畢業(yè)論文--3s技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用研究

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p>　　ABSTRACTⅡ</p><p><b>　　1 引言2</b></p><p>　　2 3S技術(shù)及其集成2</p><p>　　2

2、.1 3S技術(shù)的概述2</p><p>　　2.2 全球定位系統(tǒng)——GPS的發(fā)展過程2</p><p>　　2.3 遙感技術(shù)——RS的發(fā)展過程4</p><p>　　2.4 地理信息系統(tǒng)——GIS的發(fā)展過程7</p><p>　　2.5 3S集成10</p><p>　　3 3S技術(shù)在城市規(guī)劃中的綜合應(yīng)用1

3、3</p><p><b>　　4 結(jié)束語22</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p>　　3S技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用研究</p><p><b>　　摘

4、要</b></p><p>　　3S技術(shù)的形成與發(fā)展，使得空間信息技術(shù)在軍事、資源與環(huán)境、土地管理、測繪、土建工程、交通運(yùn)輸、城市規(guī)劃與管理等所有涉及空間信息的領(lǐng)域，得到了更加廣泛的應(yīng)用。城市規(guī)劃是城市建設(shè)管理中的一個重要環(huán)節(jié)，對城市的發(fā)展起到了不可忽視的作用。所謂的3S技術(shù)指的是地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）的簡稱，應(yīng)用到城市規(guī)劃中可以使城市建設(shè)信息化，使其更加具有科學(xué)

5、性、實(shí)用性、可操作性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng) 遙感 3S集成 </p><p>　　3S Technologies In Urban Planning Of The</p><p>　　Applied Research</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p&g

6、t;<p>　　The formation and development of 3S technology, makes the spatial information technology in military, resources and environment, land management, surveying and mapping, civil engineering, transportation, c

7、ity planning and management of all relates to the spatial information domain, has been more widely used. City planning is an important link in the construction and management of the city, a role not to be ignored on the

8、city development. The so-called 3S technology refers to the geographic info</p><p>　　KEYWORDS : Global positioning system Geography information system Remote sensing 3S Integration </p><p>&

9、lt;b>　　1引言</b></p><p>　　城市是人類現(xiàn)代科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展和社會精神文明的結(jié)晶，是人類文明的象征，也是社會物質(zhì)和精神財富生產(chǎn)、積聚和傳播的中心，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展最為迅速的敏感地區(qū)。現(xiàn)代化城市是一個多功能、社會化的有機(jī)綜合體，是一個高度復(fù)雜的動態(tài)大系統(tǒng)。而城市規(guī)劃是對城市在一定的時期內(nèi)發(fā)展的戰(zhàn)略性指導(dǎo)，是人居環(huán)境各層面上的、以城市層次為主導(dǎo)工作對象的空間規(guī)劃，是經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)

10、境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要手段。城市的內(nèi)部功能完善、結(jié)構(gòu)的合理化迫切需要城市規(guī)劃的引導(dǎo)，城市建設(shè)本身不可能自發(fā)的朝著可持續(xù)發(fā)展的方向健康有序的邁進(jìn)。因此，進(jìn)行城市規(guī)劃的根本目的是通過對城市土地和空間資源的合理配置，來發(fā)展建設(shè)適合人類生活的美好家園。</p><p>　　城市規(guī)劃是城市復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)、創(chuàng)造良好人居環(huán)境的根本保障，否則，將會阻礙國家和地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?，F(xiàn)代城市規(guī)劃的內(nèi)涵和外延有了一些新的變化，涉及面越來越廣，內(nèi)

11、容越來越多，工作量及其難度也越來越大，因此就要考慮合理的技術(shù)規(guī)劃方案，科學(xué)合理的城市規(guī)劃能為國家與地區(qū)的建設(shè)帶來巨大的綜合效益。</p><p>　　當(dāng)今時代是一個信息化的時代，隨著3S技術(shù)的迅速發(fā)展和日漸成熟，演變成了信息發(fā)展模式中的一種突出表達(dá)形式，是結(jié)合遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)及地理信息系統(tǒng)的各種特殊功能為一體的優(yōu)化集成技術(shù)，具有不可忽視的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景，尤其在城市規(guī)劃領(lǐng)域的的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了一個相當(dāng)高

12、的水平。3S技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確的獲取有關(guān)城市的多時相的、多維的、多平臺的、多波段的、高精度與高分辨率的海量空間數(shù)據(jù)，也能將經(jīng)過處理后的相關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，高效率的為城市規(guī)劃建設(shè)提供實(shí)時的、動態(tài)的、準(zhǔn)確的信息。鑒于3S技術(shù)的這些突出的特點(diǎn)，使其在現(xiàn)代城市規(guī)劃中，尤其是在城市空間布局和土地利用規(guī)劃中得到了更為廣泛的應(yīng)用。以GIS、GPS、RS為基礎(chǔ)，將其三種分別獨(dú)立技術(shù)根據(jù)不同的應(yīng)用功能把相關(guān)聯(lián)的部分有機(jī)的結(jié)合在一起，形成了一個功能非常

13、優(yōu)越的集成式技術(shù)，合理有效的運(yùn)用這種技術(shù)體系，可以實(shí)時快速、準(zhǔn)確可靠地完成對各種空間的、環(huán)境的、能源等信息資料的收集、存儲、分析、處理和更新。</p><p>　　2 3S技術(shù)及其集成</p><p>　　2.1 3S技術(shù)的概述</p><p>　　所謂的3S技術(shù)實(shí)際上就是地理信息系統(tǒng)(Geography information system，GIS) 、全球定位系

14、統(tǒng)(Global positioning system，GPS)和遙感技術(shù)(Remote sensing，RS)的統(tǒng)稱，一般來說，三者常常集成為一個綜合的應(yīng)用系統(tǒng)，形成“一個大腦，兩只眼睛”的框架，即GPS技術(shù)進(jìn)行實(shí)時定位，能夠?qū)崟r、快速、準(zhǔn)確地為人們提供所需目標(biāo)的空間位置；RS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的快速采集與更新，一般常用于采集大面積的地表物體及其周圍環(huán)境的幾何的、物理的、各種變化的信息；而GIS則進(jìn)行空間分析和綜合處理，為多種來源的空間數(shù)據(jù)

15、提供有力的支持平臺。三者既是相互獨(dú)立的，又有著密切的關(guān)聯(lián)，可以共同運(yùn)用，解決一些相關(guān)的問題。3S技術(shù)作為一種強(qiáng)大的多學(xué)科的現(xiàn)代信息技術(shù)，是多種先進(jìn)技術(shù)的高度集成，如獲得遙感影像的傳感器技術(shù)，快速實(shí)時定位的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，空間信息技術(shù)等，它們與國內(nèi)外的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、快捷的現(xiàn)代通訊技術(shù)結(jié)合在一起，就能實(shí)現(xiàn)對空間信息的快速收集、高效處理、有序管理、合理分析、準(zhǔn)確表達(dá)、形象顯示、傳播應(yīng)用等功能。</p><p>　　

16、2.2 全球定位系統(tǒng)——GPS的發(fā)展過程</p><p>　　由美國建立，在全球范圍內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)航與定位的系統(tǒng)，稱為全球定位系統(tǒng)，即Global positioning system，簡稱為GPS。</p><p>　　GPS由地面監(jiān)控部分、空間衛(wèi)星和用戶設(shè)備三部分組成。利用GPS技術(shù)，在地理空間參考系中，根據(jù)衛(wèi)星的已知瞬時位置與衛(wèi)星至目標(biāo)的測量距離，即計(jì)算機(jī)確定被測目標(biāo)的空間位置。其中，被測

17、目標(biāo)可以是陸地或者海上目標(biāo)，也可以是空中目標(biāo)；可以是固定目標(biāo)，也可以是運(yùn)動的目標(biāo)。</p><p>　　目前，GPS已經(jīng)具備在海、陸、空進(jìn)行全方位、全天候、實(shí)時三維導(dǎo)航與定位能力，同時可以測時、測速。其動態(tài)精度可達(dá)米級至分米級，靜態(tài)相對定位精度可達(dá)厘米甚至毫米級，測時精度可達(dá)毫微秒級，測速精度可達(dá)分米至厘米級。</p><p>　　美國建立的GPS，實(shí)現(xiàn)了海、陸、空的偵察機(jī)、轟炸機(jī)、軍艦、

