1、3S技術在城市建設中的應用及優勢分析摘要：“3S”技術作為新興的地理信息技術已經滲透到了環境、經濟、社會等 各個方面。與此同時，隨著中國城市化進程的加快，“3S”技術在城市建設中得 到了廣泛的應用，并且相對于傳統的方法在經濟效益等方面有著較大的優勢。 主要論述“3S”技術在城市建設中的應用及優勢分析，包括“3S”技術在“城市 規劃”、“城市交通”、“城市風景園林”、“城市地下管線”方面的應用及優 勢分析。關鍵詞：“3S”技術；城市建設；應用分析Applications and advantage analysis of 3S in urban constructionAbstract: The

2、 technique of 3S as a emerging geographic information technology has already seeped into the fields of environment,economy, society and so on. Meanwhile,with the speeding up of China s urbanization process,the technique of 3S has been widely applied in urban construction showing a larger advantage i

3、n terms of economic benefits compared with traditional methods. Then the paper puts forward that applications and advantage analysis of 3S in urban construction including the application fields of urban planning,urban traffic,city landscape architecture and urban underground pipeline.Key words: tech

4、nique of 3S; urban construction; application and analysis隨著科學技術的發展，以3S為代表的地理信息技術得到了快速的發展。日益 趨于完善的計算機硬件和軟件技術讓3S技術在社會生活等各個方面得到了更加 廣泛的應用，中國的城市化的快速發展，讓3S技術在城市建設方面有著廣泛的 應用前景，并且其獨特的優勢得到彰顯。一、“3S ”技術的概述3S技術是遙感技術(Remote sensing， RS)、地理信息系統(Geography information systems， GIS)和全球定位系統(Global positioning systems

5、， GPS) 的統稱，是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術 相結合，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳 播和應用的現代信息技術。地理信息系統(geographic information system)是在計算機軟件和硬件支 持下，以一定格式輸入、存儲、檢索、顯示和綜合分析應用的技術系統，具有 數據輸入、存儲、編輯、操作運算、數據查詢檢索、應用分析、數據顯示及結果 輸出、數據更新等基本功能，具有標準化、數字化和多維結構等基本特點，是綜 合處理與分析多源時空數據的理想平臺，是空間信息的“大管家和公共的地理 定位基礎。遙感(remote se

6、nsing)利用飛機、衛星等空間平臺上的傳感器(包括可見光、 紅外、微波、激光等傳感器)，從空中遠距離對地面進行觀測，根據日標反射或 輻射的電磁波，經過校門、變換、圖像增強和識別分類等處理，快速地獲取大 范圍地物特征和周邊環境信息，獲得實時、形象化、不同分辨率的遙感圖像具有 探測范圍大、資料新穎、成圖速度快、收集資料方便等特點，遙感圖像具有真實 性、直觀性、實時性等優點。全球定位系統(global positioning system)是一種同時接收來自多個衛星 的電波信號，以衛星為基準求出接收點位置的技術，由空間衛星(均勻分布在6 個軌道平面的24顆衛星)、地面監控站和用戶接收機下部分組成具

7、有定位精度 高、觀測時間短、無需通視、操作簡便、全天候作收等特點，不僅可以用于測量、 導航，還可用于測速、測時等，提供野外基礎測繪的控制數據。二、“3S ”集成技術在城市建設中的作用3S集成技術是3S技術的有機結合。在城市建設中，3S的集成最大限度的發 揮每個技術的優勢，并且相輔相成。RS是獲取和更新空間數據的強有力的手段， 能夠提供實效性強、準確度高、監測范圍大、具有綜合性的定位定量信息，是地 理信息系統十分重要的數據源。例如利用RS提取城市綠地信息可以很好彌補常 規方法的缺陷，快速而有效地監測城市園林的變化，如綠化面積、綠化樹種的變化, 建立基于RS技術的城市園林自動識別系統5能夠很好滿足

