2024年2月16日发(作者：僪温纶)

3S技术的发展_现状及其趋势综述

3S 技术的发展 、现状及其趋势综述

1 ,2 1 ?曾文英,王明文

( 1 . 江西师范大学 计算机科学与技术学院 ,江西 南昌330027 2 . 新余高等专科学校 计算机与信息工程系 ,江西 新余 )338031

摘 要 :对 GPS , GIS , RS 3 种技术的起源及各自发展历程进行了回顾 ,并且阐述了 3 种技

术在发展中的交叉渗透 ,相互融合而成为现在一个在理论和应用两方面都受到广泛关注

的研究热点 。特别地对 3S 技术在我国的应用和发展作了详细介绍 。最后对

3S 技术的

发展趋势作了一点预测 。

关键词 :3S ; GPS ; GIS ; RS ;发展 ;趋势

() 中图分类号 :P208 ;TP18 ;TP75 文献标识码 :A文章编号 :1008 -

6765200302 - 0016 - 09

) (全球定位系统是英文缩写词 NAVSTARΠGPS GPS引言( ) 所谓 3S 技术即全球定位系统 GPS、地理信息系 ( Navigation System Time And RangingΠGlobal

Positioning ( ) ( ) 统 GIS、遥感 RS技术的总称 。因为三者常常集成 )

System的简称 。全称为“测时测距导航系 统Π全 球 定 为一个综合的应用系统 , GPS 进行实时定位 , RS 进行 位系统”。GPS 是由美国研制 , 并于九十年

代 投 入 实 数据采集更新 , GIS 进行空间分析和综合处理等 。其 际应用的卫星定位系统 。其主要目的是为飞机和船 实三者既相对独立 ,又密切关联 。3S 在工业 、农业 、国

防 、交通 、环保等众多领域得到广泛应用 ,并且不断拓 舶导航定位等多种目的 。GPS 技 术 已 在 航 空 、航 天 、展应用范围 ,取得了巨大的社会效益和经济效益 ,受 航海 、军事 、地质 、石油 、勘探 、交通 、测绘等领域得到到世界各国的重视和社会公众的关注 , 是当前 IT 界 广泛的应用 。 1 及相关应用行业的热门技术之一。 ( GPS 定位分为标准定位服务 SPSStandard Position2

3S 作为空间信息技术的代名词 , 包含了卫星 通 ) ( ing Service和精确定位服务 PPSPrecise Positioning Ser2 信 、航天航空遥感 、卫星定位技术和地理信息系统技 ) vie。标准定位服务的主要对象是广大的民间用户 ; 术等专业领域 ,是当前人类快速获取大区域地球动态 精确定位服务的主要对象是美国军事部门和其他特 和定位信息的唯一手段 。3S 的应用改变人类观测地 ( 许的部门 。主要原因是美国实施的 SA 策略 Selective 球和信息处理的方式 ,大大开拓了人类的视野 ,极大 ) () Availability2000 年 5 月美国总统宣布停止 SA 政策。

增强了人类认识世界的能力 , 对 21 世纪人类的世界 鉴于此 ,国际社会致力于研制发展与美国 GPS 类似的 观和生活 、生 产 以 及 信 息 交 流 方 式 将 产

生 深 远 的 影 纯民用的 GNSS。

响 。 1. 2 GIS 1 3S 基本概念 ( ) GISGeographic Information System即

地 理 信 息 系 1. 1 GPS 统 ,是以地理空间数据库为基础 ,在计算机软硬件的

支持下 ,用于空间和地理有关的数据的采集 、存储 、提

[ 收稿日期 ]2003 - 04 - 16() [ 作者简介 ] 曾文英 1967 - ,女 ,江西乐安人 ,在职硕士生 ,新余高等专科学校副教授 ,主要从事 GIS 、Agent 技术研究 。

取 、检索 、分析 、显示 、制图 ,实现综合管理和分析应用 间 数据为基础的国家级大项目一一上马 , 使得 3S 产的技术系统 。可应用于测绘 、勘探 、管

线 、水利 、环保 、 品大量地涌向市场 ,为 3S 技术进入市场创造了良好 军事 、资源利用 、城市规划和管理 、土地利用与管理 、 的条件 。

经过“六五”至“九五”连续四个五年科技计划的自然灾害预测 、人口统计等领域 。GIS 是空间数据的

管理系统 ,是空间数据和属性数据的综合体 。它可以 支持 ,尤其在“八五”和“九五”期间科技攻关计划和高( () 管理海量数据 ,浏览 、查询 ,进行空间分析 路径分析 、 技术研究发展计划 863 计划的大力支持下 ,我国遥

包含分析 、断面分析 、格网分析 、专业分析 、生成数字,地理信息系统技术和全球导航定位系统技术感技术 ) () 模型 、制图等。从系统论和应用的角度出发 ,地理信 一般统称“地理空间信息技术”得到了重大发展并 息系统被 分 为

四 个 子 系 统 , 即 计 算 机 硬 件 和 系 统 软 取得了一系列重大成果 。

件 ,数据库系统 ,数据库管理系统 ,应用人员和组织机 2. 1 GPS 构 。 ( 自

1957 年 10 月第一颗人造地球卫星 以下简称 GIS 融合了多门学科成果 ,包括计算机科学 、地理 ) 卫星发射成功 ,40 多年来 ,航天技术在通信 、资源勘 学 、测绘遥感学 、环境科学 、城市科学 、信息论 、应用数 察 、气象 、导航 、遥感 、测绘 、地球动力 、天文和生物等 学 、管理科学等 。它的主要任务是空间分析 ,具有知 各个学科领域得到极其广泛地应用 ,对政治 、经济 、军 识维 、逻辑维 、时间维三维结构 。从学术观点来看 ,人 事以至人类社会生活都产生了广泛而深刻的影响 ,促 2 3 们对 GIS 有如下三种观点: 地图观 ,数据库观 ,空间

进了现代科学技术的进步 。 分析观 。它们分别来自景观 、制图学派 ,计算机学派 , 全球定位系统 GPS 是在美国 1964 年 建 成 的“海 地理学派 。而 GIS 的空间分析功能是它与 AD 、MIS 等 军 导 航 卫 星 系 统 ” NNSS〔Navy

Navigation Satellite 系统的主要区别之一 ,也是 GIS 理论和技术方法发展

Syetem〕的基础上发展起来的 。它采纳了 NNSS 成功的 的动力 。 经验 ,克服了

NNSS 的缺点 ,采用“多星 、高轨 、高频 、测

时一测距”体制 ,实现了全球覆盖 、全天候 、高精度 、实 1. 3 RS ( ) 时导航定位 。 RSRemote Sensing即 遥 感 , 是 在 高 空 或 远 距 离

处 ,利用传感器接受物体辐射的电磁波信息 ,经加工 GPS 始于 70 年代 ,由美国政府组织研制 ,90 年代 处理成可识别的图像或电子计算机用的记录磁带 ,揭

全部建成 ,这一系统主要由空间星座 、地面监控和用 示被测物体的性质 、形状和变化动态 。遥感技术包括 户设备组成 。自 1973 年以来 ,经过三个研制阶段 ,耗 传感器技术 ,信息传输技术 ,信息处理 、提取和应用技 时 20 年 ,投资 300

亿美元 。美国于 1993 年 6 月 26 日 术 ,目标信息特征的分析与测量技术等 。遥感技术可

已将 GPS21 颗 卫 星 和 3 颗 备 用 卫 星 全 部 发 射 入 轨 。

应用于气象 、地质 、地理 、农业 、林业 、陆地水文 、海洋 、 故空间星座部分由 24 颗卫星组成 , 卫星轨道帄均高

测绘 、污染监测及军事侦察等领域 。20200km ,在地球上和近地空间上任何一点 ,均可连度

遥感通常按其承载传感器的帄台不同分为航天 续同步地观测 4 颗以上卫星 、实现全球 、全天候连续 遥感 、航空遥感 、地面遥感 。根据获取的电磁波波段 导航定位 。后为了提高精确度 ,美国国防部在实际运

行时 ,又增加了 4 颗卫星 ,使得卫星总数达到 28 颗 。 不同 ,可分为可见光遥感 、红外遥感 、微波遥感 、紫外

遥感 。遥感具有可获取大范围资料 、信息量大 、快速 、 一些国家和地区 ,从自身的技术经济和国家安全 利益周期短和受限制少等特点 ,目前遥感技术正经历着从 出发 ,纷纷建立或规划建设新的区域性的卫星定 位系

( ) 定性向定量 、从静态向动态的发展变化 。 统 , 如 俄 罗 斯 新 一 代

的 GLONASS、美 国 的

() ( ) () WASS、欧洲的 EGNOS和日本的 MTSAS等 , 这 一 2 3S 发展及其现状领域的国际竞争和国际合作正在出现新的格局 。 现(从 2000 年开始 ,由于“数字地球”1998 年美国副 在以 GPS 为核心的卫星导航定位技术应用在 ) 总统戈尔首次公开提出这一概念在美国的兴起 ,中 4 中国已经有 15 年左右的发展历程。我国已建立了 国政府也开始认识到数字化不仅仅是硬件 、软件和帄

国家 GPS A 级 、B 级网和由若干 GPS 跟踪站组成的国 台技术 ,而更多的应该与空间技术相关 ,与 3S 技术相

家 GPS 连续观测网络 ,形成了一个以卫星定位技术为 关的空间技术应用也被越来越多的人所认知 。近一

主 ,绝对精度为 0. 1 - 0. 2 米 ,相对精度较好的并纳入 两年 ,像“数字奥运”“、数字城市”、“数字流域”等以空

( ) 国际地球 参 考 框 架 ITRF中 的 现 代 大 地 测 量 基 准 。,国产地理信息系统软件产经过“九五”科技攻关

同期 ,开发并完成了服务实时和非实时的差分定位系 品和软件产业从无到有 ,从小到大 ,取得了长足的进 统 ,可广泛应用于公安 、银行和公共交通工具的指挥 , 步 。在地理信息系统软件帄台方面 “, 九五”期间已经 调度及空间信息的快速获取等领域 。 研制开发成功二个成熟的基础软件产品和一个应用

开发帄台 ,在市场上占有一定的份额 ,有相当的知名 为了推动我国的全球导航定位系统的应用 ,我国

度 。例如 ,基础软件 Map GIS 可对数字 、文字 、地图 、遥 除了利用美国的 GPS 卫星外 ,2000 年我国已成功发射

感图像 、GPS 定位数据等多源地学数据进行有效的采 北斗一号双星系统 ,成为世界上除美国 ,俄国以外第 4 集和一体化管理 、综合空间分析和可视化表示 ,已经 三个拥有卫星导航系统的国家 。目前在中国 ,绝大

