土地资源学53第五章-土地调查备课

土地资源学(LandResourceScience),安徽财经大学,3.4现代技术在土地资源调查中的应用,“3S”技术,遥感-RS地理信息系统-GIS全球定位系统-GPS,在土地资源调查中RS和GPS提供大量的数据信息源，同时GPS可以进行精确的定位，GIS则对调查数据进行综合处理。数字地球的提出更加快了3S技术的发展及其在土地资源调查中的应用。,3、3S技术在土地资源调查中应用有哪些特点？RS：即遥感技术。可客观、全面、立体、实时放映地物地貌景观，可通过遥感成像特征与土地资源自然要素的对应关系，快速解译土地类型和土地利用类型及空间分布界线，为土地资源调查提供了省时、省力、快速、准确的技术手段。GIS：即地理信息系统。可对RS和实地调查和相关资料提供信息数据处理的平台，可对调查区的土地单元建立属性数据库和空间属性数据库（图形），可对数据进行编辑、存储、组织、空间查询和分析，直接为用户提供调查成果。GPS：即全球定位系统。具有全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定定时功能，可提供实时、精密的地理坐标，提高RS空间数据信息的准确性，提高制图的精度，可补充RS信息的不足。,土地资源调查中现代技术的应用主要体现在以下几个方面：,利用“3S”技术快速获取与处理土地利用信息；航空数码遥感新技术在土地调查得到应用；应用地理信息系统建立土地资源调查数据库，提高土地管理信息化水平，并逐步建立和完善土地信息系统（LIS）,一、遥感技术在土地资源调查中的应用在土地资源调查中，由于利用航空像片找目标、定方位容易、反映地物和景观清楚，因此逐步受到人们的重视，开始作为底图使用，航片的诸多优点使得其很快成为土地资源调查的基本工具。20世纪60年代以来，航片成为现代土地资源调查的一个主要方法。进入70年代，现代卫星遥感技术产生并迅速发展，因而多层次、多时相、多波段高分辨率的遥感信息资料大量涌现，使土地资源调查的遥感技术又进入了一个新阶段。,（一）根据实际需要选择适当的信息源在20世纪70年代以前，土地资源调查中使用的主要是航空像片，近些年来卫星影像(如美国的陆地卫星TM影像)在土地资源调查中日益得到广泛的应用。目前，世界上许多国家都已经发射了服务于不同目的的各种遥感卫星，其遥感器的空间分辨率和光谱分辨率也都各异(遥感使用的电磁波波段从x光到微波，远远超出了可见光范围)，遥感信息源有多种多样，大大“加宽”了人眼所能观察的光谱范围，并且可以不受制于昼夜、天气变化，进行全天候的观测。可以用于调查从土地利用、农作物生长、植被覆盖状况到洪水、森林火灾、污染等现象的信息及其动态变化监测。,航空像片的地面分辨率高(空间分辨率可以高达厘米级甚至毫米级)，且可观察地形的立体模式，所以能为土地资源调查提供丰富、翔实的信息。卫星影像的地面分辨率较低，且不可对其作立体观测(1986年发射的法国SP0T卫星影像亦可)，所包含的信息量比航空像片少得多。然而与航空遥感相比，航天遥感能够进行连续的、全天候的工作，提供更大范围的数据，其成本更低，是获取遥感数据的主要方式。,卫星影像因其覆盖面积大，对研究区域的土地分异状况提供了一个宏观格局，且对地面的综合程度较高，故有利于识别和区分研究区域土地资源分异趋势和规律。所以在实际工作中必须根据实际需要选择适当的信息源，有时候也需要将多种信息源(包括将航空像片和卫星影像的解译)结合起来。,(二)研究遥感成像特点，准确解译遥感图像无论应用哪种遥感信息源，都需要应用者通过认真分析研究，从遥感影像提取所需的地物信息。从遥感影像能否成功地提取土地资源信息，除了取决于影像的质量、研究区的复杂程度和解译深度(层次)之外，在很大程度上还取决于研究人员对有关土地各组成要素之间相互联系、相互作用方面的知识。,1加强土地的光学特征研究对土地的光学特征研究，即分析太阳辐射与地球表面不同地段的相互作用规律。