3S技术的应用

13S技术的应用1、遥感技术在关于气候变化、臭氧耗损监测及土地覆被监测、预测等影响地球生命支撑,系统的全球环境变化研究中发挥着不可替代的作用。卫星遥感技术在气象上的应用是目前遥感技术应用最成功、效益最显著的领域之一。美国用于整个业务气象卫星系统的费用每年6000万美元，而由于台风监测成功减少的损失就可达20亿美元。海洋是水圈中最主要的水体，面积约为地球表面的70．8％。遥感在海洋调查中显示了它独特的大范围、多时相、高分辨率的特点，在河口泥沙规律研究、海水监测、海温监测、海况监测、海洋初级生产力及渔场监测、海洋污染监测等方面已发挥了重要作用，对空间规模宏大和时间变化迅速的厄尔尼诺效应、黑潮、赤潮、墨西哥湾流等的监测已取得较好的效果。植被是地球环境中的重要组成部分，是反映地球环境的最好标志，也是遥感图像反映的最直接信息。植物又是动物包括人类赖以生存的基础，由于人口增加、超载过牧、不合理的开垦利用已造成水土流失，沙化和荒漠化土地不断扩大。因此对植被进行宏观监测不仅具有现实意义，也具有深远的历史意义，它关系到我们留给子孙后代将是什么样的地球。目前利用NOAA气象卫星AVHRR遥感数据通道1和通道2计算出的归一化差植被指数可以很好地反映植被的生物量状况，植被生物量越高，植被指数值也越高。地理信息处理软件已能进行多时相、多数据源的融合分析，可以对全球的环境演变进行动态的监测，借助于高速计算机和专家系统的支持，通过多时相的遥感图像就能对过去历史过程进行近似的再现与模拟，温故知新，对未来的环境演变进程进行仿真模拟预测。环境演变的周期绵长，一旦环境失衡，很难复原，同时，造成的灾难也是致命的，因此监测环境的演变、模拟环境演变带来的后果，预警环境灾难的发生，防祸于未然具有非常现实的意义，3s技术在该领域的应用已体现了它的强大功能和实际价值。2、RS+GPS在区域环境治理中的应用RS+GPS所获得的遥感图像和数据，是极其重要的信息源。不仅为掌握区域的环境状况提供高精度的定位数据，还可实现环境状况的多时相信息及形象的图像图形显示。而GIS强大的对空间数据的综合处理能力，又可将RS+GPS所获得的海量的地理信息，从定量、动态和机制等方面进行综合集成，实现了图形、图像处理系统完全合一(统一的数据结构)，可为解决具体问题提供有力的技术支持。借助地理信息系统手段建立区域环境的空间变化模型，具有2实时、空间表达详尽和便于与全球生态变化的其它模型连接等优点。通过对区域环境变化的遥感观测，结合环境现状的地面调查，分析影响环境变化的经验模型，通过对遥感图像的分析，了解过去若干年内该区域环境变化过程，并将其与驱动因子联系起来，建立解释环境变化和推断未来若干年环境变化的经验性诊断模型，为该区域环境的治理提供科学的依据。GPS+GIS在区域环境治理中具有得天独厚的优势，这在由中科院承担的“三江源”科考中得到了很好的验证。在遥感地理信息系统支持下，可以即时将所考察到的有关资料和GPS的精确定位信号同步输入到地理信息库中，并由系统的分析功能模块给出该地点的自然环境评介及合理的保护策略，指导该区的土地利用、资源开发、生态保护等的总体规划。进一步通过多时序遥感图像的分析，结合考察实际，总结出该地区的生态环境演变过程，为该区域的环境治理提供科学的分析工具。3、3s技术在环境监测中的应用随着经济的发展及人口的增加，环境的污染日趋严重。环境已不再是“免费”的资源，它已变为稀有的经济财富，在城市中的环境污染种类有空气污染、水质污染、噪声污染等。随着污染问题的日益突出，愈来愈要求大范围、经常性和连续地监测环境参数，并要求有效地管理和迅速地处理这些环境信息。而GPS与GIS结合则可构成环境实况数据采集与环境GIS分析系统。环境实况数据采集系统由环境传感器(如瞬时光谱仪、红外辐射仪、温度计、酸碱度测定仪、噪声仪等)与GPS接收机组成。传感器采集的数据经计算机软件处理记录在数据文件中，并与GPS测定的坐标数据输入到GIS数据库或在GIS电子屏幕上与图像图形复合显示，然后利用GIS的空间分析功能进行环境参数的定量、定性分析及环境动态变化的预测分析。GIS还可用于区域环境质量现状的评价，利用实测值通过插值或拟合方法扩展，得到有关环境参量的浓度分布图，了解各参量(主要指污染物)的空间分布及超标情况，再进行全区环境质量的综合评价。4、在环境管理中的应用环境问题都具有鲜明的空间地理特性，3S技术在这方面有良好的应用优势，应用的主要方面就是建立环境地理信息系统。环境地理信息系统是为环境管理服务的信息系统，它采用GIS的一套建库、管理和应用的方法，可使环境管理数据得到更好的应用。GIS在环境管理中应用广泛，主要有环境监测、环境质量评价与环境影响评价、环境预测规划与环境管理以及面源污染控制等。环境监测信息的综合加工与快速而形象的反映是环境管理的迫切需要，监测信息的综3合分析是一个复合型的巨大系统，引入地理信息系统后，不仅可满足上述要求，而且还可作为支持系统的有利工具。