GIS和遥感基础知识.docx

什么是GIS简单的说，GIS系统将描述位置（地方）的层信息结合在一起，通过这些信息可以使你更好地认识这个位置（地方）。你可以按照需要选择使用哪些层信息，比如找一个更好的地段设立店铺、分析环境危害、通过综合城市中相同的犯罪，发现犯罪类型等等。 GIS系统是将描述“在什么地方”的信息与描述“这是什么”的信息相链接的制图软件。与画在纸上的地图不同，GIS是“所见即所得”的，一个GIS地图关联许多不同的层信息。一幅画在纸上的地图，你所能做的操作就是打开它。这时候展现在你面前的是关于城市、道路、山峦、河流、铁道和行政区划的一些表现。城市在这些地图上只能用一个点或一个圈表示、道路是一条黑线、山峰是一个很小的三角、而湖泊则是一个蓝色的块。同纸质地图一样，GIS产生的数字地图也是用象素或点表示诸如城市这样的信息，用线表示道路这样的信息、小块表示湖泊等信息。但是不同的是，这些信息都来自数据库，并且只在用户选择显示它们的时候才被显示。数据库中存储着诸如这个点的位置、道路的长度、甚至湖泊的面积等信息。数字地图上的每一条信息都位于一个层上，用户可以根据需要打开或关闭这些层。一个层也许构成了一个地区所有的道路信息，另外的层也许表现了同一个地区所有湖泊的信息。当然，也许还会有一个层描述所有的城市信息。这是Lakewood市地图，哪些信息需要被显示决定了在制作地图时需要的层。在这副地图中显示了河流信息，洪灾危害地区，数字正色摄影，分区信息棗甚至定位了社区灾害救援志愿者的信息。为什么分层是如此重要呢？GIS同纸质地图相比，强大之处就是运用GIS你可以根据你行动的目的去选择你想看的信息。 商人们为某一特定城市绘制客户地图所显示的信息当然与市政工程师希望看到的同一城市自来水管线信息非常不同。这两幅地图都是以相同的街道和街区地图为基础的，但是他们在这张地图上添加了不同的信息。为什么要用GIS改进企业的数据综合能力应用GIS技术的一个最重要的好处就是提高管理企业和资源的能力。GIS系统能够通过一些基于位置的数据（如地址等）将数据集关联在一起，帮助企业中的各个部门和分部共享数据。通过建立共享数据库，一个部门可以从其它部门的工作中获利数据只要被收集和整理一次，但可以被不同部门多次使用。更好地决策知己知彼”才能更好地决策，现在GIS为决策提供了更多、更直观的信息。虽然GIS不是一个自动决策系统，但是一个为决策过程提供查询、分析和地图数据支持的工具。举例来说，GIS可以帮助房地产开发商找到最佳的建房地段，并且满足如下一系列要求，最小的环境影响，在低风险、低犯罪率的地区，靠近人口密集的市中心。所有的这些数据都可以用地图的形式简洁而清晰地显示出来，或者出现在相关的报告中，使得决策的制定者不必再浪费精力在分析和理解数据上，而可以直接关注真实的结果。因为GIS可以快速的生成结果，并且可以高效和快速地对这些方案进行评估。制作地图由于一些原因，我们经常把 GIS 软件称为 “ 绘图软件 ” 。而我们也会经常把 GIS 所做的绘图工作与绘制地图联系起来，其实在很多情况下 GIS 技术可以灵活地绘制各种各样的地形，甚至可以绘制人体。 GIS 可以描绘任何你希望用图形显示的数据。 用GIS技术绘制地图比用传统的手工操作或自动制图工具更加灵活。一个GIS系统从数据库中提取数据创建地图。现有的纸质地图也同样可以数字化并转化进GIS系统。基于GIS的绘图数据库可以是连续的，也可以以任意比例尺显示。也就是说可以生产以任意地段为中心，任意比例尺的地图产品，并且可以有效地选择各种符号高亮显示某些特征。只要拥有数据，地图可以用任意比例尺创建很多次。这一点非常重要，因为当我们说“我看见了”时常常意味的是“我理解了”。模式识别是人类优于其他动物之处。人们在表格中通过行和列了解数据和通过直观的地图了解数据有非常大的不同，这不仅仅是美学上的原因，而是根本上的不同用直观的方式了解数据会对你认识事务之间的关系和最终得出结论产生非常大的影响。GIS为人们将事实以更清晰、更引人注目的方式展示，提供了一个编辑和制图工具。如何做GIS分析设计问题GIS分析通常是从明确你需要哪些信息开始的。比如： 上个月什么地方出现的入室抢劫案最多？ 在每个分水岭上有多少森林？ 哪些地块离这个溶剂仓库500英尺？ 