地球表面不同地段的光学特征是各不相同的，同一地段的光学特征在不同时间(春、夏、秋、冬，上、下午等)也是各不相同的。土地的光学特征决定于构成该土地各成分的相互关系和动态变化，其中特别决定于地貌起伏、土被特征(腐殖质含量、湿度、矿物和机械组成、外貌等)、植被特征(颜色组成、群丛构造等)、太阳高度角、天气条件、水文特征等的相互关系。,土地光学特征的动态变化则取决于构成该土地各成分的数年、年、季节、日的变化周期所具有的不同的相互关系的表现。任何影像的光学特征，必须在一定的土地光学条件研究下加以解译，土地光学研究将有助于遥感图像的解译，有助于遥感资料处理的自动化。,2区域土地特征与解译关系研究遥感解译必须具备足够的区域土地知识，卫星影像牵涉的范围比航空像片大得多，更需要有关区域的全面知识，包括山脉、水系、湖泊的分布状况，地质岩性和构造特征，气候对土壤和植被分布影响，交通和城市建设面貌，农业开垦等区域特征。,通过对遥感资料的初步研究以及对有关图件和资料的分析便可大致辨别出研究区的地形、地表组成物质、地表覆盖物(包括土地利用)和水体等。地表覆盖物类型如森林、草地、耕地等主要依靠影像的灰阶或色调的变化加以识别。（灰阶）即若干大小不同并按顺序排列的一系列灰度组合。是遥感影像目视判读的一种工具，用来帮助人眼辨别影像的灰度变化。如陆地卫星影像的像片产品均在影像下方附有一条灰阶，概略表示卫星影像的灰度等级，并给出影像灰度水准与使原始影像曝光的电子束强度之间的关系。,对于陆地卫星多波段扫描（MSS）影像和专题制图仪（TM）影像，均为15级。第一级相当于各通道最大亮度，在正片上为白色；第十五级相应于零亮度，正片上为黑色。由于不同地物的电磁辐射（反射或发射）强度不同，因此在感光材料上感光的程度亦不相同，形成黑白之间的色调变化，构成了灰阶的等级。一般在目视判读时，其灰阶可粗略地划分成七级，即白、灰白、浅灰、灰、深灰、浅黑、与黑。灰阶是像片判读中的重要判读标志和基础。,在一定程度广，地表覆盖物类型也有赖于地形的起伏变化，因为地形起伏与地表覆盖物的分市有一定联系，故地形起伏往往可作为地表覆盖物类型的指示。地形特征则主要通过地形起伏予以判别，但是它与影像的灰阶或色调也有一定联系，尤其是由地形的阴影作用造成影像灰阶或色调的变化，对地形特征的判别有明显的作用。至于地表组成物质的性质，如果是在无植被或极少植被覆盖的地区(如荒漠地区)，也可依据影像灰阶或色调的变化大致予以判别。,为了更有效地利用遥感资料，必须研究各土地组成要素之间的关系。例如从影像的灰阶或色调的变化可容易地推知地表的植被状况和地表水体，一定程度上也可推断地表组成物质。据影像的灰阶或色调不易直接判别地形特征和地表组成物质，在这种情况下，要更多地参考有关的专业图件和资料。具备这些区域知识，卫星影像涉及的区域轮廓，影像解译基本上解决了一半以上的问题。,3土地要素相关与解译关系研究地表的不同区域和不同土地的各组成要素(地质地貌、气候、水文、植被、土质土壤、动物界等)之间存在着一定的相互制约和相互适应性。在从遥感影像提取信息时，要仔细分析地貌形态与地表组成物质之间的关系，因为它们是识别和划分土地资源的重要依据。同时，也要重视分析地貌、水文与土壤之间，植被与地表水文状况之间，以及植被与地表组成物质之间(尤其在地球化学异常的矿区)的关系，它们对于阐明土地的分异规律也具有重要意义。如热带多雨气候地带分布着相应的雨林植被；若为花岗岩分布地区而又有植被保护则发育成很厚的砖红壤风化壳；若为石灰岩分布地区则发育着岩溶蜂林奇观。,4加强地物在不同比例尺航空像片和卫星影像上的成像综合研究从航空像片过渡到卫星影像实质上是一种地面影像的成像综合，航空像片上的一组有规律影像结构，在卫星影像上成为单一灰差的影像，天然界线的曲折变化也有一定的综合概括。在典型区研究这两种概括的关系不仅有利于卫星影像的外推解译，而且有利于图像概括的综合表现能力和观察分析效果。