《3S技术在城市基础设施建设上的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3S技术在城市基础设施建设上的应用.docx（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、3S技术在城市基础设施建设上的应用摘要：本文主要阐述了GPS、RS、GIS的基本概念和相互关系及关键技术，并针对“3S”集成技术的应用现状作了研究。着重介绍在3S技术在道路、管网和绿化等城市基础设施建设中的应用和在今后的发展前景。关键词：3S技术 集成 基础设施 应用1概述 城市基础设施建设是一个城市发展的支撑，是决定一个城市能否成为宜居城市的前提。我国目前正在进入一个大规模的城市化进程，这是社会进步和发展的必然趋势。随着城市基础设施建设工作量不断加大，其对城市基础测绘资料的覆盖范围、准确性也提出了更高的要求。近年来3S技术不断深入发展，使其在城市基础设施建设测量中的应用也势必更加广阔。 GP
2、S技术与RS技术的发展给城市基础设施建设测量提供了新的手段和方法。GPS技术快速静态定位为城市各种工程控制网的测量提供了快捷、经济的手段；动态定位(RTK)技术将GPS定位技术推向一个新的里程碑，在图根测量、竣工测量和快速施工放样等方面得到越来越多的应用。RS技术给地形图等基本资料的快速更新和包括道路、管网、城市绿地等城市各种专题信息的提取与专题图的制作等工作都可提供更加有效、快捷、经济的手段。城市的发展使得传统的城市数据管理手段不堪重负，GIS和数据库技术的出现为城市数据的管理注入了新的活力，提供了有效的管理手段和模式；反之，利用GIS技术管理的城市基础地理数据也将为城市建设的测量工作提供更
3、好的服务。 2“3S”集成技术的定义及其基本原理? GPS（Global position system，全球定位系统），RS（Remote Sensing，遥感）和GIS（Geography Information System，地理信息系统）的简称。“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测新技术有机地集成在一起。? 在“3S”集成中，GPS主要用于实时、快速地提供目标，包括各类传感器和运载平台（车、船、飞机、卫星等）的空间位置；RS用于实时地或准实时地、快速地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面上的各种变化，及时地对GIS进行数据更新；GIS则是对多种来
4、源时空数据进行综合处理、集成办理、动态存取，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识（知识是人类生产和生活经验的总结）。? 33S 技术相互间关系 3S 技术相互间关系随着GPS、RS、GIS 技术研究和应用的不断深入， 单独应用其中某一种技术往往不能满足综合性工程的需求，不能提供所需的对地观测、信息处理、分析模拟的综合能力。3S 技术虽然在各自的领域里都具有强大的功能和潜力， 但其局限性是显而易见的。概括地讲，GPS 主要用于准确测量变化，GIS 用于状态数据及变化数据的统一管理与分析，RS 主要用于发现变化， 但任何单一的技术都有其缺陷。如果脱离了其它两种技术的支持和配合
5、，其效能都将受到极大限制。首先，RS 本身提供的不是直接图像信息而是间接数字信息，而且RS 信息不能反映某个时点以前该区域的状态，脱离了GIS， RS 就无法显示现有数据与原有数据的差异，难以判断事物的变化快慢与程度，更无法进行科学的预测和决策。况且RS 的实际应用也往往由于许多干扰因素而出现“同物异谱”和“异物同谱”提供的现象，甚至影响到分类的精度或遥感信息的正常使用。如果在分类识别时，有目的地补充一些非遥感信息( 如GIS 技术) 参与分类， 可为遥感信息的处理提供各种支持，分类的精度将会提高许多。另外，没有GPS，就无法精确知道所观察的主体所处的时间和地点。其次，GIS 虽能表示一种地理