这些问题越细越好，它们可以帮助你决定如何进行分析，用何种手段去分析，以及如何显示结果。地图显示火箭发动机对环境产生的可能的噪声危害区域，深蓝色的区域噪声最大，大于129分贝，在缓冲区（在锯齿线所围绕的深色区）外是低于120分贝。地图由Lockheed Martin Space Operations, Stennis Space Center友情提供选择数据你应用的数据和特征的类型决定着用何种方法进行分析。也就是说：如果您知道你需要用特殊的手段回答问题，那么你就需要找到所需的额外的数据。数据可以有多种来源：组织内部的数据库、相关管理器、CAD文件、互联网、商业数据提供商、政府组织等等。你的需求和预算决定了你使用何种数据以及如何得到它们。许多分析需要十分高质量和精确的数据。在这个路线分析中，用户选择显示9套数据：公共汽车站，公共汽车线路，高速公路和主干路，城市和州边界，河流特征以及人文特点（公园，学校等）选择分析方法需要解决的问题和如何运用分析结果决定了你用哪些方法进行分析。举个例子来说，如果你仅仅想大致了解城市入室抢劫的情况，那么你只需要将个别案例显示在地图上。但是如果这些信息将被用作审判的证据，那么你就希望能够对给定时间段内的犯罪行为的位置信息和数量做更详细的分析。本图显示在San Diego市内6个月的时间内，枪击时间和武器被盗位置的关系。地图由San Diego警察局友情提供。处理数据一旦选择了分析方法，你就要按照你的需求处理数据。如果你想对某个事件的位置绘制地图，那么你需要对你的数据赋予地理特征（比如经纬度或地址信息）以及对你的数据赋予属性值。如果你希望对数量绘图，比如在公园中的植被数量，就需要选择一个分类办法，并决定将用多少种类划分你的数据。如果你想找出里面有什么，你需要测量一个区域或将一些不同的层信息关联在一起。上图是一副为旅游者准备的地图，Good Shepherd Engineering and Computing of Bethlehem, Palestine选择显示那些和宗教和历史相关的遗志相关内容，以及在伯利恒市推荐的旅游线路，酒店和饭馆信息。地图的最终用途决定着地图的特色。查看结果最后一个步骤就是查看分析结果并且根据这个结果指导行为。这些结果可以通过数字地图显示，并且打印成纸质地图，也可以结合电子表格或图表显示。虽然许多GIS系统都强调制图功能，但是软件可以灵活地按照你的需要以最佳的方式显示分析结果。 遥感概述遥感是20世纪60年代兴起的一种观测技术。遥感技术具有快速、准确、经济、大范围、可周期性的获取陆地、海洋和大气资料的能力，是获取地球信息的高新技术手段。遥感已经广泛地应用在：科研、环境保护、气象、石油&矿产勘探、农业、林业、医学、国防&安全、数字城市、土地、海洋、水利、测绘勘察和城市与区域规划等。 遥感在很多领域应用非常深入，形成包括环境遥感、农业遥感、生态遥感、土地遥感、海洋遥感、气象遥感、地质遥感等专业应用领域。 随着遥感影像分辨率越来越高，拍摄周期越来越短，蕴含的信息越来越丰富，遥感技术必将在更多的领域发挥作用。遥感为人类提供了从多维和宏观角度去认识宇宙世界的新方法与新手段什么是遥感 定义 遥感（Remote SensingRS），就字面含义可以解释为遥远的感知。它是一种远离目标，在不与目标对象直接接触的情况下，通过某种平台上装载的传感器获取其特征信息，然后对所获取的信息进行提取、判定、加工处理及应用分析的综合性技术。 遥感的主要信息载体就是影像，影像上蕴含了地物的形状、位置以及光谱方面的信息。 基本原理人类通过大量实践，发现地球上每一物质作为其固有的性质都会反射、吸收、透射及辐射电磁波。物体的这种对电磁波固有的波长特性叫光谱特性（Spectral Characteristics）。一切物体，由于其种类及环境条件不同，因而具有反射或辐射不同波长的电磁波的特性。遥感就是根据这个原理来探测目标对象反射和发射的电磁波，获取目标信息，完成远距离识别物体的技术。 任何物体都具有光谱特性，具体地说，它们都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的性能。在同一光谱区各种物体反映的情况不同，同一物体对不同光谱的反映也有明显差别。