3S技術(shù)與測(cè)繪學(xué)科發(fā)展

1、3S 技技術(shù)與測(cè)測(cè)繪學(xué)科科發(fā)展姓名：莊莊敏 學(xué)號(hào)：2155091102 學(xué)院：交通學(xué)學(xué)院摘要介紹了了3S, 即全全球定位位系統(tǒng)(GPSS)、遙遙感(RRS)、地理信信息系統(tǒng)統(tǒng)(GIIS) 的基本本概念及及其理論論技術(shù)與與特點(diǎn), 論述述了3SS 技術(shù)術(shù)與測(cè)繪繪學(xué)科發(fā)發(fā)展的關(guān)關(guān)系。關(guān)鍵詞全球定定位系統(tǒng)統(tǒng)；遙感；地理；信息系系統(tǒng)；測(cè)繪學(xué)學(xué)科Absttracct: Thee baasicc coonceeptss, mmodeern tecchniiquees aand chaaraccterrs oof 33S, Glooball Poosittionningg Syysteem (GPSS)、Re

2、mmotee Seensiing (RSS) aand Geoograaphiicall Innforrmattionn Syysteem (GISS) , weere disscusssedd inn thhispaaperr. TThe rellatiionsshipp beetweeen 3S tecchniiquees aand thee deevellopmmentt off suurveeyinng aand mapppinng ssubjjectt haas bbeenn diiscuusseed. It musst hhavee poosittivee innfluuencce

3、s on thee deevellopmment oof ssurvveyiing andd maappiing in thee fuuturre.Key Woordss：GPPS；RS；G IIS；surrveyyingg annd mmapppingg suubjeect0引言測(cè)繪學(xué)有有著悠久久的歷史史，測(cè)繪繪技術(shù)起起源于社社會(huì)的生生產(chǎn)需求求，隨著著社會(huì)的的進(jìn)步而而發(fā)展。測(cè)繪學(xué)學(xué)的一個(gè)個(gè)比較完完整的概概念是：研究實(shí)實(shí)體（包包括地球球整體、表面以以及外層層空間各各種自然然和人造造的物體體）中與與地理空空間分布布有關(guān)的的各種幾幾何、物物理、人人文及其其隨時(shí)間間變化的的信息的的采集、處理、管理、

4、更新和和利用的的科學(xué)與與技術(shù)。測(cè)繪學(xué)的的主要研研究對(duì)象象是地球球，人類類對(duì)地球球形狀認(rèn)認(rèn)識(shí)的逐逐步深化化，要求求精確測(cè)測(cè)定地球球的形狀狀和大小小，從而而促進(jìn)了了測(cè)繪學(xué)學(xué)的發(fā)展展。因此此測(cè)繪學(xué)學(xué)可以說說是地球球科學(xué)的的一個(gè)分分支科學(xué)學(xué)。測(cè)繪繪學(xué)的研研究成果果主要是是地圖，地圖的的演變及及其制作作方法的的進(jìn)步是是測(cè)繪學(xué)學(xué)發(fā)展的的重要標(biāo)標(biāo)志。隨著空間間技術(shù)、計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)和和信息技技術(shù)以及及通信技技術(shù)的發(fā)發(fā)展，測(cè)測(cè)繪學(xué)這這一古老老的學(xué)科科在這些些新技術(shù)術(shù)的支撐撐和推動(dòng)動(dòng)下，出出現(xiàn)了以以“3SS”技術(shù)術(shù)為代表表的現(xiàn)代代測(cè)繪科科學(xué)技術(shù)術(shù)，使測(cè)測(cè)繪學(xué)科科從理論論到手段段發(fā)生了了根本性性的變化化。測(cè)繪繪學(xué)中出

5、出現(xiàn)了33S新技技術(shù)，包包括全球球定位系系統(tǒng)GPPS、遙遙感RSS、地理理信息系系統(tǒng)GIIS。33S技術(shù)術(shù)的集成成，是GGPS、RS、GISS技術(shù)的的發(fā)展，并走向向集成，是當(dāng)前前國內(nèi)外外的發(fā)展展趨勢(shì)。1“3SS”的基本本概念所謂“33S”, 即全全球定位位系統(tǒng)(GPSS)、遙遙感(RRS)、地理信信息系統(tǒng)統(tǒng)(G IS)。1.1 GPSSGPS全全球定位位系統(tǒng)是是英文NNaviigattionn Saatelllitte TTimiing andd Raangiing/Globbal Possitiioniing Sysstemm的字頭頭縮寫詞詞NAVV STTAR/GPSS 的簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱。它它的含

