3S技术与测绘学科发展

1、3S 技技术与测测绘学科科发展姓名：庄庄敏 学号：2155091102 学院：交通学学院摘要介绍了了3S, 即全全球定位位系统(GPSS)、遥遥感(RRS)、地理信信息系统统(GIIS) 的基本本概念及及其理论论技术与与特点, 论述述了3SS 技术术与测绘绘学科发发展的关关系。关键词全球定定位系统统；遥感；地理；信息系系统；测绘学学科Absttracct: Thee baasicc coonceeptss, mmodeern tecchniiquees aand chaaraccterrs oof 33S, Glooball Poosittionningg Syysteem (GPSS)、Re

2、mmotee Seensiing (RSS) aand Geoograaphiicall Innforrmattionn Syysteem (GISS) , weere disscusssedd inn thhispaaperr. TThe rellatiionsshipp beetweeen 3S tecchniiquees aand thee deevellopmmentt off suurveeyinng aand mapppinng ssubjjectt haas bbeenn diiscuusseed. It musst hhavee poosittivee innfluuencce

3、s on thee deevellopmment oof ssurvveyiing andd maappiing in thee fuuturre.Key Woordss：GPPS；RS；G IIS；surrveyyingg annd mmapppingg suubjeect0引言测绘学有有着悠久久的历史史，测绘绘技术起起源于社社会的生生产需求求，随着着社会的的进步而而发展。测绘学学的一个个比较完完整的概概念是：研究实实体（包包括地球球整体、表面以以及外层层空间各各种自然然和人造造的物体体）中与与地理空空间分布布有关的的各种几几何、物物理、人人文及其其随时间间变化的的信息的的采集、处理、管理、

4、更新和和利用的的科学与与技术。测绘学的的主要研研究对象象是地球球，人类类对地球球形状认认识的逐逐步深化化，要求求精确测测定地球球的形状状和大小小，从而而促进了了测绘学学的发展展。因此此测绘学学可以说说是地球球科学的的一个分分支科学学。测绘绘学的研研究成果果主要是是地图，地图的的演变及及其制作作方法的的进步是是测绘学学发展的的重要标标志。随着空间间技术、计算机机技术和和信息技技术以及及通信技技术的发发展，测测绘学这这一古老老的学科科在这些些新技术术的支撑撑和推动动下，出出现了以以“3SS”技术术为代表表的现代代测绘科科学技术术，使测测绘学科科从理论论到手段段发生了了根本性性的变化化。测绘绘学中出

5、出现了33S新技技术，包包括全球球定位系系统GPPS、遥遥感RSS、地理理信息系系统GIIS。33S技术术的集成成，是GGPS、RS、GISS技术的的发展，并走向向集成，是当前前国内外外的发展展趋势。1“3SS”的基本本概念所谓“33S”, 即全全球定位位系统(GPSS)、遥遥感(RRS)、地理信信息系统统(G IS)。1.1 GPSSGPS全全球定位位系统是是英文NNaviigattionn Saatelllitte TTimiing andd Raangiing/Globbal Possitiioniing Sysstemm的字头头缩写词词NAVV STTAR/GPSS 的简简称。它它的含

6、意意是: 导航卫卫星测时时和测距距/全球定定位系统统。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 RSRS 是是英文RRemoote Sennsinng 的的缩写, 意思思是遥远远感知。即从远远距离高高空及外外层空间间的各种种平台上上利用可可见光、红外、微波等等电磁波波探测仪仪器, 通过摄摄影或扫扫描、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 GISSGIS 是英文文Geoograaphiic

7、IInfoormaatioon SSysttem的的缩写, 通称称地理信信息系统统。它是是以采集集、存贮贮、管理理、分析析、描述述和应用用整个或或部分地地球表面面(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 本身就就是集计计算机科科学、地地理学、测绘遥遥感学、环境科科学、空空间科学学、地球球科学、信息科科学等为为一体的的多学科科的新兴兴边缘学学科。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、工程设设计乃至至

8、国民经经济发展展、城市市建设、管理和和决策等等提供有有用的信信息, 并回答答用户提提出的有有关问题题。2“3SS”技术及及其特点点2.1 GPSS技术及及其特点点GPS 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。轨道面面之间的的夹角为为60, 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卫星发发射的是是一对相相干波, 频率率和波长长分别为为:fL1=15772422MHzz,L1=19ccmfL2=

