3S技术在城市建设中的应用

1、3S技术在城市建设中的应用及优势分析摘要：“3S”技术作为新兴的地理信息技术已经渗透到了环境、经济、社会等 各个方面。与此同时，随着中国城市化进程的加快，“3S”技术在城市建设中得 到了广泛的应用，并且相对于传统的方法在经济效益等方面有着较大的优势。 主要论述“3S”技术在城市建设中的应用及优势分析，包括“3S”技术在“城市 规划”、“城市交通”、“城市风景园林”、“城市地下管线”方面的应用及优 势分析。关键词：“3S”技术；城市建设；应用分析Applications and advantage analysis of 3S in urban constructionAbstract: The

2、 technique of 3S as a emerging geographic information technology has already seeped into the fields of environment,economy, society and so on. Meanwhile,with the speeding up of China s urbanization process,the technique of 3S has been widely applied in urban construction showing a larger advantage i

3、n terms of economic benefits compared with traditional methods. Then the paper puts forward that applications and advantage analysis of 3S in urban construction including the application fields of urban planning,urban traffic,city landscape architecture and urban underground pipeline.Key words: tech

4、nique of 3S; urban construction; application and analysis随着科学技术的发展，以3S为代表的地理信息技术得到了快速的发展。日益 趋于完善的计算机硬件和软件技术让3S技术在社会生活等各个方面得到了更加 广泛的应用，中国的城市化的快速发展，让3S技术在城市建设方面有着广泛的 应用前景，并且其独特的优势得到彰显。一、“3S ”技术的概述3S技术是遥感技术(Remote sensing， RS)、地理信息系统(Geography information systems， GIS)和全球定位系统(Global positioning systems

5、， GPS) 的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术 相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传 播和应用的现代信息技术。地理信息系统(geographic information system)是在计算机软件和硬件支 持下，以一定格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统，具有 数据输入、存储、编辑、操作运算、数据查询检索、应用分析、数据显示及结果 输出、数据更新等基本功能，具有标准化、数字化和多维结构等基本特点，是综 合处理与分析多源时空数据的理想平台，是空间信息的“大管家和公共的地理 定位基础。遥感(remote se

6、nsing)利用飞机、卫星等空间平台上的传感器(包括可见光、 红外、微波、激光等传感器)，从空中远距离对地面进行观测，根据日标反射或 辐射的电磁波，经过校门、变换、图像增强和识别分类等处理，快速地获取大 范围地物特征和周边环境信息，获得实时、形象化、不同分辨率的遥感图像具有 探测范围大、资料新颖、成图速度快、收集资料方便等特点，遥感图像具有真实 性、直观性、实时性等优点。全球定位系统(global positioning system)是一种同时接收来自多个卫星 的电波信号，以卫星为基准求出接收点位置的技术，由空间卫星(均匀分布在6 个轨道平面的24颗卫星)、地面监控站和用户接收机下部分组成具

7、有定位精度 高、观测时间短、无需通视、操作简便、全天候作收等特点，不仅可以用于测量、 导航，还可用于测速、测时等，提供野外基础测绘的控制数据。二、“3S ”集成技术在城市建设中的作用3S集成技术是3S技术的有机结合。在城市建设中，3S的集成最大限度的发 挥每个技术的优势，并且相辅相成。RS是获取和更新空间数据的强有力的手段， 能够提供实效性强、准确度高、监测范围大、具有综合性的定位定量信息，是地 理信息系统十分重要的数据源。例如利用RS提取城市绿地信息可以很好弥补常 规方法的缺陷，快速而有效地监测城市园林的变化，如绿化面积、绿化树种的变化, 建立基于RS技术的城市园林自动识别系统5能够很好满足

