⑴ 遙感方法研究珠江口近二十多年來土地覆蓋的變化
李學傑萬榮勝
（廣州海洋地質調查局 廣州 510760）
第一作者簡介：李學傑，男，1964年生，博士，教授級高工，主要從事海洋地質與第四紀地質研究工作，E-mail:[email protected]。
摘要 土地覆蓋變化是全球變化研究的重點之一，尤其是河口地區，對環境變遷十分敏感。對珠江口東部地區1979年的LandsatmmS、1990年Landsat TM和2000年Landsat ETM影像的土地覆蓋分類，並進行對比研究表明，此間，總體水域面積和綠地（包括森林和耕地）面積減少，建築區和裸露地面積增加。但不同區域土地覆蓋類型變化有明顯的區別，西部主要是由於沉積作用和圍海造地，造成水域面積減少，且20世紀90年代圍海造地速率比80年代要大得多。東部海域沉積作用不是主要因素，局部海岸可能還存在侵蝕作用。交椅灣區水域面積變化不大，岸線位置也基本穩定，而且80年代的水域面積有所增多，是由於陸地人工水塘增多的結果。蛇口區主要是由於港口碼頭等建設，導致水域面積減少，碼頭向海域延伸的結果，90年代明顯加大了碼頭建設的規模和速度。
關鍵詞 土地覆蓋 遙感 珠江口
1 概述
海岸帶地處海陸交互地帶，對環境變遷十分敏感，尤其是河口地區，其變遷速率更快。海陸相互作用是全球變化研究的重點（李秀彬，1996），土地利用/土地覆蓋變化（LUCC）是全球變化研究的重點內容（費鮮芸，高祥偉，2002）。
遙感方法在土地利用/土地覆蓋中得到廣泛的應用（Sun et al.，1999；甘甫平等，1999；王素敏，翟輝琴，2004）。各種遙感影像的處理和研究方法也得到迅速的發展（韓濤，2004），包括GIS支持的決策系統在土地利用評估的引用（Tan et al.，2004）、多源多時相遙感數據的融合及土地覆蓋信息的提取技術（周斌，2000；李爽等，2002；王萍等2003）、多步驟分類法提取土地覆蓋信息（許榕峰，徐涵秋，2003）及高解析度影像在海岸帶中的應用（Chauvaud et al，1998）等。
我國利用遙感方法對土地覆蓋類型進行了大量研究（Yong＆Wang，2001）。海岸帶已進行了黃河三角洲（Ye et al.，2004）和珠江三角洲（Seto et al.，2002）的研究。
分類是認識事物的基礎，遙感影像的分類的目的是將遙感影像中每個像素根據其在不同波段的光譜亮度、空間結構特徵及其它信息，按照某種規則或演算法分為不同的類別（趙英時等，2003），以便對事物更好的認識。遙感影像的分類方法有非監督分類、監督分類，以及模糊分類、人工智慧神經網路分類、亞像素分類等（趙英時等，2003；黨安榮等，2003）。
本文採用監督分類方法，在ERDAS中進行，並採用最大似然法進行計算。試圖通過對不同時期土地覆蓋類型變化的分析，研究珠江口東部地區的環境變遷（圖1）。
圖1 研究區位置圖
Fig.1 The location of the research area
2 研究材料與方法
2.1 研究材料
本文以衛星影像為主，包括不同時期的Landsat MSS、Landsat TM、Landsat ETM影像、SPOT衛星影像及IKONOS影像，時間跨度為1979～2003年（表1）。其中SPOT只覆蓋研究的絕大部分，IKONOS只覆蓋蛇口半島，它們解析度較高（圖2），其中IKONOS影像是目前最高的民用衛星影像中之一（圖3）。因此分類研究以 Landsat 影像為主，SPOT和IKONOS作為分類檢驗的依據。此外有1：100，000的地形圖和海圖供參考。
2.2 研究方法
研究方法包括影像的幾何校正、影像分類、精度評估及分類影像的後處理等。Landsat的衛星影像已經有坐標系統（UTM，WGS84），SPOT和IKONOS影像沒有，因此參照Landsat ETM建立SPOT影像坐標系統。
表1 本文採用的衛星影像和地形圖一覽表Table1 The images and topographic maps used in the paper
圖2 Landsat ETM與SPOT影像對比
A—Landsat ETM影像；B—SPOT影像
Fig 2 Comparison of Landsat ETM and SPOT Images
A—Landsat ETM；B—SPOT
2.2.1 監督分類
在ERDAS IMAGINE中對1979年的Landsat MSS、1990年的TM及2000年的ETM影像進行土地覆蓋的監督分類。將Landsat ETM影像的土地覆蓋分為水域、森林、耕地（包括草地）、建築、裸露地等5 種土地覆蓋類型。其中水域包括海域、河流、湖泊、水庫等；森林主要於山地，也包括其它樹木生長區；耕地主要分布於平原及山麓地帶，包括各種種植地和草地；建築區城鎮、碼頭、高速路等區域；裸露地為無植被區，如：採石場、泥地及其它。
從分類結果來看，Landsat ETM的分類中，建築區和裸露地分類的錯漏較多，識別效果不是很好（表2），因此在進行Landsat TM和MSS影像分類時將這兩類合並。
2.2.2 分類結果的誤差估計
分類結果的誤差估計是評價分類結果好壞的基礎（Congalton，1991；Kerle et al.，2004），最好是結合野外進行實地檢驗，本次未進行野外考察，主要採用較高解析度的影像，結合地形圖進行檢驗。
圖3 蛇口半島西南的IKONOS影像（局部）
Fig.3 IKONOS image in the Shekou Peninsular
