十 9, 2012 - file 技术及应用   comment No Comments

数字地球中的“3S”技术

数字地球的核心是地球空间信息科学,地球空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是“3S”技术及其集成。所谓“3S”是全球定位系统 (GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)的统称。没有“3S”技术的发展,现实变化中的地球是不可能以数字的方式进入计算机网络系统的。

1、空间定位(GPS)技术

GPS作为一种全新的现代定位方法,已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子仪器。80年代以来,尤其是90年代以来,GPS卫星定位和导航技术与 现代通信技术相结合,在空间定位技术方面引起了革命性的变化。用GPS同时测定3维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间,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(准实时)定位与导航,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作用。不久的将来,人人可以戴上GPS手表,加上移动电话,你的活动就可以自动进入数字地球中去。

2、航空航天遥感(RS)技术

当代遥感的发展主要表现在它的多传感器、高分辨率和多时相特征。

1)多传感器技术。当代遥感技术已能全面覆盖大气窗口的所有部分。光学遥感可包含可见光、近红外和短波红外区域。热红外遥感的波长可从8~14mm,微波遥感观测目标物电磁波的辐射和散射,分被动微波遥感和主动微波遥感,波长范围为1mm~100cm。

2)遥感的高分辨率特点。全面体现在空间分辨率、光谱分辨率和温度分辨率3个方面,长线阵CCD成像扫描仪可以达到1~2m的空间分辨率,成像光谱仪的光谱细分可以达到5~6nm的水平。热红外辐射计的温度分辨率可从0.5K提高到0.3K乃至0.1K。

3)遥感的多时相特征。随着小卫星群计划的推行,可以用多颗小卫星,实现每2~3天对地表重复一次采样,获得高分辨率成像光谱仪数据,多波段、多极化方 式的雷达卫星,将能解决阴雨多雾情况下的全天候和全天时对地观测,通过卫星遥感与机载和车载遥感技术的有机结合,是实现多时相遥感数据获取的有力保证。

遥感信息的应用分析已从单一遥感资料向多时相、多数据源的融合与分析,从静态分析向动态监测过渡,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。近年来,由于航空遥感具有的快速机动性和高分辨率的显著特点使之成为遥感发展的重要方面。

3、地理信息系统(GIS)技术

随着“数字地球”这一概念的提出和人们对它的认识的不断加深,从二维向多维动态以及网络方向发展是地理信息系统发展的主要方向,也是地理信息系统理论发 展和诸多领域的迫切需要如资源、环境、城市等。在技术发展方面,一个发展是基于Client/Server结构,即用户可在其终端上调用在服务器上的数据 和程序。另一个发展是通过互联网络发展InternetGIS或Web-GIS,可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据,包括图形和图像,而且可以进 行各种地理空间分析,这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨。另一个发展方向,则是数据挖掘(DataMining),从空间数 据库中自动发现知识,用来支持遥感解译自动化和GIS空间分析的智能化。

4、“3S”集成技术

“3S” 集成是指将上述3种对地观测新技术及其他相关技术有机地集成在一起。这里所说的集成,是英文Integration的中译文,是指一种有机的结合,在线的 连接、实时的处理和系统的整体性。GPS、RS、GIS集成的方式可以在不同技术水平上实现。“3S”集成包括空基3S集成与地基3S集成。

  •  空基“3S”集成:用空─地定位模式实现直接对地观测,主要目的是在无地面控制点(或有少量地面控制点)的情况下,实现航空航天遥感信息的直接对地定位、侦察、制导、测量等。
  •  地基“3S”集成:车载、舰载定位导航和对地面目标的定位、跟踪、测量等实时作业。

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