8、城市園林綠地信息 快速監測的要求，而且相對常規實地調查方法得到現狀的綠地資料效率很高、成 本低，從而能夠實現大范圍城市綠化調查，為城市生態規劃提供科學依據和技術 支持，促進城市生態環境的良性循環。RS是GIS數據庫的及時更新的重要保 證,GPS為RS影像數據和GIS數據提供精確定位信息。三、“3S ”集成技術在城市規劃中的綜合應用及優勢分析（1）信息采集與數據更新城市環境信息涉及到宏觀和微觀、區域和局部、動態和靜態、定性和定量的因 素，包括地貌、大氣、土壤、植被、水體、居民、道路等自然和人文各個方面。 3S技術可用于采集宏觀的、區域乃至全球的、動態的、綜合的環境信息，輔之 以常規的環境信息采集

9、手段，就可實現綜合、系統的城市環境信息采集。（2）現狀調查與動態監測城市規劃的初始階段就是現狀調查，往往要耗費大量的人力、物力、財力，又 難以做到實時、準確。運用RS技術可以迅速進行城市地形地貌、湖泊水系、綠 化植被、景觀資源、交通狀況、土地利用、建筑分布的調查；運用GIS技術則能 將大量的基礎信息和專業信息進行數據建庫，實現空間信息和屬性信息的一體化 管理與可視化表現，提供方便的信息查詢和統計工具，克服CAD輔助制圖的局限 性。（3）方案評價與成果表現針對規劃方案，進行土地價格分布影響、土石方填挖平衡、房屋拆遷量計算等 經濟分析，結合專業模型進行城市外圍用地建設適宜性評價、內部用地功能更 新

10、時序分析、發展方向與用地布局優化研究，可以預測和評價規劃方案的社會效 益和經濟合理性。利用GIS的專題圖豐富規劃成果的表現形式。利用遙感、攝 影測量和虛擬現實技術可以建立規劃藍圖的動態模型，重現歷史，展示未來，加 強城市規劃的宣傳性。（5）執法監察3S技術的集成還促進了土地利用動態監測和規劃執法檢查，可以利用遙感衛 星數據與歷史數據進行復合分析，主動發現土地利用的變化靶區，用差分GPS 技術精確測量土地利用的變化數據，再根據現場勘察資料，利用GIS技術進行準 確詳查，增加了監測的主動性、及時性和客觀性。（6）城市防災通過對遙感信息的解譯和專題提取,獲取地理（地物、地貌）信息用于系統和災 害分析

11、，雷達影像數據用于汛期災情的監測與快速評估,基于圖像處理、像片解譯 和專家系統的遙感作為災害檢測信息源，具有信息量大、更新快和極強現勢性等 特點，便于監測數據和災害信息更新,是自動監測特別是自然災害（洪水、森林病 蟲害、風災、干旱）的最理想的信息源;地理信息系統（GIS）:隨著信息技術、計 算機技術和現代通訊技術的發展，地理信息系統對多源信息處理和空間數據分析 得到了飛速發展，對自動監測數據的存儲、處理、傳輸以及發布具有前沿優勢， 例如“洪水淹沒模型分析”、“位移自動監測處理信息系統”苗等可對各種災變 進行預警并向政府提供決策依據；全球定位系統（GPS）用于野外空間定位數據的 采集、存儲、處理

12、和傳輸，確定自然災變的空間位置和發展勢態,與精密水準儀、 數字水準儀、高精度經緯儀或全站儀進行垂直和傾斜位移數據采集,提取自然或 工程災害數據，結合“RS”信息，為城市災害監測系統提供可靠信息。四、“3S”集成技術在城市交通系統中的應用及優勢分析1、3S與智能交通交通系統維系著國民經濟建設和人民生活的正常運轉。城市交通需求的迅速增 長，同時也帶來了交通擁擠、交通事故、環境污染等等一系列問題，成為困擾許 多大城市發展的通病，交通擁堵已成為制約城市經濟和社會發展的“瓶頸”，解 決交通問題已迫在眉睫。經過多年的實踐，城市建設和交通管理部門已意識到單 純地進行道路基礎設施建設已不可能從根本上解決目前的

