虽然GIS在其理论和应用技术上有了很大的发展，但单靠传统GIS的使用却不能满足目前社会对信息快速、准确更新的要求。而与GIS独立、平行发展的全球定位系统（GPS）和遥感（RS）为GIS适应社会发展的需求提供了可能性。

GPS是以卫星为基础的无线电测时定位、导航系统，可为航空、航天、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的在线或离线的空间定位数据。

RS在过去的20年中已在大面积资源调查、环境监测等方面发挥了重要的作用。在未来几年之中还将会在空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率三个方面，全面出现新的突破。近几年，科学家们和应用部门逐渐地认识到，单独地运用上述三种技术（“3S”技术）中的一种技术往往不能满足一些应用工程的需要。事实上，许多应用工程或应用项目需要综合地利用这三大技术的特长，方可形成和提供所需的对地观测、信息处理、分析模拟的能力。“3S”技术的集成应用于工业、农业、环境监测、交通运输、导航、捕鱼、公安、消防、保险、旅游等不同行业，将产生愈来愈大的市场价值。

目前，国际上“3S”的研究和应用开始向集成化(或一体化)方向发展。在这种集成应用中：

GPS主要被用于实时、快速地提供目标，包括各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置。

RS用于实时地或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面上的各种变化，及时地对GIS进行数据更新。

GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。

1.“3S”技术集成中需要解决的理论问题和关键技术

为了实现真正的“3S”技术集成，需要研究和解决“3S”集成系统设计，实现和应用过程中出现的一些共性的基本问题。

（1）“3S”集成系统的实时空间定位

研究“3S”集成系统的传感器实时空间定位以及系统行进过程中快速确定相关地面目标的方法和实现技术。

（2）“3S”集成系统的一体化数据管理

 研究“3S”数据的集成管理模式、数据模型，设计和发展相应的数据管理系统，以实现图形、图象、属性、GPS定位数据等的一体化管理，为“3S”的集成处理和综合应用提供基础平台。

（3）语义和非语义信息的自动提取理论与方法

研究从航空、航天遥感数据和CCD立体对象中自动、快速和实时地提取空间目标位置、形状、结构及相互关系和空间目标的语义信息的理论与方法。

（4）基于GIS航空航天遥感影象的全数字化智能系统及对GIS数据库快速更新的方法

研究如何依托已建立的GIS系统来实现航空、航天遥感影象的智能化全数字过程，并从中快速发现在哪些地区空间信息发生了变化，进而实现GIS数据库的自动/半自动快速更新。

（5）“3S”集成系统中的数据通讯与交换

数据通讯是“3S”技术集成中的一个关键问题。例如在环境监测、灾害应急、自动导航和自动加强系统中，需将GPS记录数据和遥感成象数据(CCD记录和雷达记录等)实时传送到信息处理中心或反之将所有数据传送到量测平台上去，为此，需要研究：数据单向实时传送的理论和方法、数据双向实时传送的理论和方法以及数据交换的理论和方法。

（6）“3S”集成系统中的可视化技术理论与方法

“3S”集成系统中将有不同分辨率、不同时相的大量图形和影象数据，需要研究它们的多级分辨率和多尺度表示在各种介质和终端上的可视化问题。

（7）“3S”集成系统的设计方法及CASE工具的研究

主要研究基于计算机辅助软件工程(CASE)技术的“3S”集成系统的设计方法和软件开发、维护的自动化技术，设计和发展专用于“3S”集成系统设计的CASE工具。

（8）“3S”集成系统中基于客户机/服务器的分布式网络集成环境

“3S”集成系统研究是一项涉及到多专业、多用户、多数据的综合研究课题，它需要一个强大而又有效的硬环境支持。这其中包括：多种软件系统(GIS软件ARC/INFO、MAPGIS、GeoStar等，全数字化摄影测量系统VirtuZuo，遥感图象处理系统ERDAS，GPS数据处理软件WuCAPS等)的综合使用；多类型数据的快速传输；多用户的工作方式。该项研究应根据“3S”集成系统研究的特点与特殊要求，为“3S”集成研究设计提供一个多种空间信息数据获取方式与地理信息管理系统融为一体的基础研究环境。这种集成化环境的研究完成，可以将多种数据集中在一起实现共享，特别是网络化的数据传送方式可以快速有效地将数据传送到各用户，为“3S”集成的演化研究提供条件。

