-3）。在3S系统中，简单地说，GIS相当中枢神经，RS相当传感器，GPS相当定位器，三者的共同作用将使地球能实时感受到自身的变化，使其在资源环境和区域管理等众多领域中发挥巨大作用。RS，GIS和GPS三者的结合与集成已成为当今空间信息系统的发展方向，也是空间科学发展的必然趋势。

图20-3 3S技术系统

20.2.3.1 GIS与RS的结合

GIS和RS都是独立发展起来的支撑现代地学的空间科学技术，其中GIS是管理与分析空间数据的有效工具，RS是空间数据采集和分类的有效工具，它们的研究对象都是空间实体，二者关系十分密切。

GIS和RS的结合主要表现在RS对GIS动态地提供和更新各种数据，而GIS作为空数据处理分析的技术工具，可大大提高RS空间数据的分析能力及分析精度。在实践中，RS和GIS结合的主要形式是利用遥感图像经过计算机图像处理、信息提取、目视解译等方式，编制各种专题图，而后通过数字化仪等输入设备将专题图上所需信息输入到地理信息系统中，或者遥感数据经图像处理、分类和模式识别等方式提取有关信息直接进入地理信息系统数据库。这种结合方式的实质是用遥感形成专题系列数据库（包括遥感图像库）提供给地理信息系统。数据库中各专题要素因来自同一信息源，保证了时相和图幅位置配准，所以很适合在地理信息系统中进行多重信息的综合与复合分析，从而派生出综合性数据及图件，最大限度地发挥有关数据的作用。例如，在流域综合治理中，根据单要素的坡度图、土壤类型图、地貌类型图及植被类型图，通过地理信息系统中的有关模型分析可得到土地利用评价图及土地利用规划图等。

20.2.3.2 RS与GPS的结合

GPS和RS都可看作为GIS的数据源的获取系统，而且，GPS和RS既分别具有独立的功能，又可以互相弥补其不足。

首先，GPS的精确定位功能解决了RS获取目标信息定位困难的问题。在GPS问世以前，地面同步光谱测量、遥感的几何校正和定位等都是通过地面控制点进行大地测量才能确定的，这不但费时费力，而且当无地面控制点时更无法实现，从而严重影响数据实时进入系统。GPS的快速定位为RS数据实时、快速进入GIS系统提供了可能。也就是说，借助GPS可使RS迅速进入GIS分析系统，保证了RS数据及地面同步监测数据获取的动态配准、动态地进入GIS数据库。

其次，利用RS数据实现GPS定位遥感信息查询。此外，利用GPS形成了一系列新技术，如GPS气象遥感技术，利用GPS卫星和接收机之间无线电讯号在大气电离层和对流层中的延迟时间，了解电离层中电子浓度和对流层中温度湿度获得大气参数及其变化情况。因而目前建立和正在建立的全球许多GPS观测网将是提供大气参数的一个重要新数据源。对天气预报尤其是短期天气预报发挥巨大作用。

20.2.3.3 GPS与GIS的结合

GPS和GIS的结合，不仅能取长补短使各自的功能得到充分的发挥，而且还能产生许多更高级功能，从而使GPS和GIS的功能都迈上一个新台阶。

通过GIS系统，可使GPS的定位信息在电子地图上获得实时的，准确的形象的反映及漫游查询。通常GPS接收机所接收信号无法输入底图。若从GPS接收机上获取定位信息后，再要回到地形图或专题图上查找，核实周围地理属性，该工作十分繁杂，而且花费时间长，在技术手段上也是不合理的。如果把GPS的接收机同电子地图相配合，利用实时差分定位技术，加上相应的通信手段组成各种电子导航和监控系统，可广泛用于交通、公安侦破、车船自动驾驶、科学种田和海上捕鱼等方面。

GPS为GIS及时采集、更新或修正数据，例如在外业调查中通过GPS定位得到的数据，输入给电子地图或数据库，可对原有数据进行修正、核实、赋予专题图属性以生成专题图。