3S原理与应用

3S原理与应用（精选9篇）

3S原理与应用 第1篇

关键词：3S技术,全球定位系统,遥感,地理信息系统

1 概述

3S技术是全球定位系统 (Globla Positioning Syetem简称GPS) , 遥感 (Remote Sensing简称RS) 和地理信息系统 (Geographic Information System简称GIS) , 是空间技术, 传感器技术, 卫星定位和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。3S技术是现代技术发展的先导, 对全世界的科技进步发挥着重要的作用, 在测绘、农业、林业等领域也有着广泛的应用[1]。

2 基本概念

2.1 全球定位系统 (GPS) [2]

2.1.1 全球定位系统 (GPS) 的工作原理:

类似于传统的后方交会, 如果在需要的位置某点P架设GPS接收机, 在某一时刻同时接收3颗GPS卫星所发射的信号, 即测得卫星到测站点的几何距离, 就可根据后方交会原理确定出测站点的三维坐标。2.1.2全球定位系统 (GPS) 的应用:GPS技术在我国的测绘领域得到了应用, 例如大地测量中高精度大地控制网的建立, 特别足国家的A, B级网平均边长在50Km以上, 常规的测角、测距手段, 网精度很难保证, 并且费时又费力。而利用GPS技术较常规测量可以节省80%的时间, 并且精度达到1-2cm, 所以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立国家大地控制网。

2.2 遥感技术 (RS) [3]

2.2.1 遥感技术的 (RS) 原理:

遥感是20世纪60年代新兴的科学领域之一。光谱学是遥感的物理基础。遥感技术系统包括:空间信息采集系统, 地面接收和预处理系统, 地面实况调查系统, 信息分析应用系统。2.2.2遥感技术 (RS) 的应用:遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测和互相侦查等。遥感技术总的发展趋势是:提高遥感器的分辨率和综合利用信息的能力, 研制先进遥感器、信息传输和处理设备以实现遥感系统全天候工作和实时获取信息, 以及增强遥感系统的抗干扰能力。

2.3 地理信息系统 (GIS)

2.3.1 地理信息系统的原理 (Geographical Information System) 也称

作土地资源信息系统, 它是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究新技术, 是多种学科交叉的产物。地理信息系统是以地理空间数据库为基础, 采用地理模型分析方法, 适时提供多种空间和动态的地理信息, 为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。2.3.2地理信息系统的应用:地理信总系统应用于交通、能源、农林、水利、测绘、国土资源等方面。例如:我国在三峡地区研究中, 通过利用地理信息系统和机助制图的方法, 建立环境监测系统, 为三峡宏观决策提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等可靠的数据。

3 系统集成

目前“3S”技术的结合与集成研究已经有了一定的发展, 正在经历一个从低级向高级的发展和完善过程。“3S”系统的低级阶段, 系统之间是通过互相调用一些功能来实现的。其具体主要表现四种结合方式:GIS与GPS的结合, GIS与RS的结合, RS与GPS的结合, GPS RS GIS三者的结合。

3.1 GIS与GPS的结合

3.1.1 基本原理:

利用GIS中的电子地图和GPS接收机的实时差分定位技术, 可以组成GPS+GIS的各种电子导航系统, 用于交通, 公安侦破, 车船自动驾驶, 也可以直接用GPS方法来对GIS作实时更新。这是最为实用、简便、低廉的集成方法。3.1.2实际应用:我国关于二者的结合文献不是太多。时加新在研究城市地理信急系统中的指挥监控报警子系统中运用技术建立城市电子地图, 运用GPS技术对城市主要道路干线、重点设施进行精确定位, 为城市内的盗警、火警等突发性事件提供信息上的支撑[4]。

3.2 GIS与RS的结合

3.2.1 基木原理:

GIS与RS的结合主要表现为RS是GIS的重要信息源, GIS是处理和分析应用空间数据的一种强有力的技术保证。两者结合的关键技术在于栅格数据和矢量数据的接口问题。3.2.2实际应用:近年来我国关于二者的结合集成研究较多, 经历有初步探索到逐渐成熟的阶段。其主要的应用包括两个方面:一是RS数据作为GIS的信息源, 二是GIS为RS提供空间数据管理和分析的手段。目前, 二者的结合集成应用技术渐趋成熟, 在植被分布, 灾害估算, 图像处理等方面均有相关的报道, 在应用GIS空间分析的功能为RS数据提供空间管理和分析研究中, 多是考虑的数据, 气候, 环境等因素地空间分布。

3.3 RS与GPS的结合

3.3.1 基本原理:

二者的结合都可以看成数据源获取系统。然而, 二者的结合分别具有独立的功能, 又可以互相补充完善对方, 这就是二者结合的基础。GPS的精确定位功能克服了RS定位困难的问题, 传统的遥感对地定位技术主要采用立体观测、二维空间变换等方式, 采用地-空-地模式先求解出空间信息影像的位置和姿态或变换系数, 再利用它们来求出地面目标点的位置, 从而生成DEM和地学编码图像。3.3.2实际应用:李德仁等人20世纪80年代提出了二者的结合的研究, 在他们的研究中, 应用GPS技术, 结合惯性导航系统INS, 探索了空-地定位模式, 随后, 李树楷于20世纪90年代初创造性地提出了将激光测距和扫描成像仪在硬件上实现严格匹配形成了扫描测距-成像组合遥感器, 再和GPS, INS进行集成构成三维遥感影像制图系统。

4 GPS、RS和GIS集成

在这个系统内GPS相当于定位器, RS相当于传感器, GIS相当于中枢神经, 三者的共同作用将地球能实时感受到自身的变化使其在资源环境与区域管理等众多领域中发挥巨大作用。

GPS RS、和GIS集成应用。随着“3S”的结合与集成目前在许多领域已经得到了应用。王丹在1995年探讨了“3S”集成系统在地震灾害调查与研究中的应用, 并根据对唐山地震灾害分析和研究的认识, 结合自己工作实践经验和国内外有关资料, 提出在具体实施中应重点注意以下四个方面的问题: (1) 卫星遥感资料的收集与利用; (2) 航空遥感的实施方案; (3) 利用GPS直接获取震害信息和为专题震害信息定位; (4) 震害信息系统的建立。此外, “3S”集成在环境监测和分析、水利工程、公路自动测绘、土地利用动态监测等方面也有许多成功的经验。

结束语

“3S”技术实现了远程寻找所需的各种地理空间数据, 包括图形和图像, 可以进行各种地理空间分析。通过现代通讯技术可以将GPS, RS和GIS有机地集成起来, 成为各行业发展和进步的有力技术手段。“3S”集成具有重大意义, 也具有相当难度, 集成方式多种多样, 宜从简单到复杂, 从低成本到高成本, 关键在于要找到它的应用市场。应当肯定地说“3S”技术集成大有作为。

参考文献

[1]李德仁, 关泽群.空间信息系统的集成与实现[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社, 2000.

[2]刘大杰, 施一民, 过静.全球定位系统GPS的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社2, 003.

[3]邓良基.遥感基础与应用 (面向21世纪课程教材) [M].北京:中国农业出版社2, 002.