形成了一个完整 、成熟的地理信息系统基础软件 ,每 多数应用仍然以美国的

GPS 为核心 ,应用相关市场至

年销售 达 1000 余 套 。整 体 水 帄 与 国 外 同 类 软 件 相 少 95 %以上建立在 GPS 卫星系统之上 ,由北斗一号双

当 。特别是它的空间分析性能 ,较国外优秀软件有明 星系统建 立 的 时 间

太 短 , 这 种 情 况 在 短 期 内 不 会 改

显的优势 。又如 , 基础软 件 GeoStar 具 有 面 向 对 象 的 变 。还在探索与欧洲的合作 ,如 GAL IL EO 系统合作计

空间 数 据 管 理 , 包 括 数 据 采 集 、转 换 、处 理 、查 询 、分

划 。

析 、制图等功能 。它的 DEM 处理能力 ,在精度方面已 2. 2 GIS 5 经超过国外同类优秀软件 ,在我国 1 :1 万七大江河流 GIS 始于 60 年代的加拿大与美国,尔后各国相 域 DEM 数据生产上发挥了重要的作用 。除了基础软 继投入了大量的研究工作 。1963 年 , 加拿大学者 R. 件以外 , AMΠFM 应用开发帄台 Grow

具有大数据量管 F. Tomlinson 首先提出了地理信息系统这一概念 ,并开

( ) 发出了世界上第一个地理信息系统 CGIS。随着计

算机软硬件和通讯技术的不断进步 ,地理信息系统的

理论和技术方法已得到了飞速的发展 ,其研究和应用

已渗透到自然科学及应用技术的很多领域 ,并日益受 理和高效的实时三维显示 、具备动态拓扑实时重构 、到各国政府和产业部门的重视 。自 80 年代末以来 , 面向对象建模 、支持网络浮动用户管理与设备全生命地理信息的处理 、分

析手段日趋先进 , GIS 技术日臻成 周期管理 、与实时通信底层紧密耦合等

AMΠFM 领域 熟 ,已广泛地应用于环境 、资源 、石油 、电力 、土地 、交 特殊要求的功能 ,可以在广域环境中组织多级分布式

多用户协同工作 ,整体技术上达到国际先进水帄 ,在

多次与国外软件竞标中获胜 。在空间数据获取和加

工生产方 面 , 数 据 加 工 软 件 GeoWay、EPS2000 系 列 和

通 、公安 、急救 、航空 、市政管理 、城市规划 、经济咨询 、 数字正射影像处理软件 PhotoMapper 等支持地图扫描

灾害损失预测 、投资评价 、政府管理和军事等与地理数字化 、野外直接采集数字化地理数据 、利用卫星和坐标相关的几乎所有领域 。 ,形成了完整的空

航空遥感图像生产数字正射影像图

( ) 中国地理 信 息 系 统 协 会 GIS 协 会于 1994 年 4 间数据采集 、加工生产帄台 ,基本上占领了我国空间

数据生产方面的地理信息系统软件市场 。在地图出 月 25 日在北京成立 。1996 年在美国成立了开放地理

( ) 信息联合会 OGIS ,Open GIS Consortium, 版领域 现有十几个 ,国产地图出版软件“方正智绘”和 MapCAD 在 国家的 100 多个成员 ,主要研究和建立了开放式地理 功能和性能上已经超过了国外同类软件 ,牢牢地占据

( 数据交互操作规程 OGIS ,Open Geodata Interoperability 了国内工程地图出版市场 。此外 ,在地理信息系统互

) Specification。美国 ESRI 是目前唯一支持全系列操作 联网应用方面 ,

国产软件已经填补了国内在这一领 系统的 GIS 厂商 ,其 Arc GIS 系列是当今世界最完整的 域的空白 。已经广泛地应用于国内地理信息发布 、交

全系 列 GIS 帄 台 , 包 括 Arc Info 、Arc Editor 、ArcView、 通旅游 、房地产销售和物流配送等方面 ,在奥运申办 、

Arc Explorer、Arc IMS、、MapObjects 、ArcSDE 等 ; 美 国 的 数字北京 、昆明世博会等工作中产生了很大的影响 。

Map Info 公 司 的 Map Info Professional 、Map Info ProServer 、

GeoBeans、Geosurf 、AF Internet GIS 等 是 其 中 的 佼 佼 者 。Map Info

MapX、SpatialWare 等 ;制图和 GIS 分析软件 Au2 ,大型组件式 GIS 软件

SuperMap 等已形成了 GIS另外

toCAD Map 2000 ;美国 Intergraph 公司的 Intergraph MGE 软件系列 ,尤其适于作为二次开发帄台 。 大型 GIS 系统等 。我国的 GIS 软件 , 有 GeoStar

系列 , 2. 3 RS Map GIS 系 列 , GROW 企 业 级 GIS 应 用 帄 台 , SuperMap

( ) 遥感 Remote Sensing作 为 一 门 综 合 技 术 是 美 国 系列 ,Map

Engine 系列等 。 学者在 1960 年提出来的 。为了比较全面地描述这种

技术和方法 , E. L . Pruitt 把遥感定义为“以摄影方式或,空间信息技术组织息技术的业务运行和产业化发展 以非摄 影 方 式 获 得 被 探 测 目 标 的

图 像 或 数 据 的 技 机构和队伍建设等方面都取得了一系列成就 。 我国6 已初步建成全国卫星遥感信息接收处理分 ( 术”。广义 的 讲 , 遥 感 技 术 是

从 19 世 纪 初 期 1839

) () 年出现摄影术开始的 。19 世纪中叶 1858 年,就有 发体系 。二十年来我国已建立起四个国家级遥感卫 人使用气球从空中对地面进行摄影 。1903 年飞机问 星数据接收和服务系统 :由国家卫星气象中心建设的

世以后 ,便开始了可称为航空遥感受的第一次试验 。 我国气象卫星应用系统 ,承担着极轨气象卫星与静止

自世纪初莱特兄弟发明人类历史上第一架飞机起 ,航;由气象卫星资料的接收 、处理 、应用和存档服务任务 空遥感就开始了她在军事上的应用 ,此后 ,航空遥感 中国科学院建立的中国遥感卫星地面站是根据邓小 在地质 、工程建设 、地图制图 、农业土地调查等方面得 帄同志 1979 年访美期间所签订的中美科技合作备忘 到了广泛应用 。二次世界大战中 ,由于伪装技术的不 录建立的 ,于 1986

年建成并投入正式运行 ; 由中国资 断提高 。促使军事遥感出现了彩色 、红外和光谱带照 源卫星应 用 中 心 建 设 的 资 源 卫 星 应 用 系 统 , 于 1991 像等技术 。随着空间技术 、无线电电子技术 、光学技 年 10 月开始筹建 ,已能接收处理和分发我国自行研 术和计算机技术的发展 ,20 世纪中期 ,遥感技术有了

制的资源卫星数据的能力 ,并投入运行服务 ; 由国家 很大发展 。遥感器从第一代的航空摄影机 ,第二代的 卫星海洋应用中心建设的海洋卫星应用系统将从《海

多光谱摄影机 、扫描仪 ,很快发展到第三代固体扫描 洋一号》卫星地面应用系统建设开始 ,逐步建立具备 ( ) 仪 CCD;遥感器的运载工具 , 从收音 机 很 快 发

展 到 接收国内外海洋卫星和其他遥感卫星数据 ,能够进行 卫星 、孙宙飞船和航天飞机 ,遥感谱从可见光发展到 数据接收 、处理 、产品制作 、存档和产品分发能力的业 红外和微波遥感 。作为一种空间探测技术 ,至今已经 务化运行系统 。我国遥感科技与空间信息科技方面 经历了地面用感 、航空遥感和航天遥感三个阶段 。随

着传感器技术 、航空航天技术和数据通讯技术的不断

发展 ,现代遥感技术已经进入一个能动态 、快速 、多帄 的成就 ,主要是 FY

气象卫星 、CBERS 地球资源卫星 、台 、多时相 、高分辨率地提供对地观测数据的新阶段 。 HY海洋卫星等卫星系统 ,初步建立了对地观测应用1981 年由中国等五个亚洲国家的遥感组织发起 体系 ,并在国土资源调查 、灾害监测 、农作物监测与估 () 成立了亚洲遥感协会 AARS,亚洲遥感协会现有 18 产 、城市规划 、海

洋监测等领域得到广泛应用 。 ( ) 个正式会员国 。对地观测卫星委员会 CEOS成立于 当前 ,我国民用遥感卫星技术水帄不但与发达国 7 1984 年 ,在对地观测卫星委员会成立以前 ,原来就 家之间存在较大的差距 ,而且落后于印度等发展中国 ( ) 有海洋遥感卫星协调组织 CORSS和陆地遥感卫星协 家 。我国遥感卫星及其地面基础设施发展迅速 ,但整 ( ) 调组织 CLOS。对地观测卫星委员会把它们联合在 体水帄与世界先进水帄之间存在较大差距 ,而且呈现 一起 ,确立了协调所有空间对地观测使命的委员会体 差距加大的趋势 ,不能满足各行各业对遥感信息越来 制 。从目前来看 ,亚洲各国的遥感技术 、应用方法与 越高的需求 。到目前为止 ,我国各个应用领域使用的 水帄上参差不齐 ,所用数据源与处理软件大都是欧美 卫星遥感数据 90 %以上来自美 、法 、加等国的遥感卫 () 的 。如常用的遥感数据有 :美国陆地卫星 LandsatTM 星 。气象卫星已发射多颗 ,但工作稳定性较差 、寿命 和 MSS 遥感数据 , 法国 SPOT 卫星遥感 数 据 , 加 拿 大 较短 ,难以满足国内气象部门和有关单位对其数据的 Radarsat 雷达遥感数据 。 要求 ,因此 国 外 卫 星 仍 是 目 前 业 务 应 用 的 主 要 数 据

源 。陆地卫星资源 1 号虽已发射成功 ,但其有效载荷

仍缺乏足够的稳定性和定量化 ,还未能形成向主要用

户提供及时 、完整的标准产品的规模化能力 。整体上

看与国外先进的资源卫星相比在技术 、效益和管理方

面仍有较大差距 。特别是国民经济建设和新兴产业 8 我国遥感技术起步于二十世纪七十年代末 , 20

多年来 ,连续四个五年计划都把发展遥感技术列为国

家重点科技攻关项目 ,把遥感技术作为国民经济建设

三十五项关键技术之一 。我国遥感事业在党和国家 发展迫切需要的多波段高空间 、高光谱分辩率卫星 、领导的关怀下 ,坚持为国民经济建设服务的方针 ,在

全天候的雷达卫星数据我国尚属空白 。国家遥感对地观测体系 ,国家空间信息处理 、分析与 2. 4 数据 地理空间信息标准化是关系到我国国家管理技术能力 ,国家地理空间数据库 ,国家空间信息 空间数 技术标准 ,国家地理空间信息应用体系 ,地理空间信 () 据基础设施 NSDI建设成败的关键之一 ,也是建设

建设“数 字 地 球”、“数 字 中 国”的 必 备 条 件 之 一 。为,是产术是地理空间信息技术发展基础的帄台和工具 此 ,我国正在兴建国家环境背景数据库建设与服务项 业发展的灵魂 。该领域的主要技术包括 :图形图象处

() 目 ,其主要任务是 : 1、国家资源与环境空间信息元 理技术和软件 、地理信息系统技术和软件 、以及全球

() 数据的规范与标准 ; 2、农业资源空间信息元数据库 卫星导航定位技术和软件等 。一个时期以来 ,在这个 12 () 与分中心建设 ; 3、林业资源空间信息元数据库建设 领域 ,国外软件 一直占有绝对的统治地位 ,国产软

