王宇翔

（航天宏圖信息技術股份有限公司，北京 100195）

1 技術概述

1.1 遙感（RS）

遙感（RS）技術以電磁輻射為基礎，航空攝影技術為手段。遙感技術可以簡單地理解為遙遠的感知，在不與物體進行直接接觸的情況下實現(xiàn)對其屬性和基本情況的認知。遙感技術利用遙感器通過不同體對電磁波反射的不同特性來實現(xiàn)感知識別。傳統(tǒng)的航空測量完成的是幾何量的測量，測量指標以高層、面積以及相關形態(tài)等基本幾何信息為主，而遙感測量完成的是對物質(zhì)實質(zhì)成分的判斷，包含屬性、成分等基本信息，能夠完成大范圍內(nèi)數(shù)據(jù)資料的獲取，并且隨時根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)完成信息資料的更新以及識別[1]。

遙感（RS）技術與傳統(tǒng)的人工實地測量以及信息核實效率相比，速度更快周期更短。而且當前的當前遙感技術的發(fā)展能夠根據(jù)不同任務完成對不同波段和儀器的選取，利用不同波段的穿透性最大限度地獲取物體的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息，即便是難以到達的高山峻嶺，難以潛入的沼澤海底，利用遙感技術都能夠突破種種限制獲取寶貴資料。在計算機的輔助處理之下，能夠完成對遙感（RS）采集到的圖像的恢復、增強以及分類工作，從而真正發(fā)揮出信息的參考作用。當今的遙感技術（RS）完成了與光學、電學、計算機學等全新科學領域的結(jié)合，在基礎信息以及動態(tài)數(shù)據(jù)的提取上表現(xiàn)十分出色[2]。

1.2 地理信息（GIS）技術

地理信息技術（GIS）以地理空間為基礎、以地理模型分析為方法，具備高空間分辨率屬性，是一個復雜的工作系統(tǒng)，能夠完成多種空間動態(tài)以及地理信息的收集、存儲、管理，是一個對地球表面與地理分布進行描述的空間信息處理流程，如果說遙感技術描述的是一種靜態(tài)狀態(tài)，那么地理信息技術則實現(xiàn)了從靜態(tài)到動態(tài)的跨越。

地理信息系統(tǒng)在計算機的輔助之下完成信息處理，能夠?qū)⒆⒁饬性诳臻g實體并完成相互關系的探索，通過對地理區(qū)域內(nèi)相關現(xiàn)象或者過程的分析處理可以為自然資源以及環(huán)境管理提供決策支持，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、礦山判斷等方面應用廣泛，在城市規(guī)劃管理、基礎設施建設、網(wǎng)絡交通規(guī)劃等方面也具有十分重要的作用。隨著科學數(shù)字化進程的加快，地理信息技術得到了充分的應用與拓展，數(shù)據(jù)標準化、系統(tǒng)集成化以及平臺網(wǎng)絡化、應用社會化是未來地理信息系統(tǒng)的重要發(fā)展方向[3]。

1.3 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）以衛(wèi)星信號描述為基礎，以用戶接收機為根本，具備高空間分辨率屬性，具備連續(xù)的全球覆蓋能力，能夠在全球范圍內(nèi)同時為海陸空用戶提供精確的三維位置、速度以及時間信息。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)包含所有在軌工作的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其中以美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國的BDS、歐盟的GALILEO為主要代表，而中國的BDS正如一顆冉冉升起的新星閃耀于太空，并成為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的典型。

全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)基本上完成了地基無線電導航以及傳統(tǒng)大地測量等導航定位技術的取代應用，完成了多個領域的覆蓋，從軍用到民用體現(xiàn)了技術的前進步伐，也展現(xiàn)了時代的發(fā)展規(guī)律。不僅是國家安全以及經(jīng)濟提升的基礎設施，更是展現(xiàn)綜合國力的重要標志。我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)集智攻關，以芯片、模塊、天線、板卡等基礎產(chǎn)品為應用基礎，是一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)了衛(wèi)星導航基礎產(chǎn)品的自主可控，在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術的推動下融合效益顯著，完成了嵌入式、融合性的深度發(fā)展。

