S技术与测绘学科发展

3S技术与测绘学科发展姓名：庄敏学号：21509102学院：交通学院摘要介绍了3S,即全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)的基本概念及其理论技术与特点,论述了3S技术与测绘学科发展的关系。关键词全球定位系统；遥感；地理；信息系统；测绘学科Abstract:Thebasicconcepts,moderntechniquesandcharactersof3S,GlobalPositioningSystem(GPS)、RemoteSensing(RS)andGeographicalInformationSystem(GIS),werediscussedinthispaper.Therelationshipbetween3Stechniquesandthedevelopmentofsurveyingandmappingsubjecthasbeendiscussed.Itmusthavepositiveinfluencesonthedevelopmentofsurveyingandmappinginthefuture.KeyWords：GPS；RS；GIS；surveyingandmappingsubject0引言测绘学有着悠久的历史，测绘技术起源于社会的生产需求，随着社会的进步而发展。测绘学的一个比较完整的概念是：研究实体（包括地球整体、表面以及外层空间各种自然和人造的物体）中与地理空间分布有关的各种几何、物理、人文及其随时间变化的信息的采集、处理、管理、更新和利用的科学与技术。测绘学的主要研究对象是地球，人类对地球形状认识的逐步深化，要求精确测定地球的形状和大小，从而促进了测绘学的发展。因此测绘学可以说是地球科学的一个分支科学。测绘学的研究成果主要是地图，地图的演变及其制作方法的进步是测绘学发展的重要标志。随着空间技术、计算机技术和信息技术以及通信技术的发展，测绘学这一古老的学科在这些新技术的支撑和推动下，出现了以“3S”技术为代表的现代测绘科学技术，使测绘学科从理论到手段发生了根本性的变化。测绘学中出现了3S新技术，包括全球定位系统GPS、遥感RS、地理信息系统GIS。3S技术的集成，是GPS、RS、GIS技术的发展，并走向集成，是当前国内外的发展趋势。1“3S”的基本概念所谓“3S”,即全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)。1.1GPSGPS全球定位系统是英文NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。它的含意是:导航卫星测时和测距/全球定位系统。该系统是美军自七十年代初开始研制的新一代卫星导航和定位系统,是由卫星部分、地面控制部分和用户接收机而组成。1.2RSRS是英文RemoteSensing的缩写,意思是遥远感知。即从远距离高空及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器,通过摄影或扫描、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为变化的现代技术学科。弊1.3G站IS惰G爬IS舱是英文红Geogr语aph茫icIn遣f翼orm含ation涉Syst舞em香的缩写思,漠通称地理信描息系统。它叹是以采集、剖存贮、管理尸、分析、描额述和应用整级个或部分地概球表面仆(和包括大气层粥在内堪)离与空间和地其理分布有关逮的数据的计我算机系统。涉该系统是由钢计算机硬件徒、软件、数保据和用户的抓有机结合而冲构成。询G搅IS级本身就是集骤计算机科学坑、地理学、骆测绘遥感学印、环境科学遣、空间科学置、地球科学佛、信息科学受等为一体的滋多学科的新聋兴边缘学科万。它研究计盖算机技术与床空间地理分步布数据的结姻合左,窜通过一系列定空间操作和候分析柄,径为地球科学鲁、环境科学境、工程设计婶乃至国民经超济发展、城术市建设、管灾理和决策等劫提供有用的芳信息剖,惕并回答用户惠提出的有关仙问题。铜2童朋“禁3S怕”侦技术及其特孝点洽2愈.1GP善S么技术及其特廊点回GPS线是由狗24窜颗工作卫星健和馅3复颗备用卫星巾组成控,狂工作卫星均太匀地分布在草6塌个相对于赤械道为悦55轻°阳的近似妇圆轨道面上推。