18、坦克的導(dǎo)航和導(dǎo)彈制導(dǎo)等軍事目的?，F(xiàn)在的研究與發(fā)展，GPS已廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)等許多領(lǐng)域，乃至人們的日常生活。海上船舶民事飛行、陸地車輛、交通運(yùn)輸、旅行探險的導(dǎo)航，公路與鐵路的勘察、石油與地質(zhì)勘察、地形與工程測量、地震與災(zāi)害監(jiān)</p><p>　　測、大陸版塊運(yùn)動、環(huán)境監(jiān)測等定位，都在使用GPS。隨著GPS接收機(jī)成本的降低，人們的日常生活將越來越離不開GPS。具有高度可靠性、靈活性、快速實(shí)時性的全球定位系統(tǒng)，已經(jīng)

19、在傳統(tǒng)的測量界發(fā)生了翻天覆地的變化。它的基本理論是：利用空間三角測量的基本原理，根據(jù)空中的定位衛(wèi)星發(fā)射的信號和地面接收機(jī)接受到的衛(wèi)星信號，從而獲取目標(biāo)的地面坐標(biāo)、對應(yīng)高程、傳輸時間，分析處理和計(jì)算它們之間的關(guān)系，更廣泛的為導(dǎo)航定位、各種測量、測距等提供方便的服務(wù)。GPS定位系統(tǒng)由美國的海、陸、空三軍聯(lián)合開發(fā)研制的，最初使用軍事國防方面，也是經(jīng)過美國國防部批準(zhǔn)的，從1973年12月開始，經(jīng)過二十多年的改進(jìn)研究，花費(fèi)了將近二百億美元，最終于

20、1994年漸漸發(fā)展和建成，并很快的投入軍事、民用方便，成為了迄今為止一項(xiàng)偉大的的跨世紀(jì)杰作。歷經(jīng)方案論證設(shè)計(jì)、研制試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)三個階段，并從五項(xiàng)指標(biāo)來進(jìn)行分析，即觀測時信號的覆蓋范圍是否廣泛，信號的可靠性是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)的內(nèi)容是否完整，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度是否達(dá)到要求，還有數(shù)據(jù)都有哪些其它的用處。因此就可以知道GPS技術(shù)除了能滿足一系列軍事導(dǎo)航定位等軍事目的外，還能完成米級或厘米級精度的精密相</p><p>　　第

21、一，空中發(fā)射衛(wèi)星信號的衛(wèi)星定位系統(tǒng)</p><p>　　衛(wèi)星發(fā)射信號的準(zhǔn)確度和可靠性關(guān)系到衛(wèi)星定位的精度，就目前發(fā)展的階段而言，定位精度的服務(wù)不外乎有兩種。一種是為美國軍用服務(wù)的精密定位服務(wù)系,即PPS。該服務(wù)系統(tǒng)保守估計(jì)的單點(diǎn)實(shí)時定位精度是10m,經(jīng)過不斷改善而實(shí)際上可以達(dá)到3m的實(shí)時定位精度。另一種所謂的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)系統(tǒng)是為廣大的一般用戶服務(wù)的，是一種民用服務(wù)系統(tǒng)，也可稱為SPS。它的定位精度較軍用系統(tǒng)的精度

22、要求比較低，因此也是比較常用的一種，一般系統(tǒng)開發(fā)時的估計(jì)單點(diǎn)定位精度是100m,后來實(shí)際應(yīng)用中所達(dá)到的精度是14m,精度大大的提高了。由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和美國SA政策的取消，越來越對多的衛(wèi)星定位系統(tǒng)也隨之加快更新，定位精度也在此基礎(chǔ)上不斷地有所提高。我們不難看出普通用戶從中所受的極大利益，因?yàn)槿蚨ㄎ幌到y(tǒng)精度的不斷提高，使得城市規(guī)劃建設(shè)在進(jìn)行規(guī)劃實(shí)施時的現(xiàn)場勘察和土地利用監(jiān)督工作順利快捷的展開，甚至與之相聯(lián)系的實(shí)時性和準(zhǔn)確性都有很大

23、程度的提升。</p><p>　　第二，改善軟件技術(shù)可以使定位精度大幅度的提升</p><p>　　通常被人們所熟知的GPS處理技術(shù)是差分GPS技術(shù)，可以對一些誤差進(jìn)行減弱或消除，從而提高定位精度。在進(jìn)行全球衛(wèi)星定位誤差的分析處理時，要先了解誤差來源的組成成分，包括所有用戶共有的那部分誤差和用戶無法測量或校正的一部分誤差以及各接收機(jī)所固有的誤差。共有誤差部分是指衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘的誤差、

24、電離層誤差和對流層誤差等，不能通過測量或校正的誤差是指信號在傳播過程中的延遲誤差，而美國取消SA政策就是因?yàn)槿藶榈募訌?qiáng)了這兩部分誤差。鑒于這些誤差因素，就要求一種能夠減弱甚至消除這些誤差的方法，而差分GPS技術(shù)就能滿足這些要求。所謂的差分GPS技術(shù)實(shí)際上就是利用多臺地面接收機(jī)，同時接受觀測目標(biāo)有關(guān)的信號，以消除產(chǎn)生的偽距來減少用戶共有的那部分誤差。利用差分GPS技術(shù)可以使定位精度從原來的100m提升到更加有利的精度，即可以達(dá)到0.5m～

25、5m。</p><p>　　第三，通過提升地面接收機(jī)的性能使定位精度升高</p><p>　　與GPS接收機(jī)有關(guān)的誤差，主要包括觀測誤差、接收機(jī)鐘差、天線相位中心位置偏離和整周未知數(shù)等。所以GPS接收機(jī)的功能要強(qiáng)，產(chǎn)生的誤差盡可能的要小，接收機(jī)的型號要盡可能的向小型化發(fā)展，可以更加方便的應(yīng)用在人們的日常生活中。例如，經(jīng)過改良后的微型GPS接收機(jī)，如果將其安裝在日常的普通照相機(jī)上，就可以獲得

26、帶有拍攝景點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程的照片，這樣將會大大減少由各種特殊因素而引起的野外作業(yè)困難，不僅給測量工作人員帶來了便捷，同時也可以隨時隨地獲取大量的空間數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.3 遙感技術(shù)——RS的發(fā)展過程</p><p>　　遙感技術(shù)對于測量技術(shù)人員來說并不是很陌生，它的概念也可以淺顯的認(rèn)為是遙遠(yuǎn)的感知，用英文表示是 Remote Sensing，簡稱RS。具體的定義是指在不直接接

27、觸目標(biāo)物體的情況下，通過搭載在人造飛機(jī)或衛(wèi)星等平臺上的遙感器對目標(biāo)或自然現(xiàn)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離的探測和感知的一種技術(shù)。具體地講，是指在高空和外層空間的各種平臺上，運(yùn)用各種傳感器獲取反映地表特征的各類數(shù)據(jù)，通過傳輸，變換和處理，提取有用的信息，實(shí)現(xiàn)研究地物空間形狀、位置、性質(zhì)、變化及其與環(huán)境的相互關(guān)系的一種現(xiàn)代應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。它的工作原理依據(jù)是不同的目標(biāo)或事物遇到電磁波譜時所產(chǎn)生的結(jié)果不同，可以由此來對地表物體進(jìn)行識別分類。</p>

28、<p>　　在遙感學(xué)中，收集目標(biāo)物電磁波信息的設(shè)備，稱為傳感器，如航空攝影中的</p><p>　　攝影儀等。搭載傳感器的的載體，稱為遙感平臺，如飛機(jī)、人造衛(wèi)星等。一般來講，人們把不接觸物體本身，用遙感平臺搭載的傳感器手機(jī)目標(biāo)物的電磁波信息，經(jīng)處理分析后，識別目標(biāo)物，揭示其幾何與物理性質(zhì)、相互關(guān)系及其變化規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。</p><p>　　遙感技術(shù)開始產(chǎn)生的時間是1962年，在

29、世界范圍內(nèi)得到飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的階段是自1972年以后。具體的發(fā)展項(xiàng)目是由美國發(fā)射的第一顆地球資源衛(wèi)星—LANDSAT-1,發(fā)射成功后得到了許多遙感衛(wèi)星圖像，以此遙感技術(shù)得到了更加突飛猛進(jìn)的發(fā)展。簡單的來說，遙感技術(shù)有許多值得注意和應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，如信息覆蓋的范圍比較大，可以獲取大量的信息數(shù)據(jù)，而且精度相對較高，除此之外還有獲取信息的周期短、手段多、遙感圖像的直觀性、真實(shí)性和實(shí)時性等顯著的特點(diǎn)。隨著遙感技術(shù)越來越高端的發(fā)展，在許多專業(yè)領(lǐng)域