,(三)野外实地考察与室内解译分析相结合，提高遥感影像解译质量必须指出的是，无论在哪一层次上进行解译，均不能脱离对研究区的实地考察和对有关图件、资料的分析研究实地考察可在解译之前进行，这属预察性质；也可结合解译过程进行。在解译结束之后，也需进行考察，以便对成果进行验证。由于各种因素的影响，使得从遥感数据中提取的信息不是绝对准确的，在通常的土地利用分类中，90的分类精度就是相当客观的结果，因而需要野外实际的考察验证。,二、地理信息系统在土地资源调查中的应用地理信息系统是由计算机系统、地理数据和用户组成的，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源管理、城市规划等提供新的知识。地理信息系统萌芽于20世纪60年代初，70年代进入巩固发展期，80年代为地理信息系统的大发展时期，而90年代则成为地理信息系统的用户时代。地理信息系统将发展成为现代社会最基本的服务系统。,1数据获取与编辑地理信息系统的核心是一个地理信息数据库，就是将地面上的实体图形数据和描述它的属性数据输入到数据库中，对数据进行存贮，同时可以随时变动已有数据。2数据存储与组织这是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。,3空间查询与分析用户可以就某个地物本身的直接信息进行双向查询，即根据图形查询相应的属性信息，以及按照属性特点查找对应的地理目标。土地资源调查是针对土地的各种资源、各种自然属性进行调查，地理信息系统建立各种自然属性的空间和统计数据库，信息来源有土壤图、气候图、土地利用现状图、自然灾害图等。地理信息系统通过对这些图的叠加建立起土地资源调查数据库，存储大量的土地资源及其背景信息，为土地资源的自动化管理服务。,三、全球定位系统在土地资源调查中的应用（一）全球定位系统简介全球定位系统(GPS)是利用人造地球卫星进行点位测量导航技术的一种，是1973年12月美国国防部批准的陆海空三军联合研制的以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位、定时的功能，能为各类用户提供实时、精密的三维坐标、速度和时间数据。GPS，由美国军方组织研制建立，从1973年开始实施，到90年代初完成。其他的卫星定位导航系统有俄罗斯的GIONASS，欧洲空间局的NAVSAT，国际移动卫星组织的NMARSAT等等。,1GPS系统组成GPS系统由三大部分组成，空间部分GPS卫星星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接收机。(1)GPS卫星及其星座。GPS由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，它们均匀分布在6个相互夹角为60度的轨道平面内，即每个轨道上有四颗卫星。卫星高度离地面约20000km，一天绕地球两周。GPS卫星向用户发射导航定位信号，同时接收地面发射的导航电文以及调度命令。,(2)地面控制系统。对于导航定位而言，GPS卫星是一动态已知点，而卫星的位置是依据卫星发射的星历描述卫星运动及其轨道的参数计算得到的。每颗GPS卫星播发的星历是由地面监控系统提供的，同时卫星设备的工作监测以及卫星轨道的控制，都由地面控制系统完成。GPS卫星的地面控制站系统包括位于美国科罗拉多的主控站以及分布全球的3个注入站和五个监测站组成，实现对GP5卫星运行的监控。,(3)GPS信号接收机。GPS信号接收机的任务是，接收卫星发射的信号以获取所需定位信息，观测值，并经过数据处理完成精确定位。捕获GPS卫星发射的信号，并进行处理，根据信号到达接收机的时间，确定接收机到卫星的距离。如果计算出四颗或者更多卫星到接收机的距离，再参照卫星的位置，就可以确定GPS接收机在三维空间中的位置。,2、GPS定位基本原理GPS定位基本原理是利用测距交会确定点位。