6、意意是: 導(dǎo)航衛(wèi)衛(wèi)星測(cè)時(shí)時(shí)和測(cè)距距/全球定定位系統(tǒng)統(tǒng)。該系系統(tǒng)是美美軍自七七十年代代初開始始研制的的新一代代衛(wèi)星導(dǎo)導(dǎo)航和定定位系統(tǒng)統(tǒng), 是由由衛(wèi)星部部分、地地面控制制部分和和用戶接接收機(jī)而而組成。1.2 RSRS 是是英文RRemoote Sennsinng 的的縮寫, 意思思是遙遠(yuǎn)遠(yuǎn)感知。即從遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離高高空及外外層空間間的各種種平臺(tái)上上利用可可見光、紅外、微波等等電磁波波探測(cè)儀儀器, 通過攝攝影或掃掃描、信信息感應(yīng)應(yīng)、傳輸輸和處理理, 從而而研究地地面物體體的形狀狀、大小小、位置置及其環(huán)環(huán)境的相相互關(guān)系系為變化化的現(xiàn)代代技術(shù)學(xué)學(xué)科。1.3 GISSGIS 是英文文Geoograaphiic

7、IInfoormaatioon SSysttem的的縮寫, 通稱稱地理信信息系統(tǒng)統(tǒng)。它是是以采集集、存貯貯、管理理、分析析、描述述和應(yīng)用用整個(gè)或或部分地地球表面面(包括大大氣層在在內(nèi)) 與空間間和地理理分布有有關(guān)的數(shù)數(shù)據(jù)的計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)。該該系統(tǒng)是是由計(jì)算算機(jī)硬件件、軟件件、數(shù)據(jù)據(jù)和用戶戶的有機(jī)機(jī)結(jié)合而而構(gòu)成。GIS 本身就就是集計(jì)計(jì)算機(jī)科科學(xué)、地地理學(xué)、測(cè)繪遙遙感學(xué)、環(huán)境科科學(xué)、空空間科學(xué)學(xué)、地球球科學(xué)、信息科科學(xué)等為為一體的的多學(xué)科科的新興興邊緣學(xué)學(xué)科。它它研究計(jì)計(jì)算機(jī)技技術(shù)與空空間地理理分布數(shù)數(shù)據(jù)的結(jié)結(jié)合, 通過一一系列空空間操作作和分析析, 為地地球科學(xué)學(xué)、環(huán)境境科學(xué)、工程設(shè)設(shè)計(jì)乃至至

8、國民經(jīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展展、城市市建設(shè)、管理和和決策等等提供有有用的信信息, 并回答答用戶提提出的有有關(guān)問題題。2“3SS”技術(shù)及及其特點(diǎn)點(diǎn)2.1 GPSS技術(shù)及及其特點(diǎn)點(diǎn)GPS 是由244顆工作作衛(wèi)星和和3顆備用用衛(wèi)星組組成, 工作衛(wèi)衛(wèi)星均勻勻地分布布在6個(gè)相對(duì)對(duì)于赤道道為555的近似似圓軌道道面上。軌道面面之間的的夾角為為60, 軌道道面的高高度為220 2200kkm。這這一布局局可保證證地球上上任何一一點(diǎn)在任任意時(shí)刻刻均可同同時(shí)收到到4顆以上上的衛(wèi)星星信號(hào), 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)時(shí)定定位。GPS衛(wèi)星發(fā)發(fā)射的是是一對(duì)相相干波, 頻率率和波長(zhǎng)長(zhǎng)分別為為:fL1=15772422MHzz,L1=19ccmfL2=

9、12227600MHzz, L1=24ccm在這個(gè)載載波段上上分別加加上了CC/A 碼(粗碼)和P碼(精碼)偽隨機(jī)機(jī)噪聲碼碼, p= 29.3m, c/p=2993m。GPS 實(shí)時(shí)定定位采用用偽距法法,測(cè)量衛(wèi)衛(wèi)星偽隨隨機(jī)噪聲聲的傳播播時(shí)間(偽距), 在任任意時(shí)刻刻的瞬間間同時(shí)觀觀測(cè)4顆衛(wèi)星星的距離離,則按距距離交會(huì)會(huì)法解算算出四個(gè)個(gè)未知數(shù)數(shù)。載波相位位差分是是記錄衛(wèi)衛(wèi)星信號(hào)號(hào)與接收收機(jī)參數(shù)數(shù)信號(hào)之之間的相相位差,將許多多單測(cè)點(diǎn)點(diǎn)瞬時(shí)載載波相位位觀測(cè)值值進(jìn)行組組合,形成單單差、雙雙差和三三差方式式, 以后后處理方方法消除除各種系系統(tǒng)誤差差，以提高高精度,另外還還可以減減弱美國國實(shí)施的的SA 和A