30、的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比較常見的領(lǐng)域有城市規(guī)劃方面，土地利用資源管理方面，還有環(huán)境監(jiān)測方面，不可或缺的需要實(shí)時更新的方面有水文地質(zhì)、氣象觀測、海洋監(jiān)測、農(nóng)林業(yè)和軍事防護(hù)等。隨著空間信息技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是GPS技術(shù)和GIS的發(fā)相滲透、相互依賴和發(fā)展，RS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)絹碓綇V泛。</p><p>　　遙感探測的電磁波來源于探測器發(fā)射和地物反射或發(fā)射，有探測器發(fā)射電測波能量到地物，并接受地物后向散射信號的遙感，稱為

31、主動遙感；探測器僅被動接收地物反射太陽電磁波信號或地物發(fā)射的熱輻射信號的遙感，稱為被動遙感。遙感應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，按照大的領(lǐng)域劃分為外層空間遙感、城市遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、漁業(yè)遙感、軍事遙感、環(huán)境遙感、地質(zhì)遙感、氣象遙感、工程遙感、災(zāi)害遙感等。遙感探測的空間主要是地球表面，包括陸地與海洋，也可以是地表層（底下靠近地表面部分）空間、大氣層空間和太空等。利用航空遙感技術(shù)，可以同步觀測地表大范圍區(qū)域，特別是對洪澇、干旱、森林火災(zāi)、海嘯等瞬

32、時變化的災(zāi)害探測、監(jiān)測以及受災(zāi)的區(qū)域分布、災(zāi)害面積及其損失評估等，具有常規(guī)方法無法比擬的優(yōu)勢。遙感常規(guī)應(yīng)用包括傳統(tǒng)地形圖、電子地圖的各種功能和遙感影像數(shù)據(jù)的一些應(yīng)用,可直接在遙感影像上識別居民地、建筑物、交通網(wǎng)絡(luò)、水系、地貌、土質(zhì)和植被等，也可自動對各種類別地物進(jìn)行分類處理。</p><p>　　在已進(jìn)行處理的遙感影像上，可以直接量測地物影像點(diǎn)的平面坐標(biāo)、兩點(diǎn)之間的水平距離和指定范圍的面積。特別是進(jìn)行計(jì)算機(jī)分類后

33、，求同類地物面積尤為方便。利用立體像對建立數(shù)字高程模型后，可以直接量測地面點(diǎn)的高程、兩點(diǎn)</p><p>　　之間的傾斜距離和三維立體要素計(jì)算，如根據(jù)設(shè)計(jì)道路面的高程位置計(jì)算工程的土石方量等。</p><p>　　利用遙感影像，可以對土地、森林、草原、水等各種天然資源進(jìn)行調(diào)查，特別是大范圍的同步調(diào)查。RS技術(shù)大致發(fā)展方向是提高傳感器的分辨率以及其綜合利用所獲信息的能力，首先要研制先進(jìn)的遙感

34、傳感器和信息傳輸、處理設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)遙感系統(tǒng)的全天候工作能力，實(shí)時快速獲取信息的能力，以及增強(qiáng)其抗干擾的能力。</p><p>　　遙感平臺上的傳感器有很多，一般搭載在飛機(jī)或人造衛(wèi)星上，常見的有可見光、紅外、紫外、微波、激光等。通過遙感技術(shù)獲取信息的范圍比較大，還能突出的表示出地表物體的特征及其周圍的環(huán)境狀況，進(jìn)而獲得實(shí)時的、不同分辨率的、形象化的遙感圖像作為數(shù)據(jù)信息。一般的遙感圖像都是經(jīng)過在空中遠(yuǎn)距離觀測后，再依

35、照由觀測目標(biāo)反射或輻射的電磁波信號而獲得的，通常都不精準(zhǔn)，都要經(jīng)過對影像的校正、投影變換、圖像增強(qiáng)及識別分類等處理才能更加準(zhǔn)確的被應(yīng)用。從國際的發(fā)展趨勢來講，遙感技術(shù)的發(fā)展形勢為：</p><p>　　第一種，許多遙感特性相結(jié)合的多層次、多方位的綜合性遙感。根據(jù)其優(yōu)越的功能可以構(gòu)建對地球環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實(shí)時大量的獲取地表信息，并且所獲的遙感影像數(shù)據(jù)具有不同的空間信息和空間分辨率。</p>

36、;<p>　　第二種，遙感傳感器逐漸向立體遙感、器件固體化、小型化、高靈敏度、高分辨率、高光譜方向發(fā)展，趨于覆蓋全波段的電磁波波譜。</p><p>　　第三種，遙感圖像與其它信息系統(tǒng)的結(jié)合，并建立必要的遙感圖像信息系統(tǒng)。想要實(shí)現(xiàn)這一過程，需要將遙感圖像與信息處理系統(tǒng)，即光學(xué)電子計(jì)算機(jī)，巧妙的結(jié)合起來，以便進(jìn)行信息的實(shí)時、統(tǒng)一規(guī)整處理。在進(jìn)行該程序時，需要實(shí)時的引入一些合理的技術(shù)，對遙感圖像進(jìn)行自動

37、分類和模式識別。一般常用的一些理論技術(shù)有小波段變換技術(shù)，分形技術(shù)，還有人工的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，再加上模糊分類技術(shù)，還要經(jīng)專家系統(tǒng)進(jìn)行分析評價，將遙感圖像信息更加充分顯示，更加方便操作和應(yīng)用。</p><p>　　第四種，在相關(guān)已知理論基礎(chǔ)上，研究并構(gòu)建地球表面事物的電磁波譜以及相應(yīng)的圖像特征之間的關(guān)系模型。這種關(guān)系模型的建立需要通過研究分析地物波譜的一般形成機(jī)制，再結(jié)合傳輸遙感信息的一些相關(guān)知識，就可以達(dá)到定量化和精

38、確化進(jìn)行遙感信息分析解譯的目的。</p><p>　　第五種，將遙感技術(shù)與GPS技術(shù)、GIS進(jìn)行結(jié)合，形成集數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、存儲及顯示一體化的綜合模式。在未來的發(fā)展形勢中，獨(dú)立的GPS技術(shù)、RS技術(shù)和GIS已不能很大程度的滿足廣大用戶的要求，許多領(lǐng)域也急需更加方便快捷的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其發(fā)展的目的。除了城市規(guī)劃建設(shè)需要運(yùn)用3S集成技術(shù)外，還有不容忽視的資源環(huán)境、交通管理、市政工程等部門也對此有極大的需求，因此就會

39、逐漸成為地球科學(xué)、資源環(huán)境、測繪勘探、農(nóng)林、水利等部門開展工作的重要技術(shù)方法和輔助決策手段。在未來的數(shù)十年里，對于信息數(shù)據(jù)的處理，需要通過加快應(yīng)用技術(shù)的整合，實(shí)現(xiàn)遙感制圖技術(shù)與GPS技術(shù)和GIS的一體化、全數(shù)字化。并強(qiáng)調(diào)應(yīng)用領(lǐng)域的信息共享，逐步實(shí)施環(huán)境空間信息基礎(chǔ)、國家自然資源的網(wǎng)絡(luò)化，提高綜合分析能力，加大空間信息應(yīng)用的社會經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2.4 地理信息系統(tǒng)——GIS的發(fā)展過程</p&g

40、t;<p>　　地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語并不為陌生，其英語全拼為Geography information system，簡稱GIS，是20實(shí)際60年代迅速發(fā)展起來的一門新型技術(shù)與科學(xué)，在地理和空間問題相關(guān)的各個領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。不同的應(yīng)用目的，對地理信息系統(tǒng)有不同的定義。一般認(rèn)為，地理信息系統(tǒng)指的是為特殊應(yīng)用目標(biāo)建立的空間信息系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)軟硬件、地理數(shù)據(jù)和用戶組成。在不同方法的支持下，通過對地理數(shù)據(jù)的采集、輸入、管理

41、、處理、存儲、檢索、操作、分析、建模和顯示，生成并輸出各種地理數(shù)據(jù)，從而為工程設(shè)計(jì)、土地利用、資源管理、環(huán)境監(jiān)測、管理決策等應(yīng)用服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。</p><p>　　眾所周知，地理信息系統(tǒng)與許多學(xué)科都有緊密的聯(lián)系，更是一門交叉性學(xué)科。它的發(fā)展除了與計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展有很大的聯(lián)系之外，還受全球定位技術(shù)和遙感技術(shù)發(fā)展的影響，在有關(guān)數(shù)據(jù)方面還受數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的限制。人口、土地、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦

