GIS是地理信息系統(tǒng)。作為獲取、處理、管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學科。
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從技術(shù)和應用的角度， GIS 是解決空間問題的工具、方法和技術(shù)；從學科的角度， GIS 是在地理學、地圖學、測量學和計算機科學等學科基礎上發(fā)展起來的一門學科，具有獨立的學科體系； 從功能上， GIS 具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、現(xiàn)示、編輯、處理、分析、輸出和應用等功能；從系統(tǒng)學的角度， GIS 具有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個完整的系統(tǒng)。
簡而言之， GIS 是一個基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS ）的管理空間對象的信息系統(tǒng)，以地理空間數(shù)據(jù)為操作對象是地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。
數(shù)據(jù)組織和處理是GIS應用系統(tǒng)建設中的關鍵環(huán)節(jié)，涉及許多問題：
——應該選擇何種（或哪些）比例尺的數(shù)據(jù)？
——已有數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性如何？
——數(shù)據(jù)精度是否能滿足要求？
——數(shù)據(jù)格式是否能被已有的GIS軟件集成？
——應采用何種方法進行處理和集成？
——采用何種方法進行數(shù)據(jù)的更新和維護，等等。
應急響應 (Emergency Response)
解決在發(fā)生洪水、戰(zhàn)爭、核事故等重大自然或人為災害時，如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應的運輸和保障設施的問題。
RS是遙感技術(shù)。遙感是以航空攝影技術(shù)為基礎，目前遙感技術(shù)已廣泛應用于資源環(huán)境、水文、氣象，地質(zhì)地理等領域，成為一門實用的，先進的空間探測技術(shù)。
遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體性質(zhì)的，它根據(jù)不同物體對波譜產(chǎn)生不同響應的原理，識別地面上各類地物，具有遙遠感知事物的意思。也就是利用地面上空的飛機、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的遙感器收集地面數(shù)據(jù)資料，并從中獲取信息，經(jīng)記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。
特點：1．可獲取大范圍數(shù)據(jù)資料。
2．獲取信息的速度快，周期短
3．獲取信息受條件限制少。
4．獲取信息的手段多，信息量大。
在災害預測方面，可以根據(jù)波長的不同反映水災、林木等反面的受災情況和范圍。
GPS是全球定位系統(tǒng)。簡單地說，這是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經(jīng)緯度和高度，以便實現(xiàn)導航、定位、授時等功能。這項技術(shù)可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人，安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地。
GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分———GPS星座；地面控制部分———地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分———GPS 信號接收機。
GPS定位技術(shù)具有高精度、高效率和低成本的優(yōu)點，使其在各類大地測量控制網(wǎng)的加強改造和建立以及在公路工程測量和大型構(gòu)造物的變形測量中得到了較為廣泛的應用。
全球定位系統(tǒng)的主要特點：(1)全天候；(2) 全球覆蓋；(3)三維定速定時高精度；(4)快速省時高效率：(5)應用廣泛多功能。