8、城市园林绿地信息 快速监测的要求，而且相对常规实地调查方法得到现状的绿地资料效率很高、成 本低，从而能够实现大范围城市绿化调查，为城市生态规划提供科学依据和技术 支持，促进城市生态环境的良性循环。RS是GIS数据库的及时更新的重要保 证,GPS为RS影像数据和GIS数据提供精确定位信息。三、“3S ”集成技术在城市规划中的综合应用及优势分析（1）信息采集与数据更新城市环境信息涉及到宏观和微观、区域和局部、动态和静态、定性和定量的因 素，包括地貌、大气、土壤、植被、水体、居民、道路等自然和人文各个方面。 3S技术可用于采集宏观的、区域乃至全球的、动态的、综合的环境信息，辅之 以常规的环境信息采集

9、手段，就可实现综合、系统的城市环境信息采集。（2）现状调查与动态监测城市规划的初始阶段就是现状调查，往往要耗费大量的人力、物力、财力，又 难以做到实时、准确。运用RS技术可以迅速进行城市地形地貌、湖泊水系、绿 化植被、景观资源、交通状况、土地利用、建筑分布的调查；运用GIS技术则能 将大量的基础信息和专业信息进行数据建库，实现空间信息和属性信息的一体化 管理与可视化表现，提供方便的信息查询和统计工具，克服CAD辅助制图的局限 性。（3）方案评价与成果表现针对规划方案，进行土地价格分布影响、土石方填挖平衡、房屋拆迁量计算等 经济分析，结合专业模型进行城市外围用地建设适宜性评价、内部用地功能更 新

10、时序分析、发展方向与用地布局优化研究，可以预测和评价规划方案的社会效 益和经济合理性。利用GIS的专题图丰富规划成果的表现形式。利用遥感、摄 影测量和虚拟现实技术可以建立规划蓝图的动态模型，重现历史，展示未来，加 强城市规划的宣传性。（5）执法监察3S技术的集成还促进了土地利用动态监测和规划执法检查，可以利用遥感卫 星数据与历史数据进行复合分析，主动发现土地利用的变化靶区，用差分GPS 技术精确测量土地利用的变化数据，再根据现场勘察资料，利用GIS技术进行准 确详查，增加了监测的主动性、及时性和客观性。（6）城市防灾通过对遥感信息的解译和专题提取,获取地理（地物、地貌）信息用于系统和灾 害分析

11、，雷达影像数据用于汛期灾情的监测与快速评估,基于图像处理、像片解译 和专家系统的遥感作为灾害检测信息源，具有信息量大、更新快和极强现势性等 特点，便于监测数据和灾害信息更新,是自动监测特别是自然灾害（洪水、森林病 虫害、风灾、干旱）的最理想的信息源;地理信息系统（GIS）:随着信息技术、计 算机技术和现代通讯技术的发展，地理信息系统对多源信息处理和空间数据分析 得到了飞速发展，对自动监测数据的存储、处理、传输以及发布具有前沿优势， 例如“洪水淹没模型分析”、“位移自动监测处理信息系统”苗等可对各种灾变 进行预警并向政府提供决策依据；全球定位系统（GPS）用于野外空间定位数据的 采集、存储、处理

12、和传输，确定自然灾变的空间位置和发展势态,与精密水准仪、 数字水准仪、高精度经纬仪或全站仪进行垂直和倾斜位移数据采集,提取自然或 工程灾害数据，结合“RS”信息，为城市灾害监测系统提供可靠信息。四、“3S”集成技术在城市交通系统中的应用及优势分析1、3S与智能交通交通系统维系着国民经济建设和人民生活的正常运转。城市交通需求的迅速增 长，同时也带来了交通拥挤、交通事故、环境污染等等一系列问题，成为困扰许 多大城市发展的通病，交通拥堵已成为制约城市经济和社会发展的“瓶颈”，解 决交通问题已迫在眉睫。经过多年的实践，城市建设和交通管理部门已意识到单 纯地进行道路基础设施建设已不可能从根本上解决目前的