在ERDAS中對Landsat ETM分類隨機取260 點，並將每一點的分類結果與原圖像進行對比，並參考SPOT、IKONOS影像或地形圖決定分類結果是否正確。誤差估計結果如表2。水域的分類精度較高，其用戶精度和制圖精度分別為98.7%和87.4%。錯分和漏分率較高的是森林和耕地之間以及建築區與裸露地之間，表明它們之間較容易出現錯漏，分類效果相對較差。但總體分類精度達78.5%，表明總體分類效果良好。
表2 Landsat ETM影像分類結果誤差估計Table2 Classification result of the Landsat ETM and its error assessment
同樣對Landsat TM影像和LandmmS影像的分類結果進行隨機取樣檢驗，各取260點，對分類結果的正確與否進行一一判定，結果見表3、表4。由於裸露地與建築區合並，總體精度有明顯提高，分別為90.8%和88.9%，表明分類效果很好，尤其是中水域的識別最佳，錯漏現象極少；而耕地和森林的錯分誤差和漏分誤差相對較大。
表3 Landsat TM 影像分類結果誤差估計Table3 Classification result of the Landsat TM image and its error assessment
表4 LandsatmmS影像分類結果誤差估計Table4 Classification result of the LandsatmmS image and its error assessment
2.2.3 分類影像的後處理
分類影像會存在一些小的斑點，可能是噪音或分類單元，使結果難以解釋和應用。在ERDAS中可以進行影像的聚類統計（Clump）和去除分析（Eliminate）處理，可以將小圖斑合並到相鄰的最大分類中（黨安榮等，2003），使分類圖像簡化，更合理，易於解釋和應用（圖4）。
3 珠江口土地覆蓋的變化
對比1979年Landsat MSS影像、1990年Landsat TM 影像和2000年Landsat ETM影像監督分類結果，可以看出近二十多年本區土地覆蓋類型的變化及其環境變遷。為了更好地反映近岸的土地覆蓋類型變化特徵，將其分為4區討論（圖5）。
圖4 分類圖像後處理前後的對比
A—處理前；B—處理後
Fig.4 Comparison of classified image between before and after image processing
A—before；B—after
圖5 2000年珠江口土地覆蓋類型分布（Landsat ETM）
Fig.5 Distribution of Land cover in the Pearl River Estuary（Landsat ETM）
3.1 南沙區
南沙區位於研究區的西北，匯集了珠江口的4大口門：虎門、蕉門、洪奇門和橫門，也是廣州開發發展的重點地區，並於1993年成為廣州南沙經濟技術開發區。本區最明顯的變化是由於沉積作用和圍海造地，陸地面積不斷增大，水域面積逐年減少。1979年水域面積396km2，佔全區面積的 36.8%；1990年下降到 358km2，佔全區的 33.3%，1979～1990平均每年減少3.5km2。而到2000年只有304km2，1990～2000年平均每年減少5.4km2，顯然水域較少的速率在增大（圖6）。
圖6 1979年以來南沙區土地覆蓋類型變化柱狀圖
Fig.6 Land cover Change in Nansha region since 1979
1979～1990年，本區建築區與裸露地只有少量增長，表明這期間該區的建築增長不快。而綠地（包括森林和耕地）從513km2增加到543km2，凈增30km2。但1990～2000年，建築區明顯增大，從174km2下降到353km2，面積成倍增長。此期間不僅水域面積減少，綠地面積也大幅減少。顯然這與上世紀90年代的南沙開發，大量建設有關。
3.2 淇澳島區
本區的土地覆蓋類型變化與南沙區相似，總體是由於沉積作用和圍海造地致使水域面積減少，陸地面積增加。水域面積，1979～1990年，減少5.4km2，年均較少0.49km2；1990～2000年，減少15.2km2，年均較少1.52km2，其下降速率在增大。
同樣綠地面積也在逐年減少，而且下降速率也是90年代比80年代大。只有建築區（包括裸露地）面積迅速增加，前11年增加7.4km2，後10年增加22.5km2。90年代建築區增加的面積是80年代的3倍多（圖7）。
3.3 交椅灣區
東部的土地覆蓋類型的變化模式與西部明顯不同，伶仃洋的東部河流來沙少（劉沛然等，2000；溫令平，2001），沉積作用不強，一些地區可能還存在海岸侵蝕作用。1979～1990年，本區水域面積從231km2增加到258km2，凈增加27km2。主要是由於交椅灣原來的許多低地，此間成為魚塘等水域，主要是人工，也可能部分為侵蝕作用而成，致使水域面積明顯增大。兩個時相的潮位只相差17m，顯然潮差不是影響海岸線分布的主要原因。本區的池塘主要是人工為主，但也可能部分由於海岸侵蝕作用，人工的堤壩建設，保障了岸線本身不致後退，卻在岸線後形成水塘。1990～2000年，水域面積下降，但岸線位置變化也不大，主要是水塘被建築區或其它類型所覆蓋（圖8）。
圖7 1979年以來淇澳島區土地覆蓋類型變化柱狀圖
Fig.7 Land cover change in Qi』Ao region since 1979
圖8 交椅灣三個時相影像分類結果的對比
Fig.8 Comparison of land cover distribution in 3 classified image
圖9 1979年以來交椅灣區土地覆蓋類型變化柱狀圖
Fig.9 Land cover change in Jiaoyi region since 1979