通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標，規(guī)劃最優(yōu)援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進行應急處理。
3S——什么叫3S技術(shù)- -
遙感RS、地理信息系統(tǒng)GIS和全球定位系統(tǒng)GPS有機地結(jié)合在一起來應用，就叫作3S技術(shù)。
遙感是當今空間信息獲取和更新的一個非常重要的手段和工具，用遙感技術(shù)獲取信息有范圍廣、速度快、信息廣的特點，且遙感信息中有地理信息系統(tǒng)所需的空間信息和屬性信息,故遙感與GIS相結(jié)合是必然的。又由于遙感應用中地面采樣、導向、定位是以GPS作為有力工具的，遙感和GIS的發(fā)展，在導航和其它動態(tài)定位及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應用中，GPS扮演著重要的角色。所以，以地理信息系統(tǒng)為核心的3S技術(shù)的集成，構(gòu)成了對空間數(shù)據(jù)實時進行采集、更新、處理、分析及為各種實際應用提供科學的決策咨詢的強大技術(shù)體系。三種技術(shù)的結(jié)合根據(jù)實際需要而定，具體有以下三種結(jié)合方式： ⒈地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)的結(jié)合。利用地理信息系統(tǒng)中的電子地圖和GPS接收機的實時差分定位技術(shù)，組成GPS+GIS的各種電子導航系統(tǒng)，用于交通、警車定位，車船自動駕駛等。
⒉地理信息系統(tǒng)和遙感的結(jié)合。對于各種地理信息系統(tǒng)，遙感是重要的信息源和數(shù)據(jù)更新的重要手段，同時地理信息系統(tǒng)可以提供遙感圖象處理所需的一些輔助數(shù)據(jù)，以提高遙感圖象的信息量和分辨率，從而提高遙感圖象處理和解譯的精度。
⒊3S技術(shù)的整體結(jié)合。集遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)的功能于一體，構(gòu)成高度自動化、實時化和智能化的地理信息系統(tǒng)，是空間信息適時采集、處理、更新及動態(tài)地理過程的現(xiàn)勢性分析與提供決策輔助信息的有力手段。
3S技術(shù)以RS、GIS、GPS為基礎，將RS、GIS、GPS三種獨立技術(shù)中的有關部分有機集成起來，構(gòu)成一個強大的技術(shù)體系，可實現(xiàn)對各種空間信息和環(huán)境信息的快速、機動、準確、可靠的收集、處理與更新。在科技高速發(fā)展的過程中將起到舉足輕重的作用。例如在數(shù)字地球的建設過程中，它可以利用RS和GPS的數(shù)字采集功能，實現(xiàn)對地球的影像化，利用GIS的空間分析和建模等功能，實現(xiàn)數(shù)字地球的構(gòu)想。
當前，以地理信息系統(tǒng)為核心的三S技術(shù)（遙感技術(shù)RS、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS）與多媒體（MM）技術(shù)有機結(jié)合一體化，以其強大的空間信息（數(shù)據(jù)）采集、處理、分析綜合和表達與管理能力，為各行業(yè)實際應用部門提供了各種有用的決策信息，大大提高應用部門的生產(chǎn)力及其管理水平，已成為直接為國土資源勘查、生態(tài)環(huán)境和自然災害調(diào)查、評價、監(jiān)測與防治等工作及社會生產(chǎn)與管理部門服務的一種實用技術(shù)方法。
20.2.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）
20.2.1.1 地理信息系統(tǒng)的概念及其作用
地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，簡稱GIS）集計算機科學、地理學、測繪、環(huán)境科學、空間科學、地質(zhì)學、信息科學和管理科學等為一體的多學科結(jié)合的新興邊緣學科。它以空間數(shù)據(jù)為研究對象，以計算機為工具，通過人的參與進行一系列空間操作和分析，為地球科學、環(huán)境科學、災害監(jiān)測與評價、工程設計乃至企業(yè)經(jīng)營等工作提供規(guī)劃管理的決策科學信息。