6、状况和变化状况，但GIS 数据本身是无法更新的。? 若需要随时掌握某一事物的变化情况并为该事物定位，GIS 就不能满足需求，必须借助RS 和GPS。另外，由于GIS 信息全部具有地理参量，要求RS 信息也必须具有时间与位置特征，这就需要GPS 定位定向。没有GPS，RS 的空间数据信息就没有坐标，就无法与GIS 地图平台的地理位置信息相对应，GIS 和RS 信息也就都无法充分利用。因此，GPS 使RS 与GIS 合成提供了可能，而这二者的结合将带来许多便利。比如， 在RS 影像与GIS 结合使用时，如果要进行图像的配准，过程将非常复杂，但若将GPS 引入，并借助于通讯工具， 整个过程将会大大简
7、化。最后，GPS 的局限性表现在：它所表示的三维或四维空间必须具有一个载体，没有这样一个载体以及其特定状态，所谓的时空概念也就失去了意义。同时三维地理坐标必须通过GIS 数字地图来形象地表示主体的实际位置。另外， 实际物体如道路、建筑物的状况是经常变化的，只有通过RS 才能及时在GIS?上反映这种变化。将GPS、RS与GIS 技术有机地结合为一整体，可使各自充分发挥作用，产生更高效益。这个整体称为“GPS、RS 和GIS 的集成系统”( 简称“3S 集成系统”) 。 43S 技术在城市基础设施建设上的应用 （1）城市资源探索系统集成应用研究 建立在影像地图基础上的城市资源探索系统是新一代的GI
8、S，典型代表是Google Earth，建立此系统需要GIS，RS，GPS 技术集成应用，即是 Google Earth( GIS) 、影像地图做基础( RS) 、导航和测量GPS测量经纬度技术综合应用。利用导航和测量GPS( 静态GPS，常规 RTK，CORS 系统 VRS-RTK，PPP-RTK) 技术获得城市各等级平面、高程控制点及市政地形图碎部点网格坐标或经纬度坐标，经过内业数据处理后比例尺、坐标系 统 统一的成果插入影像地图中，各等级平面、高程控制点点位影像成果图可以作为基础设施建设中点位查找的资源探索成果依据，市政测绘的电子地形图成果可以经过插入块和影像地图比对判断测绘成果的现势性
9、、多漏性和精度性。 eMap城市电子地图是一种本地化的网上定位查询工具，成为市民、游客出门旅行的必备工 具，可以根据地址、地址范围、地名位置、道路交叉口、社区、地籍描述、规划分区等进行准确定位、路径生成、信息查询等。 （2）GPS技术用于RS摄影测量外业控制点测量集成应用研究 摄影测量一般沿飞行航摄的航线，每隔一定间隔就要在野外实地测量一定数量的平面和高程控制点。野外平高控制点的间隔n 按地形类别及所测地形图的比例尺而定。如1：2 000地形图，摄影比例尺为1：10000，间隔n一般为4个6个摄影基线。常规的野外平高控制点的测量方法是先沿航摄方向布设导线，然后在此基础上采用支导线方 法测定航测
10、像控点。这种方法主要是导线方式测量。由于航摄面积较广，对23 cm23 cm像幅，1：10000摄影比例尺，覆盖范围为2.3 km 宽，双航线覆盖范围更宽，在这广阔范围内进行导线测量，往往由于实地条件的限制，其作业是相当艰苦的，且工作量大，作业周期长。 全线航测像控点测量作业时间较常规方法缩短5倍。经过平差处理，像控点平面点位精度达到了优于0.10 m的精度，最弱边相对中误差为1 /43734，像控点的高程GPS测量误差呈现出偶然性，最大偏差+0.060 m，最小偏差0.006 m，误差的平均值为0.005 m。把精密水准当作误差很小看待，则GPS测量 高程的中误差为0.039 m。在做完静态
11、GPS测量后，也可使用CORS 系统VRS-RTK、精确单点定位PPP-RTK 技术获得加密像控点三维坐标测量工作，大大拓展了作业范围距离。由此可见，GP测量技术应用于航测控制，不仅具有高精度，而且具有极大的灵活性。它改变了逐步控制的测量模式，其效率较常规方法提高 5 倍以上。 利用全数字化摄影测量系统对影像数据和GPS外业像控资料进行空中三角测量、估算空三加密精度、全野外碎部点采集、数字高程模型生成和编 辑、数字正摄影像生成、正摄影像测图和数字线化图编辑并生成线划图，然后进行野外补调， 最后编辑生成最终的线划图，并转换成 GIS支持的图形文件。经实践证明， 采用RS和GPS技术与传统的测图方