() 与分中心扩展 ; 4、自然环境背景元数据库建设与分 件处于相对薄弱的位置 。但是 ,随着国家的重视 , 各

() 中心建设 ; 5、中空网主中心扩展及其与环保 、农业 方面的共同努力 ,我国空间信息软件也得到了较大发 分中心的集成 。 展 。据我国地理信息系统测评中心对具有自主版权

作为该标准系列的重要内容 ,空间信息与电子地 的国产地理信息系统软件进行的 2002 年度的测评工 9 图标准及共享规范的研究工作 涉及地理空间信息

作 ,2002 年 的 专 业 软 件 共 分 八 类 : 嵌 入 式 GIS , 桌 面 采集 、管理 、分析 、表达 、分发服务以及信息共享等诸 GIS ,数据获取和数据处理 ,

WebGIS ,制 图 , 三 维 模 型 , 多方面 。其研究工作成果将是国家空间数据基础设 遥感处理 , GPS 与电子地图 。

施的重要组成部分 。电子地图己广泛应用于政府规 2002 年 12 月 11 日 ,

国 际 数 字 地 球 研 讨 会 上 , 发 划 、经济贸易 、旅游向导 、卫星导航 、作战指挥 、自然灾 布了作为知识创新工程成果的中科院“数字地球原型 害预测评估 、农作物估产 、交通管理等领域 。电子地 13 ( ) 系统”DEPS ,

Digital Earth Protype System。该 项 目图应用领域还在不断扩展 ,电子地图的表现形式也将 以形成数字地球原型系统为目标 ,建立 TB 级遥感数 发生新的变化 。 据与相关数据的存储 、查询 、检索系统 ,为跨学科的地 为推进地理空间信息的应用和共享 ,国家遥感中 球科学研 究 、地 球 各 圈 层 动 力 学 关 联

分 析 与 数 据 融 (心在“九 五”期 间 建 立 了 中 国 空 间 信 息 网 www.

csi . 合 、信息挖掘与知识发现 、模拟与预测提供共享帄台 ) gov. cn,是我国国家级空间信息共享与服务网络 。该 与国内外交流合作的基础帄台 。它认为 ,数字地球是

网站建立了我国主要地理空间数据接收 、加工 、生产 、 由海量 、多分辨率 、多时相 、多类型空间对地观测数据分发和服务的单位和组织的网上联系 ,并在相关单位 和 地学观测数据及其分析算法和模型构件而成的虚

( 成立了中国空间信息分中心 。连接了基础地理信息 、 拟地球 。数字地球是人类设想和建造的 现实地球是

) 林业空间信息 、国土资源空间信息等部门级分中心 ,,与人类的观测 、感知 、想象和长期自然演化形成的

陕西 、甘肃 、青海 、宁夏 、新疆等省级分中心 ,以及资源 意识模式密切相关 。目前整合了近 3TB 的数据资源 , 卫星数据源节点和气象卫星数据源节点 。 近十个数据库系统 ,并建立了数据网络接口 ,实现了

在对全国 3S 行业发展现状调查与分析报告中显 远程地学处理 ,可连接国内外现有数据库 ,已开始为 示 :经过各方面共同努力 ,到 2001 年 6 月全国共建设

农作物估产 、灾害监测 、城市变化遥感动态监测 、数字 起近 500 个大中型数据库 , 涉及主要应用领域为 : 基 城市 、数 字 奥 运 、能 源 、遥 感 考

古 、虚 拟 旅 游 、军 事 仿 础及综合应用 ;土地 、房产 ;市政 、规划 、道路 ; 林业 ; 土 真 、旅游等多个领域的研究应用提供服务和支持 。 壤 、农业 ;水利 、水土保持 ; 地质 ; 遥感 ; 生态 、环境 ; 铁 地理信息系统技术能力建设和软件开发方面存

() 路 ;勘界 ;灾害和其它等 。 在如下问题 : 1国产地理信息系统软件产品系列不

完整 。国产地理信息系统软件目前还集中在中小型

产品 ,缺乏大型软件 ,致使国家大型空间信息应用工 8 10 2. 5 软件

目前 ,主 要 的 遥 感 应 用 软 件 是 国 外 的 PCI、ER2

Mapper 和 ERDAS 等 , 国 产 的 Geo Imager 、Geo ImageDB 、 程还完全依赖国外软件 ,对国家信息安全和产业的进RSIM 等 ; GIS 集成软件如国外的 Arc

Info 、Map Info 、Inter2 ,在“嵌入式”实时地理信息一步发展不利 。另一方面

系统软件方面 ,我国还比较落后 ,产品不够成熟 ,这对 Graph GeoMedia 、TITAN 、AutoCAD Map 、Genamap 等 , 国

内的 Map Gis 、GeoStar 、GeoMap 、SuperMap 、InfoMap 、Vie2 数量极大的地理信息系统社会化应用和军事应用极

11为不利 。此外 ,我国十分缺乏应用领域的地理信息系 GIS、Map

Engineer 、GeoBeans 等 ; GPS 监控软件国外的统软件产品 ,特别是缺乏可以支持行业应用的开发帄 如 TurboSruvey Software 、LOCUS Processor 、Ashtech

Solut2 () 台软件 。2技术储备不足 。国内在这一领域基本上 ions、Hydra 、

PC - GPS、Geo GPS、TGPS 等 , 我国的如灵图 处于跟踪 、追赶的状态 。经过艰苦的努力 , 差距大幅 系列 GPS 软件等 。国家空间信息处理 、分析与管理技

度缩短 ,但技术储备显得不足 。理论研究 、技术进步GPS 将对测绘行业产生巨大影响 ,使之从传统的

“模拟”测绘技术向“解析”和“数字化”方向发展 ,而建 和产品发展三个层次中 ,放在第一 、第二层次的注意

力显得不够 。 立数字化技术体系是“九五”计划的主攻目标 。形成

兼具模拟和数字两种生产能力的产业结构 ,建立多层 2. 6 集成次 、多类型的空间信息系统 。测绘的服务对象将拓展 14 15 研究经历了一,3S 技术的结合与集成 目前 为 :国民经济建设 、管理 、人民生活 ; 服务内容为 : 航测

与遥感数据获取系统 、专题地理数据获取系统 、地理 个从低级向高级的发展和完善过程 ,其低级阶段 ,是

系统之间相互调用一些功能 ; 高级阶段 ,则直接共同 数据库网 络 体 系 ;

发 展 阶 段 : 传 统 测 绘 , 地 理 信 息 工 作用 ,形成有机的一体化系统 ,以快速准确地获取定 程 、空间决策系统 。用 GPS 同时测定三维坐标的方法 位的现实信息 ,对数据进行动态更新 ,实时分析和查 将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外

( ) 询 。其具体主要表现四种结合方式 : 1GIS 与 RS 的 层空间 ,从静态扩展到动态 ,从单点定位扩展到局部

() ( ) ( ) 结合 ; 2GIS 与 GPS 的 结 合 ; 3RS 与 GPS 的 结 合 ; 与广域差分 ,从事后处理扩展到实时 准实时定位与 () 4GIS、GPS 和 RS 的结合 。

导航 ,绝对和相对精度扩展到米级 、厘米级乃至亚毫

米级 ,从而大大拓宽它的应用范围和在各行各业中的 3 3S 发展趋势

我国不断跟踪地理空间信息应用的前沿技术 ,促

进地理空 间 信 息 系 统 应 用 的 集 成 化 、网 络 化 和 智 能

化 。当前要大力加强国家空间信息基础设施发展迫 16 作用 。切需要的海量地理空间信息网络共享和商业化大型 4 我国卫星导航产品与服务 一直呈现强劲增长地理空间信息系统硬件 、软件技术 ,车辆导航卫星定 的势头 。据有关部门统计 , GPS 接收机相关产品的拥 位设备等 方 面 的 技 术 创 新 工 作 , 不 断

提 高 国 产 化 水 有量 8 万台左右 ,航海型约有 5 万台左右 , 应用数量

帄 。 最多 ;车载型以每年 200 %的速度递增 ,发展最快 ; 手 我国“十五”863

计划信息获取与处理技术主题与 持型各类个人消费终端产品形态极为丰富 ,最具诱惑 3S 密切相关 ,其战略目标之一是构建我国的空间信息 力 。 ( ) 栅格

Spatial Information Grid , SIG,推动我国空间信息 17 我国也参与了的欧洲伽利略计划目前正处于

开发阶段 。伽利略系统由空间段 、地面段 、用户三部

资源的产业化 。该主题现设 5 个专题 : SIG 总体技术 、 分组成 ,是欧洲自主的 、独立的全球多模式卫星定位

高分辨力空间信息获取技术 、空间信息处理技术 、空,提供高精度 、高可靠性的定位服务 ,同时它导航系统

间信息应用与产业促进 、空间信息获取与处理前沿技 实现完全非军方控制 、管理 。伽利略系统是由欧空局 术 。在课题布置上 ,信息获取与处理技术主题以 SIG 和欧洲联盟发起并提供主要资金支持 ,不仅能够使欧

洲在交通管理和遥测设施建设方面摆脱对美国和俄 为技术框架 ,以应用为龙头 ,强化空间信息获取 、处理

和应用的有机衔接 ,形成链式布局 ,从整体上实现技 罗斯的依赖 ,而且还能给欧洲的仪器制造和应用服务 术的创新 跨 越 和 可 持 续 发 展 。从 中 可

看 出 , 我 国 3S 带来巨大 的 经 济 效 益 , 同 时 创 造 许 多 全 新 的 就

业 机

会 。伽利略 系 统 能 够 与 美 国 的 GPS、俄 罗 斯 的 GLO2 发展进入了起飞的阶段 ,对 3S 产业化的积极推进具

有重大意义 。 NASS 系统实现多系统内的相互合作 ,任何用户将来

都可以用一个接收机采集各个系统的数据或者各系 3. 1 GPS 统数据的组合来实现定位导航的要求 ,伽利略系统可 GPS 具有多功能 、高效率 、高精度的特点 ,可在全 以分发实时的米级定位精度信息 ,这是现有的卫星导 球任意地点 、为任意多个用户提供几乎是瞬时的三维 航系统所没有的 。同时伽利略系统能够保证在许多 测速 、三维定位服务 ,将极大地改变传统的定位技术

特殊情况下提供服务 ,如果失败也能够在几秒钟内通 和导航技术 。如果把惯性定位技术 、遥感 、地面近景

摄影 、数字化技术等新技术同 GPS 相结合 ,将导致测

绘工艺流程的革命 。GPS 在地球科学研究方面 ,如地

球极移 、板 块 运 动 的 研 究 等 方 面 具 有 巨 大 潜 力 。另 知用户 ,对安全性有特殊要求的情况如 :运行的火车 、外 , GPS 在工程测量 、静态和动态定位等方面也具有 导航汽车 、飞机着陆等 ,伽利略系统的应用就特别适极大的作用 。 合 。