地理信息系統(tǒng)已被廣泛用于國土資源勘查和環(huán)境監(jiān)測與評價等方面，特別在遙感制圖、礦產(chǎn)資源定量預測、工程布置的點位優(yōu)選、勘探靶區(qū)優(yōu)選等等方面，已有相當?shù)某晒嵗c經(jīng)驗。目前，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)作為一種主要的信息產(chǎn)業(yè)，取得了顯著的社會與經(jīng)濟效益。實際上，地理信息系統(tǒng)所研究的對象及覆蓋面遠遠超出了地理學的范疇。
地理信息系統(tǒng)是管理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)是指不同來源的用遙感和非遙感手段所獲取的數(shù)據(jù)，它有多種數(shù)據(jù)類型，包括地圖、遙感影像、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，其共同特點是都有確定的空間位置——地理坐標參照系統(tǒng)。其工作過程主要是通過空間實體的空間位置與空間關系來進行的，當然也可以通過它們的屬性來進行。它對空間數(shù)據(jù)除管理、檢索、查詢外，還必須進行各種運算和分析。其輸出除表格、文字、數(shù)據(jù)外，主要的形式是圖形。地理信息系統(tǒng)主要用來分析和管理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種地學、社會現(xiàn)象和過程。它是地學、計算機、系統(tǒng)工程等學科知識的融合，是跨學科的技術(shù)系統(tǒng)。
遙感是地理信息系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)源和強有力的數(shù)據(jù)更新手段。遙感的多時相、量綱統(tǒng)一的、動態(tài)的全球范圍內(nèi)的快速監(jiān)測數(shù)據(jù)，是其他手段所不能替代和比擬的，因而地理信息系統(tǒng)作為一種空間數(shù)據(jù)管理、分析的有效技術(shù)，可為遙感提供各種有用的輔助信息和分析手段。目前，地理信息系統(tǒng)的一個重要發(fā)展趨勢，是加強空間信息管理系統(tǒng)與遙感圖像處理系統(tǒng)的結(jié)合，以提高資源與環(huán)境信息系統(tǒng)在動態(tài)分析、監(jiān)測與預報方面的能力，改善遙感分析的精度。
20.2.1.2 系統(tǒng)構(gòu)成
地理信息系統(tǒng)主要是由GIS的硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)（庫）和系統(tǒng)的管理操作人員四個部分組成。
GIS硬件主要是計算機，包括必備的外部設備如數(shù)字化儀、打印機及繪圖儀?？蛇x設備有掃描儀、激光繪圖儀及打印機、磁帶機等。
地理空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置作為參照系的各種景觀數(shù)據(jù)（如自然的、社會的、人文經(jīng)濟的等）。這些數(shù)據(jù)可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等形式，由系統(tǒng)的建立者通過有關的量化工具和介質(zhì)輸入GIS，是系統(tǒng)程序作用的對象，是GIS所表達的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象的實質(zhì)性內(nèi)容。
早期的GIS一直是以各種類型的地圖作為主要的數(shù)據(jù)源。隨著遙感技術(shù)的興起，遙感信息以其周期性、動態(tài)性、信息豐富、獲取效率高并可直接以數(shù)字方式記錄傳送等優(yōu)點成為重要的GIS信息源和數(shù)據(jù)更新手段。遙感與GIS的結(jié)合是空間技術(shù)發(fā)展的趨勢。
系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員是GIS的重要構(gòu)成因素。因為GIS是一個動態(tài)的地理模型，光有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)不能構(gòu)成完整的GIS，需要由人進行系統(tǒng)的組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新，使系統(tǒng)不斷得到完善，并合理使用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務。