10、 SS 技術(shù)術(shù)的干擾擾。實(shí)時(shí)差分分GPSS 是近近年來研研究的一一個(gè)熱門門課題, 并取取得了很很大進(jìn)展展。從早早期的僅僅僅位置置改正數(shù)數(shù)、偽距距改正數(shù)數(shù)到目前前能將各各種誤差差分離開開來向用用戶提供供衛(wèi)星星星歷改正正、衛(wèi)星星鐘改正正以及電電離層延延遲模型型和對(duì)流流延遲模模型; 從單基基準(zhǔn)站差差分系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展到到多基準(zhǔn)準(zhǔn)站的局局部或區(qū)區(qū)域差分分系統(tǒng), 最近近又出現(xiàn)現(xiàn)了廣域域差分GGPS 系統(tǒng)。GPS 的主要要用途是是實(shí)時(shí)導(dǎo)導(dǎo)航和定定位。在在測(cè)繪學(xué)學(xué)科中可可以取代代常規(guī)的的大地測(cè)測(cè)量?jī)x器器進(jìn)行各各種精度度的定位位, 其特特點(diǎn)為:(1) 用途廣廣泛。近近年來對(duì)對(duì)GPSS 衛(wèi)星星應(yīng)用開開發(fā)表明明, 用G

11、PSS 信號(hào)號(hào)可以測(cè)測(cè)量全球球性的地地球動(dòng)態(tài)態(tài)參數(shù)和和全國性性的大地地測(cè)量控控制網(wǎng); 建立立陸地海海洋大地地測(cè)量基基準(zhǔn); 監(jiān)測(cè)現(xiàn)現(xiàn)代板塊塊運(yùn)動(dòng)狀狀態(tài)、捕捕獲地震震信息、測(cè)定航航空、航航天攝影影瞬間的的像機(jī)位位置, 甚至航航片、主主片的姿姿態(tài)參數(shù)數(shù), 進(jìn)行行工程建建筑的設(shè)設(shè)計(jì)、施施工、驗(yàn)驗(yàn)收和監(jiān)監(jiān)測(cè)。因因此, GPSS 衛(wèi)星星定位技技術(shù)在工工程測(cè)量量中有著著極其廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用前景景。(2) 觀測(cè)簡(jiǎn)簡(jiǎn)便。GGPS 系統(tǒng)的的問世, 為解解決測(cè)量量外業(yè)觀觀測(cè)時(shí)間間長(zhǎng), 勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度大等等問題開開拓了廣廣闊的途途徑。實(shí)實(shí)踐表明明, 野外外測(cè)量只只需測(cè)量量人員將將天線單單元準(zhǔn)確確安置在在測(cè)站上上, 接通通電

12、源, 啟動(dòng)動(dòng)接收單單元。測(cè)測(cè)量結(jié)束束時(shí), 再量天天線高度度即可。(3) 定位精精度好。近年來來, GGPS 相對(duì)定定位數(shù)據(jù)據(jù)經(jīng)過精精細(xì)的處處理, 可以達(dá)達(dá)到(5mmm + 110- 8DD) 的的精度, 3cmm 左右右的三維維精度, 這充充分說明明GPSS 衛(wèi)星星定位測(cè)測(cè)量已達(dá)達(dá)到厘米米級(jí)的點(diǎn)點(diǎn)位精度度。對(duì)動(dòng)動(dòng)態(tài)用戶戶而言, 采用用一定的的精細(xì)測(cè)測(cè)量方法法(實(shí)時(shí)定定位) 可獲得得高精度度的動(dòng)態(tài)態(tài)測(cè)量結(jié)結(jié)果。可可以預(yù)計(jì)計(jì), 在下下一個(gè)世世紀(jì)初, GPPS 衛(wèi)衛(wèi)星定位位精度可可以達(dá)到到毫米級(jí)級(jí)。另外外, 據(jù)武武漢測(cè)繪繪科技大大學(xué)的研研究結(jié)果果表明, 用靜靜態(tài)相對(duì)對(duì)定位方方法測(cè)出出的大地地高差誤誤

