【正文】 。歐氏（ Euclidean）空間是歐氏幾何所研究的空間， 是 對 現(xiàn)實空間簡 單 而 確切的近似描述 ，分為平面和立體兩種，可以看作是描述空間的坐標模型。 GIS的空間模式 歐氏空間是對物理空間的一種數(shù)學理解與表達，是 GIS中常用的一種重要空間。適用于對顯示比例尺要求嚴格的顯示中。而柵格數(shù)據(jù)圖象顯示比例尺要求不太嚴格，通常按象素 (數(shù)據(jù)點 )顯示，一般圖象顯示時數(shù)據(jù)象元與物理顯示設(shè)備 (如屏幕 )的象素點一一對應，即柵格圖象顯示比例尺與物理顯示設(shè)備象素點實際大小相關(guān)，由此所造成的失真通?？梢院雎浴?這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點是算法精練、系統(tǒng)反應速度快、操作方便靈活。其基本設(shè)計思想是將整個過程分為前后臺 2層界面，后臺為存儲界面，前臺為顯示界面；在存儲界面上， 2種數(shù)據(jù)分別存放；在顯示界面上， 2種數(shù)據(jù)結(jié)合起 來進行一體化顯示、分析。一般為節(jié)省存儲空間，柵格數(shù)據(jù)需進行壓縮或以地理數(shù)據(jù) 動態(tài)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)獲取 原始數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)編輯投影變換 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù)庫 空間查詢空間分析 存儲檢索 交互展示 數(shù)據(jù)輸出 制圖、表格 圖 3S 技術(shù)的基本原理和關(guān)鍵技術(shù) 草原 基于 3S 技術(shù)的草原管理信息 系統(tǒng)設(shè)計方案 21 其它形式進 行重新組織。 柵格數(shù)據(jù)為按給定間距排列的陣 列數(shù)據(jù)，基本信息單元由數(shù)據(jù)點的空間位置和數(shù)據(jù)信息構(gòu)成，數(shù)據(jù)信息可以是高程、遙感 圖像 的 RGB值或其它信息?；拘畔卧煞从称浞诸愺w系及 位置的基本數(shù)據(jù)組成。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用格網(wǎng)單元的行和列作為位置標志符，以描述格網(wǎng)單元內(nèi)的某些特性，一般包括 DEM、遙感數(shù)據(jù)、航測數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)等。其技術(shù) 基本 原理 和關(guān)鍵技術(shù)參見下圖。 6. 設(shè)計方案科學與技術(shù)原理解析 設(shè)計方案的 技術(shù) 原理 方案以遙感技術(shù)（ RS）、 地理信息系統(tǒng)（ GIS）和 全球定位系統(tǒng)（ GPS）等三大技術(shù)的相互集成作為技術(shù)依據(jù)。 第三步，維持本信息系統(tǒng)的正常工作需要工作人員和相關(guān)技術(shù)人員的支持，因此需要對工作人員和技術(shù)人員進行必要的培訓工作。在實際使用過程中，根據(jù)當?shù)夭菰瓍^(qū)域劃分情況、相關(guān)政策和經(jīng)濟情況，可建立一個或者多個信息綜合管理平臺。 第一步 ，在草原區(qū)域內(nèi)安置一定數(shù)量草原監(jiān)測塔，監(jiān)測塔排布方式可視草原實際情況和單個監(jiān)測塔覆蓋范圍而定，要求所有監(jiān)測塔共同作用必須覆蓋所要監(jiān)測的全部草原區(qū)域，并預留一定數(shù)量的備用監(jiān)測塔。這些設(shè)備的組合使用方式參見下圖。下 圖是“ 3S”技術(shù)的結(jié)構(gòu)板塊圖。 軟件技術(shù)條件 的實現(xiàn) 本系統(tǒng) 通過采集草原數(shù)據(jù)信息，對信息進行儲存、管理、運算、分析、顯示和描述，并最終反饋 給管理層 ， 因此其 軟件結(jié)構(gòu)包括用戶界面、應用軟件、基本功能軟件、標準軟件、系統(tǒng)庫和操作系統(tǒng)等 。 這三大技術(shù)中地理信息系統(tǒng)（ GIS）對各類空間數(shù)據(jù)進行輸入、存儲、檢索、顯示和綜合分析，是方案設(shè)計的核心系統(tǒng)；而遙感技術(shù)和全球定位系統(tǒng)作為輔助技術(shù)系統(tǒng)，分別用于采集草原區(qū)域動態(tài)信息和對應地理空間信息。 