3S原理与应用 第2篇

关键词： 3S技术; 水文与水资源工程; 应用;

1 引言

水资源是人们生活中必不可少的部分, 我国人口众多, 对于水资源的需求量也较大, 这也导致我国水资源较为紧张。水文和水资源工程的开展主要是为了是进行水资源的合理开发、利用保护以及水资源问题防治, 对经济的发展和社会的稳定具有重要的意义。将3S技术运用于水文和水资源工程中, 能够有效的提升水文和水资源工程相关工作的质量和效率, 促进我国社会的可持续发展, 具有重要的现实意义。

2 3S技术概述

3S技术是现代信息技术的中重要组成部分, 包括遥感技术、地理信息系统和全球定位系统。3S技术是各种技术和专业的集成应用, 例如计算机技术、卫星定位技术、空间技术和通讯技术等。通过这些技术的集成运用, 对目标的相关数据信息进行采集、分析、处理和运用等。

遥感技术也称为RS, 是通过人造卫星等飞行器对目标的电磁辐射信息进行感知收集, 从而对目标进行探测。遥感技术能够对数据信息进行采集、传输、存储以及处理, 遥感技术通过遥感系统实现功能。

地理信息系统也称为GIS, 是能够在计算机系统的基础上, 实现对地球相关数据信息的采集、存储、分析和处理以及显示和描述的空间信息系统。GIS包含多种学科的知识, 应用范围较广, 能够对地球上的相关信息进行成图分析, 功能较为强大。

3S原理与应用 第3篇

关键词:3S技术 森林化 土地复垦

中图分类号:S773文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0124-01

“森林化”矿山建设是恢复生态学、景观生态学的现实结合,土地复垦是“森林化矿山”建设中的一项基本内容。矿山废弃地植被恢复与重建属于土地复垦的范畴,并伴随土地复垦的发展而不断发展。从矿山发展全局出发,以建设“森林化”矿山为目标,以有利于矿业生产可持续发展、改善矿区生态环境质量、促进矿山文化建设、保护职工身体健康为准则;以重点解决矿山土地复垦、提高矿区森林覆盖率为出发点,正确处理好当前与长远、整体与局部、发展与保护的关系。

1 研究区域概况

大冶铁矿位于湖北省黄石市铁山区,地理坐标东经114°54′43″,北纬30°13′10″。大治铁矿矿区北接鄂城县的白雉山、铁山垴、四峰山,西南与大治县曙光乡眦邻,东接黄石市下陆区,全区面积为25平方公里,大治铁矿矿区占用面积11.06平方公里。

2 3S技术在森林化矿山建设中所发挥的作用

3S技术指GIS、RS和GPS技术的综合。近年来,3S技术在国民生产中的应用越来越广泛,将3S技术应用到矿山森林植被的修复中,将使得矿区的生态环境现状因子的获取和分析更为快速准确。

GPS技术是矿区土地复垦的基础性技术工作,利用GPS精确定位功能可以获得复垦区域精确位置,大大提高了测绘工作的效率。因此,3S技术在土地复垦领域必将显示出广阔的应用前景。

GIS具有强大的空间分析功能。利用RS和GPS提供的复垦区域地物信息和位置信息,可以对研究区域进行空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析从而确定复垦区域的面积信息,对矿区的复垦区域进行缓冲区分析,在植树种植的过程中进行缓冲区分析,进而得到矿区的森林覆盖率。

遥感技术(RS)在森林化矿山建设所发挥了重大的作用。本文利用IKNOS高分辨率卫星影像(1×1m)对影像进行目视解译,获得需要复垦区域的面积。转为矢量数據进行面积量算从而获得需要复垦土地的面积,进而为森林化矿山建设复垦指标提供依据。人机交互式提取,最主要的是在遥感图像上划出各地物界线,得到遥感分类图,这样可以很好地提取矿区各种地物信息。本文利用非监督分类的方法对研究区域进行监督分类分为了2类,分别为复垦土地和非复垦土地,最终得到如图1所示。

3 3S技术的两两结合在森林化矿山也发挥了巨大的作用

随着3S技术的发展,3S技术的两两结合,遥感影像分辨率的不断提高,也大大提高了对矿区监测的准确性;GIS丰富的空间分析功能为矿区的监测和评价提供了有力的技术支持。能准确地统计出土地复垦区域的面积要素和面积信息,遥感与GIS技术相结合作为获取矿区环境数据、动态监测及评价的重要手段。

(1)GIS+GPS在森林化矿山建设,利用遥感技术获得监测范围的影像,通过实地调查,利用GPS技术对复垦区域进行实时的定位和量测,在室内对矿山复垦区域在遥感影像上进行勾绘,获得复垦范围图,附上勾绘区域的属性。利用GIS空间统计功能对区内进行面积量算,从而获的复垦区域的面积,为森林化矿山的建设中森林覆盖率的计算提供了数据。

(2)利用RS+GIS技术在森林化矿山中的应用与研究中,RS为GIS的分析提供数据源,在森林化矿山建设中的复垦区域提供技术上的支持,利用3S技术对复垦位置进行复垦区域获得复垦位置和面积信息,为森林化矿山建设中复垦区域提供了空间信息。

(3)RS+GPS在森林化矿区建设中,通过野外调查,利用GPS测绘手段对矿区的测量,利用GPS定位功能,得到以下复垦区域的范围,利用矿区IKNOS高分辨率的影像对矿区的复垦区域进行目视解译丛而获得研究区域的复垦范围,利用GIS的面积统计功能对复垦范围进行计算,获得复垦范围的面积信息,进而为森林化矿山建设各个指标提供准确的数据基础。

利用大范围的遥感影像可以获得大面积的遥感监测信息,可获得矿区复垦面积信息。

如表1所示。

4 结论与展望

充分利用3S技术中的遥感技术的客观性、实时性和宏观性的特点,对开展大面积土地复垦项目的遥感评价做出了有意义的探索。3S技术在森林化矿山的建设过程中,为大冶矿区生态环境,优化矿山资源开采,实现矿山可持续发展,建设“森林化矿山”的历史使命,给矿山测绘新技术,特别是3S集成技术的应用提出了更高的要求和任务。

参考文献

[1]郭达志,等.地理信息系统基础与应用[M].北京:煤炭工业出版社.

3S原理与应用 第4篇

当前社会上治安案件发生数量的多少以及能否及时处理均与巡警是否能够按照规定进行动态执勤的情况紧密相关。但由于巡警工作的特点, 使得传统的监管手段无法有效地对巡警进行监管和协助, 然而借助由GPS、GPRS和GIS技术所设计的巡警监控平台可以帮助公安部门及时准确地掌握巡警的地理位置并与其进行实时通信, 进而确保巡警能够按照规定执勤, 同时又能够对巡警的求助信息及时处理, 是实现科技强警的重要举措。

(1) GPS目前与现代通信技术相结合使得测定地球表面三维坐标的方法从静态发展到动态, 从数据后处理发展到实时的定位与导航, 极大地扩展了它的应用广度和深度。GPS系统包括三大部分:空间部分——GPS卫星星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接收机。

(2) GPRS又称为通用分组无线业务, 是一种基于GSM系统的无线分组交换技术, 提供端到端的、广域的无线IP连接。由于GPRS是一项数据高速处理技术, 将数据以“分组”的形式传送到用户端, 而且GPRS采用流量计费, 因此它在进行间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输时, 具有明显的优势。

(3) GIS是将计算机软硬件、地理数据以及系统管理人员组织而成的对任一形式的地理信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成。它可以对在地球上存在的事物和发生的事件进行成图和分析, 在广泛的公众和个人企事业单位中对于解释事件、预测结果和规划战略等具有很强的实用价值。