另外 , 新 兴 起 的 基 于 Internet 的 GPS 即 网 络 18 GPS,如 应 用 于

CRM 客 户 管 理 和 物 流 配 送 体 系

4 ,是 GPS 定位信息通过国际互联网传递的一种新随着计算机硬件性能的提高以及面向对象 、网络中

和数据挖掘等主流 IT 技术的发展 , 在科技部有关部 的应用方式 。它具有低成本 、信息透明 、易跟踪监控门的倡导下 ,目前国内学术界又提出了第 4 代

GIS 技 且监控范 围 更 广 等 优 点 , 比 较 适 应 中 小 物 流 仓 储 企

业 。星导航定位技术的应用深入 ,与逐年来通信技术 20 的 概 念 。第 4

代 GIS 技 术 将 主 要 有 如 下 特 点 。术 和计算机 技 术 的 速 猛 发 展

息 息 相 关 , 通 信 网 络 的 完 19 () 1支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现 ,从二善 ,移动通信技术如 3 G、蓝牙 、WLAN 等的发展 , In2 维向多维发展 ,从静态数据处理向动态发展 ,具有时 ternet 的普及 ,嵌入式移动芯片 、嵌入式操作系统及移 () 序数据处理能力 。2基于网络的分布式数据管理及

动数据库技术发展等等 ,都为卫星导航定位技术的应 计算 、WebGIS 和 BΠS 体系结构 ,用户可以实现远程空 (用奠定了基础 。基于位置的信息服务 Location

Based 间数据 调 用 、检 索 、查 询 、分 析 , 具 有 联 机 事 务 管 理 )

Service无疑将是未来卫星导航定位技术最广阔 、最具 () () ( ) OLTP和联机分析 OLAP管理能力 。3面向 空 间 潜力和最引人注目的发展方向之一 。从导航卫星系 实体及其相互关系的数据组织和融合 ,具有矢量和遥 统看 , GPS、CLONASS、北斗导航试验卫星 CNSS、GAL I2 感影像数据互动等多源数据的装载与融合能力 ,多尺 L EO 等多元化定位资源环境 , 打破了独家垄断 , 促使 () 度比例尺数据无缝融合 、互动 。4具有统一的海量 资源更加开放 ,政策环境更加宽松 ,进一步推动导航 数据存储 、查询和分析处理能力 、基于空间数据的数

() 据挖掘和强大的模型支持能力 。5具有与其他计算 技术的应用 。机信息系 统 的 整 体 集 成 能 力 。例 如 与 MIS、ERP、OA 3. 2 GIS 等各种企业信息化系统的无缝集成 ;微型 、嵌入式 GIS ( ) GIS 发展的重要趋势是与全球定位系统 GPS和 与各种掌上终端设备集成 ,如 PDA 、手机 、GPS 接收设 ( ) 遥感

RS的集成 ,从而构成实时的 ,动态的 GIS。GPS () 备等 。6具有虚拟现实表达及

自适应可视化能力 , 为 GIS 的快速定位和更新提供手段 ,遥感技术的多谱 针对不同的用户出现不同的用户界面及地图和虚拟 段 、多时相 、多传感器和多分辨率的特点 ,为 GIS 不断 现实效果 。 注入“燃料”,反过来又可利用 GIS 支持从遥感影像数

据中自动提取语义和非语义信息 。 3. 3 RS

国际上对地观测技术在不断发展 ,预计在未来的 3S 技术整体结合所构成的系统是高度自动化 、实

15 年将人类带入一个多层 、立体 、多角度 、全方位和全 时化的 GIS 系统 。这种系统不仅具有自动 、实时地采 21 集 、处理和更新数据的功能 ,而且能够分析和运用数 天候对地观测的新时代 。各种高 、中 、低轨道相结 据 ,为各种应用提供科学的决策咨询 ,并回答用户可 合 ,大 、中 、小卫星相互协同 ,

高 、中 、低分辨率互补的 能提出的各种复杂问题 。GIS 技术依托的主要工具和

全球对地观测系统 ,将能快速 、及时地提供多种空间 帄台是计算机及其相关设备 。进入 90 年代以来 , 随 分辨率 、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测海量数 着计算机技术的发展 , 计算机其微处理器的处理速 据 。在空间分辨率上 ,目前商业上已可得到 0. 61 米 度愈来愈快性能价格比更高 ; 其存储器能实现将大

分辨率的全球对地观测遥感图像数据 。在时间分辨 型文件映射至内存的能力 ,并且能存储海量数据 。此 率上 ,气象卫星已奠定了低分辨率数据源每天 2 次以

外 , 随着多媒体技术 、空间技术 、虚拟实景 、数字测绘 上覆盖的基础 ,预计未来 5 年内可获得每天覆盖一次 技术 、数据仓库技术 、计算机图形技术三维图形芯片 、 的中分辨光谱对地观测数据和雷达遥感数据 ,以满足大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展 , 自然灾害和农作物长势监测 、全球环境变化监测与研 特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立 ,以及 究的需要 。同时 ,

多角度测量 、测高和成像技术亦正 能够提供接近实时对地观测图象的高分辨 、高光谱 、 逐步走向实用 ,目标探测将由二维向三维拓展 。这些

短周期遥 感 卫 星 的 大 量 发 射 , 这 些 为 GIS 技 术 的 广,为空间技术的综合应用和产业化发发展成就与趋势

泛 、深入应用展示了更加光明的前景 。同时 , 也使当 展提供了充足的空间信息源 。 为协调时间分辨率和前的 GIS 已不能满足信息时代 、数字时代的要求 , 目 空间分辨率这对矛盾 ,小卫 前 GIS 主要总体上呈现网络化 、开放性 、虚拟现实 、集 星群计划将成为现代遥感的另一发展趋势 ,例如 ,可 成化 、空间多维性 、数据标准化 、系统智能化等发展趋 用 6 颗小卫星在 2 - 3 天内完成一次对地重复观测 , 势 。 可获得高于 1m 的高分辨率成像光谱仪数据 。除此之

外 ,机载和车载遥感帄台 ,以及超低空无人机载帄台,同时 ,还须与一个多功能全方位的高效 、易用的系统

ES、MIS 等相结合 ,与 OA 、多媒体技术相结合 ,与网络 等多帄台的遥感技术与卫星遥感相结合 ,将使遥感应 6 ( ) 技术 、分布 知 识 智 能 KDI、分 布

式 对 象 技 术 等 相 结 用呈现出一派五彩缤纷的景象 。

合 ,建立“数字城市”、“数字国家”、“数字地球”,形成 在今后的十年 ,我国将建立以气象卫星系列 、资 完备的公众服务体系 ,将是 3S 技术发展的重要方向 。 源卫星系列 、海洋卫星系列和环境与灾害监测小卫星 随着空间技术及其相关高技术的迅速发展和相 互融 群组成的长期稳定运行的卫星对地观测体系 ,实现对合 ,21 世纪 3S 空间信息技术全面步入集成化 、网 络化中国和周边地区以及全球的陆地 、大气 、海洋的立体 和产业化应用的新时期 。一系列即将投入民用 的高动态监测 。 分辨率空间信息资源的开发利用成为新世纪高 技术随着遥感技术的发展 ,将不仅仅停留在地球上测 及其产业化的热点 。空间信息技术应用在国民 经济绘 ,还将向外层空间发展 。联合国有一个和帄利用外 社会发展中的地

位正在不断提高 ,空间信息产业 可望层空间的计划 ,要在全世界普及空间技术 。外层空间 成为信息产业中具先导性的重要组成部分 ,其发 是人类的第四环境 ,从陆地 、海洋 、大气层到外层空间 展水帄直接关系一个国家的综合国力和国土安全 。是一个逐步扩展的过程 。

3. 4 理论研究 我国“十五”科技重大专项“电子政务

试点示范工

程”的“中国电子政务空间辅助决策示范工程”课题 ,

能促进地理空间信息在电子政务中的建设和应用 ,意 参考文献 :义重大 ,影响深远 。我国正在实施空间信息与电子地 计算机世界网. 3S 跨过“大众”应用门槛 DB ΠOL . 1 图标准及共享规范项目 ,其研究工作涉及地理空间信

http :ΠΠwww. e - works. net . cnΠewknewsΠcategory6Πne2 息采集 、管理 、分析 、表达 、分发服务以及信息共享等 ws4147. htm ,2002 - 09 - 19.

诸多方面 。 吴 信 才 . 地 理 信 息 系 统 的 基 本 技 术 与 发 展 动 态 2

在 3S 的理论研究上结合模糊数学 、Rough 集等应 () J . 地球科学 ,1998 ,23

4. 用数学理论工具 ,采用数据挖掘 、KDD 、人工智能等方 张孚信 . GPS 卫星测定定位理论与应用 M . 长沙 : 3 国防科技出版社 ,1996. 法分析处理数据 ,融合

Agent 、虚拟现实等新技术 ,是

当前的研究方法上的突破和研究热点 。在地学信息 周 儒 欣 , 等 . 中 国

的 GPS DB ΠOL . http : ΠΠwww. 挖掘的相关理论上 ,有关地理空间认知的意象模式 、 4 navchina . comΠgpsΠw20. asp ,2002 - 10 - 01. 地理空间数据库挖掘的可视化方法与时空聚类和地 何绍福 ,马剑 ,李春茂 .“3S”技术发展综述 J . 三明学信息图谱的理论与方法的研究是地理学理论和方 () 高等专科学校学报 ,2001 ,18 3. 广州城市信息研5 法的补充 。 究所有限公司 . 遥感的发展现状 和趋 势 DB ΠOL . 大致说来 ,3S 的发展存在以下趋势 : 3S 的进一步

http : ΠΠwww. chinadci . comΠinforma2 6 产业化及网络化 ; 3S 将更多地融入社会和日常生活 ; tionΠ3sΠrs- develop . htm ,2002 - 12 - 31. 中国空间信息22 3S 与可持续发展关系密切; 3S 全球数据标准的制 网. 对地观测委员会概况 DB ΠOL . http :ΠΠwww. csi . 定 ;数据共享机制和交换格式的统一 ;

技术的融合和 gov. cnΠsubjectΠceosΠ对地观测委员会 概况. asp ,2003 拓展 ;理论的深化和模型的建立 。 7 - 01 - 01. 4 结语 中国空间信息网 . 我国空间信息技术发展战略分 加强全球合作和空间设备 、资源 、信息的共享 ,制

析与成果产业化研究 EB ΠOL . http : ΠΠwww. csi . gov. 定统一的空间数据格式和交换标准 ,在更多的行业充

分利用 3S 技术 ,加速 3S 复合型人才的培养 ,积极进 cnΠsubjectΠgisfz-

zlfxyyjΠgisfz- hlyy04. asp , 2002 - 12 - 8

行全球 3S 技术应用领域的合作 , 建立和完善安全的 31. 空间信息共享机制和条件 ,是 3S 进一步发展的重要 国家遥感中心 . 空间信息与电子地图标准与共享 途径 。 规 范 EB ΠOL . http : ΠΠwww. csi . gov. cnΠsubjectΠzt -

在信息时代 ,3S 技术必须真正无缝集成 ,整合成 9 dzdt . asp ,2002 - 12 - 31.

10 中国空间信息网 . 科技成果 DB ΠOL . http : ΠΠwww.

csi . gov. cnΠfruitΠfruit . asp ,2003 - 03 - 26.

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Point of Beijing ,August 2000. 18 何香玲 , 张 跃 , 郑 钢 , 等 . GPS

全 球 卫 星 定 位 技 术

修文群 , 等 . 地理信息系统 GIS 数字化城 市 建 设 的发展 现 状 、动

态 及 应 用 J . 微 计 算 机 信 息 , . 12 指南 M . 北京 :北京希望电子出版社 ,2001. 中国2002 ,5. 空间信息网 . 中国科学院“数字地球原型系 统”The

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por1 , 17 郝光荣 ,葛帄新 .“3S”教育与可持续发展 J . 中国 2003 - 03 - 26.