轨道面之色间的夹角为温60菜°收,屑轨道面的高那度为学2020箭0km粥。这一布局锄可保证地球匀上任何一点朝在任意时刻些均可同时收结到邪4本颗以上的卫压星信号眯,见实现实时定兵位。滔GPS捕卫星发射捞的是一对相杀干波唐,隶频率和波长粉分别为摸:fL1顶=1572浑42MHz仁,λL1fL2窜=1227尺60MHz摄,λL暑在这个载波仙段上分别加滤上了友C绘/佣A洁码激(宣粗码提)冷和具P暑码杠(齿精码蛙)购伪随机噪声胜码抱,λp必=29.沙3m迫,λc/p显齐GPS冤实时定位采扮用伪距法揭,赌测量卫星伪厌随机噪声的外传播时间津(蚕伪距握)蝶,丢在任意时刻三的瞬间同时艳观测罪4棋颗卫星的距丸离贩,章则按距离交辫会法解算出傍四个未知数锣。花载波相位差始分是记录卫伙星信号与接鹰收机参数信宗号之间的相趋位差稀,耳将许多单测旺点瞬时载波克相位观测值虏进行组合赶,硬形成单差、三双差和三差搁方式板,宋以后处理方法法消除各种株系统误差受，丧以提高精度稀,顺另外还可以夏减弱美国实羊施的义SA棋和揭AS绪技术的干扰应。甘实时差分妹GPS安是近年来研眠究的一个热义门课题墨,桨并取得了很箩大进展。从蔬早期的仅仅表位置改正数烦、伪距改正壁数到目前能赌将各种误差呼分离开来向维用户提供卫足星星历改正任、卫星钟改安正以及电离哲层延迟模型傲和对流延迟字模型扑;沉从单基准站党差分系统发籍展到多基准株站的局部或糊区域差分系芬统恢,雀最近又出现场了广域差分暖GPS臣系统。仿GPS刊的主要用途颠是实时导航雄和定位。在诚测绘学科中锁可以取代常议规的大地测窑量仪器进行眯各种精度的柏定位狮,远其特点为桥:允(1)延用途广泛。三近年来对艺GPS挑卫星应用开奔发表明型,得用拥GPS绵信号可以测逼量全球性的帐地球动态参桑数和全国性讽的大地测量肺控制网姻;海建立陆地海重洋大地测量相基准麻;末监测现代板钱块运动状态贿、捕获地震魔信息、测定想航空、航天泊摄影瞬间的放像机位置载,乞甚至航片、轿主片的姿态秧参数窑,剩进行工程建把筑的设计、吸施工、验收承和监测。因去此单,GPS深乱卫星定位技壶术在工程测丽量中有着极纸其广泛的应伪用前景。忆(2)厌观测简便。沃GPS免系统的问世肆,糊为解决测量勇外业观测时退间长踏,气劳动强度大饼等问题开拓悼了广阔的途别径。实践表遗明屡,危野外测量只野需测量人员垒将天线单元血准确安置在戏测站上艳,狐接通电源登,践启动接收单弯元。测量结迈束时飘,烧再量天线高弟度即可。搂(3)辱定位精度好部。近年来离,GPS根改相对定位数醋据经过精细俯的处理猪,袜可以达到评±帐温(5mm乔+1柏×白10-8药D)探的精度怨,轻±释3cm邮左右的三维粮精度未,音这充分说明翻GPS仇卫星定位测城量已达到厘拉米级的点位怨精度。对动络态用户而言援,狭采用一定的恼精细测量方望法浮(烤实时定位态)剑可获得高精帮度的动态测先量结果。可泉以预计蛋,敌在下一个世漠纪初灾,GPS续变卫星定位精延度可以达到奶毫米级。另舟外贩,晃据武汉测绘柜科技大学的符研究结果表独明县,怀用静态相对霜定位方法测仔出的大地高族差误差可达宁3扣—贴4ppm系,农当距离小于祖20km殊时屋,倾可达到厘米纤级精度。若臭引入高级水乌准点进行高奴程转换后帽,恒在平地和丘蛋陵地可达到成±具5cm,剑央山区可小于落±祖20cm挤,魔因此它可以惰代替四等水艘准测量。售2硬．浮2黑普RS装技术及其庄特点敏遥感的定义温上已提及。裁遥感过程如提下图所示些:惹实现这个过站程所采取的葡各种技术手柿段统称为遥呜感技术。包仗括熄:来①今中遥感器技术水,泼是专门研究沸制造感测目腾标信息和收岩集目标信息乘设备的技术杆;号②鉴缝信息传输技虎术振,尝是专门研究讲如何将遥感饲器收集、记四录的信息资惧料传送到信提息处理中心征的技术佛;蜜③抢鞋实地采样技歪术骂,击是专门研究铺收集目标信率息特征附,喘为处理目前稠信息资料时授判别目标提站供依据的技瓶术映;妙④届锦信息处理技河术剪,缸是分析判释野和应用技术棉,慈包括信息数界据的压缩、每传输和校正晚技术、图象桂显示记录技阵术架;腹⑤街赚识别分析判据释技术以及堵信息存贮和独应用技术。膛遥感技术的污主体是空间滴遥感技术。桃比较典型的醋如资源环境区监测、气象优预报等技术黎。美国在缠70器年代初就发禁射了地球资窑源技术卫星俗,灭我国也成功婚地发射了气斜象卫星。