13、交通状况，相关部门也 将注意力从完善交通设施和扩大路网规模逐步转移到运用高新技术来改造和管 理现有交通系统，建立高效、便捷的路网管理体系来满足日益增长的交通需求。 这就形成了 智能交通系统（intelligent transportation system, ITS）。 ITS是综合应用多种现代信息技术改善道路交通状况、提高交通系统运输效率、 管理水平和安全状况的技术方法。在智能交通系统（ITS）发展的过程中，3S技 术发挥的作用越来越重要，它能为ITS提供必要的空间数据和交通信息的获取、 处理、分析以及可视化的理论和技术支持。交通地理信息系统（GIS-T）是地 理信息系统技术在交通领域的拓展

14、，它是构建信息化、智能化交通系统的重要基 础，也是ITS的一个重要基础。3S技术为ITS信息采集、数据库建设提供了关键技术。借助3S技术在处理和 分析基础地理数据、路网数据等空间数据的优势，合理地组织、管理和发布交通 信息将有助于提高交通系统的运行效率，降低交通事故的发生率。通过交通信息 的分析和对交通数据的挖掘，掌握人们在不同时段、区域的出行规律，为交通管 理部门进行交通规划、交通诱导、车流量预测提供支持，为缓解交通拥堵提供理 论依据。3S技术在交通领域经过多年的应用与发展，正在建立适合交通系统的 时空基准、时空数据模型和时空数据分析等理论基础，开创了以信息源采集、信 息融合处理、交通数据挖

15、掘、交通信息传输表达为代表的技术方法，应用于交通 管理、物流管理、智能导航、交通信息位置服务和交通安全等领域。2、3S技术在道路交通领域中的应用2.1道路交通管理RS应用于交通数据的采集和更新，通过对高分辨率、大比例尺影像的特征提 取、变化检测、目标识别以及与多源数据融合实现来获取现势性强的地理数据， 并以此作为路网等基础地理信息的更新依据；借助GIS建模，配合通讯和网络技 术，实现车辆和路网的动态监测，以及应急事件的快速响应和处理；依托路网信 息，配合历史和实时的动态交通信息进行长、短期交通流量预测；基于路网、车 辆、环境和出行者行为等因素来探索交通需求的生成机理，研究路网拥堵形成原 因和传

16、播特性，完善应急条件下的人员疏散和交通疏散理论；应用GPS、摄影测 量和遥感技术进行交通设施的病害监测，实现对桥梁、路基等交通设施的变化检 测，实现对路面病害的检测和识别，通过GIS将病害与路网信息关联，做到实时 监测、及时维修，保障交通基础设施的安全，确保交通系统的正常运转。2.2物流管理应用3S技术的物流管理模式是集地图显示、车辆定位与监控、通讯传输为一 体，实现以货物流为基础，信息流与货物流相互印证，对运输工具、监管区域和 监管货物实行全方位、全过程有效监控和高效配送的新一代物流作业管理体系。 它依托于GIS强大的空间分析、建模，以及便捷的查询、匹配功能，同时借助无 线通信线路及GPS实

17、时定位和网络GIS的发布功能，及时掌握物流现状。通常配 备3S集成系统的物流监控中心不仅提供实时监控、行车记录回放、信息管理等 基本功能，还提供了相关的数据库查询管理、客户在线查询等功能，更主要的是 能实现物流选址、配送路线选择、成本估算等功能，从而实现库存管理、运输配 送的效率最优化和利润的最大化。3S技术在物流上的应用提高了车辆、货物和 驾驶员安全系数，并在很大程度上提高了监管部门的管理、监督和服务能力。2.3交通信息服务通过车载终端和无线网络的配合，实时获取车辆的绝对或相对位置信息，从而 根据用户需求为其提供与位置相关的交通信息服务或实现决策支持。交通信息服 务不仅为具备车载终端用户提供