建築區和裸露地的變化與其它區相似，也呈逐年增加的趨勢。1979年，面積為48.9km2，到1990年，增加到100km2，凈增51km2，此間年增長4.6km2；到2000年，其面積達165.5km2，再增65km2，此間年增長6.5km2，比80年代大。相反，綠地面積在不斷下降，從1979年的151km2，1990年的72km2，減少近一半，到2000年38km2，再減少一半。因此本區總體水域變化不大，岸線也沒有明顯的變遷，主要變化是建築區增加，結果陸地面積減少（圖9）。
3.4 蛇口—深圳區
本區又是另一種類型的變化模式，水域面積的減少和陸地增大主要是由於在海域進行港口碼頭及其它建設的結果。
1979～1990年，水域面積從174.7km2到166.6km2，減少8km2，年均減少0.74km2；1990～2000，水域面積再減少22km2，年均減少2.2km2，是前一時期的3 倍，顯然90年代的港口及其它圍海減少規模比80年代要大得多（圖10）。
圖10 1979年以來蛇口—深圳區土地覆蓋類型變化柱狀圖
Fig.10 Land cover change in Shekou-Shenzhen region since 1979
建築區和裸露地從1979～1990迅速增加，而陸地迅速減少，可能由於本區1990年的影像部分被雲層覆蓋，影像分類結果，致使建築區與裸露地增加。
4 結論
對珠江口1979年以來三個時相 LandsatmmS、Landsat TM和 Landsat ETM 影像在ERDAS進行土地覆蓋分類，隨機取樣檢驗表明，其分類效果良好。其結果對比研究表明，伶仃洋海域1979～2000年，總體水域面積和綠地（包括森林和耕地）面積減少，建築區和裸露地面積增加。
不同區的土地覆蓋類型變化有明顯的區別，西部主要是由於沉積作用和圍海造地，造成水域面積減少，況且20世紀90年代的變化速率比80年代要大的多，同樣90年代的建築規模也比80年代大。東部海域沉積不是主要因素，局部海岸可能還存在侵蝕作用。交椅灣區水域面積變化不大，岸線位置也基本穩定，而且80年代的水域面積有所增多，是由於陸地人工水塘增多的結果。蛇口區主要是由於港口碼頭等建設，導致水域面積減少，碼頭向海域延伸的結果，90年代的發展速度也比80年代要大得多。
參考文獻
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The Research of Land Cover Change in Recent Decades in the Pearl River Estuary by Remote Sensing Methods
Li XuejieWan Rongsheng
（Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760）
Abstract：Land cover change is one of the key content for research of global changes，especially in the estuary which is very sensitive for environmental changes.Three images of LandsatmmS in 1979，Landsat TM in 1990 and Landsat ETM in 2000 in the Pearl River Estuary，southern China，were classified for land cover in ERDAS IMAGINE，and the result were checked by referenced to higher resolution images of SPOT and IKONOS and topographic maps.It is suggested that water area and green area were shrinking in 1980s and 1990s，but construction and bare land area were increasing in the same periods.The change rate was increasing from 1980 s to 1990 s.The main changes in the eastern region were the water area shrinking mainly e to the sedimentation and reclamation.But sedimentation was not the main reason for shoreline changes in the eastern region.The water area in Jiaoyi Bay region was increase from 1979 to 1990，mainly e to the increase of fish-pond in the land area or some erosion in coast.The main changes of shoreline in Shekou region were its extension by the construction of harbours and other infrastructure in the coast，and the changes rate was higher in 1990s than in 1980s.
