基于案例的3S技术辨析
江苏省海门中学 姜竹君
随着现代信息技术的飞速发展，地理信息技术已经成为促进当前地理学发展的革命性工具，并且成为地理学发展的一个重要方向。在高中地理课程中，地理信息技术有着十分重要的地位，地理“必修三”部分章节和地理“选修七”全册分别详细介绍了地理信息技术。此外，地理信息技术也是每年高考的重点考查内容。地理信息技术主要由遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）这三个部分组成，简称3S技术。许多学生对3S技术概念本质理解不清，考试时出现茫然，造成不必要的丢分。在本文中，笔者基于“农业生产中3S技术的应用”和“车载导航系统中3S技术的应用”这两个案例详细阐述3S技术及其相互关系，希望学生在学习和考试中有所裨益。
一、3S技术概念简述
1.区别
从本质上看，遥感主要用于地理信息数据的获取，形象地讲是人类的“千里眼”，能千里之外，明察秋毫，解决在具体范围“有什么”的问题。全球定位系统主要用于地理信息的空间定位，提供精密三维坐标（经度、纬度、高度）、速度、时间，形象地讲是人类的“指南针”和“高度仪”，解决在什么时间“在哪里”问题。地理信息系统主要用于对地理信息进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价，功能更强大，是电子地图，形象地讲是人类的“咨询师”“分析师”，解决具体地理事物“怎么办”问题。(表1）
表1 3S技术比较
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地理信息系统 |
概念 |
主要组成部分 |
应用领域 |
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遥感RS |
对地表物体进行远距离的感知，获取信息 |
卫星（飞机）、传感器、地面接收站 |
资源普查 灾害监测 环境监测 |
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全球定位系统GPS |
导航、定位 |
GPS卫星星座、GPS信号接收机、地面监控系统 |
军事、交通车辆导航管理、大地测量、旅游探险、航海 |
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地理信息系统GIS |
对地理空间数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价 |
计算机系统 |
城市的信息管理与服务、交通道路管理、环境管理以及城市规划、防灾减灾等 |
2.联系
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3S技术既独立发展又相互联系的。第一，遥感技术、地理信息系统和全球定位系统都是地理信息系统的重要组成部分，丰富了地理信息技术的内涵（图1）。第二，遥感技术是地理信息系统和全球定位系统的技术基础。遥感技术获得的大量地理空间数据丰富和完善了地理信息系统原始数据库。第三，地理信息系统是3S技术中的关键。地理信息系统能够将包括遥感在内等技术提供的信息进行管理、分析并根据需要输出各种专业信息，也为全球定位系统提供专业地图。第四，全球定位系统为遥感进行精确定位，提高了遥感的工作效率，从而使得地理信息系统能够更有针对性地分析。
图1 3S技术之间的关系
二、3S技术在精准农业生产中的运用
在精准农业生产中，RS监测和估算农作物的播种面积、作物长势与作物产量估算，及时发现作物生长中出现的各种问题，进行灾害评估。GPS安装在联合收割机上，进行精确定位和高度测量，农业机械可以将作物需要的肥料或农药送到准确的位置，有助于提高作物产量和降低肥料和农药的消耗。GIS搭载在农用机械上可以记录各种农田操作过程中获得的数据，如作物品种、播种深度、喷洒农药的类型和喷洒量，喷洒部位、施肥量和灌溉量、以及收获产量，日积月累，形成该农田基础数据库。农田基础数据是农业生产辅助决策支持系统的重要科学依据。GIS能够提供地块中有机质含量和土地平整度，结合GPS提供的位置数据，指挥播种机进行定量播种。GIS根据RS监测的作物病虫害程度，农药喷洒机利用GPS定位可以去病虫害发生地自动喷洒农药。
三、3S技术在车载导航系统中的应用
车载导航系统是指通过接受卫星信号，配合电子地图数据，适时掌握自己的方位与目的地的车载系统，主要由主机、显示屏、操作键盘（遥控器）和天线等硬件与导航软件、语音软件和电子地图的数据等软件共同组成，主要功能包括：GPS卫星导航定位、电子地图浏览查询、智能的路线规划、全程的语音提示。车载导航系统的主要功能都涉及到了3S技术在不同方面的应用，具体如下：第一，GPS卫星导航定位主要运用的是全球定位系统；第二，电子地图浏览查询主要运用到了遥感技术和地理信息系统技术，其中电子地图的原始素材是遥感技术提供的，电子地图的成形是车载导航系统生产商运用地理信息系统制作的，电子地图浏览查询功能是由车载导航系统中的简易地理信息系统提供的；第三，智能的路线规划和全程的语音提示主要是车载导航系统中的简易地理信息系统管理其所获得的信息（GPS定位信息、数据库中城市地图和交通地图数据、用户操作命令等），分析并输出用户所需结果的过程。