13、差可達(dá)達(dá)34pppm , 當(dāng)距距離小于于20kkm 時(shí)時(shí), 可達(dá)達(dá)到厘米米級(jí)精度度。若引引入高級(jí)級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行高高程轉(zhuǎn)換換后, 在平地地和丘陵陵地可達(dá)達(dá)到5cmm , 山區(qū)可可小于20ccm , 因此此它可以以代替四四等水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量。22RRS 技技術(shù)及其其特點(diǎn)遙感的定定義上已已提及。遙感過過程如下下圖所示示:實(shí)現(xiàn)這個(gè)個(gè)過程所所采取的的各種技技術(shù)手段段統(tǒng)稱為為遙感技技術(shù)。包包括: 遙感器器技術(shù), 是專專門研究究制造感感測(cè)目標(biāo)標(biāo)信息和和收集目目標(biāo)信息息設(shè)備的的技術(shù); 信息傳傳輸技術(shù)術(shù), 是專專門研究究如何將將遙感器器收集、記錄的的信息資資料傳送送到信息息處理中中心的技技術(shù); 實(shí)地采采樣技術(shù)術(shù), 是

14、專專門研究究收集目目標(biāo)信息息特征, 為處處理目前前信息資資料時(shí)判判別目標(biāo)標(biāo)提供依依據(jù)的技技術(shù); 信息處處理技術(shù)術(shù), 是分分析判釋釋和應(yīng)用用技術(shù), 包括括信息數(shù)數(shù)據(jù)的壓壓縮、傳傳輸和校校正技術(shù)術(shù)、圖象象顯示記記錄技術(shù)術(shù); 識(shí)別分分析判釋釋技術(shù)以以及信息息存貯和和應(yīng)用技技術(shù)。遙感技術(shù)術(shù)的主體體是空間間遙感技技術(shù)。比比較典型型的如資資源環(huán)境境監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)預(yù)報(bào)等技技術(shù)。美美國在770年代代初就發(fā)發(fā)射了地地球資源源技術(shù)衛(wèi)衛(wèi)星, 我國也也成功地地發(fā)射了了氣象衛(wèi)衛(wèi)星。空空間技術(shù)術(shù)的主要要特點(diǎn)是是: 獲取信信息量大大; 資料新新穎, 能迅速速反映動(dòng)動(dòng)態(tài)變化化; 獲取的的信息內(nèi)內(nèi)容豐富富; 成圖迅迅速; 獲取信

15、信息方便便全天時(shí)時(shí)、全天天候, 不受地地形限制制等。這這些特點(diǎn)點(diǎn), 不僅僅人類對(duì)對(duì)宇宙和和自然的的認(rèn)識(shí)有有了新的的飛躍, 而且且還大大大增強(qiáng)了改改造自然然, 開發(fā)發(fā)和保護(hù)護(hù)資源的的能力?？臻g遙感感技術(shù)可可以在數(shù)數(shù)百萬公公里的高高度通過過遙感平平臺(tái)獲取取各種大大、中、小比例例尺的遙遙感影像像?？煞Q稱之為現(xiàn)現(xiàn)代遙感感技術(shù)。現(xiàn)代遙遙感發(fā)展展的特點(diǎn)點(diǎn): 不斷研研制新型型傳感器器, 如航航天攝影影機(jī)、光光電掃描描儀、成成像光譜譜儀、測(cè)測(cè)視雷達(dá)達(dá)等; 提供從從粗到精精的對(duì)地地觀測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)源; 可以反反復(fù)地獲獲得同一一地區(qū)影影像數(shù)據(jù)據(jù)的多時(shí)時(shí)相性; 能增加加多譜段段的遙感感數(shù)據(jù), 一方方面充分分利用能能透過大