22 () 人口 、资源与环境 ,2001 ,11 52. A Revie w of the Development ,

Status Quo and Trend of 3S Technology

1 ,2 1ZENG Wen - yingWANG Ming - wen

()1 . Jiangxi Normal University , Nanchang , China 330027 ; 2. Xinyu

College , Xinyu , China 338031 Abstract : The paper reviews the origin

and development of GPS , GIS and RS technology and expounds the cross -

permeation of the three technologies and mutual mixture in the

development and thinks that the three technologies have become a hot

research subject drawing wide at2 tention in theory and application.

Especially , the paper introduces in great detail the application and

development of 3S in our country and at last predicts the developing

trend of 3S.

Key words : 3S ; GPS ; GIS ; RS ; Development ; Trend

() 上接第 15 页

The Noise and Diffraction Eff iciency of the Hologra m Experiment

1 2KO NG Qin - rong, L I Rong

()1 ,2. Xinyu College , Xinyu , China 338031

Abstract : This paper fully discusses the various sources of the

holographic noise and control methods. When taking holograms , we

usually al2 ways hope to improve the diffraction efficiency and select

the reference objects according to the objective of photograph to get

the best total dif2 fraction efficiency and effect . Considering the

influence of the external environment , the photographing time should

not be too long. Under a certain condition , in order to obtain the best

effect , there exists a problem of the best exposure time . Under the

observation of the electron mirror , when the resolution of recording

materials is not enough , the information of interference fringe will be

damaged. Key words : Source of noise ; Diffraction efficiency ; Best

exposure time ; Resolution

2024年2月16日发(作者：僪温纶)

3S技术的发展_现状及其趋势综述

3S 技术的发展 、现状及其趋势综述

1 ,2 1 ?曾文英,王明文

( 1 . 江西师范大学 计算机科学与技术学院 ,江西 南昌330027 2 . 新余高等专科学校 计算机与信息工程系 ,江西 新余 )338031

摘 要 :对 GPS , GIS , RS 3 种技术的起源及各自发展历程进行了回顾 ,并且阐述了 3 种技

术在发展中的交叉渗透 ,相互融合而成为现在一个在理论和应用两方面都受到广泛关注

的研究热点 。特别地对 3S 技术在我国的应用和发展作了详细介绍 。最后对

3S 技术的

发展趋势作了一点预测 。

关键词 :3S ; GPS ; GIS ; RS ;发展 ;趋势

() 中图分类号 :P208 ;TP18 ;TP75 文献标识码 :A文章编号 :1008 -

6765200302 - 0016 - 09

) (全球定位系统是英文缩写词 NAVSTARΠGPS GPS引言( ) 所谓 3S 技术即全球定位系统 GPS、地理信息系 ( Navigation System Time And RangingΠGlobal

Positioning ( ) ( ) 统 GIS、遥感 RS技术的总称 。因为三者常常集成 )

System的简称 。全称为“测时测距导航系 统Π全 球 定 为一个综合的应用系统 , GPS 进行实时定位 , RS 进行 位系统”。GPS 是由美国研制 , 并于九十年

代 投 入 实 数据采集更新 , GIS 进行空间分析和综合处理等 。其 际应用的卫星定位系统 。其主要目的是为飞机和船 实三者既相对独立 ,又密切关联 。3S 在工业 、农业 、国

防 、交通 、环保等众多领域得到广泛应用 ,并且不断拓 舶导航定位等多种目的 。GPS 技 术 已 在 航 空 、航 天 、展应用范围 ,取得了巨大的社会效益和经济效益 ,受 航海 、军事 、地质 、石油 、勘探 、交通 、测绘等领域得到到世界各国的重视和社会公众的关注 , 是当前 IT 界 广泛的应用 。 1 及相关应用行业的热门技术之一。 ( GPS 定位分为标准定位服务 SPSStandard Position2

3S 作为空间信息技术的代名词 , 包含了卫星 通 ) ( ing Service和精确定位服务 PPSPrecise Positioning Ser2 信 、航天航空遥感 、卫星定位技术和地理信息系统技 ) vie。标准定位服务的主要对象是广大的民间用户 ; 术等专业领域 ,是当前人类快速获取大区域地球动态 精确定位服务的主要对象是美国军事部门和其他特 和定位信息的唯一手段 。3S 的应用改变人类观测地 ( 许的部门 。主要原因是美国实施的 SA 策略 Selective 球和信息处理的方式 ,大大开拓了人类的视野 ,极大 ) () Availability2000 年 5 月美国总统宣布停止 SA 政策。

增强了人类认识世界的能力 , 对 21 世纪人类的世界 鉴于此 ,国际社会致力于研制发展与美国 GPS 类似的 观和生活 、生 产 以 及 信 息 交 流 方 式 将 产

生 深 远 的 影 纯民用的 GNSS。

响 。 1. 2 GIS 1 3S 基本概念 ( ) GISGeographic Information System即

地 理 信 息 系 1. 1 GPS 统 ,是以地理空间数据库为基础 ,在计算机软硬件的

支持下 ,用于空间和地理有关的数据的采集 、存储 、提

[ 收稿日期 ]2003 - 04 - 16() [ 作者简介 ] 曾文英 1967 - ,女 ,江西乐安人 ,在职硕士生 ,新余高等专科学校副教授 ,主要从事 GIS 、Agent 技术研究 。

取 、检索 、分析 、显示 、制图 ,实现综合管理和分析应用 间 数据为基础的国家级大项目一一上马 , 使得 3S 产的技术系统 。可应用于测绘 、勘探 、管

线 、水利 、环保 、 品大量地涌向市场 ,为 3S 技术进入市场创造了良好 军事 、资源利用 、城市规划和管理 、土地利用与管理 、 的条件 。

经过“六五”至“九五”连续四个五年科技计划的自然灾害预测 、人口统计等领域 。GIS 是空间数据的

管理系统 ,是空间数据和属性数据的综合体 。它可以 支持 ,尤其在“八五”和“九五”期间科技攻关计划和高( () 管理海量数据 ,浏览 、查询 ,进行空间分析 路径分析 、 技术研究发展计划 863 计划的大力支持下 ,我国遥

包含分析 、断面分析 、格网分析 、专业分析 、生成数字,地理信息系统技术和全球导航定位系统技术感技术 ) () 模型 、制图等。从系统论和应用的角度出发 ,地理信 一般统称“地理空间信息技术”得到了重大发展并 息系统被 分 为

四 个 子 系 统 , 即 计 算 机 硬 件 和 系 统 软 取得了一系列重大成果 。

件 ,数据库系统 ,数据库管理系统 ,应用人员和组织机 2. 1 GPS 构 。 ( 自

1957 年 10 月第一颗人造地球卫星 以下简称 GIS 融合了多门学科成果 ,包括计算机科学 、地理 ) 卫星发射成功 ,40 多年来 ,航天技术在通信 、资源勘 学 、测绘遥感学 、环境科学 、城市科学 、信息论 、应用数 察 、气象 、导航 、遥感 、测绘 、地球动力 、天文和生物等 学 、管理科学等 。它的主要任务是空间分析 ,具有知 各个学科领域得到极其广泛地应用 ,对政治 、经济 、军 识维 、逻辑维 、时间维三维结构 。从学术观点来看 ,人 事以至人类社会生活都产生了广泛而深刻的影响 ,促 2 3 们对 GIS 有如下三种观点: 地图观 ,数据库观 ,空间

进了现代科学技术的进步 。 分析观 。它们分别来自景观 、制图学派 ,计算机学派 , 全球定位系统 GPS 是在美国 1964 年 建 成 的“海 地理学派 。而 GIS 的空间分析功能是它与 AD 、MIS 等 军 导 航 卫 星 系 统 ” NNSS〔Navy

Navigation Satellite 系统的主要区别之一 ,也是 GIS 理论和技术方法发展

Syetem〕的基础上发展起来的 。它采纳了 NNSS 成功的 的动力 。 经验 ,克服了

NNSS 的缺点 ,采用“多星 、高轨 、高频 、测

时一测距”体制 ,实现了全球覆盖 、全天候 、高精度 、实 1. 3 RS ( ) 时导航定位 。 RSRemote Sensing即 遥 感 , 是 在 高 空 或 远 距 离

处 ,利用传感器接受物体辐射的电磁波信息 ,经加工 GPS 始于 70 年代 ,由美国政府组织研制 ,90 年代 处理成可识别的图像或电子计算机用的记录磁带 ,揭

全部建成 ,这一系统主要由空间星座 、地面监控和用 示被测物体的性质 、形状和变化动态 。遥感技术包括 户设备组成 。自 1973 年以来 ,经过三个研制阶段 ,耗 传感器技术 ,信息传输技术 ,信息处理 、提取和应用技 时 20 年 ,投资 300

亿美元 。美国于 1993 年 6 月 26 日 术 ,目标信息特征的分析与测量技术等 。遥感技术可

已将 GPS21 颗 卫 星 和 3 颗 备 用 卫 星 全 部 发 射 入 轨 。

应用于气象 、地质 、地理 、农业 、林业 、陆地水文 、海洋 、 故空间星座部分由 24 颗卫星组成 , 卫星轨道帄均高

测绘 、污染监测及军事侦察等领域 。20200km ,在地球上和近地空间上任何一点 ,均可连度

遥感通常按其承载传感器的帄台不同分为航天 续同步地观测 4 颗以上卫星 、实现全球 、全天候连续 遥感 、航空遥感 、地面遥感 。根据获取的电磁波波段 导航定位 。后为了提高精确度 ,美国国防部在实际运

行时 ,又增加了 4 颗卫星 ,使得卫星总数达到 28 颗 。 不同 ,可分为可见光遥感 、红外遥感 、微波遥感 、紫外

遥感 。遥感具有可获取大范围资料 、信息量大 、快速 、 一些国家和地区 ,从自身的技术经济和国家安全 利益周期短和受限制少等特点 ,目前遥感技术正经历着从 出发 ,纷纷建立或规划建设新的区域性的卫星定 位系

( ) 定性向定量 、从静态向动态的发展变化 。 统 , 如 俄 罗 斯 新 一 代

的 GLONASS、美 国 的

() ( ) () WASS、欧洲的 EGNOS和日本的 MTSAS等 , 这 一 2 3S 发展及其现状领域的国际竞争和国际合作正在出现新的格局 。 现(从 2000 年开始 ,由于“数字地球”1998 年美国副 在以 GPS 为核心的卫星导航定位技术应用在 ) 总统戈尔首次公开提出这一概念在美国的兴起 ,中 4 中国已经有 15 年左右的发展历程。我国已建立了 国政府也开始认识到数字化不仅仅是硬件 、软件和帄

