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1、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。关键词全全球定位位系统；遥感；地理；信息系系统；测绘学学科Abstrractt: TThe bassic connceppts, mooderrn ttechhniqquess annd ccharractterss off 3SS, GGlobbal Possitiioniing Sysstemm (GGPS)、Remmotee Seensiing (RSS) aand
2、 Geoograaphiicall Innforrmattionn Syysteem (GISS) , weere disscusssedd inn thhis papper. Thhe rrelaatioonshhip bettweeen 33S ttechhniqquess annd tthe devveloopmeent of surrveyyingg annd mmapppingg suubjeect hass beeen disscusssedd. IIt mmustt haave possitiive infflueencees oon tthe devveloopmeent oo
3、f ssurvveyiing andd maappiing in thee fuuturre.Key Worrds：GPSS；RS；G IIS；surrveyyingg annd mmapppingg suubjeect0引言言测绘学有着着悠久的的历史，测测绘技术术起源于于社会的的生产需需求，随随着社会会的进步步而发展展。测绘绘学的一一个比较较完整的的概念是是：研究究实体（包包括地球球整体、表表面以及及外层空空间各种种自然和和人造的的物体）中中与地理理空间分分布有关关的各种种几何、物物理、人人文及其其随时间间变化的的信息的的采集、处处理、管管理、更更新和利利用的科科学与技技术。测绘学的主主要研
4、究究对象是是地球，人人类对地地球形状状认识的的逐步深深化，要要求精确确测定地地球的形形状和大大小，从从而促进进了测绘绘学的发发展。因因此测绘绘学可以以说是地地球科学学的一个个分支科科学。测测绘学的的研究成成果主要要是地图图，地图图的演变变及其制制作方法法的进步步是测绘绘学发展展的重要要标志。随着空间技技术、计计算机技技术和信信息技术术以及通通信技术术的发展展，测绘绘学这一一古老的的学科在在这些新新技术的的支撑和和推动下下，出现现了以“33S”技技术为代代表的现现代测绘绘科学技技术，使使测绘学学科从理理论到手手段发生生了根本本性的变变化。测测绘学中中出现了了3S新新技术，包包括全球球定位系系统G
5、PPS、遥遥感RSS、地理理信息系系统GIIS。33S技术术的集成成，是GGPS、RRS、GGIS技技术的发发展，并并走向集集成，是是当前国国内外的的发展趋趋势。1“3SS”的基本本概念所谓“3SS”, 即全全球定位位系统(GPSS)、遥遥感(RRS)、地地理信息息系统(G IIS)。1.1 GGPSGPS全球球定位系系统是英英文Naaviggatiion Sattelllitee Tiiminng aand Rannginng/Globbal Possitiioniing Sysstemm的字头头缩写词词NAVV STTAR/GPSS 的简简称。它它的含意意是: 导航卫卫星测时时和测距距/全
6、球定定位系统统。该系系统是美美军自七七十年代代初开始始研制的的新一代代卫星导导航和定定位系统统, 是由由卫星部部分、地地面控制制部分和和用户接接收机而而组成。1.2 RRSRS 是英英文Reemotte SSenssingg 的缩缩写, 意思是是遥远感感知。即即从远距距离高空空及外层层空间的的各种平平台上利利用可见见光、红红外、微微波等电电磁波探探测仪器器, 通过过摄影或或扫描、信信息感应应、传输输和处理理, 从而而研究地地面物体体的形状状、大小小、位置置及其环环境的相相互关系系为变化化的现代代技术学学科。1.3 GGISGIS 是是英文GGeoggrapphicc Innforrmattio
7、nn Syysteem的缩缩写, 通称地地理信息息系统。它它是以采采集、存存贮、管管理、分分析、描描述和应应用整个个或部分分地球表表面(包括大大气层在在内) 与空间间和地理理分布有有关的数数据的计计算机系系统。该该系统是是由计算算机硬件件、软件件、数据据和用户户的有机机结合而而构成。GIS 本本身就是是集计算算机科学学、地理理学、测测绘遥感感学、环环境科学学、空间间科学、地地球科学学、信息息科学等等为一体体的多学学科的新新兴边缘缘学科。它它研究计计算机技技术与空空间地理理分布数数据的结结合, 通过一一系列空空间操作作和分析析, 为地地球科学学、环境境科学、工工程设计计乃至国国民经济济发展、城城