方案的技術(shù)內(nèi)涵與邏輯 方案以遙感技術(shù)（ RS） 、 全球定位系統(tǒng)（ GPS） 和 地理信息系統(tǒng)（ GIS）等三大技術(shù)的相互集成作為技術(shù)依據(jù)。 因此需要在草原區(qū)域 內(nèi)安置一定RS 雷達 GPS雷達 信息綜合 管理 平臺 GIS系統(tǒng)信息 處理 注：紅線表示草原地理位置信息流； 黑線表示草原動態(tài)信息流。 方案設(shè)計中還包括 必需的草原信息監(jiān)測塔、建筑設(shè)施等硬件設(shè)施。 遙感技術(shù)（ RS）和全球定位系統(tǒng)（ GPS）作為輔助 系統(tǒng) ，其中 遙感技術(shù)負責對草原的 牧草長勢動態(tài)、牧草產(chǎn)量及分布、草原旱蟲災狀況等草原資源信息 進行實時的監(jiān)測和采集，并對這些原始數(shù)據(jù)初步處理后轉(zhuǎn)給地理信息系統(tǒng)；全球定位系統(tǒng) 則是對草原區(qū)域的地理位置信息進行采集，并對這些原始數(shù)據(jù)初步處理后轉(zhuǎn)給地理信息系統(tǒng)。 各種來源的信息集成處理框架 [1] 馬莉；宋慶 .“3S”集成技術(shù)研究現(xiàn)狀的綜述 [J].中國知網(wǎng) ,2020 年 (第 2 期 ). 基于 3S 技術(shù)的草原管理信息 系統(tǒng)設(shè)計方案 15 建筑 設(shè)施總體框架 RS、 GPS、 GIS整體 集成 GPS 與 GIS集成 RS 與 GIS集成 RS與 GPS集成 RS 數(shù)據(jù)庫 GPS 數(shù)據(jù)庫 GIS 數(shù)據(jù)庫 圖 各種來源的信息集成處理框架 基于 3S 技術(shù)的草原管理信息 系統(tǒng)設(shè)計方案 16 5. 設(shè)計方案總體描述 方案綜述 方案以遙感技術(shù)（ RS） 、 地理信息系統(tǒng)（ GIS） 和 全球定位系統(tǒng)（ GPS）等三大技術(shù)的相互集成作為技術(shù)依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)代先進的信息采集和信息通訊技術(shù)，建立一個草原信息綜合管理平臺，實現(xiàn)定點對多點的實時監(jiān)測管理。 方案設(shè)計 總體 構(gòu)架 方案以遙感技術(shù)（ RS）、 地理信息系統(tǒng)（ GIS）和 全球定位系統(tǒng)（ GPS）等三大技術(shù)的相互集成作為技術(shù)依 據(jù)，建立一個草原信息綜合管理平臺，實現(xiàn)定點對多點的實時監(jiān)測管理。 1997年印度遙感 研究院的 的過程中建立了遙感地理信息模型 ， 為利用 “3S” 技術(shù)對可持續(xù)發(fā)展的研究提供了范例。 該模式要求多種信息采集和信息處理平臺集成 ， 同時需要實時通訊支持 。一是以 GIS為中心的集成系統(tǒng)，目的主要是非同步數(shù)據(jù)處理，通過利用 GIS 作為集成系統(tǒng)的中心平臺，對 包括 RS 和 GPS 在內(nèi)的多種來源的空間數(shù)據(jù)進行綜合處理 、 動態(tài)存貯和集成管理 ， 存在數(shù)據(jù) 、 平臺 （ 數(shù)據(jù)處理平臺 ） 和功能三個集成層次 ， 可以認為是 RS與 GIS集成的一種擴充 。 （ 4） RS、 GPS、 GIS整體集成 GIS、 RS、 GPS 的三者集成可構(gòu)成高度自動化，實時化和智能化的地理信息系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不僅能夠分析和運用數(shù)據(jù)，而且能為各種應用提供科學的決策依據(jù)，以解決復雜的用戶問題。將 GPS、 INS和激光測距技術(shù)進行集成得到機載掃描激光地形系統(tǒng)已成為國內(nèi)外遙感界研究的熱點。 李德仁等于 80 年代末就開始了 GPS 在 RS 中的定位研究。 RDB） 圖 矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的融合 基于 3S 技術(shù)的草原管理信息 系統(tǒng)設(shè)計方案 14 位手段 ， 可應用它的靜態(tài)和動態(tài)定位方法 ， 直接獲取各類大地模型信息 ， 既可以采用同步集成方式 ， 也可以采用非同步集成方式 。 澳洲的新西蘭 、 澳大利亞 ， 非洲的南非 ， 美洲的美國 、 加拿大等國也有大片區(qū)域為 VRS網(wǎng)絡(luò)所覆蓋 。 