12、式相比较， 不仅大大提高了图形的精度和产品质量， 也提高了工作效率， 降低了劳动强度， 收到了可观的经济效益。 （3）GIS技术用于市政测绘成果数据信息管理集成应用 研究在快速发展的基础设施建设大潮中，利用全球定位系统GPS 技术、遥感 RS 技术、地下综合管线探测技术和各种成图软件等技术生成的地下综合管线、地上电子地形图成果进行数据信息管理，通过3S 技术集成应用，地理信息系统GIS技术解决了这方面的难题。由于技术和投资等方面的原因，GIS 技术在基础设施工程中的应用只是初步阶段， 但前景非常广阔。 利用GIS强大的地理数据的集成、存储功能对于GPS、RS获得基础设施工程数据和产品入库， 进
13、行测绘成果系统化管理。为进一步实现GIS的查询、分析等功能提供了良好的基础。将地形原始数据( GPS、全站仪等采集数据)输入到系统，经过数据过滤后转化为三维矢量数据， 进一步生成三维地面模型DTM。利用内插手段，可以生成更高精度的DTM。DTM 在经纹理、光照等图形渲染操作，即可生成逼真的整个测区数字地形模型，为道路、管线等规划设计和调整提供了很重要的参考价值。 通过生成的数字地形模型，和全野外数字化测绘的建筑物局部地形图的叠加套合和虚拟现实技术， 可以能够实现整个工程布置的动态演示和景观模拟。 5.综述与展望 3S（GPS、GIS、RS）技术的结合，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的
14、相互作用行成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即GPS与RS为GIS提供区域信息及空间定位信息，而GIS进行相应的空间分析以便从GPS和RS提供的海量数据中提取有用的信息并进行综合集成，使之成为科学的决策依据。 3S技术在城市基础设施建设工作中的应用前景十分广阔，几乎可以应用到城市建设与管理的每一环节中，对提高建设管理的质量、效率来说，作用是明显的。如果将3S技术更为紧密地联合起来处理具体问题将有力地推动工作的严密性，决策的科学性，建设的合理性和管理的高质量、高效率，3S技术的发展势必会极大地推动信息社会的经济建设和可持续。借助于3S技术的强大支持，将基础地理背景信息、水文气象信息、地震地质信息
15、、道路工程信息等诸多相关信息揉合在一起， 建设一个多方位、多尺度的静动态的辅助决策平台， 将 会 更进一步促进3S技术在城市基础设施建设中广泛应用， 取得显著效益。 参考文献： 【1】Kang-tsung Chang.Introduction to Geographic Information Systems M New York:McGraw-Hill Companies，Inc，2004:349-374 【2】 JohnPWilson ，AStewartFotheringham ，PipForer Transactionin GISM . Oxford: BlackwellPublishe
16、rsLimited ，2001: 165-170 【3】毛政元，李霖. “3S”集成及其应用.华中师范大学学报:自然科学版，2002，36(3)：385-388. 【4】张正栋，邱国锋，郑春燕，等.地理信息系统原理应用与工程.武汉:武汉大学出版社，2005. 【5】李德仁.RS，GPS与GIS 集成的定义理论与关键技术.遥感学报，1997，1(1):64-68. 【6】张敦芳.“3S”集成的模式及综合应用研究.信息系统工程，2011年07期. 【7】胡著智，王慧麟， 陈钦峦.遥感技术与地学应用.南京:南京大学出版社，1998. 孙家柄，舒宁等. RS、GPS与GIS集成系统及其应用J.遥感信息
17、，1995（2）. 陈俊勇，胡建国.GPS技术的新进展.测绘工程，1996，（2）. 李建松.地理信息系统原理.武汉:武汉大学出版社，2006. 李青岳.工程测量学.北京:测绘出版社，1995. 罗海波.浅析测绘新技术（3S）的发展及应用.科技向导，2010，(26). 陈郁明.测绘新技术在工程测量中的应用与研究.经验交流，2009. 郑祖武，李康，徐吉谦等. 现代城市交通.北京:人民交通出版社， 1998 王家文，余志伟，杜晓敏，魏春萍.“数字城市”及其关键技术探讨.2006北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下）.2006年 赵锋.基于GIS技术的城市建设管理新思路研究.科技创新导报.2011年22期