Key Words：land cover remote sensing Pearl River Estuary
⑵ 相對大氣校正和絕對大氣校正區別與聯系
輻射定標是進行遙感定量反演的一個前提，在遙感應用佔有很重要的位置，下面部分內容主要摘自童慶禧先生的《高光譜遙感》 輻射定標： 建立遙感感測器的數字量化輸出值DN與其所對應視場中輻射亮度值之間的定量關系。
輻射定標，大氣校正，輻射校正的區別與聯系 在最初的遙感學習中，我總是分不清感測器定標、輻射定標、輻射校正、大氣校正這幾個概念的區別與聯系。而且在不同的資料 中，各個名詞的解釋又不一樣。例如：
定標是將感測器所得的測量值變換為絕對亮度或變換為與地表反射率、表面溫度等物理量有關的相對值的處理過程（趙英時等《遙感應用分析原理與方法》）
遙感器定標就是建立遙感器每個探測器輸出值與該探測器對應的實際地物輻射亮度之間的定量關系；建立遙感感測器的數字量化輸出值DN與其所對應的視場中輻射亮度值之間的定量關系（陳述彭）。
輻射定標是將感測器記錄的電壓或數字值轉換成絕 對輻射亮度的過程（梁順林《定量遙感》，2009）
其實，簡單來說，輻射定標就是將記錄的原始DN值轉換為大氣外層表面反射率，目的是消除感測器本身產生的誤差，有多種方法：實驗室定標、星上定標、場地定標。
大氣校正就是將輻射亮度或者表觀反射率轉換為地表實際反射率，目的是消除大氣散射、吸收、反射引起的誤差。主要分為兩種類型：統計型和物理型。
⑶ 遙感地理信息系統及地學應用
鄺生愛
當今，遙感、地理信息系統、全球定位系統和信息網路等高新技術，已成為一門新的信息產業正在蓬勃興起，並快速滲透到各學科領域、國民經濟和人們生活之中，推動著科技和社會向更高的層次發展。
1 幾個概念
1.1 遙感（Remote Sensing）
遠距離感知目標物或遠距離探測目標物的物性。「遙」具有空間概念，即近地空間、外層空間乃至宇宙空間。「感」表示信息系統，包括信息獲取和傳輸、信息加工和提取、信息分析和可視化系統等。所謂目標物即觀測對象，就地學而言，有地表物體、地質體、地學事件等。關於目標物的物性，主要指物體對電磁輻射的特性。人們利用物體波譜特性差異達到識別物體的目的，因而地物波譜特性成為遙感地學的重要理論基礎。
遙感圖像處理系統（Remote Sensing Image Processing System）：藉助光學儀器和計算機設備對遙感圖像進行加工、分析、綜合和可視化的系統，目前常用的是計算機遙感數字圖像處理系統。
1.2 地理信息系統（Geographic Information System）
在計算機支持下，採集、存儲、管理、分析、綜合和描述與地理分布有關的地理空間信息系統。
1.3 遙感地理信息系統（RS-GIS）
泛指遙感圖像處理系統和地理信息系統的集成、一體化。
1.4 全球定位系統（Global Positioning System）
藉助多衛星進行全球導航和定位的系統。
2 發展概況
2.1 一門新的信息產業正在興起
遙感、地理信息系統、全球定位系統和信息網路是近幾十年來才發展起來的高新技術，由於他們具有很強的先進性和實用性，在很短的時間內由新技術轉化成新產業，形成自身的產品、產值、市場，並產生出巨大的經濟社會效益。產業的興起反過來又加速他們的發展和相互融合，形成新的學科和技術方法，並滲透到其他學科領域和社會經濟部門。
2.1.1 遙感（RS）
航空、航天遙感使得人們能快速准確地獲得大地域范圍以致全球的各種信息，如氣象預報、資源分布、災害監測、環境污染等，所以各國競相發展遙感事業。
航天遙感：蘇聯於1957年10月4日發射第一顆人造地球衛星以來，各國都以極大的熱情和龐大的經濟預算來開展航天遙感，特別是美國以極快的速度和驚人的成果展現於世。美國於20世紀60～70年代先後發射了氣象衛星、資源衛星，開拓了太空梭、地球空間站，向太空發射了多個探測器探測月球、火星、木星等行星和天體。法國、俄羅斯、加拿大、日本、印度等國也相繼發射了相應的資源衛星。中國已有自己的氣象衛星和資源衛星，實現了載人航天飛行，擬定了探月和太陽系行星的計劃。遙感探測地面解析度已達到米（m）級，波譜解析度已達到納米（nm）級，重復周期幾天至幾小時。在科學和經濟部門的應用逐日普及，應用效果十分顯著，很多部門已把遙感技術納入到生產規范之中。科研部門和院校已設有相應的專業，正在批量的培養遙感技術人才，國家和政府部門已有相應的遙感中心和站點專門從事遙感數據的獲取、分發和使用。所有這些在發達國家和我國都已形成了遙感信息產業，並有了相當規模的產值和快速發展前景。