一颗卫星信号传播到接收机的时间只能决定该卫星到接收机的距离，但并不能确定接收机相对于卫星的方向，在三维空间中，GPS接收机的可能位置构成一个球面；当测到两颗卫星的距离时，接收饥的可能位置被确定于两个球面相交构成的圆上；当得到第三颗卫星的距离后，球面与回相交得到两个可能的点；第四颗卫星用于确定接收机的准确位置。因此，如果接收机能够得到四颗GFS卫星的信号，就可以进行定位；当接收到信号的卫星数目多于四个时，可以优选四颗卫星计算位置。,GPS定位方法可分为绝对定位和相对定位。目前静态绝对定位的精度可达米级，而动态绝对定位的精度为10一40m。GPS相对定位也叫差分定位，工作组由一台基准站GPS和一台或多台移动站GPS组成，基准站是已知准确大地坐标的点，在此点架设GPS天线与移动站GPS同时接收卫星观测量，并由基准站计算出误差改正数，传递给移动站GP5并对移动站GPS观测量进行差分修正，获得移动站GPS的定位数据。,3GPS误差和纠正造成GPS定位误差的因素有很多，如由于卫星轨道变化以及卫星电子钟不准确以及定位信号穿越电离层和地表对流层时速度的变化等引起的误差，但是GPS定位中最为严重的误差则是由于美国军方人为降低信号质量造成的，这种误差可高达100m。,美国为了防止未经许可的用户把GPS用于军事目的，实施了各种技术。首先GPS卫星发射的无线电信号包括两种不同的测距码，即P码(也称精码)和CA码(也称粗码)，相应两种测距码GPS提供两种定位服务方式，即精密定位服务(PPS)和标准定位服务(SPS)，前者的服务对象主要是美国军事部门和其他特许部门，后者则服务于广大民间用户。此外，通过使用选择可用性技术，CA码的定位精度从20m降低至100m（美国2000年5月取消了此政策，使得单点定位精度达到20-30m。,上述的人为误差给GPS的民用造成了障碍，但是可以通过差分纠正来消除。差分纠正是通过两个或者更多的GPS接收机完成的，其方法是在某一已知位置，安置一台接收机作为基准站接收卫星信号，然后在其他位置用另一台接收机接收信号，由前者可以确定卫星信号中包含的人为干扰信号，而在后者接收到的信号中减去这些干扰，即可以大大降低GPS的定位误差。,(二)全球定位系统在土地资源调查中的应用随着GPS技术的发展和接收机价格的进一步降低，GPS已被广泛应用于包括土地资源调查在内的资源调查各个领域。现在GPS在实时状态下，精度已经能够达到厘米级。这种被称之为实时动态测量(RTK)技术，已被新西兰规范权威机构确定为地籍测量的一种适合方法。事实上，GPS作为一种成熟的数据采集技术，无论是在采集精度、作业速度适应性还是在数据质量等方面，都能够满足土地资源调查中数据采集的要求。,在进行GPS测量时，要注意以下一些问题：要确定GPS的定位精度是否满足测量的精度要求，如对宅基地的测量，精度需要达到厘米级，而要在野外测量一个较大区域的面积，米级甚至几十米级的精度就可以满足要求。对不规则区域或者路径的测量、需要确定采样原则，采样点选取的不同，会影响到最后的测量结果。,(三)提高制图精度用遥感技术发现区域动态变化之后，对区域变化的定量确定仅靠遥感判度图上的区域界线进行测量是不够的。遥感图像的成像机理、图像分类方法所固有的误差和其他误差(如绘图误差)，使得遥感判读上的区域界线仅仅是具有示意性的和相当模糊度的界线。对大比例尺图件，源于卫片的变化区域界线精度太低。因此，在用遥感手段基本确定土地利用类型变化区域之后用GPS准确测定变化区域的界线是非常必要的。,(四)供数据源GPS具有简单、易用、全天候、不受通视条件限制等优点，它被广泛应用于野外数据采集。GPS数据对遥感信息还是一个必要的、有益的补充，它可以和遥感一样成为土地信息系统的数据源。遥感手段对积累性的变化经过一段时间后反映比较明显。对于一个市县级行政区的土地变化监测来说，明显的、大面积的变化区域可以通过卫片大致确定。