13、交通狀況，相關部門也 將注意力從完善交通設施和擴大路網規模逐步轉移到運用高新技術來改造和管 理現有交通系統，建立高效、便捷的路網管理體系來滿足日益增長的交通需求。 這就形成了 智能交通系統（intelligent transportation system, ITS）。 ITS是綜合應用多種現代信息技術改善道路交通狀況、提高交通系統運輸效率、 管理水平和安全狀況的技術方法。在智能交通系統（ITS）發展的過程中，3S技 術發揮的作用越來越重要，它能為ITS提供必要的空間數據和交通信息的獲取、 處理、分析以及可視化的理論和技術支持。交通地理信息系統（GIS-T）是地 理信息系統技術在交通領域的拓展

14、，它是構建信息化、智能化交通系統的重要基 礎，也是ITS的一個重要基礎。3S技術為ITS信息采集、數據庫建設提供了關鍵技術。借助3S技術在處理和 分析基礎地理數據、路網數據等空間數據的優勢，合理地組織、管理和發布交通 信息將有助于提高交通系統的運行效率，降低交通事故的發生率。通過交通信息 的分析和對交通數據的挖掘，掌握人們在不同時段、區域的出行規律，為交通管 理部門進行交通規劃、交通誘導、車流量預測提供支持，為緩解交通擁堵提供理 論依據。3S技術在交通領域經過多年的應用與發展，正在建立適合交通系統的 時空基準、時空數據模型和時空數據分析等理論基礎，開創了以信息源采集、信 息融合處理、交通數據挖

15、掘、交通信息傳輸表達為代表的技術方法，應用于交通 管理、物流管理、智能導航、交通信息位置服務和交通安全等領域。2、3S技術在道路交通領域中的應用2.1道路交通管理RS應用于交通數據的采集和更新，通過對高分辨率、大比例尺影像的特征提 取、變化檢測、目標識別以及與多源數據融合實現來獲取現勢性強的地理數據， 并以此作為路網等基礎地理信息的更新依據；借助GIS建模，配合通訊和網絡技 術，實現車輛和路網的動態監測，以及應急事件的快速響應和處理；依托路網信 息，配合歷史和實時的動態交通信息進行長、短期交通流量預測；基于路網、車 輛、環境和出行者行為等因素來探索交通需求的生成機理，研究路網擁堵形成原 因和傳

16、播特性，完善應急條件下的人員疏散和交通疏散理論；應用GPS、攝影測 量和遙感技術進行交通設施的病害監測，實現對橋梁、路基等交通設施的變化檢 測，實現對路面病害的檢測和識別，通過GIS將病害與路網信息關聯，做到實時 監測、及時維修，保障交通基礎設施的安全，確保交通系統的正常運轉。2.2物流管理應用3S技術的物流管理模式是集地圖顯示、車輛定位與監控、通訊傳輸為一 體，實現以貨物流為基礎，信息流與貨物流相互印證，對運輸工具、監管區域和 監管貨物實行全方位、全過程有效監控和高效配送的新一代物流作業管理體系。 它依托于GIS強大的空間分析、建模，以及便捷的查詢、匹配功能，同時借助無 線通信線路及GPS實

17、時定位和網絡GIS的發布功能，及時掌握物流現狀。通常配 備3S集成系統的物流監控中心不僅提供實時監控、行車記錄回放、信息管理等 基本功能，還提供了相關的數據庫查詢管理、客戶在線查詢等功能，更主要的是 能實現物流選址、配送路線選擇、成本估算等功能，從而實現庫存管理、運輸配 送的效率最優化和利潤的最大化。3S技術在物流上的應用提高了車輛、貨物和 駕駛員安全系數，并在很大程度上提高了監管部門的管理、監督和服務能力。2.3交通信息服務通過車載終端和無線網絡的配合，實時獲取車輛的絕對或相對位置信息，從而 根據用戶需求為其提供與位置相關的交通信息服務或實現決策支持。交通信息服 務不僅為具備車載終端用戶提供