8、市建设设、管理理和决策策等提供供有用的的信息, 并回回答用户户提出的的有关问问题。2“3SS”技术及及其特点点2.1 GGPS技技术及其其特点GPS 是是由244颗工作作卫星和和3颗备用用卫星组组成, 工作卫卫星均匀匀地分布布在6个相对对于赤道道为555的近似似圆轨道道面上。轨轨道面之之间的夹夹角为660, 轨道道面的高高度为220 2200kkm。这这一布局局可保证证地球上上任何一一点在任任意时刻刻均可同同时收到到4颗以上上的卫星星信号, 实现现实时定定位。GPS卫卫星发射射的是一一对相干干波, 频率和和波长分分别为:fL1=1572242MMHz,L1=19ccmfL2=1227760MM
9、Hz, L1=24ccm在这个载波波段上分分别加上上了C/A 码(粗码)和P码(精码)伪随机机噪声码码, p= 29.3m, c/p=2993m。GPS 实实时定位位采用伪伪距法,测量卫卫星伪随随机噪声声的传播播时间(伪距), 在任任意时刻刻的瞬间间同时观观测4颗卫星星的距离离,则按距距离交会会法解算算出四个个未知数数。载波相位差差分是记记录卫星星信号与与接收机机参数信信号之间间的相位位差,将许多多单测点点瞬时载载波相位位观测值值进行组组合,形成单单差、双双差和三三差方式式, 以后后处理方方法消除除各种系系统误差差，以提高高精度,另外还还可以减减弱美国国实施的的SA 和A SS 技术术的干扰扰
10、。实时差分GGPS 是近年年来研究究的一个个热门课课题, 并取得得了很大大进展。从从早期的的仅仅位位置改正正数、伪伪距改正正数到目目前能将将各种误误差分离离开来向向用户提提供卫星星星历改改正、卫卫星钟改改正以及及电离层层延迟模模型和对对流延迟迟模型; 从单单基准站站差分系系统发展展到多基基准站的的局部或或区域差差分系统统, 最近近又出现现了广域域差分GGPS 系统。GPS 的的主要用用途是实实时导航航和定位位。在测测绘学科科中可以以取代常常规的大大地测量量仪器进进行各种种精度的的定位, 其特特点为:(1) 用用途广泛泛。近年年来对GGPS 卫星应应用开发发表明, 用GPSS 信号号可以测测量全
11、球球性的地地球动态态参数和和全国性性的大地地测量控控制网; 建立立陆地海海洋大地地测量基基准; 监测现现代板块块运动状状态、捕捕获地震震信息、测测定航空空、航天天摄影瞬瞬间的像像机位置置, 甚至至航片、主主片的姿姿态参数数, 进行行工程建建筑的设设计、施施工、验验收和监监测。因因此, GPSS 卫星星定位技技术在工工程测量量中有着着极其广广泛的应应用前景景。(2) 观观测简便便。GPPS 系系统的问问世, 为解决决测量外外业观测测时间长长, 劳动动强度大大等问题题开拓了了广阔的的途径。实实践表明明, 野外外测量只只需测量量人员将将天线单单元准确确安置在在测站上上, 接通通电源, 启动动接收单单
12、元。测测量结束束时, 再量天天线高度度即可。(3) 定定位精度度好。近近年来, GPPS 相相对定位位数据经经过精细细的处理理, 可以以达到 (5mmm + 110- 8DD) 的的精度, 3cmm 左右右的三维维精度, 这充充分说明明GPSS 卫星星定位测测量已达达到厘米米级的点点位精度度。对动动态用户户而言, 采用用一定的的精细测测量方法法(实时定定位) 可获得得高精度度的动态态测量结结果。可可以预计计, 在下下一个世世纪初, GPPS 卫卫星定位位精度可可以达到到毫米级级。另外外, 据武武汉测绘绘科技大大学的研研究结果果表明, 用静静态相对对定位方方法测出出的大地地高差误误差可达达34p
13、ppm , 当距距离小于于20kkm 时时, 可达达到厘米米级精度度。若引引入高级级水准点点进行高高程转换换后, 在平地地和丘陵陵地可达达到5cmm , 山区可可小于20ccm , 因此此它可以以代替四四等水准准测量。22RRS 技技术及其其特点遥感的定义义上已提提及。遥遥感过程程如下图图所示:实现这个过过程所采采取的各各种技术术手段统统称为遥遥感技术术。包括括: 遥感器器技术, 是专专门研究究制造感感测目标标信息和和收集目目标信息息设备的的技术; 信息传传输技术术, 是专专门研究究如何将将遥感器器收集、记记录的信信息资料料传送到到信息处处理中心心的技术术; 实地采采样技术术, 是专专门研究究
14、收集目目标信息息特征, 为处处理目前前信息资资料时判判别目标标提供依依据的技技术; 信息处处理技术术, 是分分析判释释和应用用技术, 包括括信息数数据的压压缩、传传输和校校正技术术、图象象显示记记录技术术; 识别分分析判释释技术以以及信息息存贮和和应用技技术。遥感技术的的主体是是空间遥遥感技术术。比较较典型的的如资源源环境监监测、气气象预报报等技术术。美国国在700年代初初就发射射了地球球资源技技术卫星星, 我国国也成功功地发射射了气象象卫星。空空间技术术的主要要特点是是: 获取信信息量大大; 资料新新颖, 能迅速速反映动动态变化化; 获取的的信息内内容丰富富; 成图迅迅速; 获取信信息方便便