航空遙感：應用飛機獲取一定地域范圍的遙感圖像已成為平常事。就中國而言一些大中城市和一些沿海經濟發達區都已飛行獲得多個時段的遙感圖像，用於城市規劃和城市發展監測，如北京、上海、天津、武漢、西安、沈陽、環渤海灣、長江三角洲、長江流域、珠江三角洲等城市和地區。
遙感圖像在圖像處理系統的加工、增強、分析和綜合處理下大大改善圖像質量，提取各種專題信息來滿足廣大用戶的要求。圖像處理軟體層出不窮、功能越來越強大。圖像處理硬體隨著計算機的快速發展，形成了大、中、小型的處理系統以滿足國家、地區和個人的各種需求，特別是微機處理系統已相當普及。
由上可知，遙感技術的快速發展是與空間技術和計算機技術日新月異密不可分的。除此之外，在下面幾個方面，遙感技術方法和理論開拓創新起著十分重要的作用：感測器——有攝像機、掃描儀、溫度輻射計、微波輻射計、熒光輻射計等；波段——有近紫外、可見光、近紅外、中紅外、遠紅外、微波等；重復周期——由早期的幾十天到現在幾天到幾個小時；解析度——空間解析度由幾十米到幾厘米，波譜解析度由微米（μm）到納米（nm）級；圖像處理方法——由一般的增強、提取信息到人機交互對話、半自動識別；波譜信息——有實測地物波譜到直接從圖像中提取或光譜重建；多尺度——由單一尺度發展到多種不同尺度圖像融合；多數據源——由少數幾種數據源發展到多種平台數據源，遙感信息和其他信息一起進行多元信息綜合；理論拓寬——圖像處理的理論依據由原來的概率統計理論拓寬到非線性理論、人工智慧等多個領域。所以多波段、多時相、多尺度、多數據、高精度和快速，形成了遙感技術的很多特色，再加上圖像處理技術和信息提取方法，使得遙感應用領域越來越寬，在某些行業已不可代替。
2.1.2 地理信息系統（GIS）
20世紀50年代，在歐洲剛剛萌芽的土地信息系統（LIS），其功能十分簡單。到70年代隨著計算機的快速發展，實用化的GIS已在美國、加拿大、德國、法國、瑞典、日本和澳大利亞相繼出現。80年代GIS已進入普及和推廣應用階段，世界各國在基礎GIS軟體和應用軟體的開發上取得突破性進展，其代表性的軟體有ARCINFOR、MAPGIS等，在土地利用管理、城市規劃、人口規劃、資源管理、交通運輸管理、安全管理等方面成為有關部門的必備工具。90年代隨著GIS的深入發展和數字化產品的普及，數字城市、數字生活、數字地球的時代已經到來，GIS與其他學科的結合，地理信息的產業化已不可避免（標准化、信息共享、計算機軟、硬體資源共享等）。
2.1.3 全球定位系統（GPS）
為軍事目的服務的衛星導航、定位系統，現已向全球開放，人們在地球的任何地方都可以快速獲取相應的地理坐標位置，只需持一個小小的定位接收器便可如願。美國已發展到第三代定位系統，歐盟也在確立自己的「伽利略」計劃，中國也有自己的定位系統（三個星），並與「伽利略」計劃合作。
2.1.4 信息網路
20世紀70～80年代，人們為使得到的信息及計算機硬軟體資源的共享，發展了計算機聯網，出現了區域網絡（如一個單位、一個局部地區），這些網路一出現就顯示了極大的優越性，人們坐在自己的終端前就可調用他人、他部門的信息和享用別人計算機中的資源。80～90年代，人們可以跨區、跨國界以至國際間的通訊網路快速獲取有關信息，網路以進入千家萬戶。隨著無線通訊的普及化，人們可隨時隨地進出網路，網路已成為人們生活中不可缺少的東西。盡管網路會出現各種負面效應，但其發展趨勢不減。
上述幾個方面的科技進步和產業化告知我們，遙感和全球定位系統快速獲取目標物的信息，以地理信息系統作為載體，快速流動在國際網路上，「信息高速公路」已經開通，信息革命正在我們身邊發生，數字地球的時代即將到來。
2.2 人們的思維方式和行為正在發生變化
2.2.1 由宏觀到微觀、由整體到局部的思維方式
遙感的出現使得人們有可能從大地域范圍以致全球角度，從宏觀、整體上認識很多問題，使得局部不能認識的，從整體得到，使人們的思維方式更加全面、完整，使得事物的整體與局部的關系具體、明確，可避免「不識廬山真面目，只緣身在此山中」的片面思維方式。