42、業(yè)等的普查和統(tǒng)計(jì)，海洋、陸地和大氣等的監(jiān)測，陸地測量、航空攝影測量特別是近二十多年的航天遙感等資料，給社會提供了豐富的信息資源。這些信息不斷的積累，造成地理信息的膨脹，促成了處理海量地理信息的GIS的產(chǎn)業(yè)和發(fā)展。</p><p>　　城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)、區(qū)域規(guī)劃與發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、土地評價與資源利用、人口控制、健康狀況和疾病的地理分布的研究與預(yù)測等，在使用地理信息方面，以模擬數(shù)據(jù)形式、手工操作查詢?yōu)榇淼膫鹘y(tǒng)方式，已遠(yuǎn)

43、遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代科學(xué)規(guī)劃、</p><p>　　決策的要求，需要地理信息為數(shù)字方式，能定量分析、實(shí)時更新、自動化和智能</p><p>　　化。1946年世界上誕生的第一臺計(jì)算機(jī)，主要目的是科學(xué)計(jì)算。隨后發(fā)展到處理文字、圖形、圖像、語言等。近些年來，計(jì)算機(jī)發(fā)展迅猛，存儲設(shè)備的容量、微機(jī)運(yùn)算器的主頻速度、各種用途的平臺和應(yīng)用軟件不斷提高與更新，GIS隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展。地理信息系統(tǒng)是信息膨

44、脹、社會普遍需求和計(jì)算機(jī)科學(xué)飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物。城市地理信息系統(tǒng)涉及范圍廣，技術(shù)復(fù)雜。如城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)、市政管網(wǎng)管理系統(tǒng)、基于GIS的土地評價系統(tǒng)、110報警與公安消防管理系統(tǒng)、城市設(shè)施管理系統(tǒng)、電力、供水的設(shè)施與資源調(diào)配系統(tǒng)等。</p><p>　　人們越來越多的運(yùn)用不同的地理信息系統(tǒng)，發(fā)展形勢也多種多樣，以下是其中的幾個方面:</p><p>　　第一，多元數(shù)據(jù)的集成使數(shù)據(jù)庫之間

45、的聯(lián)系更加緊密</p><p>　　數(shù)據(jù)多元化是研究各種比例尺數(shù)據(jù)庫之間、各種類型數(shù)據(jù)庫之間進(jìn)行集成管理,形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，主要涉及到GIS多源空間數(shù)據(jù)的集成、融合等問題，實(shí)現(xiàn)多尺度、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫一體化、協(xié)同方式的維護(hù)管理，保證數(shù)據(jù)庫管理的高效性、方便性和數(shù)據(jù)的一致性管理。在建立數(shù)字地球時，要運(yùn)用的技術(shù)要求會更加的高，想要獲取高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，就要想辦法減弱和消除其影響因素。除此之外，還要做到快速高效的處理海量信

46、息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的表示方式要多樣化。并且由于數(shù)據(jù)的來源很多，就需要對這些數(shù)據(jù)源進(jìn)行融合分析，也將會對遙感技術(shù)產(chǎn)生一定的影響，由此可見，多源數(shù)據(jù)的集成和融合在GIS的發(fā)展中占據(jù)著無法預(yù)測的地位。</p><p>　　第二，開發(fā)更加便易的組件式對象模型地理信息系統(tǒng)</p><p>　　組件式GIS的英文全稱是Component Object Mode GIS,也稱為嵌入式 GIS。較常用技術(shù)而言，

47、它可以說是一種相對先進(jìn)的技術(shù)了，在GIS軟件開發(fā)中，用到的不僅有面向?qū)ο蠹夹g(shù)，還有及組件式軟件。組件式對象模型GIS技術(shù)開發(fā)的基本思想可以描述為：利用被用戶所熟知的GIS的六大功能模塊，把它們劃分為具有不能功能的幾個控件部分，各個控件各盡其責(zé)，并要保證它們之間可以集成，也要保證與其它非GIS控件之間也能進(jìn)行集成，這些集成可由可視化軟件來完成，最終獲得功能更加強(qiáng)大的地理信息系統(tǒng)。這類組件式GIS擁有四大特性，一是這種集成是無縫的并且效率較

48、高，二是無需專門的GIS開發(fā)語言，再者是比較大眾化，最后是成本相對來說比較低。</p><p>　　組件式對象模型同傳統(tǒng)GIS軟件平臺相比,具有集成方便、容易開發(fā)、良好的擴(kuò)展性、價格便宜、快捷等特點(diǎn)，還能很大程度地降低系統(tǒng)建設(shè)的成本，有效的克服了傳統(tǒng)的GIS的許多缺點(diǎn)，如平臺較為獨(dú)立，二次開發(fā)比較困難，還有與其他系統(tǒng)的集成不容易實(shí)現(xiàn)等。世界各國為感應(yīng)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的熱潮，各大開發(fā)廠商陸續(xù)推出了由本公司集成開發(fā)的組件

49、式GIS軟件平臺。近階段來，ESRI公司生產(chǎn)的這類軟件有MapObject,還有美國MapInfo公司極力開發(fā)研制的MapX，還有一個比較突出的是加拿大阿波羅科技集團(tuán)的生產(chǎn)的TITAN。雖然GIS組件有這么多軟件應(yīng)用上的優(yōu)勢，但仍然存在一些功能上的不足與欠缺，應(yīng)用技術(shù)上的不成熟。例如與專業(yè)的GIS客戶端軟件相比，采用組件式GIS軟件的效率比較低，在訪問超大空間數(shù)據(jù)時表現(xiàn)得更為突出，如訪問大數(shù)據(jù)遙感圖像時，就可能會不可避免的降低效率。再者

50、是支持的空間數(shù)據(jù)量有限，還有就是只涵蓋了GIS的一部分功能，并且組件式GIS系統(tǒng)的可靠性、兼容性需要進(jìn)一步提高。</p><p>　　第三，三維GIS的應(yīng)用也越來越受廣大用戶的歡迎</p><p>　　在現(xiàn)實(shí)生活中存在許多GIS一般軟件無法處理的三維現(xiàn)象，如果不想辦法進(jìn)行補(bǔ)救，將會嚴(yán)重影響到GIS的發(fā)展前景。值得慶幸的是現(xiàn)在已經(jīng)有一些可以描述這種現(xiàn)象的先進(jìn)軟件，不僅能夠準(zhǔn)確形象的表達(dá)三維物

51、體，還能對物體的內(nèi)部進(jìn)行描述。真正的三維GIS是用來支持三維空間數(shù)據(jù)庫的，而且這個數(shù)據(jù)庫是以真三維的矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)的，進(jìn)而可以處理一些三維空間操作中出現(xiàn)的問題，并可以分析解決這些問題。如果要處理一些地質(zhì)、氣象、環(huán)境、地下礦體、地下水文、道路等的真三維現(xiàn)象，一般的GIS就不能擔(dān)此重任。目前來說，三維GIS的研究方向主要有三個研究方向：</p><p>　　第一個，要對三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的分析研究

52、，所要注意的方面有數(shù)據(jù)是否能夠有效存儲，怎樣表示數(shù)據(jù)所處的狀態(tài)，還有數(shù)據(jù)要能夠進(jìn)行可視化的顯示等。</p><p>　　第二個，提高生成的三維數(shù)據(jù)的質(zhì)量，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)便于進(jìn)行管理。</p><p>　　第三個，由三維現(xiàn)象獲得的三維數(shù)據(jù)要進(jìn)行三維顯示，需要做的工作有三維數(shù)據(jù)的操作處理，柵格圖像的形成，出現(xiàn)的層次處理等。</p><p>　　第四，交互式、分布

53、式WebGIS逐漸流行起來</p><p>　　一般的，地理信息在網(wǎng)絡(luò)上的分布是多種多樣的，對用戶來說也就產(chǎn)生了異</p><p>　　構(gòu)多源的信息，處理起來比較復(fù)雜。而伴隨著科技的發(fā)展誕生的許多先進(jìn)計(jì)算技術(shù)，就自然而然的成為了研究人員處理這些問題的有力工具。分布式GIS的簡單思想是：利用最先進(jìn)的分布式計(jì)算技術(shù)來處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息，集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺上的空間服務(wù)，構(gòu)建一個

54、物理上的分布，邏輯上統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的大跨步發(fā)展使得地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)在很多方面的功能具有很好的應(yīng)用途徑，更為GIS提供了嶄新的操作平臺。兩者的結(jié)合產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)GIS，實(shí)現(xiàn)了用戶可以在網(wǎng)頁上瀏覽和查找空間數(shù)據(jù)信息的需求。同時，網(wǎng)絡(luò)GIS也開啟了地理信息系統(tǒng)理論和技術(shù)研究的新領(lǐng)域，為GIS的發(fā)展提供了新的機(jī)遇，使其能快速的發(fā)展。</p><p>　　GIS軟件技術(shù)體系的發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了GIS模塊、集成式GIS