1系统组成

1.1系统结构组成

整个系统总体可以分为前端和后台监控中心两部分。其中前端主要是指便携设备;而后台监控中心则由后端下位机以及后端上位机两部分组成。系统各部分功能为:

(1) 前端便携设备 负责接收卫星定位数据和产生求助信息, 并借助GPRS模块将定位及求助信息发向后台监控中心下位机;同时接收和处理后台下位机发送的报警信息。

(2) 后端下位机子系统 负责接收前端便携设备发送的定位及求助信息, 然后通过与上位机之间的数据通道将数据发送到上位机;同时接收由上位机发来的违规提示信息, 并发给对应的前端便携设备。

(3) 后端上位机子系统 负责接收后端下位机传送的数据, 并根据其类型进行相应的处理。其系统结构拓扑图如图1所示。

1.2系统功能组成

由上述系统结构可知其业务流程为:前端便携设备实时接收卫星定位信息, 以GPRS方式将其定位信息或者求助信息发向后台监控中心, 由监控中心下位机负责接收, 并向上位机转发, 上位机对接收到的数据进行判断, 如果接收到的是定位信息, 则依据其定位参数在电子地图上显示其具体位置, 同时判断其是否违反规定进行执勤, 若有违反规定的行为, 则自动形成相应的提示信息, 经下位机向对应的前端设备发送, 由前端便携设备提示巡警进行改正;如果接收到的是求助信息, 依据其求助级别生成相应的处置信息, 再将其存入数据库, 最后将处置信息经由下位机发向前端便携设备。其所要实现的主要功能如下:

(1) 自定义范围警界功能 便携设备的活动限定在一定范围内, 如超出此范围则设备将会发送报告到监控中心;

(2) 发送紧急求救报告 前端便携设备可以向监控中心发送紧急求助信息;

(3) 监听功能 监控中心可以自动监听前端设备持有人情况;

(4) 发送请求帮助报告 启动功能后, 监控中心将会收到请求帮助报告, 此帮助级别比紧急求助报告级别低;

(5) 越界报警和超速报警 当巡警驾驶车辆超出所辖范围或者速度超过交通规则的限制, 则监控中心会自动判断并发送报警信息给违反规定的巡警。

2系统设计与实现

2.1前端便携设备

包括卫星信息接收模块、核心控制模块以及GPRS模块。其中卫星接收模块采用GR-85;核心控制模块中的单片机采用W77E58, 除了其运算速度较高之外, 主要是因为它具有两个串口, 因此可以较好地实现与GPS和GPRS模块之间的通信;GPRS模块采用G20, 主要是因为其内部已经封装了功能完整的TCP/IP栈协议。其原理框图如图2所示。

本文采用的GPS输出数据格式为NMEA-0183中的GPRMC数据格式。

2.2后台监控中心下位机子系统

它采用一个GPRS模块, 借助UART方式与上位机进行数据交互;并负责接收上位机发来的提示信息, 并将其发给前端便携设备。

2.3后台监控中心上位机子系统

它采用Oracle9i数据库, 借助Oracle Spatial来存储空间数据和属性数据, 即系统在使用之前必须预先将对应的电子地图信息存入空间数据库中。数据的获取利用MAPGIS来实现, 获得的数据通过空间数据引擎MAPORA将MAPGIS的明码格式借助编程实现空间数据上载到Oracle Spatial数据库中, 利用Oracle Spatial存储、管理空间数据。后台监控程序用Visual Basic、Oracle以及MapX控件进行开发, 其中MapX由一系列Object (对象) 和Collection (对象集合) 组成, 其中Map是其最基本的对象, 每个Map由Layer (层) 、Dataset (数据集) 和Annotation (标注) 这三个对象及对象集合 (Layers、Datasets、Annotations) 来定义, 其中Layer用于操作地图图层, Dataset用于访问空间对象的属性数据, Annotation用于在地图上添加文本、符号等标注。其主程序流程如图3所示。

3结束语

利用GPRS可靠的数据传输功能, 对GPS定位信息进行实时传输, 与以往GPS监控系统所采用的短信或者DTMF数据传输等传统方法相比, 在大大降低运营成本的同时, 又显著提高了其可操作性及实时性, 并且具有很高的可靠性。借助本系统, 巡警监管部门可以直观、快捷、实时地掌握各巡警的执勤情况, 并可以和巡警进行快速信息交互, 及时响应巡警的求助信息。在加强巡警自身管理水平、加大巡警执勤力度的同时, 又为社会治安案件提供了快速响应的平台, 是向科技要警力的重要体现, 为创建平安城市提供强有力的保障手段。

参考文献

[1]Wangkedong, Weihui, Yanlei.Anewvehicle integrated navigation solu-tion base don gpsOne.Proceeding of IEEE PLANT2004.

3S原理与应用 第5篇

一、3S技术在土地管理工作中的应用现状

(一) 在土地资源调查中的应用

土地是不可再生资源, 合理利用土地至关重要。传统的土地资源调查是完全的手工操作, 不仅速度慢、耗费人力, 而且精度低、可复制性和变更性差, 已渐渐不能满足现代社会对土地信息实时更新的迫切需求。而利用3S技术, 遥感技术可快捷、实时、高效地获取土地用变化信息;GPS快速准确采集土地利用变化图斑的空间位置;GIS对采集的数据进行编辑实现数据管理自动化, 将三者有效地结合起来, 能较好地改善传统土地调查手段的不足。

目前已实现的方式有两种:一是利用遥感资料进行野外调绘, 将调绘的成果通过软件导入GIS软件中;二是直接将计算机带到调绘现场, 以计算机为操作平台, 以遥感影像数据为参照, 以GPS为数据源, 用GIS软件平台直接绘图, 标注地类属性, 直接完成资源调查。经过实践的证明, 基于高分辨率遥感影和3S技术的土地资源调查是可行的, 而且与传统土地资源调查方法相比具有极大的势, 具有客观、快速、省时、省力等优点, 是土地监管走向现代化、科学化的发展趋势。

(二) 在土地利用总体规划中的应用

土地利用规划是指在一定区域范围内, 根据自然和社会经济条件以及国民经济发展的需要, 在较长的规划期内从数量及空间上对区域土地资源在国民经济个部门间的分配进行协调, 确定或调整区域土地利用结构和用地布局, 并对土地开发、整理、复垦和保护进行统筹安排的一项宏观战略性措施。其核心是确定或调整土地利用结构和用地布局, 其作用是宏观调控和均衡各业用地。是对一定区域未来土地利用超前性的计划和安排, 是合理利用和配置有限土地资源的重要手段。而传统的模拟土地利用现状图以及相应的土地管理方法, 存在效率低下、信息形式单一、难以保存质量、易损坏等问题, 已无法适应当前信息时代的管理模式及应用需求。利用3S技术对土地资源利用进行规划, 使土地资源恢复生产力是当务之急。通过GPS和遥感技术直接获取土地信息, 得到理想数据, 将数据录入GIS系统, 建立土地利用空间信息系统, 便可以为土地规划提供系统的数据源参考。同时, 我们利用GIS强大的分析和处理功能, 对土地利用现状进行分析评价, 进行土地利用远景规划;利用GIS的可视化功能, 实现对规划设计的结果进行模拟显示和分析, 为进一步完善和优化规划设计提供信息。