如已建立的“国家资源环境数据库”及其应用模型的研究可对中国基本资源环境的现状进行较准确的分析，充分显示了利用GIS技术进行国家资源环境调查和动态监测的优越性。在建立数据库与模型库的基础上，环境地理信息系统可方便地进行环境预测规划，如通过地理信息系统数据库提供的环境定量数据，应用系统论、信息论及控制论的观点分析区域环境的变化过程。面源污染由于受地域气候条件、土壤结构、土地利用形式、植被覆盖和降水过程等各种因素影响，具有随机性、分布广、形成机理模糊、潜伏性强和管理难度大的特点，对区域生态环境和人类健康形成严重的危害，它已引起国内外的广泛关注。在地理信息系统支持下，利用数学模型模拟非点源污染形成机理是研究非点源污染和扩散的有效手段。其原因是GIS能将不同来源的空间信息及相互作用与关系显示出来，还能将空间信息与非空间信息集合起来，为分析地形的空间变异提供了一致的框架，把地形和与地理特征相似的统体联结起来，而这对非点源污染是至关重要的。5、3S技术在环境污染检测方面的应用通过地球观测卫星或飞机从高空观测地球，监测面积大，能及时发现陆地淡水和海水的污染，大面积空气污染，森林大火，火山喷发，洪水淹没情况等。利用遥感技术获取环境信息，时间周期很短，能及时发现环境的变化，便于采取措施控制环境污染，最大限度避免环境危害，保护环境。装载了差分GRS定位仪的环境检测车，利用差分GPS的准确定位，能将车辆在移动中或在污染源现场采集的数据及时准确的反应到GIS电子地图相应位置上，而每一个固定监测采样点的空间坐标值也能通过GPS精确导入GIS中，并将不断变化的监测值和其在电子地图的相应坐标值进行关联后储存在数据库相应的位置中，这些数据可以为使用这随时调用进行动态分析或环境专题图的输出等。RS对大范围的环境动态实时监测有得天独厚的优势。人们可以根据被监测污染物质或与其直接相关物质的最大吸收波长，来进行大范围的污染物定性、定量分析。遥感测得的数据，结合GPS精确地对分析的对象进行实时定位，再经过相应地雪编码结合环境数据实时采集系统、环境数据分析进入GIS直接处理，实现实时动态连续监测，从而试对环境污染的监测得以大面积、全天候、全天时进行。同时，借助GIS软件的帮助，可建立水土流失管理信息综合数据库，实现水土流失的动态监测。46、地理信息系统在冰川边界自动识别中的应用山地冰川是全球气候变化理想的指示器，而处于南亚季风区的海洋型冰川对气候变化的响应更为敏感。所以，对我国海洋型冰川的动态监测是当前全球变化研究的重要内容之一。卫星遥感作为一种获取大范围冰川信息的先进手段，具有快速、高效、便捷等优点，已成为当前冰川学研究的重要手段之一。尤其是与GIS技术的结合，更为冰川变化的监测和分析提供了新的视角。但以往有关这方面的研究多是针对大陆型冰川区，把海洋型冰川区作为研究实例的还很少。在选择我国代表性海洋型冰川区进行现代冰川变化分析解译过程中发现，海洋型冰川区的山谷冰川表面常常覆盖大量冰碛物，与冰川冰体混杂在一起，极大地影响了对冰川遥感图像的判别。冰碛物覆盖型冰川边界的自动识别是冰川遥感监测的难点，综合遥感图像和DEM等多种数据，提出了一种基于遥感和地理信息系统的改进的半自动集成分类方法。该方法选择NDSI、NDVI作为分类指标，通过栅格DEM反演地表现象，并利用处于热红外波段的TM6探测地物的热辐射差异，应用栅格图像和GIS进行邻接空间分析，将冰川及冰碛物覆盖型冰川进行区别和分类。7、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。8、智能导航据统计，2003年我国装有导航设备的车辆仅有几百台，而2006年发展为上10万台。尽管如此，相对于拥有3000万辆的汽车总数来说，我国的导航设备普及率不到1％，而日本的汽车车载导航安装率高达59％，欧美约占25％，中国的导航产业正从发育期向高速成长期发展，特别是基于实时交通信息的智能导航系统是未来人们所希望的，具有极大的应用价值和市场前景。车载终端通过接收卫星的定位数据，计算出车辆的当前姿态（位置、速度和状态等信息），借助GIS的图形界面能方便地显示GPS接收机所在位置并实时显示其运动目标的轨迹，利用无线通信技术接收实时交通信息，进而通过路线图或语音的方式来引导用5户行驶，设定个性化的行车路线或路径规划方案，满足个性化导航需求。此外，高精度GPS技术的使用在很大程度上提高了车辆的定位精度；浮动车技术和高分辨率影像的应用能提高交通信息的现势性；而不少学者从用户认知、界面负载、数据传输等方面研究移动终端的可视化策略可以满足用户自适应需求。9、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。10、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。