55、、模塊化GIS、核心式GIS、組件式GIS和WebGIS等六個階段，網(wǎng)絡(luò)的國際化和大眾化，逐漸把WebGIS推向了研究開發(fā)的前沿，但目前有關(guān)的理論和應(yīng)用都好處于發(fā)展時期。備受國內(nèi)外矚目的WebGIS是以互聯(lián)網(wǎng)為平臺來進(jìn)行操作發(fā)展的，是一個交互式、分布式的、動態(tài)的地理信息系統(tǒng)，有很多的優(yōu)點(diǎn)，如用戶訪問的范圍比較寬泛，平臺相對比較獨(dú)立，操作應(yīng)用起來比較簡單等，被廣大用戶應(yīng)用的越來越廣泛。</p><p><b&

56、gt;　　2.5 3S集成</b></p><p>　　全球定位系統(tǒng)（GPS）的核心作用是對地面目標(biāo)進(jìn)行空間精確定位，對海、陸、空中運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行定位于導(dǎo)航；遙感（RS）的主要功能是在可見光波段內(nèi)對地表地物和各要素的幾何信息進(jìn)行觀測，在紫外、紅外和微波波段對地表、大氣層空間、地下資源進(jìn)行幾何和物理探測；地理信息系統(tǒng)(GIS)對全球定位系統(tǒng)和地面測量以及其他方式勘測、探測和收集的各種信息進(jìn)行處理、管理，并

57、提供查詢、分析等應(yīng)用。GPS、GIS和RS是相互獨(dú)立的三種高新技術(shù)，同時也是兩兩結(jié)合，甚至是三者集成使用。</p><p>　?。?）GPS與RS結(jié)合</p><p>　　在諸多遙感平臺上，如航天航空飛機(jī)、衛(wèi)星、地面架臺、氣球等，安放遙感傳感器，在對地掃描、拍攝相片時，利用GPS對掃描、拍攝瞬時遙感平臺的空間位置、姿態(tài)進(jìn)行同步測定，可以依據(jù)遙感平臺的空間位置與姿態(tài)參數(shù)，很方便計(jì)算出拍攝的遙

58、感圖像上各種目標(biāo)的空間位置。</p><p>　　當(dāng)獲得的遙感影像數(shù)據(jù)不攜帶平臺信息位置與姿態(tài)參數(shù)時，可以先在遙感影</p><p>　　像上選定出若干個有明顯標(biāo)志的地物影像點(diǎn)，在對應(yīng)的實(shí)地采用GPS技術(shù)，測定這些地物點(diǎn)的空間位置，結(jié)合遙感圖像中的影像對，運(yùn)用遙感地理配準(zhǔn)的方法，即可確定出任何影像點(diǎn)的空間位置。</p><p>　　GPS技術(shù)是一種新型的數(shù)據(jù)采集方法

59、和手段，想要直接獲取各種大地模型的信息，可以運(yùn)用其靜態(tài)定位和快速靜態(tài)定位的方法。GPS的動態(tài)定位技術(shù)可以許多定位方面的問題，比如遙感平臺中傳感器的瞬時位置和變化姿態(tài)，可以解決它的快速自動定位問題，節(jié)省時間有減少了許多不不要的麻煩。由GPS技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)和遙感技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)通常來說都可以作為GIS數(shù)據(jù)源，如果兩者結(jié)合，將為GIS提供的是大量的、實(shí)時的更新的數(shù)據(jù)。在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用也是相當(dāng)廣泛的，比如環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境災(zāi)害預(yù)警等需要實(shí)時進(jìn)行采集

60、新數(shù)據(jù)的項(xiàng)目。雖然可以進(jìn)行結(jié)合，但兩者又有各自的不同作用，RS為地球表面上的各種變化提供實(shí)時準(zhǔn)確的語義或非語義模型信息；GPS則能實(shí)時快速的鎖定目標(biāo)，同時也可以為RS技術(shù)提供定位服務(wù)。</p><p>　?。?）GIS與RS結(jié)合</p><p>　　遙感技術(shù)采集空間數(shù)據(jù)的覆蓋范圍大、實(shí)時快速、分辨率高，是GIS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更新的重要來源。特別是一些隨時間快速變化的數(shù)據(jù)，如洪澇災(zāi)害、森林火災(zāi)、

61、農(nóng)作物生長及其病蟲害的分布、防治等，RS就突出了對GIS的數(shù)據(jù)更新的優(yōu)勢，這種更新手段是常規(guī)方法很難快速實(shí)現(xiàn)的。而通過遙感技術(shù)采集獲取的影像數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)成分也比較復(fù)雜，則需要通應(yīng)用GIS的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并賦予其相對應(yīng)的屬性特征，將其變成為人們所需的信息。只有與GIS的查詢、分析功能相結(jié)合，才能使遙感技術(shù)獲取的大量信息發(fā)揮其最大作用。GIS是RS中用于語義和非語義信息的自動提取，是數(shù)據(jù)處理的輔助信息。RS與GIS的結(jié)合可用于

62、土地利用動態(tài)監(jiān)測、空間數(shù)據(jù)自動更新等，運(yùn)用GIS中的圖形及其屬性作為輔助數(shù)據(jù)對遙感圖像中的地物進(jìn)行識別、分析和信息提取。通常的理解是把RS作為GIS的一種數(shù)據(jù)源，也是一種比較常用的數(shù)據(jù)更新手段，反過來可以說，GIS被遙感作為提取遙感圖像信息的平臺來利用，為遙感技術(shù)的綜合開發(fā)和利用營造更加有利的環(huán)境。</p><p>　?。?）GPS與GIS結(jié)合</p><p>　　GPS技術(shù)實(shí)時動態(tài)定位測

63、量的應(yīng)用，使其成為在地面上實(shí)施GIS的一種數(shù)據(jù)源和進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集的重要手段和方法。我們知道GPS獲得的是數(shù)碼數(shù)據(jù)，就</p><p>　　可以隨機(jī)或者結(jié)束測量工作后通過相應(yīng)的軟件，如計(jì)算機(jī)軟件，直接自動的輸入GIS，操作簡單，并不需要人工轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的精確度也有了較高的保障。</p><p>　　在建立地理信息系統(tǒng)之后，首先可以把GPS接受機(jī)安置在所需的移動目標(biāo)上，再連接一些相應(yīng)的通訊

64、設(shè)備，就可以在地面主控站上監(jiān)測到所測目標(biāo)標(biāo)移動的具體位置及其相應(yīng)周邊環(huán)境的位置。比如，在客運(yùn)飛機(jī)上安裝GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)后，地面指揮中心不但可以知道飛機(jī)的飛行軌跡，通過客機(jī)的GIS系統(tǒng)，機(jī)艙駕駛員也能同時了解到飛機(jī)所在的空間位置。</p><p>　?。?）GPS、RS、GIS集成</p><p>　　GPS、RS、GIS本身是三種相互獨(dú)立的技術(shù)，可以兩兩結(jié)合，也可以三者集成。例如城市11

65、0警務(wù)GIS，由于城市路網(wǎng)等現(xiàn)狀每天都在發(fā)生變化，需要不斷通過RS對GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的更新。對所有警車都安裝GPS，她們巡邏期間的具體位置可以在110指揮中心以及巡邏車的屏幕上看到，一旦出現(xiàn)警情，指揮中心可調(diào)度最佳路徑的警車趕往警情發(fā)生的地方。</p><p>　　地理信息系統(tǒng)可以運(yùn)用其自身所具有的蘊(yùn)含海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析軟件及其應(yīng)用模型，對獲得的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)然還有一些其它的實(shí)現(xiàn)功能。這樣的例

66、子有很多，比如可以對空間信息進(jìn)行查詢和檢索，也可以進(jìn)行各類專題圖的制作，對自然環(huán)境這方面，可以進(jìn)行綜合評估和監(jiān)測，還有區(qū)域的規(guī)劃管理、輔助決策等都是人們所熟知的，是一種有利于地理信息管理和空間分析的最有效的工具與技術(shù)手段。如果要建立一個地理系信息系統(tǒng)，就要獲取充裕的地理數(shù)據(jù)，但這個工作量相對較大，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用的消耗也很高，卻又是一個不能忽視和省略的部分。考慮到這種情況，就需要采用快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集技術(shù)了，如GPS技術(shù)和RS技術(shù)，三者的結(jié)合使