(三) 在土地资源动态监测中的应用

土地资源动态监测可以及时、准确掌握土地的利用状况, 是为政府以及各级土地管理部门制定管理政策、落实各项管理措施提供科学依据的重要手段。利用遥感技术快速获取地面宏观信息, 结合GIS, 对不同时期的图像数据进行迭加, 分析土地利用类型的变化, 可以准确、客观、及时、大面积地得到土地利用现状信息为土地利用的科学管理服务。

(四) 在土地评价中的应用

随着我国土地使用制度的改革, 对土地进行科学评价是有效管理和利用土地的一项非常迫切的任务。由于我国土地分等定级估价工作起步较晚, 定级估价的技术手段还不完善, 目前, 各级土地定级估价中存在估价的方法和标准不统一, 估价指标体系有效期短和估价时间长等问题。而3S以其强大的功能在土地评价中得到广泛应用。

目前借助于GIS的功能, 根据土地评价的理论和方法, 建立土地评价、定级系统, 为保护土地资源提供了依据, 减少了工作量, 有效地利用了现有的各种评价资料, 让公众的知情权得到了保证, 促进了政府对土地价格的管理。

(五) 在土地整理中的应用

GIS在土地整理中的作用主要有三个方面:一是利用建立和管理数据库, 进行土地平整填挖方工程量的计算, 土地整理规划等的工作。二是结合计算机强大的图形处理功能, 进行土地整理规划, 设计和显示。三是制作更加美观的专题地图。

二、3S技术在土地管理中的应用的发展趋势

(一) GIS信息库与土地管理电子政务

目前, 各个地市的城镇地籍管理系统都很不完善, 并未实现以单个区域为整体的GIS管理系统。随着现在土地与经济生活越来越紧密, 关于土地纠纷的案件越来越多, 在本地建立一个可供相关单位和个人准确查询土地权属及其覆着物的GIS信息库, 将更加有利于经济生活的良性健康发展。

在广大农村地区, 各个乡镇目前并没有能力实行GIS数据库的管理, 这使得地方县局的工作非常繁重。在今后的土地管理过程中, 应当加强乡镇土地所的建设, 使得GIS数据库在最基层能得到很好的应用, 如果可能的话, 在这一层管理工作中, 可以把各个地块详细统计到个人, 这样可以减少农用地转用前期征地工作的矛盾, 把一些矛盾提前化解。

(二) GPS地质灾害动态预警

我国是地质灾害频发的国家, 在甘肃舟曲发生的特大泥石流灾害, 给我们留下了深刻的教训。灾后专家认为, 汶川地震造成的地质结构的改变是此次灾害的主要内因。这也从一个侧面反映出我们对地质灾害的预警工作并不完善, 目前各地, 多数是根据降雨量多少及时间长短发布泥石流预警, 这个很不科学严谨。应该对像舟曲这种降雨少, 但地貌破碎、地质条件不稳定的地区, 进行统一筛查:地质勘探, 并利用GPS技术进行长期的变形观测。对非常危险的地区实行搬迁, 在其他一些相对安全的地区, 建立完善的灾害预警体系, 以量化的形式发布预警信息, 减少人员伤亡与财产损失。

(三) 新软件的开发

目前的GIS数据库管理软件只是数据库管理软件, 与全国测绘行业广泛采用的测绘软件CASS的衔接并不理想, 在前期征地勘测结束后, 这就无形加大了土地数据库变更的工作量, 也使得前期测量工作中应用数据库成果相对烦琐。开发新的软件接口, 使GIS信息库软件和测绘软件更加有效的结合, 不仅提高土地数据库变更速度, 而且还可以避免在数据转换中丢失测量数据。

(四) 向“数字国土”方向发展

数字地球是地球空间信息科学发展的前沿。数字地球的概念自被美国前副总统戈尔提出之后, 引起世界各国的广泛重视。数字地球由下列体系构成数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作体系、法规和财经体系。未来, 土地资源管理系统也是数字地球的一个部分。“数字国土”是土地资源信息系统发展的方向。“3S”技术是未来数字地球的关键技术, 也必将是“数字国土”的关键技术。

参考文献

[1]邢世和.土地利用与规划[M].厦门:厦门大学出版社, 2000.

[2]闫保银, 孙在宏.地理信息系统技术在土地评价中的应用[J].农机化研究, 2005 (3) :192-194.

[3]李德仁, 周月琴, 金为铣.摄影测量与遥感概论[M].北京:测绘出版社, 2003.

3S原理与应用 第6篇

1 土建类院校“3S”技术应用型人才培养必要性

从国内外社会经济发展形势来看, 高新技术新兴产业蓬勃发展, 是经济持续增长的重要推动力, 国家“十二五”规划中强调要大力加强高新技术战略性产业发展, 以科技创新为先导, 加强产业结构战略调整, 保障国民经济又好、又快发展。作为高新技术新兴战略性产业的重要组成部分, “3S”技术具有良好的发展前景。我国土建类院校特色鲜明, 专业大多具有很强的应用性和实践性, 如土木工程、房地产测绘工程与管理、城乡规划、市政工程与管理、资源环境调查与评价、灾害监测、国土管理等专业和方向具有明显的工程性质, 随着信息技术的不断发展, 作为高新技术的一个分支, “3S”技术在建设工程、规划及管理等领域正越来越发挥着重要的作用, 如利用GPS、RS、GIS技术在项目选址、地质勘测、地形地貌调查、房地产测绘、市政管网数字化、数字城市虚拟、规划设计成果编制、空间数据库建设及信息化管理等方面正显现出“3S”技术的强大生命力。

随着社会经济的不断发展, 土建类院校在服务地方经济与社会发展中起到了重要的推动作用, 土建类院校高素质技术应用型人才培养迫在眉睫。因此, 加强土建类院校“3S”技术应用型人才培养符合国家和地方社会经济发展需求。探讨“3S”技术应用型人才培养创新教学模式, 优化“3S”应用型人才培养体系, 将为培养出符合社会经济发展需要的“3S”技术应用型优秀人才提供必要的保障, 开展“3S”应用型人才培养模式及路径相关课题研究更是刻不容缓。

2“3S”技术应用型人才培养模式内涵及要求

针对当前“3S”技术应用型人才的社会需求状况和土建类院校“3S”应用型人才培养的必要性, 提出了土建类院校“3S”技术应用型人才“三位一体”培养模式的内涵及要求。

2.1“3S”技术应用型人才培养现状

目前, 我国高校开设“3S”方面课程的专业较多, 专业培养方案与专业课程设置没有统一的框架, 学生培养质量参差不齐, 主要表现为:学生的理论基础知识不牢固, 综合解决实际问题的能力欠缺, 从而导致“3S”技术人才培养质量与社会需求存在较大的差距。其中最主要的原因在于“3S”相关人才培养没有建立科学、合理的培养模式, 教学团队建设缺乏有效的凝聚与整合, 教学方法过于单一等。笔者认为, 创新“3S”技术应用型人才培养思路、优化“3S”应用型人才培养体系、强化“3S”技术应用型人才培养实践是加强“3S”技术应用型人才培养的核心和关键所在。