GIS軟件是GIS技術(shù)的核心，它既是GIS技術(shù)的集中體現(xiàn)，又是這一技術(shù)的應用基礎。一般商品化產(chǎn)品，如美國的ARC／INFO系統(tǒng)，中國的MAPGIS，主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出五部分構(gòu)成。
（1）數(shù)據(jù)采集
其功能是完成地學數(shù)據(jù)采集與輸入工作，可用掃描儀、數(shù)字化儀、圖形終端或其他系統(tǒng)的磁盤數(shù)據(jù)文件輸入。主要的信息源有：專題地圖（包括地形圖）、統(tǒng)計表格、遙感影像、實測數(shù)據(jù)以及其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件。
數(shù)據(jù)采集方式主要有以下幾種：① 手工式，是早期和試驗時采用的方法，效率和精度均低。② 手扶跟蹤數(shù)字化，是當前最有效的地圖數(shù)字化方式，在手扶跟蹤數(shù)字化儀和數(shù)字化板支持下進行。通過這種方式可得到矢量格式的地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)。③ 自動掃描，是最有前途的數(shù)字化方式。由掃描儀進行，掃描儀可以每英寸300～600點（線）采集地圖或影像的灰度或顏色，形成點陣像元數(shù)據(jù)或多波段數(shù)據(jù)。④ 數(shù)據(jù)通訊，是在聯(lián)網(wǎng)方式下獲取有關的其他信息系統(tǒng)的一種方式。無論用何種方式采集，其目的都是要把數(shù)據(jù)源變?yōu)镚IS可以存貯管理和分析的形式。
（2）數(shù)據(jù)管理
其功能是實現(xiàn)空間（幾何）數(shù)據(jù)和屬性（非幾何）數(shù)據(jù)的存儲、檢索、查詢、編輯、修改。GIS與其他信息系統(tǒng)最大的不同之處是對空間數(shù)據(jù)的管理。如何實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、檢索、查詢、編輯和修改是評價GIS的一個重要方面。
一個功能強大的GIS產(chǎn)品能夠提供一個統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供各種范圍內(nèi)的雙向查詢、編輯、建模功能，允許快速地修正并更新空間數(shù)據(jù)及有關的描述數(shù)據(jù)。例如，最新推出的許多GIS軟件都使用了一個優(yōu)化的、面向目標的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以快速地存取大型關系文件，它把現(xiàn)實物體的空間關系、特征和屬性存儲在同一個網(wǎng)絡分布式關系數(shù)據(jù)庫中，所以做圖、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是這種數(shù)據(jù)模型的特征。
（3）數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)分析部分借助地學模型（預置式模型或用戶自定義模型），完成地理數(shù)據(jù)的分析和計算工作，是GIS的核心內(nèi)容。目前比較成熟的分析功能有地面數(shù)字高程模型、網(wǎng)絡分析模型、鄰近分析模型、區(qū)域分析模型、拓撲分析模型以及空間距離搜索模型等。
數(shù)字地面模型（DTM）在自然地理、地貌、水利、工程設計、管道布線等領域有著廣泛的應用。當?shù)貓D被數(shù)字化后，利用等高線通過插值可以生成數(shù)字地面高程模型（DEM），并由DEM進一步產(chǎn)生坡度、坡向、溝谷、山脊、地表粗糙度等10多個地形要素，構(gòu)成DTM數(shù)據(jù)。利用這些地表信息與植被、土壤、人文要素的相關性，可建立不同的地學應用模型。
網(wǎng)絡分析模型在經(jīng)濟地理、市場分析、交通管理等領域有著廣泛的應用。此模型根據(jù)網(wǎng)絡拓撲性質(zhì)，可以在兩點間選擇最短路徑，并繪出其長度和有關信息，也可以比較各個市場中心服務范圍和影響區(qū)域。