67、用使我們一直所追求的發(fā)展方向。</p><p>　　由GPS、RS、GIS技術(shù)集成的3S技術(shù)，擁有三者所特有的功能優(yōu)點(diǎn)，正是因?yàn)樗鼈兏髯缘奶匦蕴怀觯蝗菸覀兒鲆曀鼈冎g相輔相成的關(guān)系。在一般的的工作狀態(tài)下，表面上看著它們是各盡其職，實(shí)際上也暗含著緊密的聯(lián)系的，就如GPS的實(shí)時定位的精確性來說，可以作為目標(biāo)的動態(tài)監(jiān)測。再如遙感技術(shù)瞬時獲取信息的豐富性和周期性，可以大范圍的得到遙感圖像數(shù)據(jù)，通常在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，都

68、會將兩者混合起來使用，以達(dá)到雙重效果。但是，若沒有一個像GIS這樣的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來對所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行容納分析，則會造成很多內(nèi)藏的地理數(shù)據(jù)因無法被發(fā)現(xiàn)和利用而白白的浪費(fèi)掉，這將會有很大程度上的損失。</p><p>　　GPS、RS、GIS集成的一體化技術(shù)，不僅可以服務(wù)于現(xiàn)代城市規(guī)劃并未其提供直接的數(shù)據(jù)，也可以對被觀測目標(biāo)的動態(tài)變化進(jìn)行快速追蹤、觀測、分析與模擬，并對這種變化進(jìn)行高精度的定量分析和描述。三者的集成技術(shù)

69、不僅可以使各自的技術(shù)優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮，還可以實(shí)時、迅速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、有效地為現(xiàn)代城市規(guī)劃服務(wù)，為其提供所需的空間信息和輔助決策信息，并能夠快速的解答用戶可能提出的各種類型的復(fù)雜問題。</p><p>　　3 3S技術(shù)在城市規(guī)劃中的綜合應(yīng)用</p><p>　　城市規(guī)劃，英文名稱是Urban Planning,是指為了實(shí)現(xiàn)一定時期內(nèi)城市的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展目標(biāo)，確定城市的性質(zhì)、規(guī)模和發(fā)展方向，

70、在規(guī)劃設(shè)計(jì)中做到土地利用要合理，城市空間布局要明確，對各項(xiàng)建設(shè)工作進(jìn)行具體的安排，并由負(fù)責(zé)人員進(jìn)行綜合部署。就整體而言，城市規(guī)劃的對象是以城市土地利用為主要內(nèi)容和基礎(chǔ)的城市空間系統(tǒng)。城市規(guī)劃科學(xué)領(lǐng)域是對城市土地利用的綜合研究及在土地利用組合基礎(chǔ)上的城市空間使用規(guī)劃。現(xiàn)代城市的快速發(fā)展，必然會帶來諸如水資源缺乏、用地緊張、交通擁擠、能源不足、環(huán)境污染等一系類棘手的問題。面對這一難題，傳統(tǒng)的規(guī)劃和管理手段顯得有些力不從心，而逐漸興起的3S技

71、術(shù)則在許多領(lǐng)域占據(jù)著越來越不可或缺的作用。就依它的諸多優(yōu)點(diǎn)而言，如對空間數(shù)據(jù)的采集與存儲、處理與管理、分析與應(yīng)用、查詢與檢索、表達(dá)與顯示等，不論是速度還是準(zhǔn)確度方面，都比較適合用于現(xiàn)在城市規(guī)劃領(lǐng)域的很多方面。</p><p>　　第一，相關(guān)城市數(shù)據(jù)的獲取與處理</p><p>　　至今而言，城市地理數(shù)據(jù)的來源渠道有很多種，常見的有地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、GPS

72、獲取數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)、歷史記錄數(shù)據(jù)、理論推測與估計(jì)數(shù)據(jù)等。采集城市環(huán)境信息是進(jìn)行城市規(guī)劃的第一步，而環(huán)境信息有涉及到很多方面的因素，有區(qū)域與局域的，有微觀與宏觀的，還有定性與定量的環(huán)境信息之分。這些環(huán)境因素也可以具體的表達(dá)為大氣環(huán)境、地質(zhì)條件、土壤質(zhì)地、氣候變化、覆蓋植被、水系、道路交通、居民地等，要特別注意控制這些環(huán)境信息的獲取的質(zhì)量，因?yàn)樗鼤Τ鞘幸?guī)劃管理的效率產(chǎn)生不可忽視的影響?，F(xiàn)代城市規(guī)劃的數(shù)據(jù)有很多突出的特點(diǎn)，比如數(shù)據(jù)量比較

73、大，數(shù)據(jù)獲取或存儲處理的格式比較多樣化，當(dāng)然還有數(shù)據(jù)的更新比較快等等。為了滿足現(xiàn)代城市快速發(fā)展的要求，就不得不考慮一種新的實(shí)時、快速的數(shù)據(jù)采集方式來融</p><p>　　合這些特點(diǎn)，因而遙感技術(shù)就成了被使用最多的最重要的一種數(shù)據(jù)源。</p><p>　　看似簡單的一張遙感圖像，事實(shí)上卻潛在著很多有用的信息，而這些信息本身可能沒有太多的不同，然而，遙感技術(shù)卻賦予它們許許多多的特性。簡單的舉

74、幾個特性例子，如由于覆蓋范圍比較大而具有宏觀性和多層次性，再有就是因瞬時性而含有的重復(fù)性和動態(tài)性，還有多分辨率的高清性等等。遙感技術(shù)所獲取的信息具有很多的特性，表現(xiàn)在宏觀性、綜合性、重復(fù)性動態(tài)性、多源性等方面。除此之外，遙感技術(shù)的應(yīng)用也是相當(dāng)廣泛的，不僅僅可以用在瞬時獲取有關(guān)城市地理數(shù)據(jù)方面，還可以有效的應(yīng)用在環(huán)境污染、道路交通、城市綠化等方面。利用遙感影像，可以從多波段、多時相、多角度、多分辨率等不同角度對城市環(huán)境的不同專題信息進(jìn)行較

75、為準(zhǔn)確的反映，并具有大面積同步觀測、高時效性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。如果對城市遙感圖像中的環(huán)境要素進(jìn)行目標(biāo)解譯，工作人員將會提取出大量的有關(guān)環(huán)境信息的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，這對城市規(guī)劃中的環(huán)境監(jiān)測有很大的幫助。對于遙感圖像，我們不僅僅只關(guān)注某些信息，要把其他相關(guān)的信息也隨機(jī)提取出來，備用于許多方面，例如土地利用情況，城市建筑物合理布局方面，道路管線的處理，林木水系的規(guī)劃等。一般獲取的城市地理數(shù)據(jù)有兩種表達(dá)方式，也是必須要分清楚的兩個方面，</p&g

76、t;<p>　　與常規(guī)測量方法相比，GPS技術(shù)在控制測量中的工作效率與社會經(jīng)濟(jì)效益較均有倍增的趨勢，為了有利于城市規(guī)劃的等建設(shè)方便的獲取所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，大多數(shù)的城市也都陸續(xù)的建立了高精度、高等級的GPS控制網(wǎng)。進(jìn)年來，許多野外的高難度工作也能順利進(jìn)行了，多虧了RTK技術(shù)的應(yīng)用和不斷發(fā)展。并由于它的操作比較簡單，并且獲取數(shù)據(jù)比較快捷，并能隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和輸出，所以獲取的數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確和實(shí)時的。RTK技術(shù)的應(yīng)用不僅僅局限在測

77、量工程方面，如控制測量、施工放樣、地籍或地形要素測量等，還被應(yīng)用在人們的日常生活中，比較常見的有各種車輛的導(dǎo)航定位，方便工作人員對車輛交通進(jìn)行監(jiān)控和疏通等。隨著科技的迅速發(fā)展，在這個最大的民用市場內(nèi)，就急需像智能交通系統(tǒng)這樣高質(zhì)量的城市交通系統(tǒng)，這樣將會更加推動城市的發(fā)展。</p><p>　　隨著城市功能的不斷調(diào)整以及城市規(guī)劃建設(shè)的快速發(fā)展，再加上新建、改建、擴(kuò)建項(xiàng)目日漸增加，城市用地、地形地貌、規(guī)劃布局也發(fā)生