經(jīng)過 7年的發(fā)展 ， VRS網(wǎng)絡(luò)幾乎覆蓋了整個歐洲 。 VRS技術(shù)在國外很早就得到了廣泛的推廣和運用 。 GIS數(shù)據(jù)庫的實時更新技術(shù)包括實時動態(tài)測量 RTK技術(shù)（ RealTime Kinematic） 和虛擬參考站 VRS技術(shù) （ Virtual Reference Stations） 等 。 GPS可以為 GIS及時采集、更新或修正數(shù)據(jù)。從嚴格的意義上說， GPS提供的是空間點的動態(tài)絕對位置，而 GIS提供的是地球表面地物的靜態(tài)相對位置，二者通過同一個大地坐標系統(tǒng)建立聯(lián)系。 1998年高志強等利用 RS與 GIS技術(shù)對中國土地利用和土地覆蓋的現(xiàn)狀進行研究，得出：中國植被值的大小分布同中國植被類型分布密切相關(guān)，其值的大小分布也反映了中國水熱的空間分布格局，中國的東部濕潤、半濕潤地區(qū)的平原、盆地、河沖擊扇區(qū)是我國土地利用程度最高的地區(qū)； 1994年吳炳方、黃絢等應用 RS與 GIS技術(shù)進行了植被制圖，分析了地理信息系統(tǒng)模型在改善植被分類中精度問題，并得出結(jié)論：單純對遙感數(shù)據(jù)進行監(jiān)督分類或非監(jiān)督分類的精度低于 50%，而通過結(jié)合輔助數(shù)據(jù)和應 用地理信息系統(tǒng)模型，其精度將大大提高 [1]。因而由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的差異，圖像數(shù)據(jù)庫和圖形數(shù)據(jù)庫之間的集成也是兩者集成的難點，現(xiàn)階段其解決方式如 下 圖。反之，地理信息系統(tǒng)亦可為遙感技術(shù)的圖像處理提供所需要的一切輔助數(shù)據(jù)。 （ 1） RS與 GIS集成 RS與 GIS的集成是“ 3S” 集成中最重要也最核心的內(nèi)容。 草原綜合信息 RS 數(shù)據(jù)庫 GPS 數(shù)據(jù)庫 草原動態(tài)信息 草原空間信息 GIS 系統(tǒng)信息處理中心 圖 GIS技 術(shù)作業(yè)流程圖 基于 3S 技術(shù)的草原管理信息 系統(tǒng)設(shè)計方案 12 方案技術(shù) 可 行性分析 本方案以遙感技術(shù)（ RS）、 地理信息系統(tǒng)（ GIS）和 全球定位系統(tǒng)（ GPS）等三大技術(shù)的相互集成作為技術(shù)依據(jù)。其中地理信息系統(tǒng)（ GIS）負責信息存儲、分析和綜合處理，遙感技術(shù)（ RS）負責大面積獲取 草原牧草長勢動態(tài)、牧草產(chǎn)量及分布、草原旱蟲災狀況等草原資源信息 ，全球定位系統(tǒng)（ GPS）負責快速定位和獲取草原某區(qū)域的空間數(shù)據(jù) ，三者有機結(jié)合形成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)各種技術(shù)的綜合。 在此之前要 明確 系統(tǒng) 目的，本系統(tǒng) 需要采集草原實時動態(tài)信息，并對這些信息進行儲存、管理、運算、分析、顯示和描述，最后 根據(jù)所得信息進行草原的 維護和 改善 。該信息系統(tǒng)是本方案設(shè)計的核心， 它接收遙感系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)所采集的信息，結(jié)合相關(guān)知識和專家意見，對這些信息進行儲存、管理、運算、分析、顯示和描述。 地理信息系統(tǒng)（ GIS），是在計算機軟件和硬件的支持下，對各類空間數(shù)據(jù)進行輸入、存儲、檢索、顯示和綜合分析的應用技術(shù) 系統(tǒng)。該技術(shù)被用于實時、快速 地提供目標，包括各類傳感器和運載平臺（車、船、飛機、衛(wèi)星等）的空間位置， 具有的全天候、高精度和自動 測量 的特點 。本方案中運用該技術(shù)對草原的 牧草長勢動態(tài)、牧草產(chǎn)量及分布、草原旱蟲災狀況等草原資源信息 進行實時的監(jiān)測和采集，并 對這些原始數(shù)據(jù) 初步處理后轉(zhuǎn)給地理信息系統(tǒng)。 4. 