定距離空間搜索（Buffer）模型和鄰近區(qū)域分析模型在區(qū)域規(guī)劃、國土整治、土地管理等領域有著廣泛的應用。通過指定空間搜索距離，用戶可以方便地進行空間檢索、查詢，了解在一定范圍內(nèi)地理現(xiàn)象的空間分布；通過鄰近區(qū)域分析模型，用戶可方便地進行鄰近區(qū)域檢索、查詢、了解區(qū)域周圍的環(huán)境情況。由于用模式來定義表，表和空間數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，這樣用戶能進行集成的空間和屬性處理、報表生成、專欄處理、屬性標記和相互作用的屬性修改、更新等項內(nèi)容。
點、線、多邊形是GIS圖形數(shù)據(jù)的基本單元，與之相應的拓撲分析模型在自然資源管理、生態(tài)評價、土地評價和規(guī)劃等領域有著廣泛的應用。它通過多幅專題圖或?qū)ｎ}圖與圖像合并辦法，生成新的專題圖及新的屬性表，為運用不同評價和規(guī)劃模型，完成地理信息的分析和地理數(shù)據(jù)的計算提供了極大方便。
上述系統(tǒng)底層通用分析模型僅提供了某些數(shù)據(jù)分析的工具。在具體應用領域還需結(jié)合專業(yè)知識和實際要求建立用戶的應用模型。
（4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
是提供不同空間數(shù)據(jù)集的集成途徑。空間數(shù)據(jù)都是用矢量和柵格格式進行采集、存貯和處理的。矢量結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)更能表達我們的空間想像，因此它最常用于手工的數(shù)據(jù)采集。但是，數(shù)據(jù)自動采集方式往往產(chǎn)生與計算機的規(guī)則結(jié)構(gòu)相匹配的柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)代GIS應兼容矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)格式，提供多種方法進行兩種數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，滿足多源信息綜合分析的需求。
（5）數(shù)據(jù)輸出
數(shù)據(jù)輸出部分將GIS信息或分析結(jié)果以可視的形式表示，如屏幕，繪圖儀、打印機輸出等。系統(tǒng)同時支持軟硬件拷貝顯示，使用戶能夠獲得在屏幕上所見結(jié)果，即在地圖成圖之前，用戶能預先看到硬拷貝輸出的圖形。用戶還可以在圖形窗口內(nèi)編輯地圖，包括彩色設計，圖廓整飾、生成比例尺、注記、圖例、表格、公里網(wǎng)格等，最后由繪圖儀或打印機輸出。
20.2.2 全球定位系統(tǒng)（GPS）
全球定位系統(tǒng)（GPS：Global Position System）是美軍自20世紀70年代初期開始研制的新一代衛(wèi)星導航和定位系統(tǒng)。它由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成。工作衛(wèi)星分布在6個軌道面內(nèi)，衛(wèi)星軌道面相對地球赤道面的傾角為55°，每個軌道平面配置3顆衛(wèi)星，每隔一條軌道平面配備一顆備用衛(wèi)星，軌道的平均高度約為20200 km，衛(wèi)星運行周期為11小時58分。因此，在同一測站上，每天出現(xiàn)的衛(wèi)星分布圖相同，只是每天提前幾分鐘。每顆衛(wèi)星對地球的可見面積為地球總表面積的38%，每顆衛(wèi)星每天約有5小時在地平線上。同時位于地平線上的衛(wèi)星數(shù)目最少為4顆，最多為11顆。這樣的空間配置，可保證在地球上任何時間，任何地點至少可同時觀測到4顆衛(wèi)星，加上衛(wèi)星信號的傳播和接收不受天氣的影響，因此GPS是一種全球、全天候的連續(xù)實時導航定位系統(tǒng)。GPS的出現(xiàn)，為大量的野外高精度定位工作提供了極大方便，使定位與導航在精度和速度上都產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，進入了電子化和自動化時代。