而对于小面积的或突然发生的有较大影响的变化，卫片上或反映不出来，或没有必要用遥感手段来确定。这样就可以利用GPS接收机，在野外很方便地获取变化区域的数据，并对动态监测系统数据库进行更新。这一点在地籍测量及其数据更新中尤其重要。,目前，在地籍管理信息系统建设中，GPS数据已经成为一种独立的信息源。另外GPS测量结果经坐标变换和数据格式转换后可直接输入地理信息系统中，可与其他数据进行复合分析、制图。,四、3S集成在土地资源调查中的应用(一)3S集成概述遥感、全球定位系统、地理信息系统是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析和应用的三大支撑技术，3S集成是指三种技术与其他相关技术有机地集成在一起，是一种有机的结合、在线的连接、实时的处理和系统的整体性。,GPS提供实对而准确的定位信息，对于空间数据的确定有特殊意义；RS技术利用某些仪器设备，在不与被研究对象直接接触的情况下，收集其数据，通过处理分析最后提取和应用有关对象信息，是一种高效的信息采集手段，具有极高的空间时间分辨率；,GIS是利用现代计算机图形和数据库技术来输入、存贮、编辑、查询、分析、决策和输出空间图形及属性数据的计算机系统，它能够把现实生活中的种种信息有机地与反映地理位置的图形信息结合在一起，可根据查询与分析将信息真实、直观地展现在用户面前，也可将分析决策模型处理结果提交各级管理部门决策参考。即RS发现变化，GPS测量变化区域，GIS统一管理数据。,3S技术为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。3S的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼暗”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，G1S进行相应的空间分析(如下图)，以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。,RS是进行土地资源调查的第一步，必须肯定RS具有周期性、现实性的优势，但在实际的操作过程中，对于一些基层部门很难获取周期性的、准实时的航片、高分辩率卫片，我们一般是对图像的几个波段进行处理，通过运算和变换，使图像在亮度、反差、彩色等方面适应人眼视觉和生理习惯，便于在计算机屏幕上提取空间信息。对变化区域的具体位置要在野外用GPS进行定位，GPS要提供变化区的封闭记录，数据处理后要由GIS的数据进行统一的编辑、管理。可见：3S技术进行土地资源调查有着以下特点：,1.加快了土地资源调查与制图速度：2.精简了费用：3.制图精度大为提高：4.可以将一般的土地资源调查转入为土地资源动态监测.除了3S技术外，其它诸如数据库等高新技术已经逐步应用于土地资源调查，随着计算机等技术的发展，土地资源调查自动化程度将逐步加快。,GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。在实际的应用中，较为常见的是3S两两之间的集成，如GISRS集成，GISGPS集成或者RSGPS集成等，但是同时集成并使用3S技术的应用实例则较少。,RS、GIS、GPS集成的方式可以在不同的技术水平上实现，最简单的办法是三种系统分开而由用户综合使用，进一步是三者有共同的界面，做到表面上无缝的集成，数据传输则在内部通过特征码相结合，最好的办法是整体的集成，成为统一的系统。由于3S技术自身的优势，己成为土地资源调查愈来愈有效的工具和手段，主要是在土地资源信息的获取、更新、处理以及资料与实地的准确性等方面有着不可替代的作用。3S技术已经应用于土地资源调查的整个环节(上图)。,（二)地理信息系统与遥感的集成地理信息系统是用于分析和显示空间数据的系统，而遥感影像是空间数据的一种形式，类似于GIS中的栅格数据。