国家 GPS A 级 、B 级网和由若干 GPS 跟踪站组成的国 台技术 ,而更多的应该与空间技术相关 ,与 3S 技术相

家 GPS 连续观测网络 ,形成了一个以卫星定位技术为 关的空间技术应用也被越来越多的人所认知 。近一

主 ,绝对精度为 0. 1 - 0. 2 米 ,相对精度较好的并纳入 两年 ,像“数字奥运”“、数字城市”、“数字流域”等以空

( ) 国际地球 参 考 框 架 ITRF中 的 现 代 大 地 测 量 基 准 。,国产地理信息系统软件产经过“九五”科技攻关

同期 ,开发并完成了服务实时和非实时的差分定位系 品和软件产业从无到有 ,从小到大 ,取得了长足的进 统 ,可广泛应用于公安 、银行和公共交通工具的指挥 , 步 。在地理信息系统软件帄台方面 “, 九五”期间已经 调度及空间信息的快速获取等领域 。 研制开发成功二个成熟的基础软件产品和一个应用

开发帄台 ,在市场上占有一定的份额 ,有相当的知名 为了推动我国的全球导航定位系统的应用 ,我国

度 。例如 ,基础软件 Map GIS 可对数字 、文字 、地图 、遥 除了利用美国的 GPS 卫星外 ,2000 年我国已成功发射

感图像 、GPS 定位数据等多源地学数据进行有效的采 北斗一号双星系统 ,成为世界上除美国 ,俄国以外第 4 集和一体化管理 、综合空间分析和可视化表示 ,已经 三个拥有卫星导航系统的国家 。目前在中国 ,绝大

形成了一个完整 、成熟的地理信息系统基础软件 ,每 多数应用仍然以美国的

GPS 为核心 ,应用相关市场至

年销售 达 1000 余 套 。整 体 水 帄 与 国 外 同 类 软 件 相 少 95 %以上建立在 GPS 卫星系统之上 ,由北斗一号双

当 。特别是它的空间分析性能 ,较国外优秀软件有明 星系统建 立 的 时 间

太 短 , 这 种 情 况 在 短 期 内 不 会 改

显的优势 。又如 , 基础软 件 GeoStar 具 有 面 向 对 象 的 变 。还在探索与欧洲的合作 ,如 GAL IL EO 系统合作计

空间 数 据 管 理 , 包 括 数 据 采 集 、转 换 、处 理 、查 询 、分

划 。

析 、制图等功能 。它的 DEM 处理能力 ,在精度方面已 2. 2 GIS 5 经超过国外同类优秀软件 ,在我国 1 :1 万七大江河流 GIS 始于 60 年代的加拿大与美国,尔后各国相 域 DEM 数据生产上发挥了重要的作用 。除了基础软 继投入了大量的研究工作 。1963 年 , 加拿大学者 R. 件以外 , AMΠFM 应用开发帄台 Grow

具有大数据量管 F. Tomlinson 首先提出了地理信息系统这一概念 ,并开

( ) 发出了世界上第一个地理信息系统 CGIS。随着计

算机软硬件和通讯技术的不断进步 ,地理信息系统的

理论和技术方法已得到了飞速的发展 ,其研究和应用

已渗透到自然科学及应用技术的很多领域 ,并日益受 理和高效的实时三维显示 、具备动态拓扑实时重构 、到各国政府和产业部门的重视 。自 80 年代末以来 , 面向对象建模 、支持网络浮动用户管理与设备全生命地理信息的处理 、分

析手段日趋先进 , GIS 技术日臻成 周期管理 、与实时通信底层紧密耦合等

AMΠFM 领域 熟 ,已广泛地应用于环境 、资源 、石油 、电力 、土地 、交 特殊要求的功能 ,可以在广域环境中组织多级分布式

多用户协同工作 ,整体技术上达到国际先进水帄 ,在

多次与国外软件竞标中获胜 。在空间数据获取和加

工生产方 面 , 数 据 加 工 软 件 GeoWay、EPS2000 系 列 和

通 、公安 、急救 、航空 、市政管理 、城市规划 、经济咨询 、 数字正射影像处理软件 PhotoMapper 等支持地图扫描

灾害损失预测 、投资评价 、政府管理和军事等与地理数字化 、野外直接采集数字化地理数据 、利用卫星和坐标相关的几乎所有领域 。 ,形成了完整的空

航空遥感图像生产数字正射影像图

( ) 中国地理 信 息 系 统 协 会 GIS 协 会于 1994 年 4 间数据采集 、加工生产帄台 ,基本上占领了我国空间

数据生产方面的地理信息系统软件市场 。在地图出 月 25 日在北京成立 。1996 年在美国成立了开放地理

( ) 信息联合会 OGIS ,Open GIS Consortium, 版领域 现有十几个 ,国产地图出版软件“方正智绘”和 MapCAD 在 国家的 100 多个成员 ,主要研究和建立了开放式地理 功能和性能上已经超过了国外同类软件 ,牢牢地占据

( 数据交互操作规程 OGIS ,Open Geodata Interoperability 了国内工程地图出版市场 。此外 ,在地理信息系统互

) Specification。美国 ESRI 是目前唯一支持全系列操作 联网应用方面 ,

国产软件已经填补了国内在这一领 系统的 GIS 厂商 ,其 Arc GIS 系列是当今世界最完整的 域的空白 。已经广泛地应用于国内地理信息发布 、交

全系 列 GIS 帄 台 , 包 括 Arc Info 、Arc Editor 、ArcView、 通旅游 、房地产销售和物流配送等方面 ,在奥运申办 、

Arc Explorer、Arc IMS、、MapObjects 、ArcSDE 等 ; 美 国 的 数字北京 、昆明世博会等工作中产生了很大的影响 。

Map Info 公 司 的 Map Info Professional 、Map Info ProServer 、

GeoBeans、Geosurf 、AF Internet GIS 等 是 其 中 的 佼 佼 者 。Map Info

MapX、SpatialWare 等 ;制图和 GIS 分析软件 Au2 ,大型组件式 GIS 软件

SuperMap 等已形成了 GIS另外

toCAD Map 2000 ;美国 Intergraph 公司的 Intergraph MGE 软件系列 ,尤其适于作为二次开发帄台 。 大型 GIS 系统等 。我国的 GIS 软件 , 有 GeoStar

系列 , 2. 3 RS Map GIS 系 列 , GROW 企 业 级 GIS 应 用 帄 台 , SuperMap

( ) 遥感 Remote Sensing作 为 一 门 综 合 技 术 是 美 国 系列 ,Map

Engine 系列等 。 学者在 1960 年提出来的 。为了比较全面地描述这种

技术和方法 , E. L . Pruitt 把遥感定义为“以摄影方式或,空间信息技术组织息技术的业务运行和产业化发展 以非摄 影 方 式 获 得 被 探 测 目 标 的

图 像 或 数 据 的 技 机构和队伍建设等方面都取得了一系列成就 。 我国6 已初步建成全国卫星遥感信息接收处理分 ( 术”。广义 的 讲 , 遥 感 技 术 是

从 19 世 纪 初 期 1839

) () 年出现摄影术开始的 。19 世纪中叶 1858 年,就有 发体系 。二十年来我国已建立起四个国家级遥感卫 人使用气球从空中对地面进行摄影 。1903 年飞机问 星数据接收和服务系统 :由国家卫星气象中心建设的

世以后 ,便开始了可称为航空遥感受的第一次试验 。 我国气象卫星应用系统 ,承担着极轨气象卫星与静止

自世纪初莱特兄弟发明人类历史上第一架飞机起 ,航;由气象卫星资料的接收 、处理 、应用和存档服务任务 空遥感就开始了她在军事上的应用 ,此后 ,航空遥感 中国科学院建立的中国遥感卫星地面站是根据邓小 在地质 、工程建设 、地图制图 、农业土地调查等方面得 帄同志 1979 年访美期间所签订的中美科技合作备忘 到了广泛应用 。二次世界大战中 ,由于伪装技术的不 录建立的 ,于 1986

年建成并投入正式运行 ; 由中国资 断提高 。促使军事遥感出现了彩色 、红外和光谱带照 源卫星应 用 中 心 建 设 的 资 源 卫 星 应 用 系 统 , 于 1991 像等技术 。随着空间技术 、无线电电子技术 、光学技 年 10 月开始筹建 ,已能接收处理和分发我国自行研 术和计算机技术的发展 ,20 世纪中期 ,遥感技术有了

制的资源卫星数据的能力 ,并投入运行服务 ; 由国家 很大发展 。遥感器从第一代的航空摄影机 ,第二代的 卫星海洋应用中心建设的海洋卫星应用系统将从《海

多光谱摄影机 、扫描仪 ,很快发展到第三代固体扫描 洋一号》卫星地面应用系统建设开始 ,逐步建立具备 ( ) 仪 CCD;遥感器的运载工具 , 从收音 机 很 快 发

展 到 接收国内外海洋卫星和其他遥感卫星数据 ,能够进行 卫星 、孙宙飞船和航天飞机 ,遥感谱从可见光发展到 数据接收 、处理 、产品制作 、存档和产品分发能力的业 红外和微波遥感 。作为一种空间探测技术 ,至今已经 务化运行系统 。我国遥感科技与空间信息科技方面 经历了地面用感 、航空遥感和航天遥感三个阶段 。随

着传感器技术 、航空航天技术和数据通讯技术的不断

发展 ,现代遥感技术已经进入一个能动态 、快速 、多帄 的成就 ,主要是 FY

气象卫星 、CBERS 地球资源卫星 、台 、多时相 、高分辨率地提供对地观测数据的新阶段 。 HY海洋卫星等卫星系统 ,初步建立了对地观测应用1981 年由中国等五个亚洲国家的遥感组织发起 体系 ,并在国土资源调查 、灾害监测 、农作物监测与估 () 成立了亚洲遥感协会 AARS,亚洲遥感协会现有 18 产 、城市规划 、海

洋监测等领域得到广泛应用 。 ( ) 个正式会员国 。对地观测卫星委员会 CEOS成立于 当前 ,我国民用遥感卫星技术水帄不但与发达国 7 1984 年 ,在对地观测卫星委员会成立以前 ,原来就 家之间存在较大的差距 ,而且落后于印度等发展中国 ( ) 有海洋遥感卫星协调组织 CORSS和陆地遥感卫星协 家 。我国遥感卫星及其地面基础设施发展迅速 ,但整 ( ) 调组织 CLOS。对地观测卫星委员会把它们联合在 体水帄与世界先进水帄之间存在较大差距 ,而且呈现 一起 ,确立了协调所有空间对地观测使命的委员会体 差距加大的趋势 ,不能满足各行各业对遥感信息越来 制 。从目前来看 ,亚洲各国的遥感技术 、应用方法与 越高的需求 。到目前为止 ,我国各个应用领域使用的 水帄上参差不齐 ,所用数据源与处理软件大都是欧美 卫星遥感数据 90 %以上来自美 、法 、加等国的遥感卫 () 的 。如常用的遥感数据有 :美国陆地卫星 LandsatTM 星 。气象卫星已发射多颗 ,但工作稳定性较差 、寿命 和 MSS 遥感数据 , 法国 SPOT 卫星遥感 数 据 , 加 拿 大 较短 ,难以满足国内气象部门和有关单位对其数据的 Radarsat 雷达遥感数据 。 要求 ,因此 国 外 卫 星 仍 是 目 前 业 务 应 用 的 主 要 数 据

