遙感與GIS 集成技術

隨著遙感技術的發(fā)展，遙感數(shù)據源的空間分辨率、光譜分辨率、時間分辨率都有了長足的進步。新型、海量的遙感數(shù)據使人們能夠獲得大量更加真實、準確的信息，與傳統(tǒng)的地圖數(shù)據采集過程相比，成本大幅度降低，數(shù)據更新周期顯著縮短。遙感數(shù)據已逐漸成為GIS 的主要信息源和實時更新數(shù)據的重要保證。RS 與 GIS、GPS 的集成，使得人們能夠實時地采集數(shù)據、處理信息、更新數(shù)據以及分析數(shù)據。它們之間的集成，不僅實現(xiàn)了互補，而且產生了強大的邊緣效應，將極大地增強以 GIS 為核心的綜合體系的功能。

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遙感與 GIS 的緊密結合是未來發(fā)展的必然要求。但目前遙感圖像處理軟件和 GIS 軟件，或者立足于遙感影像的處理，略帶一些最基本的矢量數(shù)據瀏覽和編輯功能; 或者立足于矢量數(shù)據的編輯、空間分析和查詢統(tǒng)計，附帶一些影像數(shù)據的瀏覽和簡單的拉伸功能;即使是 RS/GIS 集成功能較好的商業(yè)性軟件 ERDAS，也只能進行簡單的矢量編輯，遠遠不能滿足實際工作的需要。從應用型系統(tǒng)開發(fā)來看，國內能很好地集成遙感影像的處理、信息提取功能和 GIS 的數(shù)據編輯、疊加分析、綜合查詢統(tǒng)計等功能于一體的案例尚不多見。

生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測子系統(tǒng)比較好地集成了遙感圖像的各種處理功能以及矢量數(shù)據的分析功能，形成了一個完備的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、分析系統(tǒng)。從對遙感影像的校正、鑲嵌、裁切、拉伸、融合等操作，到植被、沙質荒漠化、土壤鹽漬化和土地利用等生態(tài)環(huán)境專題的信息自動提取，以及遙感信息提取所必需的遙感知識庫查詢和管理，再到基于柵格數(shù)據的圖像對圖像和分類圖對分類圖動態(tài)監(jiān)測，構成了完整的基于遙感影像處理的柵格數(shù)據處理平臺。從矢量專題數(shù)據的后期修編，到多期專題數(shù)據的動態(tài)分析，到支持不同區(qū)域不同屬性的查詢統(tǒng)計，構成了比較完備的基于矢量數(shù)據的處理平臺。遙感監(jiān)測子系統(tǒng)很好地實現(xiàn)了兩個平臺的有機集成，遙感信息自動提取的結果可以直接輸入到數(shù)據管理中，而數(shù)據管理模塊中調入的柵格數(shù)據也可以應用于遙感影像的處理中。

遙感調查中GIS的應用

在遙感調查中，地理信息系統(tǒng)的應用主要有三個方面: ①遙感數(shù)據預處理; ②遙感數(shù)據分類; ③遙感制圖。

1. 遙感數(shù)據預處理

在遙感數(shù)據幾何校正時，通常是以地理信息系統(tǒng)中的地圖為基準，通過選取控制點的方法，對遙感圖像進行幾何校正。此外通過地圖與遙感圖像的疊置，還可以切割出所需區(qū)域的遙感數(shù)據。

遙感數(shù)據的輻射校正除了校正由于大氣引起的輻射畸變及傳感器引起的輻射畸變外，在地形起伏較大的地區(qū)，為了消除地形對影像的影響，需要利用地理信息系統(tǒng)中的 DEM( 數(shù)字高程模型) 數(shù)據對遙感數(shù)據進行輻射校正。

2. 遙感數(shù)據分類

GIS 在遙感數(shù)據分類中的應用主要是利用系統(tǒng)中各種輔助數(shù)據參與分類，最常用的輔助數(shù)據是地形數(shù)據，另外還有土壤、植被、森林等各種專題圖數(shù)據。

遙感專家很早就認識到輔助數(shù)據在遙感圖像分類中的重要性，因此發(fā)展了很多利用輔助數(shù)據提高分類精度的方法，如 Fleming 和 Hoffer ( 1979) 利用觀察到的土地覆蓋與坡度、坡向、高程的關系，顯著提高南落基山地區(qū) MSS 森林覆蓋制圖精度; Cibula 和 Nyquist( 1987) 在利用 MSS 數(shù)據對華盛頓奧林匹克國家公園進行土地覆蓋分類時，利用地形和氣候數(shù)據使分類數(shù)從 9 類增加到 21 類，總精度達到 91. 7%。