15、全天时时、全天天候, 不受地地形限制制等。这这些特点点, 不仅仅人类对对宇宙和和自然的的认识有有了新的的飞跃, 而且且还大大大增强了改造造自然, 开发发和保护护资源的的能力。空间遥感技技术可以以在数百百万公里里的高度度通过遥遥感平台台获取各各种大、中中、小比比例尺的的遥感影影像。可可称之为为现代遥遥感技术术。现代代遥感发发展的特特点: 不断研研制新型型传感器器, 如航航天摄影影机、光光电扫描描仪、成成像光谱谱仪、测测视雷达达等; 提供从从粗到精精的对地地观测数数据源; 可以反反复地获获得同一一地区影影像数据据的多时时相性; 能增加加多谱段段的遥感感数据, 一方方面充分分利用能能透过大大气的各各
16、类电磁磁波谱段段, 向红红外、远远红外和和微波方方面扩展展, 另一一方面则则是细分分光谱段段。23 GGIS技技术及其其特点计算机用于于制图和和空间分分析的历历史表明明, 在一一些较为为广泛相相关的科科学领域域中, 数字自自动获取取、数据据分析和和数字表表示等得得到了同同步发展展。这些些领域包包括地籍籍、地形形制图、专专题制图图、市政政工程、地地理、空空间变化的数字字研究, 等等等。同步步发展的的结果是是各领域域应用做做了许多多重复工工作, 也使学学科间专专用术语语变得复复杂, 当克服服了技术术和概念念上的问问题之后后, 就可可能将多多种空间间数据处处理科学学地连在在一起, 即组组成目前前应用
17、广泛的的地理信信息系统统。如下下图所示示:地理信息系系统是由由三个重重要部分分组成: 计算算机硬件件设备; 一组组应用软软件模块块; 恰当当的组织织联系。与一般的管管理信息息系统相相比，地地理信息息系统具具有以下下特征：（1）地地理信息息系统在在分析处处理问题题中使用用了空间间数据与与属性数数据，并并通过数数据库管管理系统统将两者者联系在在一起共共同管理理、分析析和应用用，从而而提供了了认识地地理现象象的一种种新的思思维方法法；而管管理信息息系统则则只有属属性数据据库的管管理，即即使存储储了图形形，页往往往以文文件形式式等机械械形式存存储，不不能进行行有关空空间数据据的操作作，如空空间查询询、
18、检索索、相邻邻分析等等，更无无法进行行复杂的的空间分分析。（22）地理理信息系系统强调调空间分分析，通通过利用用空间解解析式模模型来分分析空间间数据，地地理信息息系统的的成功应应用依赖赖于空间间分析模模型的研研究与设设计。43S 技术与与测绘学学科的发发展3S 技术术与测绘绘学科的的发展有有着密切切的关系系, 为测测绘学科科的发展展提供了了强有利利的技术术支撑。41GGPS 使测绘绘学科发发生了根根本性转转变GPS 定定位系统统由于其其定位的的高度灵灵活性和和常规测测量技术术无法比比拟的高高精度, 成为为测绘学学科中革革命性的的变化。因因为测量量点位不不像经典典三角测测量那样样有等级级之分,
19、不存存在误差差的累积积, 测点点可以在在真正需需要的地地方进行行。无需需过渡点点, 而且且观测点点又与重重力场发发生关系系, 避免免了繁杂杂的运算算, 取消消了传统统的平高高分开的的布网形形式。除除此之外外, GGPS 在科学学研究中中也有着着极大的的价值, 例如如对板块块运动的的监测等等等。42遥遥感技术术所获得得的遥感感图像是是重要的的信息源源遥感图像所所提供的的是景观观实体影影像, 又是一一种空间间信息。它它与全球球定位系系统结合合可为地地理现象象的空间间分布提提供了较较高精度度的定位位、定量量数据。此此外, 卫星遥遥感信息息具有覆覆盖面广广和周而而复始的的特点, 更为为测绘学学科的宏宏
20、观观测测提供了了前所未未有的技技术手段段。即通通过摄影影式扫描描、信息息感应、传传输和处处理, 来达到到研究地地面物体体的形状状、大小小、位置置及其与与所处环环境的相相互关系系之目的的。43GGIS 对空间间数据综综合处理理能力提提供了有有力的技技术支持持地理信息系系统具有有强大的的对空间间数据处处理能力力, 特别别是分析析功能是是测绘产产业所不不能比拟拟的, 它是一一种管理理工具和和决策支支持系统统。地理理信息系系统的发发展扩大大了测绘绘学科的的研究领领域, 深化了了研究深深度, 使得现现代测绘绘学科日日益走上上综合, 并且且它以数数字形式式综合或或分析空空间信息息, 有了了质的飞飞跃, 为测绘绘学科的的全球性性研究创创造了条条件。5结束语语综上所述, 3SS 技术术是使测测绘学科科走向决决策定量量化的有有力手段段, 是使使测绘学学科与各各相关学学科相互互交叉、相相互融合合的有力力工具, 在科科学技术术走向市市场的今今天, 掌握3SS 技术术以研究究测绘信信息。发发展高科科技、服服务于社社会实践践是测绘绘学科发发展的必必由之路路。参考文献1 李德德仁地理信信息系统统导论北京: 测绘出出版社, 19993, 411 452 李德德仁RS、GISS、GPSS 的集集成与应应用北京: 测绘出出版社,19995，25 353陈述彭彭地理理信息系系统导论论北京京：科学学出版社社