2.“3S”集成模式

（1）“3S”系统的部分系统的集成

GPS+GIS，即利用GIS中的电子地图和GPS接收机的实时差分定位技术，可以组成各种电子导航系统，可用于车船自行驾驶，航空遥感导航等。RS+GIS，对于各种GIS，RS是其重要的外部信息源，是其数据更新的重要手段。反之，GIS则可为RS的图像处理提供所需要的一切辅助数据，以增大遥感图像的信息量和分辨率，提高解释精度。RS+GPS，GPS是一种高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和实时系统。由于GPS定位的高度灵活性和定位精确性，由最初的大地测量，发展到控制测量、工程测量、变形监测和航空摄影测量。GPS作为一种定位手段，可应用它的静态和动态定位方法，直接获取各类大地模型信息，解决RS传感器位置和姿态的快速定位问题，也解决了RS信息的定位问题。现在GPS与航摄仪(如RC30)连接，在航空摄影瞬间，测定摄影中心的空间位置和航摄仪姿态，使摄影测量外业控制工作大大简化，从而使卫星遥感信息和摄影测量信息(采用DPS技术)直接进入GIS数据库成为可能。RS+GPS+GIS，集RS、GPS、GIS技术的功能为一体，可构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统，为各种应用提供科学的决策咨询，以解决用户可能提出的各种复杂问题。

由“3S”各自的技术特点和发展趋势可见，它们相互依赖、相互需要、相互支持的趋势愈来愈明显，各技术的联合应用日趋增多，集成理论的探索也日益深化。到20世纪90年代初期，各技术系统逐步走向综合或集成，充分显示了学科发展从细分走向综合的规律。

（2）按照集成系统的核心来划分的集成方式

其一是以GIS为中心的集成系统，RS和GPS作为系统的重要信息源和更新手段，充实系统的信息和加强系统信息提取功能，以不断保持系统的现势性。反之，GIS则为遥感的信息提取提供辅助信息和专家思维，提高遥感识别精度和可靠性，并为GPS定位点上所采集的各种数据提供管理、分析、制图等手段。其二是以遥感图像处理系统为中心的集成，该集成系统的特征是数据处理和信息提取。GIS和GPS是为遥感影像处理服务的，如GPS和RS结合，可提高遥感对地观测精度，实现对地动态监测等。

（3）按照系统集成的技术水平级别来划分的集成方式

① 松散的集成模式

三个系统虽彼此独立，但各技术系统拥有自己的用户界面、数据库和工具而在其内部通过数据通讯实现相互结合。

② 三者合一、各取一部的结合模式

这里的合一，并非真正意义上的系统融合，而是三者具有统一的用户界面，但各自仍拥有自己的数据库和工具库。做到的只是表面上无缝的结合，数据传输则在内部通过特征码相结合，这只是某种思想和方法的合一，并非将系统完全融合，系统各取一部，是取各自的技术系统特点，构成专题性实用型的集成系统。

③ 三者完全合一，整体结合的模式

这种结合要求集成系统具有统一的用户界面、统一的数据模型和统一的数据库管理系统及工具库，可同时实现对图形和图像数据的处理，GPS直接与系统相接，为实时动态监测提供定位和导航。要实现该种系统的集成，需要研究的是集成系统的数据模型、数据结构、数据管理、模型分析等问题，使之能有效地处理各种不同来源，不同精度的空间数据。