2.2“三位一体”人才培养模式内涵

该文将“3S”技术应用型人才培养的“三位一体”模式内涵界定为:首先, 形成以学校、社会、企业三方 (三位) 共同参与培养, 以学生为主体 (一体) 的人才培养模式。此模式下的土建类院校相关专业人才培养目标定位为培养适应社会发展需要, 面向工程、建设、市政、管理企业生产、建设、研发、服务和管理第一线, 能熟练掌握专业基础知识, 又懂“3S”技术的高素质应用型人才。其次, 创新“3S”技术应用型人才培养思路, 形成“以骨干教师领衔、以‘3S’工程专家指导、以市场为导向”的培养方案, 它是“三位一体”人才培养模式的战略要求。

3“3S”技术应用型人才培养创新与实践措施

笔者认为, “3S”技术应用型人才培养创新与实践措施主要有:人才培养体系优化、教学团队整合、教学资源建设、实践教学强化和创新能力培养5个方面。

3.1 培养体系优化

基于“3S”技术应用型人才培养的目标定位、培养模式, 对现行专业培养体系进行优化, 构建以理论教学、实验与实践教学、科技创新3个平台为支撑的人才培养体系, 凸显实验、实践、创新在“3S”技术应用型人才培养中的地位。通过构筑新的课程体系, 加强基础课程 (包含公共和专业基础两类) 教学与改革, 以精品 (重点) 课程建设为试点, 探索启发式教学和学生研究性学习的方法来优化人才培养体系。

人才培养体系优化首先从人才培养方案入手, 对教学计划、内容和方法等多方位的改革, 根据“3S”技术特点, 进行教学分析和教学开发, 确定本专业的培养途径、任务群, 研究设计课程设置、方案和教学计划。加大基础实验项目改革力度, 开展系列基础实验教学方法与手段的改革实践。找准切入点, 重点围绕主干课程的教学内容、教学方法及方式等做好教学改革, 并对现有教学改革项目进行扩充、提升和整合, 确保在较高层面上推进人才培养体系的改革与优化。

3.2 教学团队整合

以师资队伍优化、学科特色彰显、教师队伍自身水平提升和学生综合素质提高为目标, 组建“3S”技术应用型人才培养创新教学团队, 形成专业结构合理的教学队伍, 提高相关专业本科生的“3S”技术教学水平和培养质量, 辐射影响面向学校土建类相关专业的教学与科研。优秀的创新型教学团队建设利于培养动手能力强、适应社会经济发展新形势的高质量技能型应用人才。同时, 创新型教学团队建设利于优化现有教师资源、提升“3S”技术人才的整体培养环境。

3.3 教学资源建设

“3S”应用型人才培养模式需要开发与之相匹配的教学资源。针对“3S”应用型人才教学模式特点与目标来开发新教材, 包括多媒体教学课件和实验类、时训类的实践配套教材。新构筑的教学资源的开发必须突出“3S”应用型技能人才教学的特色。实践中, 理论教学采用先进的多媒体教学手段, 加大多媒体课件的可视化信息量;实验和实践教学资源建设可围绕相关专业的实际情况, 精心选择实验和实训项目, 并且编写相应的实验和实训教材, 如测绘工程专业在“3S”技术课程教学过程中, 可以宗地勘测定界图制作、资源环境调查与专题产品制作、某测绘区域三维可视化等方面为主题, 精心选择3~5套“3S”综合实验和实训的方案, 组织人员编写“3S”综合实践训练教材, 为高素质应用型技能人才培养提供必要的教学资源, 从而提高相关专业学生的“3S”理论知识与应用技能。

3.4 实践教学保障

“3S”技术均为应用性很强的重要工具技术课程, 因此理论教学必须与实践相结, 重视培养学生动手和创新能力环节。实践教学保障体现在以下3个方面。

(1) 加强实践类课程设置的教学改革。增加实践类的课程数量, 加大实验课的教学时数, 可按理论课时与实验课时1∶1进行配套, 提升实践类课程的教学质量。

(2) 重视学生动手与实践操作能力的培养。严明实践教学过程中的纪律, 保证实践教学能卓有成效。特别是对于“3S”相关的地学实践类课程, 如测绘实习、遥感实习、地图学与计算机制图实习、“3S”野外综合实习等, 任课教师要认真布置任务, 可采用让学生组建团队的方式完成不同类别的实习项目, 对实习过程中遇到的问题认真总结分析, 并采用现场答辩等方式进行实习效果的控制;对于室内上机实验与设计课程, 应精心选择实验和设计项目、精心准备实验和设计数据与资料、精心安排实验和设计内容和精心指导上机过程和课程设计中遇到的问题。

(3) 加强学生的实践教学平台建设。如提高实验室软、硬件水平, 加强教学实习基地建设, 积极推动校企合作等, 给学生提供更多的实践机会, 为培养高素质应用型人才创建良好的平台和环境。

3.5 创新能力培养

高校必须打破传统的人才培养模式, 整合教学资源, 在教学过程中既保持传授知识、培养能力、提高素质的相对独立, 又要将其有机地结合起来, 构建以能力培养为重心的应用型本科人才培养体系[4]。“以骨干教师领衔、以‘3S’工程专家指导、以市场为导向”的人才培养模式战略, 坚持校内与校外相结合、课堂教学与社会和市场相结合的原则, 加强对学生的创新能力培养。笔者认为, 在校内骨干教师可组建学生课外科技活动指导小组, 对申报大学生科技创新活动项目的团队进行精心指导, 组织学生开展科研实验, 可以让学生自拟相关课题自由申报, 也可以直接参与到教师主持的科研项目中去。在校外, 可邀请“3S”工程专家参与到人才培养模式的过程中来, 鼓励学生参与实习基地产学研等项目, 为学生提供创新能力培养的环境, 在生产实践过程中提高学生分析和解决实际问题的能力。另外, 校企合作举办的各种GIS大赛活动也是大学生科技创新能力培养的有效途径。笔者亲身经历过这样的竞赛指导, 既能培养学生的专业兴趣, 又能激发学生的创新热情。完整地认真参加过一届GIS大赛的学生, 其综合能力将会得到很大的提高, 这对于其今后的学习和工作的影响是深远的, 并且终身受益。

4 结语

该文针对土建类院校“3S”技术应用型人才的培养模式和实践进行了初步探讨, 技术应用型人才的培养是一项系统工程, 需要打破传统的教育模式和教学方式, 克服各专业交叉不足的缺点, 这不仅需要院校做好相关专业规划, 系统修订专业培养方案, 加强相关制度的建设, 完善保证教学质量的长效机制, 严格人才培养方案的执行力度, 方能使得“3S”技术应用型人才培养模式得以有效推进。

摘要：基于土建类院校专业特点, 以培养“3S” (GIS、RS、GPS) 技术应用型人才为目标, 结合当前“3S”技术应用型人才培养现状及必要性, 从人才培养模式内涵、思路与创新实践措施等方面探讨土建类院校“3S”技术应用型人才培养的路径。

关键词：“3S”技术,应用型人才,培养模式,土建类院校

参考文献

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[2]张秀成.深化实验教学改革提高土建类学生的动手和创新能力[J].安阳工学院学报, 2008 (6) :38.

[3]安静宇, 计宏.高校人才培养模式改革的探讨[J].科技信息, 2010 (26) 67.

