地理信息系统和军事测绘知识 (2)

　　2.3.2 3S集成
　　“3S” 是遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)的合称。其中RS是指不与物体接触而获得该物体信息的科学与技术，主要从物体的光谱特性上认识物体，达到了解物体性质的目的，用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理信息及各种变化；GIS是存储、管理、分析和描述整个或部分地理表面与空间和地理分布有关的空间信息的系统，是对多源时空数据的综合处理分析和应用的平台；GPS是24颗卫星在2*10000km高度构成的卫星群发出信号，采用三角测量的原理，确定出地球空间中任意位置的精确空间坐标，用于实时、快速地提供目标的空间位置。
　　RS，GIS，GPS技术各具特色，但在实际应用中单独使用时各有不足之处：GPS可在瞬间产生目标定位坐标却不能给出定位点的地理属性；RS可快速获取区域地理信息，但无法进行隐含地理信息的提取；GIS具有较好的查询、检索、分析计算和综合处理能力，但数据获取与录入始终是个“瓶颈”。可见，GIS需要应用RS作为其数据库的信息源；而RS又依赖GIS进行空间信息的分析；GPS能够提供准实时或实时的定位信息和地面高程模型。所以3S的结合应用，取长补短是一个自然的发展趋势。
　　集成是指一种有机的结合、在线的连接、实时的处理和系统的整体性。因此，3S集成系统不应只是简单的3项技术的叠加，而应是以地理信息为核心，从集成系统的应用目的出发，选择与应用目的相适应的获取和处理信息的方法，并把系统所需的软、硬件结合在一起，在系统论的指导下建立一整套定量的信息描述、采集、处理、分析、应用系统，并能够比各分系统更全面、准确、快速地理解地理信息。
　　2.3.3 三维GIS
　　GIS用来表现地理空间信息，而以往的GIS软件都是基于二维平面的，一般只能处理地球表面的信息，或者通过建立数字地形模型(DTM：Data Terrain Model)的方法来处理和表示地形的起伏，即所谓的2D GIS和2.5D GIS。但地理空间是三维的，随着GIS应用的深入，人们越来越多地要求从真三维的角度处理问题，因此在资源、环境、海洋、地质、采矿、气象等一些三维需求强烈的部门率先发展了三维GIS。
　　三维GIS是指布满整个三维空间的GIS，与传统的基于平面的2D GIS或2.5D GIS明显不同，三维GIS主要体现在空间位置与拓扑关系的描述及空间分析的伸展方向上。虽然经历了十几年的发展历程，到目前为止，国际上还没有一个成熟完整的三维GIS系统，与三维GIS相关的系统主要集中在三维可视化方面，也有一些系统部分实现了三维GIS功能。
　　在三维GIS中，对三维数据的存储和其关系的描述是建立系统的关键，目前的研究主要集中在表达三维对象的数据模型和数据结构上。在数据模型方面，比较倾向于面向对象数据库和面向对象数据模型的研究，因为它能够很好地解决空间数据与属性数据结合，以及图形与图像数据的结合。在数据结构方面，主要的发展趋势是采用矢量数据结构和体元数据结构结合的混合数据结构，以调节提高目标表示分辨率与增大存储量的矛盾。
　　三维数据非常复杂，对其进行表示、模型化、存储、检索、处理、计算和可视化具有一定难度，另一方面，获取真实、可靠、准确的三维信息往往极其困难，费时又费钱，并且自然界和人类社会中存在着大量模糊的、不确定的现象，很难采用规则的表面或几何实体来表示。因此，基于技术和实用角度出发，三维GIS的发展基本上以二维开发为主、三维为辅的混合型GIS为主要目标。
　　2.3.4 动态 GIS
　　动态GIS(DGIS：Dynamic GIS)主要应用于模仿时空分布的现象。应用GIS模拟空间动态过程已经在许多研究领域中被提出并已成为当前研究中的主题，但目前许多商业GIS软件只能静态地表达空间和属性数据，只能表示现实世界信息的抽象模型而不能够记录时间和过程。随着对时间信息精确表示的GIS的发展，需要包含更多实时的、能够表现更加复杂的现实世界模型。
　　DGIS是一种支持专门应用于空间仿真环境构建的动态GIS系统，包括一个DEVS模型，以及一系列不同的地理单元。在DGIS中，只要将研究区内的各地理单元填充并存储在模型库中的动态模块化模型中，即可进行动态地理过程的模拟。
　　用GIS进行动态模型研究已经成为许多学科的研究主题，特别是在景观生态和自然资源研究方面。比如在许多研究中已经开展的应用GIS进行火势蔓延的模拟。但是目前的方法主要有两个缺点：使用松散耦合系统方法，在这种方法中GIS操作和模型计算在不同的软件包中进行；缺少模拟现实的适当检测方法。
　　DGIS能够利用已有的商业GIS软件包进行开发，其中一些商业软件已经有专用目的的图解用户界面工具。
　　随着人类获取数字化空间数据的手段和能力的不断提高，未来的GIS软件的发展将脱离原有基于地图这种表现形式的制约，为我们提供全新的管理、使用空间信息的手段。

3　军事测绘保障体系

　　3.1 地理空间情报的获取
　　3.1.1 战场地理空间基础信息
　　美军利用其建立的庞大的战场地理空间信息数据库，可在短时间内提供各种比例尺的地形图、专题图及其它图像数据。大量的基础数据，包括高程数据、人文要素和自然要素、控制图像、精确定位数据，以及航行安全信息等地理空间基础信息。这些基础数据可以随时获得并加以更新。它们可保证空中和海上航行安全，并能制作三维可视化地表景观，进行地形分析，生成目标精密定位数据。还能在此基础上生成更精确、更详细，并且包含更多时态地理空间数据的面向任务数据集的加固基础数据，以满足特殊任务的需要。
　　基础数据主要通过光盘携带，面向任务的数据集则主要通过全球广播系统由国家机构，如美国国家图像与测绘局(NIMA)和国防后勤局传送到师、团、营各梯队，然后把这些数据发送到一系列服务器，分发给最终用户。