GPS作為新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性等優(yōu)點，現(xiàn)在已廣泛地在全球應用。需要指出，全球定位系統(tǒng)的導航和定位在概念上是有所不同的，所謂定位是指運動載體，如汽車上安裝GPS信號接收機，然后實地測出接收天線所在的位置，這稱為GPS定位，也稱GPS動態(tài)定位。動態(tài)的意思是指定位是在極短的時間內(nèi)完成的。如果GPS接收機在測得運動載體實時位置的同時，還測得運動載體的速度，時間和方位等狀態(tài)參數(shù)，進而可“引導”運動載體駛向預定的目標位置，這稱為導航。由此可知，導航是一種廣義的動態(tài)定位。
GPS是從軍事方面發(fā)展起來的，出于軍事目的，它提供兩種服務即標準定位服務SPS（Standard Positioning Service）和精確定位服務PPS（Precise Positioning Service）。前者用于民用事業(yè)，后者為美國軍方服務。美國政府為限制非軍事用戶和其他國家使用GPS的精度，分別在 1991年和 1994年實施了“SA（Selective Availability）”技術(shù)和“AS（Anti-spoofing）”技術(shù)，即“有選擇可用性”技術(shù)和“反電子欺騙技術(shù)”。使SPS服務水平定位精度降低到100 m，而在密碼保護下的PPS服務精度提高到1 m。
針對實施的“SA”技術(shù)，各國紛紛采用技術(shù)對策，出現(xiàn)了差分GPS即DGPS（Differential GPS）?！安罘帧钡母拍钤跓o線電導航領域早就被采用，差分GPS的提出，使差分技術(shù)提高到過去從未有過的重要地位。采用差分GPS幾乎可以完全消除“選擇可用性”帶來的誤差。它利用某些地面發(fā)射站送出的已知精確位置的基準信號，將其與GPS的定位信號進行比較和修正。這樣，通過建立基準通訊鏈方式，使GPS數(shù)據(jù)實現(xiàn)精確校正。目前利用差分技術(shù)可使定位精度超過單獨使用PPS所得到精度。因此，美國比其他許多國家更快地將DGPS投入到實際使用中，目前其精度可達1 cm，用它可監(jiān)視地球和冰川的微小運動。2001年美國取消了“SA”技術(shù)限制，GPS的定位精度大大提高。
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的迅速發(fā)展，引起了各國軍事部門和廣大民用部門的普遍關注。GPS定位技術(shù)的高度自動化及其所達到的高精度和具有的潛力，也引起了廣大測量工作者的極大興趣。特別是近十多年來，GPS定位技術(shù)在應用基礎的研究、新應用領域的開拓、軟件和硬件的開發(fā)等方面都取得了迅速發(fā)展。廣泛的科學實驗活動為這一新技術(shù)的應用展現(xiàn)了極為廣闊的前景，經(jīng)典的大地測量技術(shù)經(jīng)歷了一場意義深遠的變革，從而進入一個嶄新的時代。
目前，GPS精密定位技術(shù)已經(jīng)廣泛地滲透到了經(jīng)濟建設和科學技術(shù)的許多領域，尤其對經(jīng)典大地測量學的各個方面產(chǎn)生了極其深刻的影響。它在大地測量學及其相關學科領域，如地球動力學、海洋大地測量學、天文學、地球物理勘探、資源勘察、航空與衛(wèi)星遙感、工程變形監(jiān)測、運動目標的測速以及精密時間傳遞等方面的廣泛應用，充分地顯示了這一衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度與高效益。
20.2.3 RS、GIS和GPS多功能綜合
作為空間信息處理的3S技術(shù)系統(tǒng)，在空間信息管理中各具特色，均可獨立完成自身的功能。同時，它們所能解決的問題之間又有很多關聯(lián)性，在解決問題的功能上又各自存在著優(yōu)點和不足：GIS具有較強的空間查詢，分析和綜合處理能力，但獲取數(shù)據(jù)困難；RS能高效地獲取大面積的區(qū)域信息，但受光譜波段的限制，且數(shù)據(jù)定位及分類精度差；GPS能快速地給出目標的位置，對空間數(shù)據(jù)的精確定位具有特殊意義，但它本身通常無法給出目標點的地理屬性。因此，只有三者有機結(jié)合起形成一個多功能綜合的技術(shù)系統(tǒng)，才能發(fā)揮更大的作用（圖20-3）。在3S系統(tǒng)中，簡單地說，GIS相當中樞神經(jīng)，RS相當傳感器，GPS相當定位器，三者的共同作用將使地球能實時感受到自身的變化，使其在資源環(huán)境和區(qū)域管理等眾多領域中發(fā)揮巨大作用。RS，GIS和GPS三者的結(jié)合與集成已成為當今空間信息系統(tǒng)的發(fā)展方向，也是空間科學發(fā)展的必然趨勢。
圖20-3 3S技術(shù)系統(tǒng)
20.2.3.1 GIS與RS的結(jié)合