因而，很容易在数据层次上实现地理信息系统与遥感的集成，但是实际上，遥感图像的处理和GIS中册格数据的分析具有较大的差异，遥感图像处理的目的是为了提取各种专题信息，其中的一些处理功能，如图像增强、滤波、分类，以及一些特定的变换处理等（ERDASimagine软件等），并不适用于GIS中的栅格空间分析，目前大多数GIS软件也没有提供完善的遥感数据处理功能，而遥感图像处理软件又不能很好地处理GIS数据，这需要实现集成的GIS。,另外，由于土地利用是社会的活动，遥感不能提供有关社会经济活动的数据，也不能像各种地面观测台站一样，提供有关地球客体的观测数据。因此在应用遥感技术进行土地资源调查时，必须实现同GIS的结合。在一个遥感和地理信息系统的集成系统中，遥感数据是GIS的重要信息来源，而GIS则可以作为遥感图像解译的强有力的辅助工具，具体而言，有以下的应用方面：,1GIS作为图像处理工具将GIS作为遥感图像的处理工具，可以在以下几个方面增强标准的图像处理功能：(1)几何纠正和辐射纠正。在遥感图像的实际应用中，需要首先将其转换到某个地理坐标系下，即进行几何纠正。通常几何纠正的方法是利用采集地面控制点建立多项式拟合公式，它们可以从GIS的矢量数据库中抽取出来然后确定每个点在图像上对应的坐标，并建立纠正公式。在纠正完成后，可以将矢量点叠加在图像上，以判断纠正的效果。为了完成上述功能，需要系统能够综合处理栅格和矢量数据。,一些遥感影像，会因为地形的影响而产生几何畸变，如侧视雷达图像的叠掩、阴影等等，进行纠正、解译时需要使用DEM数据以消除畸变。此外，由于地形起伏引起光照的变化，也会在遥感图像上表现出来，如阴坡和阳坡的亮度差别，可以利用DEM进行辐射纠正，提高图像分类的精度。,(2)图像分类对于遥感图像分类，与GIS集成最明显的好处是训练区的选择，通过矢量栅格的综合查询，可以计算多边形区域的图像统计特征，评判分类效果，进而改善分类方法。此外，在图像分类中，可以将矢量数据栅格化，并作为“遥感影像”参与分类，可以提高分类精度。例如，考虑到植被的垂直分带特性，在进行山区的植被分类时，可以结合DEM，将其作为一个分类变量。,2遥感数据作为GIS的信息来源数据是GIS中最为重要的成分，而遥感提供了廉价的、准确的、实时的数据，目前如何从遥感数据中自动获取地理信息依然是一个重要的研究课题，包括：(1)线以及其他地物要素的提取。在图像处理中，有许多边缘检测滤波算子，可以用于提取区域的边界(如水陆边界以及线形地物(如道路、断层等)，其结果可以用于更新现有的GIS数据库，该过程类似于扫描图像的矢量化。,(2)DEM数据的生成。利用航中立体像对以及雷达影像，可以生较高精度的DEM数据。(3)土地利用变化以及地图更新。利用遥感数据更新空间数据库，最直接的方式就是将纠正后遥感图像作为背景底图，并根据其进行矢量数据的编辑修改。而对遥感图像数据进行分类，得到的结果可以添加到GIS数据库中。因为图像分类结果是栅格数据，所以通常要进行栅格转矢量运算；如果不进行转换可以直接利用栅格数据进行进一步的分析，则需要系统提供栅格矢量相交检索功能。,上述工作中，一个非常重要的问题是认真考虑尺度问题，即遥感影像空间分辨率和GIS数据比例尺的对应关系。例如在实践中一个常见的问题是：地表分辨率为30m的TM数据，进行集合纠正时需要多大比例尺的地形图以采集地面控制点坐标，而其分类结果可以用来更新多大比例尺的土地利用数据。根据经验，合适的比例尺为1：5万到1：10万，太大则遥感数据精度不够，过小则是对遥感数据的浪费。,（三)地理信息系统与全球定位系统的集成作为实时提供空间定位数据的技术，GPS可以与地理信息系统进行集成。为了实现与GPS的集成，GIS系统必须能够接收GPS接收机发送的GPS数据(一般是通过串口通信)，然后对数据进行处理，如通过投影变换将经纬度坐标转换为GIS数据所采用的参照系中的坐标，最后进行各种分析运算，其中坐标数据的动态显示以及数据存储是其基本功能。