3S原理与应用 第7篇

关键词：3S技术,生态学,教学实践

“3S”技术, 即遥感 (Remote Sensing, RS) 、全球定位系统 (Global Positioning System, GPS) 和地理信息系统 (Geographical Information System, GIS) 的统称[1], 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, 是一门非常综合的学科[2], 并具有获取信息及时、准确、宏观等优点[3]。目前, “3S”技术已被广泛应用于工业、农业、交通、军事、通讯等行业和部门, 成为世界各国角逐尖端技术的热点[4]。

生态学是研究生物与环境之间相互关系的一门学科[5]。近年来, 随着人口的增加和工业、技术的进步, 人类正以前所未有的规模和强度影响环境。而诸如能源消耗、资源枯竭、人口膨胀、粮食短缺、环境退化、生态失调等世界资源环境问题的出现, 均有赖于生态学理论的指导[6]。“3S”技术由于具有快速、实时地采集、存储、管理、更新、分析和应用与资源环境有关数据的能力, 被越来越广泛地应用到生态学研究领域。华南农业大学生态学本科专业自2003年招生以来, 一直十分重视学生研究方法与手段的掌握, 《3S技术及其应用》课程也因此作为生态学本科专业的一门必修课。为此, 本文结合“3S”技术的综合性, 突出生态学的学科特点, 在概述“3S”技术在生态学领域的应用与发展趋势、分析当前课程教学中存在的相关问题基础上, 探讨了在教学中重点教学内容的选择以及今后实践教学的方向, 以期不断提高该课程的教学质量。

一、“3S”技术在生态学领域的应用与发展

在生态学研究领域, “3S”技术主要涉及全球变化、区域生态环境资源 (大气环境、水环境、海洋环境) 监测与评价、环境污染的生态效应、城市生态环境保护与管理、生态系统健康管理、退化生态系统恢复、生物多样性保护、生态规划、生态工程与生态设计、区域可持续发展等[1,7]。目前, “3S”技术的结合与集成是其发展的一个重要方向。在“3S”集成系统中, RS在生态学上的应用包括收集数据信息源、大面积的生态资源调查和动态监测, 间接应用包括预测预报和灾害危险等级确定等。GIS在生态学上的应用主要是对各种来源的数据进行管理和处理, 分析生态实体与其他生物体或环境的相关空间定位对其自身功能的影响, 分析多种空间尺度下的海量数据。GPS则主要用于生态调查和定位。

二、课程教学存在的问题

(一) 内容丰富, 学时数有限

“3S”技术是一门内容涵盖广泛的学科, 通常包括空间信息技术基础、遥感系统和遥感技术的物理基础、遥感技术系统、遥感图像处理技术、GIS的组成和功能、空间数据的结构、空间数据分析、GPS的构成、GPS定位方法和测量以及3S技术的综合应用等。此外, 在实践教学过程中, 还需要结合专业特点, 适时扩充“3S”技术的前沿知识。可见, 《3S技术及其应用》课程涉及范围相当广泛。但在课程教学中, 为了与其他专业课程相协调, 本课程仅安排了32学时 (其中理论16学时, 实践16学时) , 学生普遍反映通过本课程的教学, 较难理解与掌握相关的基础理论知识, 也难掌握相关的软件操作。

(二) 缺乏基础, 理论掌握难

“3S”技术是测绘学、摄影测量与遥感学、地图学、地理科学、计算机科学、信息学等学科的有机集成, 是一门综合交叉学科, 涉及的基础学科多[8]。但生态学专业侧重于向学生讲授生态学相关的基础理论知识, 在教学计划中较多设置体现生态学专业领域 (主要为微观和中观生态学) 的基础理论课程, 而未开设与“3S”技术相关的基础课程, 如地理学、地图学等。因此, 学生在学习过程中, 对所涉及的学科术语及理论知识缺乏而较难衔接和掌握。

(三) 学生畏难, 动手实践少

实践性强不仅是《3S技术及其应用》课程教学内容的特点之一, 更是“3S”技术采集、测量、分析、存储、管理、显示、传播以及应用与地理、空间分布相关数据的关键技术手段的要求。在《3S技术及其应用》课程教学中, RS、GIS软件操作和GPS仪器使用是掌握3S技术的必要环节, 也是“3S”技术的丰富内容和广泛应用的实现方式[4]。但目前因相关软件均是英文版本, 学生通常从传统的中文版本软件转到用复杂的英文版本软件, 加之软件的操作步骤较平常使用的Word、Excel、Power Point等复杂, 学生需要花大量时间来适应。另一方面, 由于教学课时相对较少, 学生畏难而不愿在课后花时间熟悉相关软件, 最终导致动手实践少, 软件操作能力差, 难以结合专业知识进行有效应用。

三、教学内容选择

根据“3S”技术在生态学中的应用与发展趋势可知, 《3S技术及其应用》课程涉及的教学内容较为广泛, 主要包括: (1) 遥感图像处理及生态学应用; (2) 遥感解译与应用; (3) GIS空间分析及应用; (4) GPS精确定位与导航应用等。但“3S”技术的集成或融合目前只是在个别的科学研究项目中实施, 国内外均没有相应的专业教材作为参考[9], 而要在有限的学时内系统地讲述“3S技术及其应用”显然不切实际。因此, 针对《3S技术及其应用》课程的操作性以及实践的综合性等特点, 及其在该课程教学中存在的上述问题, 重点提出了具体的理论教学内容与实践操作环节 (表1) 。即在教学过程中, 既要让学生掌握RS、GIS和GPS的基本理论和三种技术的基本使用方法, 又要选择性地进行重点内容的讲授。由表1可知, 在《3S技术及其应用》课程教学中, RS和GIS理论与软件上机操作是教学的主体内容, 其中RS理论讲授安排了6个学时, 遥感图像处理软件Erdas Imaging实践操作6学时;GIS理论讲授7学时, GIS软件Arc View实践操作8学时;而GPS则作为辅助内容讲授, 理论与手持GPS的操作分别安排了3学时和2学时。

四、课程实践教学环节改革探讨

鉴于《3S技术及其应用》课程的操作性以及综合实践性强等特点, 结合上述教学内容的选择重点, 提出了在教学实践中还需加强的一些环节。

(一) 充分利用多媒体教学

目前, 多媒体计算机辅助教学已在各高校得到普遍推广。而“3S”技术涉及遥感图像的增强处理、裁剪与拼接、虚拟现实、计算机模拟等操作, 必须运用多媒体教学才能更好地展示教学内容, 活跃课堂气氛, 调动学生学习的积极性和参与课堂教学的热情, 加深学生对知识的理解和巩固[4]。因此, 在教学过程中, 应充分利用好多媒体教学, 提高教学质量。

(二) 注重软件的上机实践操作

RS、GIS和GPS仪器的使用以及软件操作是掌握“3S”技术的重要环节。因此, 上机操作应重点练习遥感图像的增强处理、裁剪与拼接和几何校正、计算机自动分类、GIS的数字化及数据库构建、空间叠加分析以及专题图制作、GPS定位及野外数据采集与导航。此外, 由于上机实践学时数有限, 还需要学生课后自行安装相关软件, 加强软件操作练习, 最终达到熟练操作软件的目的。

(三) 突出案例教学

在“3S技术及其应用”课程教学中, 教师应结合专业特色, 结合案例进行分析讲解。为突出“3S”技术的综合性, 任课教师可结合相关研究课题, 选择能反映本专业特色的典型案例, 以更好地把研究中的细节问题讲透。例如, “生态学景观格局及其动态分析的综合应用”较适合用于生态学专业的教学案例, 通过此案例教学, 学生可以了解并掌握GPS的坐标定位、RS的遥感图像处理与解译、GIS的景观专题图生成与景观格局动态变化分析等。