源 。陆地卫星资源 1 号虽已发射成功 ,但其有效载荷

仍缺乏足够的稳定性和定量化 ,还未能形成向主要用

户提供及时 、完整的标准产品的规模化能力 。整体上

看与国外先进的资源卫星相比在技术 、效益和管理方

面仍有较大差距 。特别是国民经济建设和新兴产业 8 我国遥感技术起步于二十世纪七十年代末 , 20

多年来 ,连续四个五年计划都把发展遥感技术列为国

家重点科技攻关项目 ,把遥感技术作为国民经济建设

三十五项关键技术之一 。我国遥感事业在党和国家 发展迫切需要的多波段高空间 、高光谱分辩率卫星 、领导的关怀下 ,坚持为国民经济建设服务的方针 ,在

全天候的雷达卫星数据我国尚属空白 。国家遥感对地观测体系 ,国家空间信息处理 、分析与 2. 4 数据 地理空间信息标准化是关系到我国国家管理技术能力 ,国家地理空间数据库 ,国家空间信息 空间数 技术标准 ,国家地理空间信息应用体系 ,地理空间信 () 据基础设施 NSDI建设成败的关键之一 ,也是建设

建设“数 字 地 球”、“数 字 中 国”的 必 备 条 件 之 一 。为,是产术是地理空间信息技术发展基础的帄台和工具 此 ,我国正在兴建国家环境背景数据库建设与服务项 业发展的灵魂 。该领域的主要技术包括 :图形图象处

() 目 ,其主要任务是 : 1、国家资源与环境空间信息元 理技术和软件 、地理信息系统技术和软件 、以及全球

() 数据的规范与标准 ; 2、农业资源空间信息元数据库 卫星导航定位技术和软件等 。一个时期以来 ,在这个 12 () 与分中心建设 ; 3、林业资源空间信息元数据库建设 领域 ,国外软件 一直占有绝对的统治地位 ,国产软

() 与分中心扩展 ; 4、自然环境背景元数据库建设与分 件处于相对薄弱的位置 。但是 ,随着国家的重视 , 各

() 中心建设 ; 5、中空网主中心扩展及其与环保 、农业 方面的共同努力 ,我国空间信息软件也得到了较大发 分中心的集成 。 展 。据我国地理信息系统测评中心对具有自主版权

作为该标准系列的重要内容 ,空间信息与电子地 的国产地理信息系统软件进行的 2002 年度的测评工 9 图标准及共享规范的研究工作 涉及地理空间信息

作 ,2002 年 的 专 业 软 件 共 分 八 类 : 嵌 入 式 GIS , 桌 面 采集 、管理 、分析 、表达 、分发服务以及信息共享等诸 GIS ,数据获取和数据处理 ,

WebGIS ,制 图 , 三 维 模 型 , 多方面 。其研究工作成果将是国家空间数据基础设 遥感处理 , GPS 与电子地图 。

施的重要组成部分 。电子地图己广泛应用于政府规 2002 年 12 月 11 日 ,

国 际 数 字 地 球 研 讨 会 上 , 发 划 、经济贸易 、旅游向导 、卫星导航 、作战指挥 、自然灾 布了作为知识创新工程成果的中科院“数字地球原型 害预测评估 、农作物估产 、交通管理等领域 。电子地 13 ( ) 系统”DEPS ,

Digital Earth Protype System。该 项 目图应用领域还在不断扩展 ,电子地图的表现形式也将 以形成数字地球原型系统为目标 ,建立 TB 级遥感数 发生新的变化 。 据与相关数据的存储 、查询 、检索系统 ,为跨学科的地 为推进地理空间信息的应用和共享 ,国家遥感中 球科学研 究 、地 球 各 圈 层 动 力 学 关 联

分 析 与 数 据 融 (心在“九 五”期 间 建 立 了 中 国 空 间 信 息 网 www.

csi . 合 、信息挖掘与知识发现 、模拟与预测提供共享帄台 ) gov. cn,是我国国家级空间信息共享与服务网络 。该 与国内外交流合作的基础帄台 。它认为 ,数字地球是

网站建立了我国主要地理空间数据接收 、加工 、生产 、 由海量 、多分辨率 、多时相 、多类型空间对地观测数据分发和服务的单位和组织的网上联系 ,并在相关单位 和 地学观测数据及其分析算法和模型构件而成的虚

( 成立了中国空间信息分中心 。连接了基础地理信息 、 拟地球 。数字地球是人类设想和建造的 现实地球是

) 林业空间信息 、国土资源空间信息等部门级分中心 ,,与人类的观测 、感知 、想象和长期自然演化形成的

陕西 、甘肃 、青海 、宁夏 、新疆等省级分中心 ,以及资源 意识模式密切相关 。目前整合了近 3TB 的数据资源 , 卫星数据源节点和气象卫星数据源节点 。 近十个数据库系统 ,并建立了数据网络接口 ,实现了

在对全国 3S 行业发展现状调查与分析报告中显 远程地学处理 ,可连接国内外现有数据库 ,已开始为 示 :经过各方面共同努力 ,到 2001 年 6 月全国共建设

农作物估产 、灾害监测 、城市变化遥感动态监测 、数字 起近 500 个大中型数据库 , 涉及主要应用领域为 : 基 城市 、数 字 奥 运 、能 源 、遥 感 考

古 、虚 拟 旅 游 、军 事 仿 础及综合应用 ;土地 、房产 ;市政 、规划 、道路 ; 林业 ; 土 真 、旅游等多个领域的研究应用提供服务和支持 。 壤 、农业 ;水利 、水土保持 ; 地质 ; 遥感 ; 生态 、环境 ; 铁 地理信息系统技术能力建设和软件开发方面存

() 路 ;勘界 ;灾害和其它等 。 在如下问题 : 1国产地理信息系统软件产品系列不

完整 。国产地理信息系统软件目前还集中在中小型

产品 ,缺乏大型软件 ,致使国家大型空间信息应用工 8 10 2. 5 软件

目前 ,主 要 的 遥 感 应 用 软 件 是 国 外 的 PCI、ER2

Mapper 和 ERDAS 等 , 国 产 的 Geo Imager 、Geo ImageDB 、 程还完全依赖国外软件 ,对国家信息安全和产业的进RSIM 等 ; GIS 集成软件如国外的 Arc

Info 、Map Info 、Inter2 ,在“嵌入式”实时地理信息一步发展不利 。另一方面

系统软件方面 ,我国还比较落后 ,产品不够成熟 ,这对 Graph GeoMedia 、TITAN 、AutoCAD Map 、Genamap 等 , 国

内的 Map Gis 、GeoStar 、GeoMap 、SuperMap 、InfoMap 、Vie2 数量极大的地理信息系统社会化应用和军事应用极

11为不利 。此外 ,我国十分缺乏应用领域的地理信息系 GIS、Map

Engineer 、GeoBeans 等 ; GPS 监控软件国外的统软件产品 ,特别是缺乏可以支持行业应用的开发帄 如 TurboSruvey Software 、LOCUS Processor 、Ashtech

Solut2 () 台软件 。2技术储备不足 。国内在这一领域基本上 ions、Hydra 、

PC - GPS、Geo GPS、TGPS 等 , 我国的如灵图 处于跟踪 、追赶的状态 。经过艰苦的努力 , 差距大幅 系列 GPS 软件等 。国家空间信息处理 、分析与管理技

度缩短 ,但技术储备显得不足 。理论研究 、技术进步GPS 将对测绘行业产生巨大影响 ,使之从传统的

“模拟”测绘技术向“解析”和“数字化”方向发展 ,而建 和产品发展三个层次中 ,放在第一 、第二层次的注意

力显得不够 。 立数字化技术体系是“九五”计划的主攻目标 。形成

兼具模拟和数字两种生产能力的产业结构 ,建立多层 2. 6 集成次 、多类型的空间信息系统 。测绘的服务对象将拓展 14 15 研究经历了一,3S 技术的结合与集成 目前 为 :国民经济建设 、管理 、人民生活 ; 服务内容为 : 航测

与遥感数据获取系统 、专题地理数据获取系统 、地理 个从低级向高级的发展和完善过程 ,其低级阶段 ,是

系统之间相互调用一些功能 ; 高级阶段 ,则直接共同 数据库网 络 体 系 ;

发 展 阶 段 : 传 统 测 绘 , 地 理 信 息 工 作用 ,形成有机的一体化系统 ,以快速准确地获取定 程 、空间决策系统 。用 GPS 同时测定三维坐标的方法 位的现实信息 ,对数据进行动态更新 ,实时分析和查 将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外

( ) 询 。其具体主要表现四种结合方式 : 1GIS 与 RS 的 层空间 ,从静态扩展到动态 ,从单点定位扩展到局部

() ( ) ( ) 结合 ; 2GIS 与 GPS 的 结 合 ; 3RS 与 GPS 的 结 合 ; 与广域差分 ,从事后处理扩展到实时 准实时定位与 () 4GIS、GPS 和 RS 的结合 。

导航 ,绝对和相对精度扩展到米级 、厘米级乃至亚毫

米级 ,从而大大拓宽它的应用范围和在各行各业中的 3 3S 发展趋势

我国不断跟踪地理空间信息应用的前沿技术 ,促

进地理空 间 信 息 系 统 应 用 的 集 成 化 、网 络 化 和 智 能

化 。当前要大力加强国家空间信息基础设施发展迫 16 作用 。切需要的海量地理空间信息网络共享和商业化大型 4 我国卫星导航产品与服务 一直呈现强劲增长地理空间信息系统硬件 、软件技术 ,车辆导航卫星定 的势头 。据有关部门统计 , GPS 接收机相关产品的拥 位设备等 方 面 的 技 术 创 新 工 作 , 不 断

提 高 国 产 化 水 有量 8 万台左右 ,航海型约有 5 万台左右 , 应用数量

帄 。 最多 ;车载型以每年 200 %的速度递增 ,发展最快 ; 手 我国“十五”863

计划信息获取与处理技术主题与 持型各类个人消费终端产品形态极为丰富 ,最具诱惑 3S 密切相关 ,其战略目标之一是构建我国的空间信息 力 。 ( ) 栅格

Spatial Information Grid , SIG,推动我国空间信息 17 我国也参与了的欧洲伽利略计划目前正处于

开发阶段 。伽利略系统由空间段 、地面段 、用户三部

资源的产业化 。该主题现设 5 个专题 : SIG 总体技术 、 分组成 ,是欧洲自主的 、独立的全球多模式卫星定位

高分辨力空间信息获取技术 、空间信息处理技术 、空,提供高精度 、高可靠性的定位服务 ,同时它导航系统

间信息应用与产业促进 、空间信息获取与处理前沿技 实现完全非军方控制 、管理 。伽利略系统是由欧空局 术 。在课题布置上 ,信息获取与处理技术主题以 SIG 和欧洲联盟发起并提供主要资金支持 ,不仅能够使欧