2.2.2 一套全新的技術路線和工作方法
遙感圖像處理不僅能給我們改善圖像質量、增強和提取信息，更重要的是提供了信息綜合、圖像識別半自動化以及自動成圖的技術前景。
地理信息系統提供了空間信息的存儲、分析和成圖功能，實現地理信息系統成圖的自動化，大大減輕了人們的勞動力。
網路使人們對社會已有的信息和計算機資源實現全球共享，加速信息傳播，真可謂「秀才不出門，便知天下事」。
2.2.3 出現了新的學科體系和機構
以遙感為基礎的學科有：遙感地質學、環境遙感學、農業遙感學、城市遙感學、資源遙感學等。建立了很多的遙感機構：資源衛星發射機構、地面衛星數據接收站、遙感應用研究部門和遙感學科的專業及培訓中心等。
以地理信息為基礎的有：地理信息學，信息工程學等。建立了地理信息中心、站點、資源與環境遙感信息系統實驗室及學術團體等。
2.2.4 政府的決策行為
西方國家政府正採取措施加速遙感發展和促使地理信息系統進一步產業化、標准化、國際化。中國政府也十分重視，有關部門正採取對策加速遙感、地理信息系統的發展。
3 新進展和發展趨勢
3.1 RS技術新進展與趨勢
3.1.1 遙感數據獲取正在出現三多（多平台、多感測器、多角度）和三高（高空間解析度、高光譜解析度、高時相解析度）的新技術和趨勢
多平台——如低、中、高軌道衛星，大、中、小、微型衛星等。
多感測器——如同一平台上裝有攝像機、掃描儀、熱成像儀、不同空間解析度的成像儀等。
多角度——如垂向與側向多角度成像。
高空間解析度——如米級、厘米級的地面解析度。
高光譜解析度——如納米級的波譜解析度（如可見光波譜范圍內分出十幾個等級）。
高時相解析度——如可重復觀測的時間段達到小時級。
3.1.2 遙感圖像處理正在出現新技術方法
海量數據壓縮，數據融合，大地域圖像無縫鑲嵌，光譜重建，混合光譜分析，超多維光譜圖像信息顯示，信息提取模型化，智能化處理的理論與方法，SAR信息處理與成像理論，多波段多極化影像分析方法等技術新進展和趨勢。
當高空間和高光譜解析度遙感出現後，提出了一系列的技術方法問題：解析度的提高遙感數據量呈幾何數量級上升，成為所謂的「海量數據」，要處理這些海量數據自然受到存儲、速度和時間的制約，所以就要進行數據壓縮；高光譜解析度可以使我們識別出更「精細」的地物，如何從圖像的混合光譜中分離、重建和多維顯示這些精心地物的光譜就成為技術方法的關鍵。
同一平台可獲得不同地面解析度的數據，如何讓不同地面解析度的數據滿足不同尺度的實際需要，數據融合必不可少，而數據融合又受到幾何精度和波譜保真的限制，為滿足實際需要又有兼顧兩個方面，所以出現了各種各樣的融合方法。
大地域范圍是遙感的優勢，但是一景衛星遙感圖像覆蓋地面的范圍總有一定的限度，而這個限度還隨著地面解析度的提高在縮小。當今人們的需求遠遠的超出這個限制，如幾十至幾百平方公里的地域，就需要幾十景至幾百景的圖像鑲嵌，這么多景圖像可能出現由於時間差異帶來的色彩、色調的不協調，為使整體圖像的協調一致，無縫鑲嵌技術應運而生。
3.2 GIS技術新發展與趨勢
屬性數據與空間資料庫管理一體化；
多種數據格式轉換；
基礎地理信息系統的通用化、標准化；
專業應用二次開發；
WebGIS開發與完善等。
3.3 GPS技術新進展與發展趨勢
高精度第三代GPS；
「伽利略」GPS系統。
3.4 RS-GIS-GPS集成一體化（略）
4 地學應用及實例
4.1 地學應用
現在的遙感地理信息系統在地學中的應用十分廣泛，雖然應用的先後和效果不盡相同，但都受到人們的關注和重視，有的已經成為行業規范。據不完全統計，可分為如下幾個方面：
（1）區域地質調查應用，
（2）礦產資源調查應用，
（3）水資源與水環境監測應用，
（4）土地利用監測應用，
（5）土地荒漠化監測應用，
（6）海岸帶資源開發與環境保護應用，
（7）海洋島礁及淺海海底地形調查應用，
（8）生態環境監測應用，
（9）區域地質環境調查應用，
（10）災害監測應用，
（11）城市規劃應用（含數字城市），
（12）區域規劃應用。
…………
4.2 實例
至今，應用實例不勝枚舉，但有兩個方面值得注意：一方面是前人應用中帶有規律性的認識和成果，另一方面是前沿探索性的成果。
4.2.1 帶有規律性的認識和成果