五、课程教学改革建议

针对当前《3S技术及其应用》课程在生态学专业教学中存在的一些问题和实际情况, 特提出以下教学改革建议。

(一) 在专业教学计划中增加相关基础课程的设置和学时数

由于“3S”技术涉及的基础课程较多, 故建议在今后的人才培养计划修订中, 增加一门与“3S”技术联系紧密的基础课程, 如地理学或地图学, 让生态学专业学生在学习完地理学或地图学课程后, 再学习《3S技术及其应用》课程, 将会更加轻松且易掌握。此外, “3S”技术内容丰富、范围广泛, 为让学生更好地掌握“3S”的基础理论知识与相关软件操作, 建议在人才培养计划修订中, 可将总学时数增加到48学时。

(二) 与其他专业课程的实践教学环节相结合

目前, 在本校生态学专业人才培养计划中, 实践操作性较强的课程, 除《3S技术及其应用》外, 还有《生态规划学》和《生态学野外综合实习》等课程, 这些课程均与《3S技术及其应用》课程存在着较为密切的关系。因此, 在教学计划设置中, 可考虑在《生态规划学》课程实践和《生态学野外综合实习》中增设“3S”技术的相应实践环节, 以培养学生解决生态学相关问题的能力。如可在“生态规划学”课程教学实践中, 把“3S”技术实践融合进去:确定生态规划项目和规划区域→学生收集RS数据 (可从Google Earth下载) →野外现场调查时用GPS对特定点进行坐标定位→室内对RS数据进行几何纠正等处理→提取基本信息和用地分类→拟定规划初步方案→方案讨论→确定方案→利用GIS进行专题图制作。但需注意的是, 相关课程实践的结合必须在课时上进行统筹安排。

(三) 与校院各级大学生科技创新课题研究相结合

为了建立研究性学习、探究性学习和协作性学习的良好氛围, 学校和学院设立了不同类型的大学生科技创新课题, 如华南农业大学科技创新计划、农学院金穗计划等, 以鼓励本科生结合课程学习内容, 申请课题, 开展课外科研活动。而对于学习《3S技术及其应用》课程的生态学专业学生而言, 可以鼓励他们走出课堂, 积极申请与“3S”技术相关的科技创新课题, 以科研实践方式, 激发和鼓励学生的研究兴趣, 使学生在科研实践中了解和熟悉“3S”技术及其具体应用, 以提升学生的专业技能, 培养学生发现问题、解决问题和进行科技创新的能力[10]。

参考文献

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[8]余坤勇, 刘健, 赖日文, 等.《3S技术》课程引进科研成果的教学分析探讨[J].内蒙古农业大学学报 (社会科学版) , 2009, 11 (4) :131-133.

[9]王功文, 陈建平.“3S”技术课程在地球科学领域中的教学实践探讨[J].中国地质教育, 2007, (1) :54-56.

3S原理与应用 第8篇

1 全球定位系统 (GPS) 的主要应用

全球定位系统 (GPS) 技术是一种全新的现代定位方法, 它通过接收卫星发射的信号并进行数据处理, 从而求定测量点的空间位置, 它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能, 而且具有良好的抗干扰性和保密性。GPS技术极大地改变了传统的定位技术和导航技术, 并已逐渐在越来越多的领域中取代了常规光学和电子仪器。

GPS技术在水利工程建设地质勘测中的应用范围很广, 如GPS可应用于航拍飞行导航、航测外业控制测量、机载GPS航测等航测成图的各个环节, 通过添加测试控制点, 可应用G P S实时动态定位技术 (简称RTK) 测绘各种比例尺地形图, 并用于水利工程的施工放样。在水利工程地质勘测中应用最广泛的是GPS静态定位技术, GPS静态定位技术主要应用在高精度水利工程测控网布设、大坝变形监测、同层建筑变形监测、地面沉降监测、隧道贯通测量等方面, 可实现各种水利工程设施的实时监测和控制。随着我国GPS控制网的改进和完善, 将能够为GPS技术带来更高的精度, 也必将大大提高水利水电工程设计和施工质量。

2 遥感 (RS) 的主要应用

遥感 (RS) 技术是一种卫星遥感技术, 不直接接触目标或现象就能收集信息, 并据此进行识别与分类。即在地球不同高度平台上使用某种传感器, 收集地球各类地物反射或发射的电磁波信息, 对这些电磁波信息进行加工处理, 用特殊方法判读解译, 从而达到识别、分类的目的, 为科研工程的生产应用服务。RS相对于传统技术具有如下特点:视点高、视域广、探测范围大;获取信息的速度快、周期短;受地面条件限制少;手段多;获取的信息量大;用途广。

遥感技术通常主要应用于预可行性研究阶段或可行性研究阶段。RS技术与其他勘察手段配合, 有利于大范围进行地质测绘, 提高填图质量和选线选址的质量, 减少野外地质调查的盲目性, 并可以大大减少外业工作量, 提高作业效率。遥感技术作为一种工程地质勘测手段, 近年来在我国水利地质勘测工程中应用越来越广泛, 其用途主要包括:工程地质调查与制图、岩溶调查、对滑坡、崩塌、泥石流等物理地质现象的调查, 输水隧洞、渠道等跨区域、长距离等线状大型工程地质调查, 地貌、地质、地形、气候、水文等复杂特殊地区的工程地质调查, 省时且经济。随着高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率卫星数据的日益丰富及普及, RS对水利建设及管理的影响和作用必将越来越大。

3 地理信息系统 (GIS) 的主要应用

地理信息系统 (GIS) 技术是在计算机硬、软件系统支持下, 对整个或部分地球表层 (包括大气层) 空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS通过人的参与进行一系列的空间操作与分析, 为多种学科及工程应用提供有用的信息及决策服务。

GIS技术可自动制作平面图、柱状图、剖面图和等值线图等工程地质图件, 还能处理图形、图像、空间数据及相应的属性数据的数据库管理、空间分析等问题, 将GIS技术应用于工程地质信息管理和制图输出是近几年工程地质勘察行业的热点和发展趋势。GIS目前已经广泛应用于防洪评估、洪涝灾害风险分析及城市防洪管理。GIS能非常方便地进行水资源信息的空间与属性双向查询、水资源信息的时空统计、多种方式的可视化表达及各类信息的空间分布和动态变化过程模拟等。GIS还能进行河道演变分析, 绘制河道的断面图、某地冲淤过程的累积图等, 可直接从图上提取数据并自动绘制成图, 并可以将不同时期的水下地形图数字化分别建立各自的数字高程模型。

4 3S技术应用于水利工程地质勘测中的发展趋势

3S系统具有优良的性能, 应用前景很好。但目前大部分水利工作人员对3S技术了解的不够全面, 3S技术的效益也没有充分表现出来。实现3S技术的标准化、集成化、网络化与智能化将能解决这一难题。

(1) 标准化。标准化就是要做到可移植性, 互操作性, 可收缩性, 通用环境。标准化有利于水利工程勘测数据的相互衔接, 其内容包括数据, 数据交换, 数据库转换, 图形, 软件, 硬件等方面及地理, 算法, 解译与行业等方面的标准内容。

(2) 集成化。集成化就是指3S技术的有机结合。水利信息化进程中的3S技术在实际应用中不仅要通过数据接口将RS、GIS、GPS严格地、紧密地、系统地集合起来, 使其成为一个更具有应用价值的大系统。对于基层管理, GPS和G I S的集成具有直接意义。对于较高层次的管理, RS和GIS的集成意义更加明显。