2 遙感（RS）、地理信息（GIS）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的體系融合應用

2.1 多重技術融合，構(gòu)成智慧管理

伴隨著大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)技術成為了IT領域中最新的發(fā)展趨勢，與3S技術的融合也被賦予了更多的全新內(nèi)涵。云計算擁有海量信息存儲以及管理的能力，完成了各類信息的整合和優(yōu)化，而大數(shù)據(jù)以云計算為根基，通過對其中關鍵信息的挖掘分析，諸多重要數(shù)據(jù)得以提取，而對于二者而言，物聯(lián)網(wǎng)技術是成長的溫床，物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展帶來了數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式的改變，推動了大數(shù)據(jù)云計算時代的到來。不過這其中的關鍵點不能忽略，那就是數(shù)據(jù)的來源，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的收集以傳感器為主，3S技術的融合完成了更加全面完備的數(shù)據(jù)支撐，展現(xiàn)了更透徹的信息感知，搜集了更集中的資源，完成了更廣泛的聯(lián)通，構(gòu)成各行各業(yè)智慧管理的基礎。

2.2 網(wǎng)絡通信融合，更高更快發(fā)展

地理信息技術實現(xiàn)的是空間數(shù)據(jù)的管理和分析，而遙感技術完成的是空間數(shù)據(jù)的采集和分類，二者能夠?qū)臻g實體進行深入研究，遙感技術在獲取空間數(shù)據(jù)的同時，可以為地理信息提供精準、及時、覆蓋全面的資源和環(huán)境數(shù)據(jù)，保證整個地理信息系統(tǒng)的活力和應用范圍，實現(xiàn)了內(nèi)容的擴充和內(nèi)容，展現(xiàn)了從低級段到高級階段的轉(zhuǎn)換。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和遙感定位完成的都是數(shù)據(jù)源的采集和獲取工作，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確的定位，克服了遙感技術定位困難的問題，同時為遙感技術數(shù)據(jù)進入地理信息系統(tǒng)提供了更多的可能。保證了數(shù)據(jù)的動態(tài)配準，也保證了與地面同步監(jiān)測的完成。不過數(shù)據(jù)的采集是起點，分析是終端，在互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展之下，5G通信技術完成了全面的覆蓋，為3S技術的運行以及信息數(shù)據(jù)的傳輸提供了更加快速便捷的通道。

2.3 多重數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)深層突破

3S技術的結(jié)合不僅是一個取長補短的過程，更是一個高級功能衍生的過程。遙感、地理信息系統(tǒng)的接入保證整個全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)能夠完成電子地圖上的漫游查詢以及準確形象地反映。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)同電子地圖相配合，利用地理信息系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的處理和分析，在此基礎上數(shù)字地圖得以完善，更多的行業(yè)數(shù)據(jù)也被記錄下來。對于數(shù)字地圖而言，完成了確定坐標之內(nèi)確定屬性的地理面信息要素和現(xiàn)象的離散數(shù)據(jù)搜集。通過計算機的識別形成一個概括性且有序地集合，在保證正確提供信息的同時實現(xiàn)更深層次的突破。

當前，智慧城市建設如火如荼，3S技術功不可沒。智慧城市的建設旨在于將整個城市構(gòu)建融合為一個有機體，保證各種功能板塊的集合與融通，從而實現(xiàn)優(yōu)化城市管理、提高運行效率、改善民生質(zhì)量的根本目標。作為一種全新的城市形態(tài)，整個智慧城市的建設根本就在于3S技術、多媒體以及諸多科技元素的融合，在整個構(gòu)架過程中以城市地理信息為研究坐標，完成了城市管理過程中由傳統(tǒng)到知識、信息、技術等創(chuàng)新驅(qū)動的轉(zhuǎn)變，以城市地理信息為研究坐標，通過對各種地理信息、數(shù)字信息的抓取，形成了一張完整的數(shù)字地圖，在5G技術的輔助下，完成了整個城市多分辨率、多空間、多尺度以及多種類的三維描述。在整個三維環(huán)境當中實現(xiàn)進一步管理、分析、決策。

2.4 綜合終端融合，科技元素盡顯

近年來智能手機以及可穿戴智能設備發(fā)展迅速，是全球范圍內(nèi)競爭激烈的高科技行業(yè)。以智能穿戴為例，當前的智能手機完成的不僅僅是簡單的通信任務，小小的機身內(nèi)科技元素盡顯，是各種智能應用以及信息處理的集成。而智能穿戴設備是整個生命健康、移動互聯(lián)以及多重科技元素的融合。實際上，無論是智能手機還是智能穿戴，除了顯示技術、無線通信技術，3S技術的應用也是其核心技術之一。

例如，在智能手機以及智能穿戴設備當中，各種語音控制、面部識別、手勢識別，以及環(huán)境感知、心率等健康數(shù)值的監(jiān)測是十分重要的技術指標，而這些技術指標皆以傳感技術為根基，通過重力感測、影像感測，以及光體及序號變化感測等衍生遙感技術得以實現(xiàn)，并在信息的集中處理之下完成智慧地判斷。當然，在整個智能手機和可穿戴設備當中，定位技術不容忽視，地理信息技術以及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)實現(xiàn)了功能的深度發(fā)揮，是數(shù)字地圖的嵌入，讓智能手機以及可穿戴產(chǎn)品有了更深度地存在意義。