78、了相應(yīng)的改變。在面</p><p>　　對這一變化時，城市規(guī)劃部門深感責(zé)任的重大，隨之所要承擔(dān)的工作量也大大增加，這就要求解決這一突發(fā)問題的合理的方案。技術(shù)研究人員也盡量的開發(fā)出更加先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來滿足城市的發(fā)展要求，就有了現(xiàn)代信息的融合和多種高端技術(shù)的集成，當(dāng)然，這也少不了當(dāng)?shù)卣畬Τ鞘邪l(fā)展的大力支持和經(jīng)濟(jì)上的幫助。由于以往的地理信息系統(tǒng)不能解決的問題越來越多，局限性也越來越大，所以就刺激了它的高速發(fā)展和改進(jìn)，

79、例如以下的幾個方面：</p><p>　　（1）鑒于城市規(guī)劃所擁有的海量數(shù)據(jù)，相應(yīng)的新型的地理信息數(shù)據(jù)庫就隨之出現(xiàn)了，并且還聚集了很多便于處理和存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）城市地理信息是城市空間的規(guī)劃而服務(wù)的，就要求建立的空間信息查詢和檢索功能隨時的為用戶提供所需的信息，也就加快了它的進(jìn)一步發(fā)展。</p><p>　　（3）各種專題圖的制作，也離不開

80、GIS的輔助，新的地圖繪制功能就隨之產(chǎn)生了，并有利于進(jìn)行城市的規(guī)劃分析。</p><p>　　（4）城市中的三維現(xiàn)象要結(jié)合真三維GIS來進(jìn)行顯示，并能形象的展現(xiàn)在用戶面前。</p><p>　?。?）網(wǎng)絡(luò)是信息傳遞的比較快的途徑，也就研究并開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)GIS，實(shí)現(xiàn)了城市規(guī)劃模擬成果的顯示。</p><p>　?。?）根據(jù)數(shù)據(jù)分析和處理后，一般會制定出多種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，

81、結(jié)合運(yùn)用的技術(shù)和方法，篩選出比較優(yōu)化的方案，進(jìn)行評價分析。</p><p>　　地理信息數(shù)據(jù)庫中包含的兩種數(shù)據(jù)形式，即空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和非空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，想要統(tǒng)一進(jìn)行管理以及數(shù)據(jù)的可視化表示，就要體現(xiàn)出本身所具有的多種功能。例如可以存儲海量數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行一體化的管理，方便用戶進(jìn)行查詢分和檢索，這些都是常規(guī)軟件所不能完成的，比較大眾的軟件如CAD就不可能實(shí)現(xiàn)該功能。</p><p>　　第二，對城

82、市信息數(shù)據(jù)的的變化進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測</p><p>　　我國城市化的發(fā)展越來越迅速，許多現(xiàn)象都是我們有目共睹的。城市規(guī)模的日益擴(kuò)大，城市人口的持續(xù)上漲，如今城市的占據(jù)空間越來越外延，當(dāng)然不可避免的出現(xiàn)了一些對城市規(guī)劃建設(shè)造成不利影響，如對土地的開發(fā)過熱，引起了地價暴漲等一系列問題。對于城市的每一寸土地，我們該如何合理的進(jìn)行開發(fā)和利用，使得土地效益逐漸提高，時刻能跟上可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的步伐，滿足城市現(xiàn)代化建設(shè)的需求，就要

83、求規(guī)劃部門應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和軟件對這一增長規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分</p><p>　　析，制定出合理的方案。地理環(huán)境中的各種事物和現(xiàn)象都是變化的，想要獲得準(zhǔn)確的地理數(shù)據(jù)，就要進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，當(dāng)然就要結(jié)合獲得的瞬時遙感圖像來進(jìn)行分析。在綜合評價中，要運(yùn)用到數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，評價的對象是城市發(fā)展重心的移動，城市建筑物分布的緊湊度和離散度，城市環(huán)境的放射性指標(biāo)等，做到及時發(fā)現(xiàn)問題，盡快的解決問題，改進(jìn)方案，達(dá)到最優(yōu)化的處理。</

84、p><p>　　現(xiàn)階段城市建設(shè)中存在許多的問題，如城市用地緊張，國家的土地資源有限，對人們的日常生活和國家建設(shè)造成了巨大的壓力。雖然我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展很迅速，但越來越少的農(nóng)作物耕地面對國家的發(fā)展產(chǎn)生了不可忽視的威脅，面對有限的土地資源和人口大國的現(xiàn)狀，一定要保證國家的糧食安全，是每個城市規(guī)劃與管理人員不斷的推進(jìn)城市化的進(jìn)程中都必須面對的問題。想要為城市規(guī)劃制定出合理的設(shè)計(jì)方案，就要對城市進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，城市的土地利用也是如此

85、。利用遙感技術(shù)獲取的遙感影像數(shù)據(jù)，需要對目標(biāo)進(jìn)行解譯，才能提取出更有用的數(shù)據(jù)信息。由于遙感圖像具有很多的優(yōu)點(diǎn)，如覆蓋范圍廣、多分辨率、多層次、多實(shí)相、多波段等，因此應(yīng)用的情況比較多。在對遙感圖像進(jìn)行融合處理后，就可得到具有多種屬性的新的圖像，再對此進(jìn)行城市邊界的提取，將不同時刻的邊界情況進(jìn)行比較分析，就可得到城市面積擴(kuò)張的情況。在對由動態(tài)監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，當(dāng)然就要應(yīng)用到地理信息系統(tǒng)的相關(guān)處理軟件，從指定的監(jiān)測模型中發(fā)現(xiàn)城市變動

86、的規(guī)律，體現(xiàn)了GIS與遙感結(jié)合技術(shù)對規(guī)劃管理工作提供輔助決策信息。</p><p>　　第三，對信息數(shù)據(jù)的處理分析和模型建立</p><p>　　一般的地理信息系統(tǒng)功能雖然能夠滿足一些數(shù)據(jù)處理的分析功能，卻仍然存在一些缺陷，不能滿足城市發(fā)展的要求?，F(xiàn)代的GIS有很多前衛(wèi)的功能，再結(jié)合許多先進(jìn)軟件的綜合使用下，具有強(qiáng)大的海量數(shù)據(jù)存儲和處理能力，加上其空間分析模型，越來越多的應(yīng)用在一些專業(yè)領(lǐng)域

87、。GIS與一般的信息管理系統(tǒng)相比，有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，而空間分析功能是其特有的功能。在城市規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)中，通常要在城市地理數(shù)據(jù)中提取出有用的數(shù)據(jù)信息，如地理目標(biāo)的空間位置信息，城市要素的分布形態(tài)等。需要利用GIS的空間分析功能和數(shù)據(jù)模型，為城市規(guī)劃工作者提供輔助決策信息，具體的工作有計(jì)算城市人口的密度、建筑物占地面積，不僅如此，還應(yīng)計(jì)算出環(huán)境指標(biāo)、綠化面積、建筑密度等。原始的計(jì)算方法是手工量算，這種計(jì)算方法認(rèn)為因素比較大，通常錯誤率較大

88、，并且工作效率極其低，這就加速了GIS相關(guān)軟件的計(jì)算方法。在計(jì)算屬性信息指標(biāo)方面，GIS的海量數(shù)</p><p>　　據(jù)存儲功能就得到了很大的體現(xiàn)，它可以通過ID對數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化的管理，具有完整的地理空間參照數(shù)據(jù)，附帶的還有相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)。GIS的空間分析功能有很多種，在城市規(guī)劃中的應(yīng)用的范圍也不盡相同，例如，在進(jìn)行坡度、坡向和可視域等地形要素的數(shù)據(jù)信息提取時，需要選擇的是基于DEM的窗口分析，除此之外還可以通過

89、對這些目標(biāo)的分析，追蹤到相關(guān)的水文信息等。如果要得到疊加分析后的情況，就要將坡度、坡向、可視域、植被覆蓋、土地利用等專題要素進(jìn)行疊加，結(jié)果可作為土地適用性的評價。再如最佳路徑和最憂地址的選擇問題，就要考慮運(yùn)用空間分析的緩沖區(qū)分析功能，目前，網(wǎng)絡(luò)分析的應(yīng)用也越來越廣泛，使資源能夠得到合理的配置。</p><p>　　地理信息的客觀真實(shí)性、技術(shù)的先進(jìn)性及信息的科學(xué)綜合有機(jī)整合，不僅將使城市地理信息采集、傳輸、加工、分