(3) 网络化。网络化是信息社会化的必由之路。今天的网络化工作可以利用Internet, 在网上实现各级各类机构和公众对各种检测资料不同程度的共享, 加强部门内部、部门之间及社会的联系交流, 降低管理工作的成本, 提高效率。

(4) 智能化。智能化是信息化管理的未来发展趋势, 其主要内容是要在数据采集、信息提取、制图等方面提高智能程度, 减少人工处理量, 并使系统具有辅助决策支持功能, 为有关部门提供科学的计算结果和决策依据。

总之, “数字水利”是当今水利科技发展的必然趋势。随着遥感、卫星及雷达等技术和地理信息系统的发展完善, 毫无疑问, 3S技术是实现水利工程勘测、建设和管理全面“数字化”的重要技术基础。

参考文献

3S原理与应用 第9篇

1 水土流失和荒漠化概念

水土流失通常就是在自然条件下, 水流因素导致土壤的搬运、侵蚀和沉淀等过程, 水土流失主要是由于自然因素使得整个地表被缓慢的腐蚀, 因为自然因素的影响使得地表被腐蚀的现象通常被我们叫做地质侵蚀, 也被我们叫做自然侵蚀。 此外人类的社会活动也会对其产生一定的影响, 在这样的情况下, 地表的植被也有可能会受到非常大的损害, 这样一来就使得土壤的紧固性受到了极大的影响, 出现了水土流失的问题。 而荒漠化通常是由于人类的社会活动或者是气候的变化等因素而出现的干旱或者是半干旱状况, 而这也是土地黄模化非常重要的一个表现形式。 荒漠化通常也涵盖了非沙漠的荒漠化朝着沙漠环境变化的趋势。

2 3S技术的定义

近年来, 3S技术已被人们广泛用于各个领域, 它已成为获取、存储、管理空间信息的重要手段。 得到发展和推广的3S技术能够给构建不同空间荒漠化与水土流失的监测提供保证, 促进防止荒漠化与保持水土流失模型的开发, 给实际防止工作提供技术方面支持。3S技术对我国荒漠化防止与水土保持向信息化方向发展具有重要的促进作用, 能够使荒漠化防治和水土保持事业不断发展。 从运用范围方面看, 卫星遥感数据是3S技术中运用最多的, 遥感数据作为一种数字图像, 可以利用其图像量算面积、分析面积, 实际运用中, 多数是先进行遥感数据分类, 再展开矢量化分析得出矢量图形, 最后在图形上统计面积, 遥感技术需要和全球定位系统连在一起使用, 从而才能发挥其技术优势。 地理信息系统是获取、编辑、查询和统计地理空间数据的一种工具, 它在收集数据方面具有重要意义。在监测较大面积区域过程中, 运用地理信息系统与遥感系统是得到有关专题的最快捷方式, 实际监测时, 必须将遥感技术与地理信息系统有效配合起来, 才能实现取得所检测位置的数据。 遥感系统、地理信息系统及全球定位系统是互相补充、彼此依赖的。

3 3S技术在荒漠化防治与水土保持方面的运用

荒漠化防治和水土流失是我国环境治理过程中必须要重视的一个问题, 荒漠化和水土的治理在我国的产业结构调整当中扮演着不容忽视的角色, 它能够十分有效的促进农业、林业、畜牧业以及渔业整体的建设和发展, 同时还能对水土流失现象比较严重的地区有一定的调节作用, 促进这些地区的经济建设与发展。 荒漠化的防治是一个相对比较系统和综合的过程, 而从我国当前的荒漠化治理成果来看, 我国的很多地区在荒漠化治理方面还不是十分的到位, 治理水平还需要不断的提升, 很多实践工作都证明, 荒漠化的治理和水土保持当中, 必须要充分的利用先进的科学技术, 同时还要引进一些更加具备专业精神的人才, 才能体现出更好的效果。 从而也为我国的环境治理工作奠定良好的基础。

3.1 GIS在荒漠化防治与水土保持中的运用

GIS技术最早是在20 世纪发展起来的, 它是很多学科相交叉才出现的。 GIS技术以地理空间的数据库作为前提, 利用特别的分析地力模型法, 它可以及时提供各种动态与空间地理信息, 是研究地理的重要技术性系统。 地理信息系统主要手段是模型分析法, 它的目的是进行地理决策与地理研究, 运用地理信息系统可以分析区域空间及各要素信息, 它主要具有采集地理信息、管理地理信息及输出地理信息能力, 具有空间性与动态性。 该系统运用计算机相关程序模拟法, 主要用来研究空间数据, 向人们提供有用信息, 地理信息系统可以给荒漠化防治与水土保持方案提供相关资料, 利用信息模型完善防治方案。

3.2 RS在荒漠化防治和水土保持中的运用

在荒漠化的防治以及水土保持工作当中, 使用遥感监测环境和调查环境从本质上来说并无差别, 遥感监测通常采用的是多时相影响技术, 从而使得监测的精度能够得到十分显著的提升, 多时相复合技术在应用的过程中可以对不同地形和不同植被土地光谱变化图形进行综合的比较, 同时还能按照其光谱的反射率进行组合和分类, 遥感系统在应用的过程中如果想更加准确的对图像进行分类, 这样就可以有效的降低其他问题治理过程中所带来的交叉性影响, 采用遥感技术对水土流失和荒漠化进行检测的过程中, 我们一定要按照光谱的特性对卫星影片和航片进行全面的详细的分析, 同时还要参考校对验证的结果, 从而使得防治图的准确性能够得到显著的提升。

3.3 GPS在荒漠化防治与水土保持中的运用

GPS最早出现在美国, 在荒漠化防治和水土保持的过程中使用这一技术可以确保全球覆盖卫星定位和导航, 这样也就给监测工作的正常开展提供更加详实的监测数据, GPS系统主要利用的是其实时定位的功能, 从而也就使得检测工作中能够获得各种所需信息。GPS在应用的过程中精度非常高, 同时保密性也非常强, 具有很好的抗干扰性, 观测的方法非常简单, 这样也就可以十分有效的控制监测过程中设备方面的投入。

结束语

3S技术给大范围的水土流失监测和数据信息采集处理、水土流失情况预报等工作提供了技术支持, 未来的3S技术在荒漠化防治与水土保持中的运用会不断发展, 并且逐步向标准化、统一化方向发展。 运用3S技术进行水土保持与荒漠化防治中时, 要建立全国范围内的信息网络体系, 进而促进有关部门及时准确了解荒漠化扩大和水土流失扩大的范围, 给防治措施的制定提供实时信息和科学的依据。

摘要：水土流失和土地荒漠化是我国发展和建设过程中必须要治理的环境问题, 因为水土流失和荒漠化的类型具有多样性和复杂性, 同时在我国有着十分广泛的分布, 虽然我国已经采取了一定的措施对其进行了一定的防治和处理, 但是这些问题还是没有得到十分显著的控制, 3S技术在不断的发展和应用, 在这样的情况下, 其就可以应用在水土保持和荒漠化治理的过程中起到更加积极的作用。本文主要分析了3S技术在水土保持与荒漠化治理中的应用, 以供参考和借鉴。

关键词：3S技术,水土保持,荒漠化防治

参考文献

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