設(shè)計方案的提出與構(gòu)想 解決問題的方 案 針對本課題研究的 草原生態(tài)問題 發(fā)現(xiàn)不及時、草原管理工作復雜等現(xiàn)實問題， 我 經(jīng)過研究相關(guān)文獻和技術(shù)后提出 相應 的解決方案如下： 方案以遙感技術(shù)（ RS） 、 全球定位系統(tǒng)（ GPS） 和 地理信息系統(tǒng)（ GIS）等三大技術(shù)的相互集成作為技術(shù)依據(jù)， 結(jié)合現(xiàn)代先進的信息采集和信息通訊技術(shù)， 建立一個草原信息綜合管理平臺，實現(xiàn)定點對多點的實時監(jiān)測管理。歐氏（ Euclidean）空間是歐氏幾何所研究的空間， 是 對 現(xiàn)實空間簡單 而 確切的近似描述 ，分為平面和立體兩種，可以看作是描述空間的坐標模型。 歐氏空間是對物理空間的一種數(shù)學理解與表達，是 GIS中常用的一種重要空間。 GIS系統(tǒng)的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有 2種，即矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，地理實體用一系列 X， Y 坐標作為位置標志符，用于描述各種地理要素。二是以 GPS/RS為中心的集成，它以同步數(shù)據(jù)處理為目的，通過 RS 和 GPS 提供的實時動態(tài)空間信息結(jié)合 GIS的數(shù)據(jù)庫和分析功能為動態(tài)管理、實時決策提供在線空間信息支持服務(wù)。按照集成系統(tǒng)的核心來分，主要有兩種。 GPS的快速定位為 RS實時、快速進入 GIS系統(tǒng)提供了可能，其基本原理是用 GPS/INS 方法，將傳感器的空間位置（ X， Y， Z）和姿態(tài)參數(shù)（δ，ω， K）同步記錄下來，通過相應軟件，快速產(chǎn)生直接地學編碼。 GPS可以為 GIS及時采集、更新或修正數(shù)據(jù)。 從嚴格的意義上說， GPS提供的是空間點的動態(tài)絕對位置，而 GIS提供的是地球表面地物的靜態(tài)相對位置，二者通過同一個大地坐標系統(tǒng)建立聯(lián)系。兩者結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)在于柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)的接口問題：遙感系統(tǒng)普遍采用柵格格式，其信息是以像元存儲的，而地理信息系統(tǒng)主要是采用圖形矢量格式，是按點、線、面（多邊形）存儲的。對于地理信息系統(tǒng)（ GIS）而言，遙感技術(shù)（ RS）是其重要的外部信息源，是其數(shù)據(jù)更新的重要手段。目前 3S 技術(shù)在環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與環(huán)境保護、城市規(guī)劃與城市管理、車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)、海洋漁業(yè)資源開發(fā)、土地研究等領(lǐng)域得到廣泛應用。 GIS、 RS和 GPS三者集成利用，構(gòu)成為整體的、實時的和動態(tài)的對地觀測、分析和應用的運行系統(tǒng)，提高了 GIS的應用效率。 地理信息系統(tǒng) GIS是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)， GPS用于各 類信息的空間定位，利用導航衛(wèi)星進行測時和測距。遙感技術(shù)廣泛用于軍事偵察、導彈、預警、軍事測繪、海洋監(jiān)視、氣象觀測和互劑偵檢等。 遙感技術(shù) RS是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線目標進行基于 3S 技術(shù)的草原管理信息 系統(tǒng)設(shè)計方案 8 探測和識別的技術(shù)。 與擬采用技術(shù)相關(guān)的文獻綜述 3S技術(shù)即利用 GIS的空間查詢、分析和綜合處理能力， RS的大面積獲取地物信息特征，GPS快速定位和獲取數(shù)據(jù)準確的能力，三者有機結(jié)合形成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)各種技術(shù)的綜合。 在全球生態(tài)環(huán)境問題日益突出和可持續(xù)發(fā)展理念的背景下，生態(tài)服務(wù)功能及其評價的研究在全球得到了迅速的發(fā)展，國際和國內(nèi)基于各種時空尺度的自然資源價值評估工作以草地、森林、濕地、農(nóng)區(qū)、城市等不同類型的生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、自然資本、生態(tài)資產(chǎn)、