90、析、決策實(shí)現(xiàn)一體化，而且將縮短決策反饋周期，為驗(yàn)證城市管理與建設(shè)的理論的正確性，方法與實(shí)踐的可行性提供了一條捷徑，因?yàn)檫@一完整的過程都可以通過虛擬城市來實(shí)現(xiàn)。一般情況下，在進(jìn)行城市土地利用總體規(guī)劃時，需要用到GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)-VR技術(shù)的結(jié)合使用。具體的使用方面有以下幾個事例。比如再對農(nóng)田、房屋、樹林、河流、道路等進(jìn)行立體觀測時，要用到GIS的虛擬技術(shù)，可以形象直觀的把虛擬景觀展現(xiàn)給用戶，方便對土地利用規(guī)劃進(jìn)行及時的調(diào)整的改進(jìn)，避免了許多

91、不利的情況。還可以制作出相應(yīng)的三維模型，后的三維圖像，讓用戶在視覺和感觀上充分的了解土地利用的情況，根據(jù)此模擬仿真的顯示，合理的作出評價分析。</p><p>　　第四，對城市環(huán)境的質(zhì)量進(jìn)行評價并實(shí)施管理方案</p><p>　　環(huán)境問題不僅是世界所面臨的重大問題，更是我國在今后的發(fā)展建設(shè)中必須要考慮的因素。影響城市環(huán)境的因素有很多，聯(lián)系最大的是社會因素和自然因素相互作用的影響，值得重視的

92、是GIS的發(fā)展，為城市規(guī)劃環(huán)境質(zhì)量的評估作出了很大的貢獻(xiàn)。首先要建立有關(guān)環(huán)境質(zhì)量的評價因子的GIS數(shù)據(jù)庫，除此之外，還要建立評價指標(biāo)體系，最后可以將經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益結(jié)合起來，對城市規(guī)劃作出最終的決策評估，制定出合理的方案。</p><p>　　想要達(dá)到對城市進(jìn)行合理的規(guī)劃的目的，第一步要認(rèn)識到城市規(guī)劃管理的核心工作，一是城市建設(shè)中土地利用的管理，另一項(xiàng)重要的工作是建筑項(xiàng)目的管理。長久以來，地理信息一直是城市規(guī)

93、劃設(shè)計(jì)與管理的基礎(chǔ)信息，GIS在城市規(guī)劃方案的編制中應(yīng)用的很多，此外還作為繪制規(guī)劃地圖的輔助工具，當(dāng)然也應(yīng)用于規(guī)</p><p>　　劃管理和決策方面。GIS的海量數(shù)據(jù)庫中，可以了解到項(xiàng)目的申報單位的有關(guān)信息，作為立案項(xiàng)目的檢查工作的可靠依據(jù)。在進(jìn)行項(xiàng)目的審批階段，GIS的作用也是很大的，審批人員可以利用GIS的空間分析功能，計(jì)算出地塊的使用情況、占用面積，還可以提取出一些相關(guān)的屬性信息，實(shí)現(xiàn)以GIS技術(shù)和自動化

94、辦公想結(jié)合的管理方法。</p><p>　　第五，虛擬模擬顯示所得到的規(guī)劃成果</p><p>　　經(jīng)過對地理數(shù)據(jù)的處理和一系列空間分析后，可以通過GIS的虛擬模型來進(jìn)行檢查和顯示了。一般的成果都是以圖表或者專題圖的形式展現(xiàn)給用戶的，為了更加形象的對城市規(guī)劃的效果進(jìn)行預(yù)覽，真三維仿真形式就能給用戶這一視覺效應(yīng)，充分體現(xiàn)了三維技術(shù)與虛擬GIS的綜合應(yīng)用。</p><p&g

95、t;　　第六，在城市規(guī)劃中更大更廣的應(yīng)用前景</p><p>　　（1）對城市大比例尺地形圖的實(shí)時觀測和更新</p><p>　　若要對城市進(jìn)行合理的規(guī)劃，就要對城市的整體情況有一定得了解，這種情況下城市基本地形圖，也就是城市的大比例尺地形圖作為最基本的參照條件，對城市不同時間段的變化進(jìn)行統(tǒng)一的了解。以前獲取比例尺地形圖的方法比較單一，繪制起來比較困難，而且周期相對較長，突出了傳統(tǒng)線劃圖比

96、較抽象的特點(diǎn)，許多原始的環(huán)境信息無法顯示，已經(jīng)無法滿足對數(shù)據(jù)信息質(zhì)量要求較高的工作了。當(dāng)今時代的電子產(chǎn)品的出現(xiàn)，使測繪領(lǐng)域也相繼產(chǎn)生了許多高端產(chǎn)品，例如常見的4D產(chǎn)品，克服了傳統(tǒng)地圖的許多缺點(diǎn)。所謂的4D產(chǎn)品是DLG、DRG、DEM、DOM的統(tǒng)稱，具體指的是數(shù)字線劃圖、數(shù)字柵格圖、數(shù)字高程模型和數(shù)字正射影像圖這些都是傳統(tǒng)測繪方法的現(xiàn)代化改造，有著不容忽視的優(yōu)點(diǎn)，即數(shù)據(jù)更新快，信息量豐富，現(xiàn)勢性強(qiáng)，手段優(yōu)越等。</p>&l

97、t;p>　?。?）城市規(guī)劃用地及其現(xiàn)狀調(diào)查與數(shù)據(jù)管理</p><p>　　土地利用的現(xiàn)狀調(diào)查是城市規(guī)劃工作的第一個階段，盡管GPS技術(shù)的相對定位精度較高，但獲得瞬時數(shù)據(jù)的數(shù)量和效率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及遙感技術(shù)，它的覆蓋范圍也沒有遙感影像的范圍大，如果單獨(dú)應(yīng)用在土地利用現(xiàn)狀的變更調(diào)查中，會有很大的局限性。正因?yàn)榭紤]到這個缺陷，所以就將其與遙感技術(shù)結(jié)合起來使用，同時也避免了遙感影像因數(shù)據(jù)量大而內(nèi)業(yè)判讀不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。然而，

98、若是GPS技術(shù)與RS技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)真正的集成，則會為土地利用的動態(tài)監(jiān)測工作帶來不便，大大降低了工作效率，進(jìn)而影響城市規(guī)劃。要想實(shí)時準(zhǔn)確的反應(yīng)出土地利用的變化</p><p>　　情況，便于繪制精準(zhǔn)的地形圖，就要把兩者集成起來使用。 </p><p>　　在獲得土地利用變化的數(shù)據(jù)信息后，就要考慮建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫把這些數(shù)據(jù)存儲起來，以便進(jìn)行統(tǒng)一的管理和處理分析。對于GIS的一種數(shù)據(jù)源的遙感技術(shù)

99、，在土地變更調(diào)查中的應(yīng)用也很大，不過是與GIS混合在一起工作的。通常的工作是在利用GIS的數(shù)據(jù)庫和空間分析系統(tǒng)，采用人機(jī)交互方式或者直接由計(jì)算機(jī)來處理，對遙感圖像中的目標(biāo)進(jìn)行解譯識別后，分析目標(biāo)的特征，建立相應(yīng)的模型。還有就是對同一地區(qū)不同年份的遙感圖像進(jìn)行比較分析，由它們之間的不同光譜特征來判別土地利用變化狀況，還可以在GIS的空間分析功能的基礎(chǔ)上把遙感圖像與土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行疊加，能直接明了的得出土地變更的范圍。</p>

100、<p>　　因GPS簡便的操作以及高精度的特點(diǎn),使其廣泛的應(yīng)用于土地變更調(diào)查中。在傳統(tǒng)的土地變更調(diào)查中，主要利用GPS技術(shù)進(jìn)行圖斑信息的收集工作，根據(jù)城市的GPS控制網(wǎng)，到野外采集圖斑的拐點(diǎn)坐標(biāo)，及時的繪制出變更圖斑的草圖，在旁邊記錄相應(yīng)的屬性信息，并在表格中明確的記下有關(guān)變更圖斑的情況。外業(yè)的工作完成后，可以把外業(yè)采集的數(shù)碼數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)的GIS軟件中，進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，并參考外業(yè)繪制的草圖和記錄數(shù)據(jù)，把圖斑的變更情況

101、補(bǔ)充完整，記得要進(jìn)行存儲。如果將GPS技術(shù)與GIS只是簡單的結(jié)合起來，則工作的弊端還是很突出的，所以就出現(xiàn)了兩者的真正集成，不僅實(shí)現(xiàn)了外業(yè)與內(nèi)業(yè)的一體化操作，而且還避免了許多認(rèn)為的誤差，提高了工作效率，也保證了土地變更調(diào)查的質(zhì)量。 </p><p>　　在土地利用變更狀況調(diào)查中3S 技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，盡管地區(qū)不同所采用的集成模式也不同，但各部分的工作原理大體上是一致的。通常的文字描述是：通過將統(tǒng)一地區(qū)不同時間的