空困间技术的主小要特点是拢:附①黎板获取信息量赏大尊;怖②端愤资料新颖宵,湖能迅速反映轨动态变化抢;障③妄浓获取的信息匀内容丰富夏;晨④寻胆成图迅速壳;裹⑤篮英获取信息方厉便全天时、负全天候判,摘不受地形限析制等。这些厌特点疲,罗不仅人类对把宇宙和自然堪的认识有了蚕新的飞跃聪,己而且还大大锈增强了改造块自然小,蓬开发和保护念资源的能力波。菜空间遥感技薄术可以在数端百万公里的翻高度通过遥维感平台获取筝各种大、中影、小比例尺侄的遥感糟影像果。可称之为墨现代遥感技疲术。现代遥草感发展的特执点测:骡①境梦不断研制新度型传感器锦,帝如航天摄影换机、光电扫汽描仪、成像歌光谱仪、测云视雷达等三;柳②裳退提供从粗到供精的对地观钱测数据源酱;善③避智可以反复地泉获得同一地愚区影像数据杠的多时相性园;反④参牛能增加多谱邀段的遥感数湖据糕,撑一方面充分皇利用能透过辟大气的各类拿电磁波谱段子,壤向红外、远冷红外和微波厕方面扩展睡,磨另一方面则俗是细分光谱眨段。陪2．3茶GIS仅技术及其爆特点端计算机用于宅制图和空间浊分析的历史接表明额,疑在一些较为押广泛相关的陡科学领域中首,垦数字自动获亭取、数据分郑析和数字表祖示等得到了刊同步发展。蜻这些领域包皇括地籍、地按形制图、专晚题制图、市战政工程、地舱理、空间速变化的数字鹅研究意,做等等。同步樱发展的结果难是各领域应痛用做了许多昨重复工作沟,丰也使学科间巧专用术语变慨得复杂类,签当克服了技现术和概念上避的问题之后屯,还就可能将多畜种空间数据颜处理科学地色连在一起受,别即组成目前陷应用广泛的坛地理信息系没统。如下图泪所示勤:腹地理信息系你统是由三个铸重要部分组粒成灾:盯计算机硬件录设备度;摆一组应用软砍件模块万;工恰当的组织丈联系。赠与一般的管挤理信息系统辩相比，地理虹信息系统具命有以下特征锯：（1）地壤理信息系统献在分析处理陡问题中使用剖了空间数据掩与属性数据就，并通过数副据库管理系碎统将两者联术系在一起共莫同管理、分筒析和应用，痛从而提供了基认识地理现鄙象的一种新叹的思维方法问；而管理信今息系统则只眠有属性数据退库的管理，藏即使存储了双图形，页往罪往以文件形奉式等机械形雕式存储，不典能进行有关犬空间数据的国操作，如空结间查询、检坦索、相邻分喇析等，更无挺法进行复杂仁的空间分析眨。（2）地真理信息系统勺强调空间分师析，通过利南用空间解析比式模型来分洁析空间数据歪，地理信息崖系统的成功鞭应用依赖于亭空间分析模劳型的研究与申设计。汇4浊求3S挪技术与测绘充学科的发展成3S忆技术与测绘犹学科的发展瞧有着密切的膏关系聚,领为测绘学科膀的发展提供疾了强有利的歌技术支撑。炮4槐．荡1欲楼GPS芽使测绘学科粉发生了根本新性转变示GPS肺定位系统由纺于其定位的裙高度灵活性老和常规测量悼技术无法比祸拟的高精度面,绢成为测绘学傲科中革命性像的变化。因愿为测量点位押不像施经典三角测得量那样有等对级之分吧,竟不存在误差糠的累积蓝,锄测点可以在床真正需要的浸地方进行。悼无需过渡点慕,颠而且观测点漫又与重力场驼发生关系请,唯避免了繁杂补的运算胡,弦取消了传统障的平高分开戒的布网形式晌。除此之外俯,GPS术啊在科学研究次中也有着极稠大的价值茫,姑例如对板块做运动的监测轰等等。将4宏．好2亮肯遥感技术所挎获得的遥感犁图像是重要帆的信息源忧遥感图像所陈提供的是景始观实体影像小,线又是一种空榜间信息。它庸与全球定位肺系统结合可屋为地理现象早的空间分布烫提供了较高走精度的定位肚、定量数据型。此外丙,骗卫星遥感信兴息具有覆盖理面广和周而奸复始的特点瓦,虽更为测绘学顽科的宏观观叙测提供了前根所未有的技据术手段。即罩通过摄影式律扫描、信息御感应、传输碌和处理讲,木来达到研究兼地面物体的吗形状、大小予、位置及其党与所处环境笋的相互关系腾之目的。质4食．短3天乱GIS绑对空间数据猎综合处理能焦力提供了有炼力的技术支祸持饼地理信息系桑统具有强大歉的对空间数乎据处理能力愧,替特别是分析脏功能是测绘氏产业所不能轿比拟的脏,槽它是一种管斧理工具和决叙策支持系统领。地理信息状系统的发展戏扩大了测绘休学科的研究域领域革,栗深化了研究叼深度响,剖使得现代测锦绘学科日益骤走上综合端,紫并且它以数任字形式综合冠或分析空间化信息坡,积有了质的飞干跃炭,睛为测绘学科盟的全球性研远究创造了条耕件。5结束