3S技术集成的方式
目前“3S”技术的结合与集成研究已经有了一定的发展,正在经历一个从低级向高级的发展和完善过程。“3S”系统的低级阶段,系统之间是通过互相调用一些功能来实现的;“3S”集成的高级阶段,三者之间不只是相互调用功能,而是直接共同作用,形成有机的一体化系统,以快速准确地获取定位的现势信息,对数据进行动态更新,实现实时实地的现场查询和分析判断。其具体主要表现四种结合方式: (1) GIS与RS的结合; (2) GIS与GPS的结合; (3) RS与GPS的结合; (4) GIS、GPS和RS的结合。下面分别介绍：
GIS与RS结合
GIS与RS的结合主要表现为RS是GIS的重要信息源, GIS是处理和分析应用空间数据的一种强有力的技术保证。两者结合的关键技术在于栅格数据和矢量数据的接口问题:遥感系统普遍采用栅格格式,其信息是以像元存储的;而GIS主要是采用图形矢量格式,是按点、线、面(多边形)存储的,它们之间的差别是影象数据和制图数据用不同的空间概念表示客观世界的相同信息而产生的。目前, RS与GIS一体化的集成应用技术渐趋成熟,在植被分类、灾害估算、图像处理等方面均有相关报道。
GIS与GPS结合
GPS和GIS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、准确而又形象的反映及漫游查询。通常GPS接受机所接受的信号无法输入底图,若从GPS接受机上获取定位信息后,再回到地形图或专题图上查找,核实周围地理属性,如果把GPS接受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,可广泛应用于交通、公安侦破、车船自动驾驶等方面，GPS可以为GIS及时采集、更新或修正数据。如在地籍测量或外业调查中,通过GPS定位得到的数据,输入给电地图或数据库,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。
RS与GPS结合
从GIS的角度说, GPS和RS都可看作数据源获取系统。然而, GPS和RS既分别具有独立的功能,又可以互相补充完善对方,这就是GPS和RS结合的基础。GPS的精确定位功能克服了RS定位困难的问题。传统的遥感对地定位技术主要采用立体观测、二维空间变换等方式,采用地—空—地模式先求解出空间信息影像的位置和姿态或变换系数,再利用它们来求出地面目标点的位置,从而生成DEM和地学编码图像。但是,这种定位方式不但费时费力,而且当地面无控制点时更无法实现,从而影响数据实时进入系统。而GPS的快速定位为RS实时、快速进入GIS系统提供了可能,其基本原理是用GPS/GPS/INS方法,将传感器的空间位置(Xs, Ys, Zs)和姿态参数(Φ、ω、k)同步记录下来,通过相应软件,快速产生直接地学编码。此外,利用RS数据也可以实现GPS定位遥感信息查询。
2GIS、GPS和RS集成
空间定位技术、遥感技术和地理信息技术的整体集成无疑是人们所追求的目标。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能,而且能够智能式地分析和运用数据,为各种应用提供科学决策咨询,并回答用户可能提出的各种复杂问题。在这个系统内, GIS相当于中枢神经, RS相当于传感器, GPS相当于定位器,三者的共同作用将使地球能实时感受到自身的变化,使其在资源环境与区域管理等众多领域中发挥巨大作用。
3S技术集成的应用前景
1 在区域(遥感)地质中的应用
区域地质调查的首要任务就是要进行地质信息的获取,其中野外地质数据的采集是信息获取的重要来源。对于物化探测点及钻探井位坐标、水系沉积物或土襄取样等类型的数据,完全可以使用野外数据记录仪、GPS及RS技术来采集,而对于道路、河流等线性特征的数字化则可由GIS来完成。这样不仅可以提高数据采集的精度,而且可以减少大量野外工作量、大大提高工作效率。
2 在区域重力勘查中的应用
在区域重力勘查中,应用GPS技术进行控制点加密和测点三维定位工作已比较常见,其平面及高程定位精度完全可以满足规范要求,工作效率比常规方法定点可提高3倍以上。特别是在青藏高原、戈壁沙漠及滩涂等特殊困难地区应用中,工作效益可提高十倍以上,且生产费用可降低30~50%。
3 在水文地质中的应用
3S技术集成在水文地质中应用的目的,主要是对一定区域内水体环境实施动态监测,及时发现水体环境的变化情况及规律性,为实施水体环境保护提供科学决策依据。滇池流域水体环境动态监控系统的实施,为3S技术在水文地质应用方面积累了经验〔2〕。该系统通过对区域地理要素的分析评价,得到滇池流域水土流失强度的空间分布、土壤侵蚀强度的差异以及滇池水质要素的现状分布,为治水工程提供依据。该系统包括三个独立模型:(1)滇池流域水土流失评定专家模型;(2)滇池水质遥感模型;(3)土壤侵蚀强度模型。其特点是各模型相互独立运行,但有统一数据格式,数据库共享。系统的核心是GIS分析处理部分,各类空间数据经过纠正、转换处理后存放在统一数据库中,各模型分别从数据库中获取自已所需数据,然后生成结果。GPS快速定位保证了RS数据及地面同步监测数据获得动态配准,以动态进入GIS分析处理子系统,真正实现了3S技术整体结合。该系统的投入运营,为滇池流域水体环境动态监测提供了有为的技术保障,并在该流域治水工程中发挥了重要作用
4 在地质灾害研究中的应用
在地质灾害的研究中,如泥石流、崩塌、边坡稳定性、断裂、地震等方面,目前已基本实现了RS与GIS的紧密结合,个别项目达到了3S技术整体结合。其基本做法是:首先利用GIS建立所研究区域内的数字高程模型,再利用经GPS定位的RS不同时相的航空象片的复合配准处理,形成直观的三维显示,则可全面、直观地观察地质灾害动态变化特征,然后通过GIS分析处理,即可更加准确地分析判断地质灾害的活动趋势及危害程度等。因此,RS+GIS是地质灾害预报及减灾、防灾的重要工具和手段。近年来,RS+GIS已在我国地质灾害研究中得到了比较广泛的应用。如水利部、科学院建立的“实时洪水监测系统”和“水灾风险评估系统”、南京水文资源研究所研制的“长江防洪决策支持系统”等,在近年来特别是’98长江流域特大洪水防治中发挥了重要作用。
5 3S技术在土地资源规划中的应用
我国是一个灾害频发、灾情严重的国家。土地资源由于水土流失、沙漠化、荒漠化、干旱以及环境污染损失严重。利用3S技术对土地资源利用进行规划.使土地资源恢复生产力是当务之急。3S技术在土地资源规划方而卞要是获取被治理区的基础资料，采用合适的规划模型，对规划区进行规划，并对规划的效果进行评价，为土地资源规划提供最优规划方案。
6 3S技术在土地可持续利用决策中的应用
在土地利用研究过程中，GPS用于对空间数据快速定位，为遥感实况数据提供空间坐标，用于建立实况土地利用数据库并对遥感数据进行校正和检核; RS可用于提供实时、动态、快速的土地覆盖、土地利用信息源,，及时发现土地动态变化区域，为GIS提供信息源;GIS用于对空间数据进行管理、查询、分析与可视化，可以将大量抽象的统计数据变成直观的专题图，形象地展示土地利用变化规律。