18、了一種方便、快捷、實用的增值服務。而且，隨 著商業網點信息、路況信息、天氣信息等多種與空間信息的融合將為所有出行用 戶提供功能更加強大、全面、人性化的信息服務。2.4道路交通安全3S技術在交通安全方面的應用也越來越廣泛，它與多傳感器、智能識別、智 能控制等技術結合，根據車身安裝的傳感設備、雷達、紅外、攝像機等設施，通 過終端系統中的電子地圖和數據庫，實現道路障礙的自動識別、緊急情況自動報 警、道路轉彎處自動轉向、安全車距提示、超速提醒等多種功能的輔助駕駛。同 時，可以實時接收來自道路管理部門的各種指導信息（如氣象、監管等），從而 保證實現安全駕駛。另外，3S技術為通訊系統與監管、交警、消防、養

19、護、管 理、救援等連成有機的整體提供了一個集成平臺，可方便地為道路管理者提供現 場緊急處理、事故信息發布以及道路養護管理等服務。五、“3S”集成技術在城市風景園林中的應用及優勢分析（1）3S集成技術應用于數字園林建設數字園林是數字城市的組成部分,數字園林集成了3、技術與計算機技術、大 型空間數據庫技術革新和網絡技術，將城市綠地信息、城市綠化覆蓋信息、古樹 名木、城市綠線等各種園林綠化數據建立園林綠化專題數據庫，并與基礎空間地 形圖數據庫和空間遙感影像數據庫為基礎，實現城市園林綠化信息的編輯、查詢、 分析、更新、管理、檢索、存貯和科學輔助決策等功能，建立了現代化園林綠化 的數字化、信息化和網絡化

20、管理系統。（2）3S技術應用于公園規劃在公園規劃中，3S技術在風景園林和地形模擬，三維展示數據庫制作管理等 相關項目上具有很大的實用性，精確的三維模擬功能通過GPS對各個位置點的精 確定位，在GIS平臺上進行三維合成，生成直觀的三維地形模擬圖有利于園林規 劃思路的確定；以CAD設計圖為底圖，在GIS平臺上進行用地模擬，能夠有效地展 示規劃后的模擬成像的景觀，并且供人在網絡上虛擬體驗，在景觀模擬成像方面 3S技術已經成熟，可以直接應用。（3）3S技術應用在城市建成區及更小尺度上進行景觀生態的定量化研究利用高分辨率影像從綠地角度對居住單元定量化，能夠從不同的角度反映居住 單元內的綠地狀況，綠地是居

21、住單元的重要組成部分，是最能體現生態型的生態 空間，是自然景觀與人文景觀的綜合體現，因此從綠地角度能夠一定程度上反映 居住單元的優劣;通過模糊數學的辦法，簡化了景觀評價的過程，并且將公眾含糊 的評價轉化為具體的權重指數，為居住單元的評價提供了指導通過模糊評判的辦 法,在已知居住單元內綠地景觀指數的因子矩陣和權重矩陣的情況下，可以對居 住單元做出綜合評價，因此具有重要的實際意義10。六、“3S ”技術在城市地下管線建設的應用及優勢分析1、GPS在工程實踐中解決的問題與發揮的作用城市管線普查過程中的首級控制網建設對整個工程來講，首級控制網uh的精 度對整個工程的成果精度起著決定性的影響。實踐證明，以GPS技術布設的控制 網為城市地下管線探測提供了高精度、高質量的首級控制保障，與傳統控制網實 現方式比較，GPS控制網布設特別在時間與成本上具備極大的優勢。2、RS在地下管線探測過程中發揮的作用高分辨率衛星影象數據和航空影象數據為城市地下管線普查提供了高分辨率 的背景地圖。RS技術應用過程中發現，一些高分辨率的城市航空影象數據，如 DMC數字航空影象提供的高分辨率衛星影象數據分辨率甚至達到1 ：500背景地 形圖的要求。3、移動GIS技術在城市地下管線數據獲取過程中發揮積極作用探測工作大量使用了移動GIS技術，通過應用PDA(掌上電腦)面向管線探測 現場，通過自主開發為地下管線的探查