16、大氣的各各類電磁磁波譜段段, 向紅紅外、遠(yuǎn)遠(yuǎn)紅外和和微波方方面擴(kuò)展展, 另一一方面則則是細(xì)分分光譜段段。23 GISS技術(shù)及及其特點(diǎn)點(diǎn)計(jì)算機(jī)用用于制圖圖和空間間分析的的歷史表表明, 在一些些較為廣廣泛相關(guān)關(guān)的科學(xué)學(xué)領(lǐng)域中中, 數(shù)字字自動(dòng)獲獲取、數(shù)數(shù)據(jù)分析析和數(shù)字字表示等等得到了了同步發(fā)發(fā)展。這這些領(lǐng)域域包括地地籍、地地形制圖圖、專題題制圖、市政工工程、地地理、空空間變化的數(shù)數(shù)字研究究, 等等等。同步步發(fā)展的的結(jié)果是是各領(lǐng)域域應(yīng)用做做了許多多重復(fù)工工作, 也使學(xué)學(xué)科間專專用術(shù)語語變得復(fù)復(fù)雜, 當(dāng)克服服了技術(shù)術(shù)和概念念上的問問題之后后, 就可可能將多多種空間間數(shù)據(jù)處處理科學(xué)學(xué)地連在在一起, 即組組

17、成目前前應(yīng)用廣泛泛的地理理信息系系統(tǒng)。如如下圖所所示:地理信息息系統(tǒng)是是由三個(gè)個(gè)重要部部分組成成: 計(jì)算算機(jī)硬件件設(shè)備; 一組組應(yīng)用軟軟件模塊塊; 恰當(dāng)當(dāng)?shù)慕M織織聯(lián)系。與一般的的管理信信息系統(tǒng)統(tǒng)相比，地理信信息系統(tǒng)統(tǒng)具有以以下特征征：（11）地理理信息系系統(tǒng)在分分析處理理問題中中使用了了空間數(shù)數(shù)據(jù)與屬屬性數(shù)據(jù)據(jù)，并通通過數(shù)據(jù)據(jù)庫管理理系統(tǒng)將將兩者聯(lián)聯(lián)系在一一起共同同管理、分析和和應(yīng)用，從而提提供了認(rèn)認(rèn)識(shí)地理理現(xiàn)象的的一種新新的思維維方法；而管理理信息系系統(tǒng)則只只有屬性性數(shù)據(jù)庫庫的管理理，即使使存儲(chǔ)了了圖形，頁往往往以文件件形式等等機(jī)械形形式存儲(chǔ)儲(chǔ)，不能能進(jìn)行有有關(guān)空間間數(shù)據(jù)的的操作，如空間間查

18、詢、檢索、相鄰分分析等，更無法法進(jìn)行復(fù)復(fù)雜的空空間分析析。（22）地理理信息系系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)調(diào)空間分分析，通通過利用用空間解解析式模模型來分分析空間間數(shù)據(jù)，地理信信息系統(tǒng)統(tǒng)的成功功應(yīng)用依依賴于空空間分析析模型的的研究與與設(shè)計(jì)。43S 技術(shù)與與測(cè)繪學(xué)學(xué)科的發(fā)發(fā)展3S 技技術(shù)與測(cè)測(cè)繪學(xué)科科的發(fā)展展有著密密切的關(guān)關(guān)系, 為測(cè)繪繪學(xué)科的的發(fā)展提提供了強(qiáng)強(qiáng)有利的的技術(shù)支支撐。41GGPS 使測(cè)繪繪學(xué)科發(fā)發(fā)生了根根本性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變GPS 定位系系統(tǒng)由于于其定位位的高度度靈活性性和常規(guī)規(guī)測(cè)量技技術(shù)無法法比擬的的高精度度, 成為為測(cè)繪學(xué)學(xué)科中革革命性的的變化。因?yàn)闇y(cè)測(cè)量點(diǎn)位位不像經(jīng)典典三角測(cè)測(cè)量那樣樣有等級(jí)級(jí)之分, 不存存在誤差差的累積積, 測(cè)點(diǎn)點(diǎn)可以在在真正需需要的地地方進(jìn)行行。無需需過渡點(diǎn)點(diǎn), 而且且觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)又與重重力場(chǎng)發(fā)發(fā)生關(guān)系系, 避免免了繁雜雜的運(yùn)算算, 取消消了傳統(tǒng)統(tǒng)的平高高分開的的布網(wǎng)形形式。除除此之外外, GGPS 在科學(xué)學(xué)研究中中也有著著極大的的價(jià)值, 例如如對(duì)板塊塊運(yùn)動(dòng)的的監(jiān)測(cè)等等等。42遙遙感技術(shù)術(shù)所獲得得的遙感感圖像是是重要的的信息源源遙感圖像像所提供供的是景景觀實(shí)體體影像, 又是是一種空空間信息息。它與與全球定定位系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)合可可為地理理現(xiàn)象的的空間分分布提供供了較高高精度的的定位、定量數(shù)數(shù)據(jù)。此此外, 衛(wèi)星