即使是同一物体，在不同的时间和地点，由于太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光谱也各不相同。遥感技术就是根据这些原理，对物体作出判断。 物体的光谱特征在图像表现为不同的灰度值，当用灰色或者RGB彩色显示图像时，不同地物就会显示不同的颜色和纹理。主要特点 遥感作为一门对地观测综合性技术，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。遥感技术的特点归结起来主要有以下三个方面: 1、探测范围广、采集数据快。遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。这些数据拓展了人们的视觉空间，为宏观地掌握地面事物的现状情况创造了极为有利的条件，同时也为宏观地研究自然现象和规律提供了宝贵的第一手资料。这种先进的技术手段与传统的手工作业相比是不可替代的。 2、能动态反映地面事物的变化。遥感探测能周期性、重复地对同一地区进行对地观测，这有助于人们通过所获取的遥感数据，发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。同时，研究自然界的变化规律。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面，遥感的运用就显得格外重要。 3、获取的数据具有综合性。遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据，这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象，宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布，真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之间的关联性。并且这些数据在时间上具有相同的现势性。 内容组成 遥感的研究内容可分为：遥感理论、传感器技术和遥感业务化应用。 遥感理论是研究太阳辐射、大气传输、地球辐射、电磁波与地表相互作用等问题，为传感器设计提供理论基础，也为遥感业务化应用提供方法论。 传感器技术也叫遥感器技术，传感器包括采集器、探测器、处理器和输出器几大部分。目前卫星传感器技术发展较成熟，已经形成“天上星，亮晶晶”的良好态势。商业卫星主要包括：Landsat系列、Spot系列、IKONOS系列、Quikbird系列、WorldView系列、Orbview系列、EOS系列、IRS系列、中国资源卫星系列、HJ卫星系列、Radarsat系列、Terrasar-x系列等。为遥感业务化应用提供先决条件。 遥感业务化应用是指遥感图像在遥感/GIS软件的支持下，结合一些行业应用模型，提取相应的专题信息，并在应用领域中发挥作用，提升遥感图像的应用价值。发展趋势 从遥感影像的普及性来看，主要的发展方向有： 携带传感器的微小卫星发射与普及 地面高分辨率传感器的使用 高光谱/超光谱遥感影像的解译 高分辨SAR的应用 专业卫星的发射 气象卫星 海洋卫星 测绘卫星 遥感业务化应用也是遥感研究的热点，另外，遥感与GIS的一体化也逐渐成为一种趋势和发展潮流。遥感应用 在获取基础地理数据、地球资源信息和应急灾害的第一手资料方面，遥感比其它技术手段更有优势，同时越来越多的GIS系统依赖于遥感信息。 基础地理数据重要获取手段遥感影像是地球表面的“相片”，真实地展现了地球表面物体的形状、大小、颜色等信息。这比传统的地图更容易被大众接受，影像地图已经成为重要的地图种类之一。 随着商业卫星影像的分辨率越来越高（最高已经到达0.5米），可以满足较大比例尺“4D”产品生产要求。同时，卫星影像具有获取数据范围大和周期短的特点，卫星遥感已经成为基础地理数据采集与更新的重要手段。 卫星影像应用于部分4D产品生产 获取地球资源信息的最佳手段 遥感影像上具有丰富的信息，多光谱数据的波谱分辨率越来越高，可以获取红边波段、黄边波段等。高光谱传感器也发展迅速，我国的环境小卫星也搭载了高光谱传感器。从遥感影像上可以获取包括植被信息、土壤墒情、水质参数、地表温度、海水温度等丰富的信息。这些地球资源信息能在农业、林业、水利、海洋、