輔助數(shù)據在遙感數(shù)據分類中的應用有如下幾種方法:

( 1) 輔助數(shù)據作為邏輯通道和各波段光譜數(shù)據一起參與分類。這種方法比較簡單，但由于在監(jiān)督分類中，分類特征必須滿足正態(tài)分布，而大多數(shù)輔助數(shù)據往往不是正態(tài)分布，因此該方法的應用不是很多。

( 2) 應用輔助數(shù)據分層估計各類地物出現(xiàn)的先驗概率。最常用的是根據 DEM 數(shù)據和代表不同地面類別的樣區(qū)數(shù)據，統(tǒng)計各主要地物的垂直分布特點，繼而按高程數(shù)據把研究區(qū)域劃分成若干高程帶，分別對每一高程帶的遙感影像進行分類處理，最后把各高程帶的分類影像疊加，形成整個研究區(qū)域的分類結果。

( 3) 應用輔助數(shù)據對光譜分類結果進行后處理。遙感圖像上經常有異物同譜現(xiàn)象，一些地類從光譜上難以區(qū)分，但它們在空間分布上往往具有不同的特征，因此可以通過輔助數(shù)據加以區(qū)分。美國在利用多時相 AVHRR 數(shù)據進行美國本土的土地覆蓋調查時，首先利用非監(jiān)督分類進行聚類，得到 70 個類別，然后與輔助數(shù)據 ( 包括高程、生態(tài)區(qū)、無霜期等) 疊置，分析每一類中各個輔助數(shù)據的直方圖，對直方圖中明顯有多于一個峰值的類別利用輔助數(shù)據進一步分類，最后得出 189 個類別。

3. 遙感制圖

GIS 和遙感制圖的結合經歷了由低級階段向高級階段的發(fā)展過程。最早的結合是把遙感像片經目視判讀和處理后編制成各種專題稿圖，然后數(shù)字化輸入地理信息系統(tǒng)，并借助計算機編輯和輸出專題信息。這一過程中，由于目視解釋隨意性較大，必然會影響制圖的質量。目前，GIS 支持由遙感數(shù)字影像自動提取專題信息，這極大地提高了遙感空間信息專題制圖質量。遙感影像通過地理信息系統(tǒng)的圖像處理功能，不僅可以修編地形圖，而且可以把各種制圖要素盡可能予以最大程度的顯示，為專題地圖提供可靠的信息保障。利用GIS 疊置功能進行遙感影像與地理數(shù)據的信息復合，可確定制圖目標結構之間的相互關系，這樣就可以大大地增強作業(yè)人員的判讀能力。如地圖上除了類型界線外，還需要有行政界線、注記等要素，這些要素往往不能直接從遙感數(shù)據中得到，一些道路、河流由于分辨率的限制，也不能從遙感數(shù)據中提取出。為了使分類結果能以地圖形式輸出，需要采用信息覆合的方法，把地理信息系統(tǒng)中的行政界線、注記等要素疊加到分類結果圖上，從而形成完整的地圖。

另外，RS 與 GIS 結合，使遙感制圖從人工調繪、解釋、轉繪、編繪、印刷等傳統(tǒng)工藝走向了利用 GIS 進行遙感圖像處理和機助制圖，從而大大地提高了遙感制圖的速度和質量。

復習思考題

1. 什么是信息? 什么是地理信息? 兩者有何不同?

2. 什么是信息系統(tǒng)? 分哪幾類?

3. 什么是地理信息系統(tǒng)? 它有哪些特征?

4. GIS 由哪幾個主要部分組成? 它的基本功能有哪些?

5. GIS 按內容分為哪幾類?

6. 遙感與 GIS 的結合方式有哪些?

7. 遙感調查中，GIS 的應用主要有哪些方面?

RS 、GIS 是什么，分別的作用是什么？

RS是遙感技術即遙遠的感知，作用是對某地區(qū)實施監(jiān)控。GIS是地理信息系統(tǒng)作用是分析遙感影像和數(shù)據對其進行分析，評估或預測

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