GIS和RS都是獨立發(fā)展起來的支撐現(xiàn)代地學的空間科學技術(shù)，其中GIS是管理與分析空間數(shù)據(jù)的有效工具，RS是空間數(shù)據(jù)采集和分類的有效工具，它們的研究對象都是空間實體，二者關系十分密切。
GIS和RS的結(jié)合主要表現(xiàn)在RS對GIS動態(tài)地提供和更新各種數(shù)據(jù)，而GIS作為空數(shù)據(jù)處理分析的技術(shù)工具，可大大提高RS空間數(shù)據(jù)的分析能力及分析精度。在實踐中，RS和GIS結(jié)合的主要形式是利用遙感圖像經(jīng)過計算機圖像處理、信息提取、目視解譯等方式，編制各種專題圖，而后通過數(shù)字化儀等輸入設備將專題圖上所需信息輸入到地理信息系統(tǒng)中，或者遙感數(shù)據(jù)經(jīng)圖像處理、分類和模式識別等方式提取有關信息直接進入地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。這種結(jié)合方式的實質(zhì)是用遙感形成專題系列數(shù)據(jù)庫（包括遙感圖像庫）提供給地理信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫中各專題要素因來自同一信息源，保證了時相和圖幅位置配準，所以很適合在地理信息系統(tǒng)中進行多重信息的綜合與復合分析，從而派生出綜合性數(shù)據(jù)及圖件，最大限度地發(fā)揮有關數(shù)據(jù)的作用。例如，在流域綜合治理中，根據(jù)單要素的坡度圖、土壤類型圖、地貌類型圖及植被類型圖，通過地理信息系統(tǒng)中的有關模型分析可得到土地利用評價圖及土地利用規(guī)劃圖等。
20.2.3.2 RS與GPS的結(jié)合
GPS和RS都可看作為GIS的數(shù)據(jù)源的獲取系統(tǒng)，而且，GPS和RS既分別具有獨立的功能，又可以互相彌補其不足。
首先，GPS的精確定位功能解決了RS獲取目標信息定位困難的問題。在GPS問世以前，地面同步光譜測量、遙感的幾何校正和定位等都是通過地面控制點進行大地測量才能確定的，這不但費時費力，而且當無地面控制點時更無法實現(xiàn)，從而嚴重影響數(shù)據(jù)實時進入系統(tǒng)。GPS的快速定位為RS數(shù)據(jù)實時、快速進入GIS系統(tǒng)提供了可能。也就是說，借助GPS可使RS迅速進入GIS分析系統(tǒng)，保證了RS數(shù)據(jù)及地面同步監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取的動態(tài)配準、動態(tài)地進入GIS數(shù)據(jù)庫。
其次，利用RS數(shù)據(jù)實現(xiàn)GPS定位遙感信息查詢。此外，利用GPS形成了一系列新技術(shù)，如GPS氣象遙感技術(shù)，利用GPS衛(wèi)星和接收機之間無線電訊號在大氣電離層和對流層中的延遲時間，了解電離層中電子濃度和對流層中溫度濕度獲得大氣參數(shù)及其變化情況。因而目前建立和正在建立的全球許多GPS觀測網(wǎng)將是提供大氣參數(shù)的一個重要新數(shù)據(jù)源。對天氣預報尤其是短期天氣預報發(fā)揮巨大作用。
20.2.3.3 GPS與GIS的結(jié)合
GPS和GIS的結(jié)合，不僅能取長補短使各自的功能得到充分的發(fā)揮，而且還能產(chǎn)生許多更高級功能，從而使GPS和GIS的功能都邁上一個新臺階。
通過GIS系統(tǒng)，可使GPS的定位信息在電子地圖上獲得實時的，準確的形象的反映及漫游查詢。通常GPS接收機所接收信號無法輸入底圖。若從GPS接收機上獲取定位信息后，再要回到地形圖或?qū)ｎ}圖上查找，核實周圍地理屬性，該工作十分繁雜，而且花費時間長，在技術(shù)手段上也是不合理的。如果把GPS的接收機同電子地圖相配合，利用實時差分定位技術(shù)，加上相應的通信手段組成各種電子導航和監(jiān)控系統(tǒng)，可廣泛用于交通、公安偵破、車船自動駕駛、科學種田和海上捕魚等方面。
GPS為GIS及時采集、更新或修正數(shù)據(jù)，例如在外業(yè)調(diào)查中通過GPS定位得到的數(shù)據(jù)，輸入給電子地圖或數(shù)據(jù)庫，可對原有數(shù)據(jù)進行修正、核實、賦予專題圖屬性以生成專題圖。
重慶分公司
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