1．3 什么是3S技术

　　3S技术是遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographical Information System，GIS）、全球定位系统（Global Position System，GPS）的统称，因这三个概念的相应英文中都分别含一个S而得名。

　　1．3．1遥感

　　遥感（RS），顾名思义，就是遥远地感知。传说中的“千里眼”、“顺风耳”就具有这样的能力。人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式——电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。

例如，大兴安岭森林火灾发生的时候，由于着火的树木温度比没有着火的树木温度高，它们在电磁波的热红外波段会辐射出比没有着火的树木更多的能量，这样，当消防指挥官面对着熊熊烈火担心不已的时候，如果这时候正好有一个载着热红外波段传感器的卫星经过大兴安岭上空，传感器拍摄到大兴安岭周围方圆上万平方公里的影像，因为着火的森林在热红外波段比没着火的森林辐射更多的电磁能量，影像上着火的森林就会显示出比没有着火的森林更亮的浅色调。当影像经过处理，交到消防指挥官手里时，指挥官一看，图像上发亮的范围这么大，而消防队员只是集中在一个很小的地点上，说明火情逼人，必须马上调遣更多的消防员到不同的地点参加灭火战斗。

    上面的例子简单地说明了遥感的基本原理和过程，同时涉及到了遥感的许多方面。除了上文提到的不同物体具有不同的电磁波特性这一基本特征外，还有遥感平台。在上面的例子中就是卫星了，它的作用就是稳定地运载传感器。除了卫星，常用的遥感平台还有飞机、气球等；当在地面试验时，还会用到像三角架这样简单的遥感平台。传感器就是安装在遥感平台上探测物体电磁波的仪器。针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。传感器会把这些电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。原始图像被地面站接收后，要经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的用户使用，以便其利用这些处理过的影像开展自己的工作。

    据不完全统计，迄今为止，美、俄、法、中、印度、加、日、德、意等国的人造卫星总数已经超过2000颗，其中遥感卫星超过500颗，全球大型地面遥感卫星接收站超过100个。在21世纪的头10年将有超过30颗的地球观测卫星发射。光谱分辨率高达纳米级，商品化遥感影像地面分辨率高达米级，雷达图像实现了多波段、多极化，遥感采集的数据极为丰富，仅地球行星计划一天的数据量就达1015字节。我国已经发射了68颗卫星，其中科学技术卫星10颗，气象卫星5颗，1颗资源卫星，17颗返回式遥感卫星，获取了高分辨率的全景摄影图像，建立了多个遥感卫星地面接收站，能够接收和处理Landsat TM、SPOT和RADARSAT等卫星图像数据；建立了许多气象卫星接收台站，接收和处理NOAA及静止气象卫星等数据；建立了中、低空高效机载对地观测组合平台和大量的地面观测台站。

　　1．3．2全球定位系统

　　由于遥感在地表资源环境监测、农作物估产、灾害监测、全球变化等许多方面具有显而易见的优势，它正处于飞速发展中。更理想的平台、更先进的传感器和影像处理技术正在不断地发展，以促进遥感在更广泛的领域里发挥更大的作用。当你旅游或野外考察时，为了不迷失方向，你可能会自备一个指南针或罗盘帮助你定位，确定行走路线，并在地图上作标记，而达到定位的目标。不过用这种方法定位时，要求你具备一定的知识，特别是判别周围目标相对位置的能力。那么，能否发现一种简单的仪器，直接告诉我们所处的准确位置呢？有，那就是全球定位系统。

    全球定位系统（Global Position System，GPS）是20世纪70年代由美国国防部批准，陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是：为陆、海、空三大领域，提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等一些军事目的，是美国全球战略的重要组成部分。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98％的24颗GPS卫星星座已经布设完成。

    全球定位系统共由三部分构成：（i）地面控制部分，由主控站（负责管理、协调整个地面控制系统的工作）、地面天线（在主控站的控制下，向卫星注入导航电文）、监测站（数据自动收集中心）和通信辅助系统（数据传输）组成；（ii）空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上；（iii）用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成。

    1．GPS主要特点

    （1）全天候，不受天气影响；

    （2）全球覆盖；

    （3）三维定点、定速定时高精度；

    （4）快速省时高效率；

    （5）应用广泛多功能。

    2．GPS主要用途

    （1）陆地应用。主要包括车辆导航、景点导游、应急反应、高精度时频对比、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等。

    （2）海洋应用。包括远洋船只最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋油井平台定位、海平面升降监测等。

    （3）航空航天应用，飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。

GPS卫星接收机种类很多。根据型号，分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途，分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。

经过20余年的实践，GPS系统已成为一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的高新技术国际性产业。

现在，除了美国的全球定位系统GPS外，具有GPS同类功能的卫星系统还有俄罗斯的全球卫星导航系统，以及正在发展中的欧洲导航定位卫星系统、日本的多功能卫星增强系统。全球定位系统或GPS仅是这类系统的代名词。

人类从航空摄影测量转向基于遥感的航空航天数字摄影测量，从单一的地图制图转向电子地图数据库、地理信息系统的建设，技术结构也从单一技术向“3S”集成技术、基于网络环境的“3S”运行体系发展，已是一个历史发展的必然。