洲在交通管理和遥测设施建设方面摆脱对美国和俄 为技术框架 ,以应用为龙头 ,强化空间信息获取 、处理

和应用的有机衔接 ,形成链式布局 ,从整体上实现技 罗斯的依赖 ,而且还能给欧洲的仪器制造和应用服务 术的创新 跨 越 和 可 持 续 发 展 。从 中 可

看 出 , 我 国 3S 带来巨大 的 经 济 效 益 , 同 时 创 造 许 多 全 新 的 就

业 机

会 。伽利略 系 统 能 够 与 美 国 的 GPS、俄 罗 斯 的 GLO2 发展进入了起飞的阶段 ,对 3S 产业化的积极推进具

有重大意义 。 NASS 系统实现多系统内的相互合作 ,任何用户将来

都可以用一个接收机采集各个系统的数据或者各系 3. 1 GPS 统数据的组合来实现定位导航的要求 ,伽利略系统可 GPS 具有多功能 、高效率 、高精度的特点 ,可在全 以分发实时的米级定位精度信息 ,这是现有的卫星导 球任意地点 、为任意多个用户提供几乎是瞬时的三维 航系统所没有的 。同时伽利略系统能够保证在许多 测速 、三维定位服务 ,将极大地改变传统的定位技术

特殊情况下提供服务 ,如果失败也能够在几秒钟内通 和导航技术 。如果把惯性定位技术 、遥感 、地面近景

摄影 、数字化技术等新技术同 GPS 相结合 ,将导致测

绘工艺流程的革命 。GPS 在地球科学研究方面 ,如地

球极移 、板 块 运 动 的 研 究 等 方 面 具 有 巨 大 潜 力 。另 知用户 ,对安全性有特殊要求的情况如 :运行的火车 、外 , GPS 在工程测量 、静态和动态定位等方面也具有 导航汽车 、飞机着陆等 ,伽利略系统的应用就特别适极大的作用 。 合 。

另外 , 新 兴 起 的 基 于 Internet 的 GPS 即 网 络 18 GPS,如 应 用 于

CRM 客 户 管 理 和 物 流 配 送 体 系

4 ,是 GPS 定位信息通过国际互联网传递的一种新随着计算机硬件性能的提高以及面向对象 、网络中

和数据挖掘等主流 IT 技术的发展 , 在科技部有关部 的应用方式 。它具有低成本 、信息透明 、易跟踪监控门的倡导下 ,目前国内学术界又提出了第 4 代

GIS 技 且监控范 围 更 广 等 优 点 , 比 较 适 应 中 小 物 流 仓 储 企

业 。星导航定位技术的应用深入 ,与逐年来通信技术 20 的 概 念 。第 4

代 GIS 技 术 将 主 要 有 如 下 特 点 。术 和计算机 技 术 的 速 猛 发 展

息 息 相 关 , 通 信 网 络 的 完 19 () 1支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现 ,从二善 ,移动通信技术如 3 G、蓝牙 、WLAN 等的发展 , In2 维向多维发展 ,从静态数据处理向动态发展 ,具有时 ternet 的普及 ,嵌入式移动芯片 、嵌入式操作系统及移 () 序数据处理能力 。2基于网络的分布式数据管理及

动数据库技术发展等等 ,都为卫星导航定位技术的应 计算 、WebGIS 和 BΠS 体系结构 ,用户可以实现远程空 (用奠定了基础 。基于位置的信息服务 Location

Based 间数据 调 用 、检 索 、查 询 、分 析 , 具 有 联 机 事 务 管 理 )

Service无疑将是未来卫星导航定位技术最广阔 、最具 () () ( ) OLTP和联机分析 OLAP管理能力 。3面向 空 间 潜力和最引人注目的发展方向之一 。从导航卫星系 实体及其相互关系的数据组织和融合 ,具有矢量和遥 统看 , GPS、CLONASS、北斗导航试验卫星 CNSS、GAL I2 感影像数据互动等多源数据的装载与融合能力 ,多尺 L EO 等多元化定位资源环境 , 打破了独家垄断 , 促使 () 度比例尺数据无缝融合 、互动 。4具有统一的海量 资源更加开放 ,政策环境更加宽松 ,进一步推动导航 数据存储 、查询和分析处理能力 、基于空间数据的数

() 据挖掘和强大的模型支持能力 。5具有与其他计算 技术的应用 。机信息系 统 的 整 体 集 成 能 力 。例 如 与 MIS、ERP、OA 3. 2 GIS 等各种企业信息化系统的无缝集成 ;微型 、嵌入式 GIS ( ) GIS 发展的重要趋势是与全球定位系统 GPS和 与各种掌上终端设备集成 ,如 PDA 、手机 、GPS 接收设 ( ) 遥感

RS的集成 ,从而构成实时的 ,动态的 GIS。GPS () 备等 。6具有虚拟现实表达及

自适应可视化能力 , 为 GIS 的快速定位和更新提供手段 ,遥感技术的多谱 针对不同的用户出现不同的用户界面及地图和虚拟 段 、多时相 、多传感器和多分辨率的特点 ,为 GIS 不断 现实效果 。 注入“燃料”,反过来又可利用 GIS 支持从遥感影像数

据中自动提取语义和非语义信息 。 3. 3 RS

国际上对地观测技术在不断发展 ,预计在未来的 3S 技术整体结合所构成的系统是高度自动化 、实

15 年将人类带入一个多层 、立体 、多角度 、全方位和全 时化的 GIS 系统 。这种系统不仅具有自动 、实时地采 21 集 、处理和更新数据的功能 ,而且能够分析和运用数 天候对地观测的新时代 。各种高 、中 、低轨道相结 据 ,为各种应用提供科学的决策咨询 ,并回答用户可 合 ,大 、中 、小卫星相互协同 ,

高 、中 、低分辨率互补的 能提出的各种复杂问题 。GIS 技术依托的主要工具和

全球对地观测系统 ,将能快速 、及时地提供多种空间 帄台是计算机及其相关设备 。进入 90 年代以来 , 随 分辨率 、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测海量数 着计算机技术的发展 , 计算机其微处理器的处理速 据 。在空间分辨率上 ,目前商业上已可得到 0. 61 米 度愈来愈快性能价格比更高 ; 其存储器能实现将大

分辨率的全球对地观测遥感图像数据 。在时间分辨 型文件映射至内存的能力 ,并且能存储海量数据 。此 率上 ,气象卫星已奠定了低分辨率数据源每天 2 次以

外 , 随着多媒体技术 、空间技术 、虚拟实景 、数字测绘 上覆盖的基础 ,预计未来 5 年内可获得每天覆盖一次 技术 、数据仓库技术 、计算机图形技术三维图形芯片 、 的中分辨光谱对地观测数据和雷达遥感数据 ,以满足大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展 , 自然灾害和农作物长势监测 、全球环境变化监测与研 特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立 ,以及 究的需要 。同时 ,

多角度测量 、测高和成像技术亦正 能够提供接近实时对地观测图象的高分辨 、高光谱 、 逐步走向实用 ,目标探测将由二维向三维拓展 。这些

短周期遥 感 卫 星 的 大 量 发 射 , 这 些 为 GIS 技 术 的 广,为空间技术的综合应用和产业化发发展成就与趋势

泛 、深入应用展示了更加光明的前景 。同时 , 也使当 展提供了充足的空间信息源 。 为协调时间分辨率和前的 GIS 已不能满足信息时代 、数字时代的要求 , 目 空间分辨率这对矛盾 ,小卫 前 GIS 主要总体上呈现网络化 、开放性 、虚拟现实 、集 星群计划将成为现代遥感的另一发展趋势 ,例如 ,可 成化 、空间多维性 、数据标准化 、系统智能化等发展趋 用 6 颗小卫星在 2 - 3 天内完成一次对地重复观测 , 势 。 可获得高于 1m 的高分辨率成像光谱仪数据 。除此之

外 ,机载和车载遥感帄台 ,以及超低空无人机载帄台,同时 ,还须与一个多功能全方位的高效 、易用的系统

ES、MIS 等相结合 ,与 OA 、多媒体技术相结合 ,与网络 等多帄台的遥感技术与卫星遥感相结合 ,将使遥感应 6 ( ) 技术 、分布 知 识 智 能 KDI、分 布

式 对 象 技 术 等 相 结 用呈现出一派五彩缤纷的景象 。

合 ,建立“数字城市”、“数字国家”、“数字地球”,形成 在今后的十年 ,我国将建立以气象卫星系列 、资 完备的公众服务体系 ,将是 3S 技术发展的重要方向 。 源卫星系列 、海洋卫星系列和环境与灾害监测小卫星 随着空间技术及其相关高技术的迅速发展和相 互融 群组成的长期稳定运行的卫星对地观测体系 ,实现对合 ,21 世纪 3S 空间信息技术全面步入集成化 、网 络化中国和周边地区以及全球的陆地 、大气 、海洋的立体 和产业化应用的新时期 。一系列即将投入民用 的高动态监测 。 分辨率空间信息资源的开发利用成为新世纪高 技术随着遥感技术的发展 ,将不仅仅停留在地球上测 及其产业化的热点 。空间信息技术应用在国民 经济绘 ,还将向外层空间发展 。联合国有一个和帄利用外 社会发展中的地

位正在不断提高 ,空间信息产业 可望层空间的计划 ,要在全世界普及空间技术 。外层空间 成为信息产业中具先导性的重要组成部分 ,其发 是人类的第四环境 ,从陆地 、海洋 、大气层到外层空间 展水帄直接关系一个国家的综合国力和国土安全 。是一个逐步扩展的过程 。

3. 4 理论研究 我国“十五”科技重大专项“电子政务

试点示范工

程”的“中国电子政务空间辅助决策示范工程”课题 ,

能促进地理空间信息在电子政务中的建设和应用 ,意 参考文献 :义重大 ,影响深远 。我国正在实施空间信息与电子地 计算机世界网. 3S 跨过“大众”应用门槛 DB ΠOL . 1 图标准及共享规范项目 ,其研究工作涉及地理空间信

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Agent 、虚拟现实等新技术 ,是

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析与成果产业化研究 EB ΠOL . http : ΠΠwww. csi . gov. 定统一的空间数据格式和交换标准 ,在更多的行业充

分利用 3S 技术 ,加速 3S 复合型人才的培养 ,积极进 cnΠsubjectΠgisfz-

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22 () 人口 、资源与环境 ,2001 ,11 52. A Revie w of the Development ,

Status Quo and Trend of 3S Technology

1 ,2 1ZENG Wen - yingWANG Ming - wen

()1 . Jiangxi Normal University , Nanchang , China 330027 ; 2. Xinyu

College , Xinyu , China 338031 Abstract : The paper reviews the origin

and development of GPS , GIS and RS technology and expounds the cross -

permeation of the three technologies and mutual mixture in the

development and thinks that the three technologies have become a hot

research subject drawing wide at2 tention in theory and application.

Especially , the paper introduces in great detail the application and

development of 3S in our country and at last predicts the developing

trend of 3S.

Key words : 3S ; GPS ; GIS ; RS ; Development ; Trend

() 上接第 15 页

The Noise and Diffraction Eff iciency of the Hologra m Experiment

1 2KO NG Qin - rong, L I Rong

()1 ,2. Xinyu College , Xinyu , China 338031

Abstract : This paper fully discusses the various sources of the

holographic noise and control methods. When taking holograms , we

usually al2 ways hope to improve the diffraction efficiency and select

the reference objects according to the objective of photograph to get

the best total dif2 fraction efficiency and effect . Considering the

influence of the external environment , the photographing time should

not be too long. Under a certain condition , in order to obtain the best

effect , there exists a problem of the best exposure time . Under the

observation of the electron mirror , when the resolution of recording

materials is not enough , the information of interference fringe will be

damaged. Key words : Source of noise ; Diffraction efficiency ; Best

exposure time ; Resolution