前人所作的帶有規律性的認識和成果也是相當的豐富，都值得我們去認真吸取，而作為有限教學時間內的教學內容，只能略舉一、二。依筆者認為，無論遙感地理信息系統在哪方面的應用，信息提取技術方法是共同的，也是解決實際問題的技術關鍵，所以用三個不同領域的實例說明遙感地學信息提取模式的共性和特性。
遙感地學信息提取模式：
實例一：遙感在金礦地質調查中應用，
實例二：遙感在土地荒漠化監測中的應用，
實例三：遙感在鹽湖監測中應用。
4.2.2 前沿探索性成果
在眾多前沿探索性成果中，筆者認為高光譜遙感在識別礦物方面的應用是當前的難點和熱點。實例：「高光譜遙感礦物填圖研究」（略）
5 理論、技術方法問題
5.1 理論問題
5.1.1 地物的異物同譜或同譜異物問題
前面已提到，地物電磁輻射特性是遙感最基礎的理論，人們利用地物波譜特性差異來識別不同地物。但是在實際應用中，存在異物同譜或同譜異物的現象，即不同地物有相同的波譜特徵，這時遙感就不能發揮作用。
5.1.2 地物分布的隨機性和非隨機性
遙感應用中，普遍認為在一較大的地域范圍內，地物分布是隨機的，於是可借用概率統計的一套方法來增強和提取目標地物信息，這樣做往往獲得成功，所以在圖像處理軟體中有一套完善的方法來滿足專題信息提取的要求。但實際地物的分布還存在著非隨機性，那麼概率統計方法失效。例如有些地物分布存在著自相似性，人們採用非線性的分形分維方法加以解決。例如還有模糊理論、人工智慧理論來完成相應的任務。
5.2 技術方法問題
5.2.1 實測地物波譜與遙感圖像波譜的不一致性
實測地物波譜有室內標准樣品波譜和野外實測地物波譜。遙感圖像波譜是瞬間獲得的實時像元混合光譜。二者在觀測時間上和像元解析度上都存在差異，其波譜顯然有差異，有時還會很大，這就需要分析和處理。
5.2.2 地物圖像波譜的時效性和地域性
有些地物的圖像波譜會隨著時相的不同而變化，如植被、土壤等，這種變化可稱為時效性；有些地物波譜會隨著地域的不同變化，如同一種岩石在潮濕地區和乾旱地區，其波譜有差異，這叫地域性。在應用時必須注意這些特性，並採取必要的方法。
5.2.3 地物信息增強和提取方法的不唯一性
遙感圖像地物信息增強和提取方法眾多，雖然有不少方法是公認的但不是唯一的。特別是在增強和提取隱信息和微弱信息時，有些方法不奏效，並不等同不能提取，而可能是還沒有找到合適的方法，有待深入探討。
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⑷ 「遙感在森林資源與規劃方面的應用」論文資料
森林資源調查中SPOT5遙感圖像處理方法探討
王照利、黃生、張敏中、馬勝利
（國家林業局西北林業規劃設計院，遙感計算中心，西安710048）
本文發表於＜陝西林業科技＞2005 No.1 P.27-29,55
摘要：
目前，多光譜、高空間解析度的SPOT5衛星遙感數據被廣泛應用到森林資源調查中。本文結合SPOT5遙感數據的特點，根據森林資源調查的需要，從遙感數據的正射校正、波段組合、融合處理和數據變換處理等方面探討了SPOT5數據的處理和信息提取。探討性地提出了適應於森林資源調查的SPOT5遙感數據處理方法。
關鍵詞：SPOT5 遙感數據，森林資源調查、數據處理
DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORY
Wang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli
(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi』an China 710048)
Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in China. Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing proceres of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data fusion. The complete steps of image processing for forest inventory are given.