18、了一种方便、快捷、实用的增值服务。而且，随 着商业网点信息、路况信息、天气信息等多种与空间信息的融合将为所有出行用 户提供功能更加强大、全面、人性化的信息服务。2.4道路交通安全3S技术在交通安全方面的应用也越来越广泛，它与多传感器、智能识别、智 能控制等技术结合，根据车身安装的传感设备、雷达、红外、摄像机等设施，通 过终端系统中的电子地图和数据库，实现道路障碍的自动识别、紧急情况自动报 警、道路转弯处自动转向、安全车距提示、超速提醒等多种功能的辅助驾驶。同 时，可以实时接收来自道路管理部门的各种指导信息（如气象、监管等），从而 保证实现安全驾驶。另外，3S技术为通讯系统与监管、交警、消防、养

19、护、管 理、救援等连成有机的整体提供了一个集成平台，可方便地为道路管理者提供现 场紧急处理、事故信息发布以及道路养护管理等服务。五、“3S”集成技术在城市风景园林中的应用及优势分析（1）3S集成技术应用于数字园林建设数字园林是数字城市的组成部分,数字园林集成了3、技术与计算机技术、大 型空间数据库技术革新和网络技术，将城市绿地信息、城市绿化覆盖信息、古树 名木、城市绿线等各种园林绿化数据建立园林绿化专题数据库，并与基础空间地 形图数据库和空间遥感影像数据库为基础，实现城市园林绿化信息的编辑、查询、 分析、更新、管理、检索、存贮和科学辅助决策等功能，建立了现代化园林绿化 的数字化、信息化和网络化

20、管理系统。（2）3S技术应用于公园规划在公园规划中，3S技术在风景园林和地形模拟，三维展示数据库制作管理等 相关项目上具有很大的实用性，精确的三维模拟功能通过GPS对各个位置点的精 确定位，在GIS平台上进行三维合成，生成直观的三维地形模拟图有利于园林规 划思路的确定；以CAD设计图为底图，在GIS平台上进行用地模拟，能够有效地展 示规划后的模拟成像的景观，并且供人在网络上虚拟体验，在景观模拟成像方面 3S技术已经成熟，可以直接应用。（3）3S技术应用在城市建成区及更小尺度上进行景观生态的定量化研究利用高分辨率影像从绿地角度对居住单元定量化，能够从不同的角度反映居住 单元内的绿地状况，绿地是居

21、住单元的重要组成部分，是最能体现生态型的生态 空间，是自然景观与人文景观的综合体现，因此从绿地角度能够一定程度上反映 居住单元的优劣;通过模糊数学的办法，简化了景观评价的过程，并且将公众含糊 的评价转化为具体的权重指数，为居住单元的评价提供了指导通过模糊评判的办 法,在已知居住单元内绿地景观指数的因子矩阵和权重矩阵的情况下，可以对居 住单元做出综合评价，因此具有重要的实际意义10。六、“3S ”技术在城市地下管线建设的应用及优势分析1、GPS在工程实践中解决的问题与发挥的作用城市管线普查过程中的首级控制网建设对整个工程来讲，首级控制网uh的精 度对整个工程的成果精度起着决定性的影响。实践证明，以GPS技术布设的控制 网为城市地下管线探测提供了高精度、高质量的首级控制保障，与传统控制网实 现方式比较，GPS控制网布设特别在时间与成本上具备极大的优势。2、RS在地下管线探测过程中发挥的作用高分辨率卫星影象数据和航空影象数据为城市地下管线普查提供了高分辨率 的背景地图。RS技术应用过程中发现，一些高分辨率的城市航空影象数据，如 DMC数字航空影象提供的高分辨率卫星影象数据分辨率甚至达到1 ：500背景地 形图的要求。3、移动GIS技术在城市地下管线数据获取过程中发挥积极作用探测工作大量使用了移动GIS技术，通过应用PDA(掌上电脑)面向管线探测 现场，通过自主开发为地下管线的探查