第八講(GIS相關技術)

地理信息系統(tǒng)及應用

云南大學信息學院

梁虹

1第八講GIS相關技術2一、遙感（RS）3

遙感遙感(RemoteSensing)，是指通過某種傳感器裝置，在不與研究對象直接接觸的情況下，獲得其特征信息，并對這些信息進行提取、加工、表達和應用的一門科學技術。1972年美國第一顆地球資源技術衛(wèi)星(LANDSAT-1)成功發(fā)射并獲取了大量的衛(wèi)星圖像之后，遙感技術迅速發(fā)展并廣泛應用。遙感已成為GIS數(shù)據(jù)的主要來源之一。4

遙感遙感技術的基礎是地物的電磁波特性，即物體具有的反射或輻射不同波長電磁波的特性。故遙感也可以說是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性，通過觀測電磁波，識別物體以及物體存在環(huán)境條件的技術。5

遙感幾種常見地物的電磁波反射曲線6

遙感接收從目標反射或輻射電磁波的裝置叫做遙感器（RemoteSensor），而搭載這些遙感器的移動體叫做遙感平臺（Platform），包括飛機、人造衛(wèi)星等。用機載平臺的稱為航空遙感，而用星載平臺的稱為航天遙感。7

遙感航空遙感主要應用于臨時性的、緊急的觀測任務以獲得高精度數(shù)據(jù)。航天遙感能夠進行連續(xù)的、全天候的工作，提供更大范圍的數(shù)據(jù)，其成本更低，是獲取遙感數(shù)據(jù)的主要方式。8遙感原理圖9遙感分為被動式遙感（如MSS、TM）和主動式遙感（如合成孔徑雷達）兩種。

遙感1011

遙感通過傳感器裝置得到的數(shù)據(jù)，在被使用之前，需經(jīng)過特殊的處理過程，主要包括影像糾正、增強、變換、濾波、分類等，其目的主要是提取各種專題信息，如土地建設情況、植被覆蓋率、農(nóng)作物產(chǎn)量和水深等。遙感圖像處理可以采取光學處理和數(shù)字處理兩種方式，數(shù)字圖像處理由于其可重復性好、便于與GIS結合等特點，目前被廣泛采用。12

遙感數(shù)據(jù)處理遙感數(shù)據(jù)獲取到應用過程

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遙感數(shù)據(jù)處理圖像糾正

指消除遙感圖像畸變的過程，包括輻射糾正和幾何糾正。輻射畸變通常由于太陽位置，大氣的吸收、散射引起；而幾何畸變的原因則包括遙感平臺的速度、姿態(tài)變化，傳感器，地形起伏等。14

遙感數(shù)據(jù)處理圖像糾正

遙感圖像的幾何畸變15

遙感數(shù)據(jù)處理增強通過亮度、對比度變化以及直方圖變換等，改善圖像的視覺效果。圖像增強并沒有增加信息量。濾波分為低通濾波、高通濾波和帶通濾波等，低通濾波可以去除圖像中的噪聲，而高通濾波則用于提取一些線性信息，如道路，區(qū)域邊界等。

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遙感數(shù)據(jù)處理分類

根據(jù)遙感圖像各象元灰度特征之間的相似和相異程度進行合并和區(qū)分，按照一定的準則，形成不同的類別。17

遙感數(shù)據(jù)處理武漢東湖的TM合成遙感圖像18

遙感數(shù)據(jù)處理滇池北岸遙感圖像19

遙感數(shù)據(jù)處理昆明市城區(qū)遙感圖像20

遙感數(shù)據(jù)處理昆明城區(qū)遙感圖像21

遙感遙感技術擴展了人類對于其生存環(huán)境的認識能力；提供大范圍的瞬間靜態(tài)圖像，用于監(jiān)測動態(tài)變化的現(xiàn)象；進行大范圍、大面積重復觀測，即使是人類難以到達的偏遠地區(qū)；大大“加寬”了的人眼所能觀察的光譜范圍，遙感使用的電磁波波段從X光到微波，遠遠超出了可見光范圍；空間詳細程度高，航空遙感的空間分辨率可以高達厘米級甚至毫米級。22

遙感衛(wèi)星目前，世界上許多國家都已經(jīng)發(fā)射了服務于不同目的的各種遙感衛(wèi)星;遙感器的空間分辨率和光譜分辨率各異，形成從粗到細的對地觀測數(shù)據(jù)源系列;用于監(jiān)測從土地利用、農(nóng)作物生長、植被覆蓋到洪水、森林火災、污染等現(xiàn)象的信息及其動態(tài)變化。23常用遙感衛(wèi)星及其遙感參數(shù)

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遙感衛(wèi)星IKONOS

由美國SpaceImaging公司于1999年發(fā)射的世界第一顆商用高分辨率成像衛(wèi)星,空間分辨率分為1m（米）和4m(米)兩種。每景像幅寬為11km×11km，每日環(huán)繞地球飛行14圈，重復周期為3天。25IKONOS獲取的天安門廣場圖像

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遙感衛(wèi)星QUICKBIRD

由美國DigitalGlobe公司發(fā)射的高分辨率成像衛(wèi)星,空間分辨率可達0.61米。27

遙感衛(wèi)星LandSat

由美國發(fā)射的中分辨率成像衛(wèi)星,空間分辨率分為30m。SPOT-HRV

由法國發(fā)射的中分辨率成像衛(wèi)星,空間分辨率分為10m。風云1號、風云2號氣象衛(wèi)星中國發(fā)射的低分辨率成像衛(wèi)星,空間分辨率分為1.25km。28

遙感應用水問題研究（水污染監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測）植被與林業(yè)調查土地利用與覆蓋水土流失洪澇災害測繪軍事考古29

遙感應用30

遙感應用填海與河道整治

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遙感應用32

遙感與GIS的集成應用數(shù)據(jù)是GIS中最為重要的成分，而遙感為GIS提供了廉價的、準確的、實時的基礎數(shù)據(jù)；利用遙感數(shù)據(jù)更新空間數(shù)據(jù)庫，最直接的方式就是將遙感圖像作為背景底圖，并根據(jù)其進行矢量數(shù)據(jù)的編輯修改;如何從遙感數(shù)據(jù)中自動獲取地理信息是目前GIS領域的熱點研究課題；同時，GIS也為遙感圖像的解譯提供了強有力的輔助工具和處理平臺。33二、全球定位系統(tǒng)（GPS）

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GPSGPS（GlobalPositioningSystem）是美國國防部于1973年批準陸海空三軍聯(lián)合研制的一種新的軍用衛(wèi)星導航系統(tǒng)。簡稱為GPS全球定位系統(tǒng)。1995年4月美國國防部正式宣布GPS具備全部運作能力，即全球任何地方、任何時刻都可以實現(xiàn)全天候的導航、定位和定時。35

GPSGPS計劃歷時23年，耗資130多億美元。GPS是第二代的導航系統(tǒng)，為測繪和定位領域帶來了深刻的技術革命。1991年，在海灣戰(zhàn)爭中，GPS首次大規(guī)模應用于實戰(zhàn)。36

GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的組成衛(wèi)星部分（空間）監(jiān)控部分（地面）接收部分（用戶）3738

GPS的組成—空間部分GPS由25顆衛(wèi)星組成，其中1顆實驗衛(wèi)