,通过GIS与GPS的集成，可以实现不同的具体应用目标：1定位主要在诸如野外考察、旅游、探险等需要室外动态定位信息的活动中使用。如果不与G1S集成，利用GPS接收机和纸质地形图，也可以实现空间定位；但是通过将GPS接收机连接在安装GIS软件和该地区空间数据的便携式计算机上，可以方便地显示GPS接收机所在位置并实时显示其运动轨迹，进而可以利用GIS提供的空间检索功能，得到定位点周围的信息，从而实现决策支持。,2测量主要应用于土地管理、城市规划等领域，利用GPS和GIS的集成，可以测量区域的面积或者路径的长度。该过程类似于利用数字化仪进行数据录入需要跟踪多边形边界或路径，采集抽样后的顶点坐标，并将坐标数据通过GIS记录，然后计算相关的面积或长度数据。,3监控导航用于车辆、船只的动态监控，在接收到车辆、船只发回的位置数据后，监控中心可以确定车胎的运行轨迹，进而利用GIS空间分析工具，判断其运行是否正常，如是否偏离预定的路线，速度是否异常(静止)等等，在出现异常时，监控中心可以提出相应的处理措施，其中包括向车船发布导航指令。,（四）全球定位系统与遥感的集成1遥感图像系统几何校正过程与全球定位系统的集成遥感器成像过程中，卫星的轨道和姿态，遥感器的成像过程，地球的自转及地形的影响等方而都会使图像产生几何变形。卫星图像的系统几何校正就是要根据已知的卫星的轨道和姿态的参数，遥感器的各种参数和地球模型的参数来消除它们引起的图像几何变形。,图像校正是消除图像畸变的过程。包括辐射校正和几何校正。辐射畸变通常由于太阳位置、大气的吸收、散射引起；几何畸变的原因则包括遥感平台的速度、姿态变化，传感器，地形起伏等。几何校正包括粗校正和精校正两种，前者根据有关参数进行校正；而后者通过采集地面控制点，建立校正多项式，进行校正。,图像系统几何校正过程是从经过相对辐射校正后的图像开始，经过坐标变换和像元数字值（DN）的调整，生成符合某种投影要求或图像表示的，消除了图像由上述原因引起的几何变形的新的图像。具体流程为：,系统几何校正是在做完相对辐射校正之后进行的。建立系统几何校正的变换函数是将图像从焦平面坐标系开始，经过遥感器坐标系、卫星平台坐标系、轨道坐标系、地球中心旋转坐标系、大地测量坐标系，一直到地图投影坐标系和产品坐标系等一系列的转换，将焦平面上的图像像元位置最终变换到所需的产品坐标系的相应位置上，从而达到了对图像进行系统几何校正的目的。,在像元的位置确定后，就要确定像元的DN值。因为像元的位置发生了变化后，其相应的DN值也会发生变化。这要通过对像元DN值的重采样来实现。由以上可以看出，遥感图像系统几何校正与空间位置关系十分密切。因此，在图像系统几何校正过程，将GPS有机集成，可以大大提高图像处理的精度和速度，即提高遥感图像处理的质量。,2遥感图像分类过程与全球定位系统的集成利用遥感图像的主要目的是为了提取各种信息，一些特定的变换可以用于提取信息，但是最主要的手段则是通过遥感图像分类。计算机分类的基本原理是计算图像上每个像元的灰度特征，根据不同的准则，进行分类。遥感图像分类有两类方法，即监督分类和非监督分类，前者需要事先确定各个类别及其训练区，并计算训练区像元灰度统计特征，然后将其他像元归并到不同类别；后者则直接根据像元灰度特征之间的相似和相异程度进行合并和区分。形成不同的类别。,监督分类法根据人们事先指定的已知的训练场地所提供的样本，通过选择光谱特征参数、建立判别函数，对未知类别的像元进行分类处理。计算机对训练场地内的已知像元的光谱特征进行分析统计，提炼出这些类别的光谱特征参数，或建立相应的判别函数，作为区分其他未知类别的像元的依据。,利用训练场地的己知像元训练计算机或估计参数，从而形成判别函数的过程，是监督分类的学习过程；利用判别函数对来知类别的像元进行识别分类的过程，称为监督分类的识别分类过程。由于提供的训练场地所包含的已知像元总是少量的，来知像元