9、12227600MHzz, L1=24ccm在这个载载波段上上分别加加上了CC/A 码(粗码)和P码(精码)伪随机机噪声码码, p= 29.3m, c/p=2993m。GPS 实时定定位采用用伪距法法,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。载波相位位差分是是记录卫卫星信号号与接收收机参数数信号之之间的相相位差,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

10、 SS 技术术的干扰扰。实时差分分GPSS 是近近年来研研究的一一个热门门课题, 并取取得了很很大进展展。从早早期的仅仅仅位置置改正数数、伪距距改正数数到目前前能将各各种误差差分离开开来向用用户提供供卫星星星历改正正、卫星星钟改正正以及电电离层延延迟模型型和对流流延迟模模型; 从单基基准站差差分系统统发展到到多基准准站的局局部或区区域差分分系统, 最近近又出现现了广域域差分GGPS 系统。GPS 的主要要用途是是实时导导航和定定位。在在测绘学学科中可可以取代代常规的的大地测测量仪器器进行各各种精度度的定位位, 其特特点为:(1) 用途广广泛。近近年来对对GPSS 卫星星应用开开发表明明, 用G

11、PSS 信号号可以测测量全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、测定航航空、航航天摄影影瞬间的的像机位位置, 甚至航航片、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) 观测简简便。GGPS 系统的的问世, 为解解决测量量外业观观测时间间长, 劳动强强度大等等问题开开拓了广广阔的途途径。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

12、源, 启动动接收单单元。测测量结束束时, 再量天天线高度度即可。(3) 定位精精度好。近年来来, GGPS 相对定定位数据据经过精精细的处处理, 可以达达到(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

13、差可达达34pppm , 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定义上已已提及。遥感过过程如下下图所示示:实现这个个过程所所采取的的各种技技术手段段统称为为遥感技技术。包包括: 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、记录的的信息资资料传送送到信息息处理中中心的技技术; 实地采采样技术术, 是

14、专专门研究究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。遥感技术术的主体体是空间间遥感技技术。比比较典型型的如资资源环境境监测、气象预预报等技技术。美美国在770年代代初就发发射了地地球资源源技术卫卫星, 我国也也成功地地发射了了气象卫卫星。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

15、信息方便便全天时时、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改造自然然, 开发发和保护护资源的的能力。空间遥感感技术可可以在数数百万公公里的高高度通过过遥感平平台获取取各种大大、中、小比例例尺的遥遥感影像像。可称称之为现现代遥感感技术。现代遥遥感发展展的特点点: 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

16、大气的各各类电磁磁波谱段段, 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 GISS技术及及其特点点计算机用用于制图图和空间间分析的的历史表表明, 在一些些较为广广泛相关关的科学学领域中中, 数字字自动获获取、数数据分析析和数字字表示等等得到了了同步发发展。这这些领域域包括地地籍、地地形制图图、专题题制图、市政工工程、地地理、空空间变化的数数字研究究, 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

17、成目前前应用广泛泛的地理理信息系系统。如如下图所所示:地理信息息系统是是由三个个重要部部分组成成: 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。与一般的的管理信信息系统统相比，地理信信息系统统具有以以下特征征：（11）地理理信息系系统在分分析处理理问题中中使用了了空间数数据与属属性数据据，并通通过数据据库管理理系统将将两者联联系在一一起共同同管理、分析和和应用，从而提提供了认认识地理理现象的的一种新新的思维维方法；而管理理信息系系统则只只有属性性数据库库的管理理，即使使存储了了图形，页往往往以文件件形式等等机械形形式存储储，不能能进行有有关空间间数据的的操作，如空间间查

18、询、检索、相邻分分析等，更无法法进行复复杂的空空间分析析。（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，地理信信息系统统的成功功应用依依赖于空空间分析析模型的的研究与与设计。43S 技术与与测绘学学科的发发展3S 技技术与测测绘学科科的发展展有着密密切的关关系, 为测绘绘学科的的发展提提供了强强有利的的技术支支撑。41GGPS 使测绘绘学科发发生了根根本性转转变GPS 定位系系统由于于其定位位的高度度灵活性性和常规规测量技技术无法法比拟的的高精度度, 成为为测绘学学科中革革命性的的变化。因为测测量点位位不像经典典三角测测量那样样有等级级之分, 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像所提供供的是景景观实体体影像, 又是是一种空空间信息息。它与与全球定定位系统统结合可可为地理理现象的的空间分分布提供供了较高高精度的的定位、定量数数据。此此外, 卫星