2.5 先進應用融合，服務更加全面

前面我們說到，在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中我國的北斗系統(tǒng)已經(jīng)展現(xiàn)出了十分亮眼的表現(xiàn)，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自主創(chuàng)新的結(jié)晶，也是我國科技的濃縮。北斗系統(tǒng)當中所有的原部件皆由中國制造，整個北斗系統(tǒng)由空間段、地面段以及用戶段三部分組成，在空間段擁有三種軌道衛(wèi)星，因此在抗遮擋能力上有著十分突出的表現(xiàn)，而且北斗系統(tǒng)能夠提供多個頻點的導航信號，定位更加精準，數(shù)據(jù)提供更加精確。另外，北斗系統(tǒng)實現(xiàn)了通信能力以及導航能力的創(chuàng)新，與遙感技術以及地理信息、物聯(lián)網(wǎng)技術的融合更是體現(xiàn)了智慧的賦能，構(gòu)建了一個強大的綜合時空體系。自北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)進入軌道提供服務以來，完成了交通運輸、水文監(jiān)測、電力調(diào)度，以及公共安全等多個領域的覆蓋，并被電子商務、移動終端等產(chǎn)業(yè)深度開發(fā)利用，服務于國家建設以及百姓日常，展現(xiàn)了十分顯著的社會效益以及經(jīng)濟效益。

在新冠疫情暴發(fā)期間，雷神山火神山兩座醫(yī)院的建設格外引人注目，在此建設過程當中，充分利用了遙感技術對醫(yī)院建設場地進行相關檢測，并一步步見證了醫(yī)院的建設和啟動過程。在此過程當中，更離不開北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行復雜地形地貌的定位以及標繪。在湖北神農(nóng)架林業(yè)巡護過程中，復雜的地形以及繁重的任務為人工巡護帶來了極大的困難，而通過北斗系統(tǒng)終端巡護的應用，不僅能夠及時向指揮中心發(fā)送巡護信息，更能通過智能的判斷標準實現(xiàn)綠水青山的精準守護。實際上，北斗系統(tǒng)的應用遠不止于此，無論是無人駕駛、自動泊車，還是自動物流等創(chuàng)新領域，北斗系統(tǒng)的應用都展現(xiàn)出了強大的魅力。同時中國北斗系統(tǒng)也具備極強的世界開放性、共享性。緬甸的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集土地管理、俄羅斯的電力巡線都離不開北斗系統(tǒng)的輔助?？梢哉f，北斗系統(tǒng)的建立是中國的進步，也是世界的進步，是科技的進步，更是3S集成的進步。

3 遙感（RS）、地理信息（GIS）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）體系的融合目標

3S系統(tǒng)實現(xiàn)了信息獲取、遙感監(jiān)測服務以及態(tài)勢感知服務、高精度定位的結(jié)合，為授時地理信息服務提供了良好的依據(jù)。以地理信息作為集成系統(tǒng)的平臺，能夠?qū)b感技術以及全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)在內(nèi)來源的多種空間數(shù)據(jù)進行綜合處理，實現(xiàn)方位數(shù)據(jù)的動態(tài)存儲以及集成管理。如今的地理信息系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了云計算地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實地理信息系統(tǒng)、開放式地理信息系統(tǒng)、三維地理信息系統(tǒng)以及網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)的同步發(fā)展，在此基礎之上，實現(xiàn)了任何地方、任何時候的信息服務的全面覆蓋，如今的3S技術已經(jīng)脫胎于地圖，完成了眾多交叉學科的融合。

4 結(jié)束語

以遙感（RS）、地理信息（GIS）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）為系統(tǒng)構(gòu)成的3S技術是當前空間信息發(fā)展的重要方向，已經(jīng)完成了多個應用領域的覆蓋。在實際的應用過程中，三個系統(tǒng)一體化融合使用既能保證信息的獲取又能實現(xiàn)定位和導航，并根據(jù)地理信息進行綜合分析處理，最終提出決定性策略。隨著遙感（RS）、地理信息（GIS）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）一體化融合集成的進步、計算機技術飛速發(fā)展，整個系統(tǒng)完成了從低級段到高級的進階，實現(xiàn)了多種技術的結(jié)合，并通過緊密地聯(lián)系實現(xiàn)了功能的擴大和層次的提升，能夠快速獲取信息、及時更新數(shù)據(jù)、完善信息處理，未來，3S技術將會與更多的科學技術相結(jié)合推動社會前進，推動科技發(fā)展?！?/p>