Key words: SPOT5 image data，forest inventory, data processing
前言
衛星遙感影像具有空間宏觀性、視角廣、多解析度（光譜和空間）、多時相、周期性、信息量豐富等特點，所以衛星遙感影像既可以提供森林資源的宏觀空間分布信息又能提供局部的詳細信息以及隨時間、空間變化的信息等[1]。目前在林業領域衛星遙感數據被廣泛的應用於不同尺度層次的森林資源調查、資源監測、病蟲害、火災監測等方面。
2002年5月法國SPOT地球觀測衛星系列之5號衛星（即SPOT5星）發射。SPOT5遙感數據的多光譜波段空間解析度為10米（短波紅外空間解析度為20米），但全色波段空間解析度達到2.5米。SPOT5遙感數據的高空間解析度和多光譜解析度為森林資源調查提供了豐富的、可靠的、高精度的基礎數據源。從性價比分析，在其他高解析度遙感數據目前比較昂貴的狀況下，SPOT5遙感數據比較適宜應用於大面積的森林資源調查，可大幅度的森林調查的減少外業工作量、提高工作效率。在我國SPOT5衛星數據已被大量地應用於森林資源調查工作中，尤其，是在森林資源「二類」調查中被作基本的森林資源信息源提取各類信息。針對於將多光譜解析度和高空間解析度的SPOT5遙感數據應用於森林資源調查的數據處理技術和方法鮮有報道。本文總結工作實踐，結合SPOT5遙感數據的特點，根據森林資源調查的需要，從遙感數據的訂購、正射校正、波段組合、融合處理和數據變換處理等方面探討了SPOT5數據的基本處理方法。
1．SPOT5衛星遙感數據特點
SPOT衛星系統採用線性陣列感測器和推掃式掃描技術，具有旋轉式平面鏡可以進行傾斜觀察獲得傾斜圖像和立體像對。採用與太陽同步的近極地的橢圓形軌道，軌道高度約832Km，軌道傾角98.7o ，每天繞地球14圈多，重復覆蓋周期26天[2]。由於有傾斜觀測功能，使重復覆蓋周期減少到2-3天。SPOT5衛星載有2台高解析度幾何成像儀（HRG）、1台高解析度立體成像裝置（HRS）和1台寬視域植被探測儀（VGT）。高解析度幾何成像儀的波段選擇是總結了多年的研究成果，認為HRG的波段設置（見表1）足以取得辨別作物和植被類型的最佳效果。本文主要探討HRG高空間解析度數據的處理。
2．SPOT5數據的處理方法和過程
SPOT5數據處理工作流程：
2.1 遙感數據的訂購
訂購數據時，用戶需向數據代理商提供購買區域的四個角的大地坐標或者數據的景號（PATH/ROW）。特別應該注意數據訂購時間和用戶拿到數據之間有時間差，間隔時間長短因用戶的要求、天氣、衛星重復覆蓋周期而異。相對於其他衛星數據，比較有利的一面是SPOT5衛星裝置有旋轉式平面鏡可以進行傾斜觀察，用戶可向代理商申請紅色編程提前得到調查區域的遙感數據，但要支付編程費。對於遙感數據的時相、雲量、入射角、陰影量、是否購買高空間解析度的全色波段等用戶根據自己具體的工作需要向代理商提出限制要求。
根據我們對SPOT5遙感數據的使用，對於森林資源調查，北方9，10月份和11月初的遙感影像比較適宜。代理商向用戶提供經過處理的不同級別的影像產品，在森林資源調查中建議購買SPOT1A級產品，用戶可根據自己的工作需要進行處理，同時也可減少費用。
2.2 基礎數據准備
大比例尺地形圖和高精度DEM是進行SPOT5遙感數據高精度正射校正必需的基礎地理數據。建議購買1：10000地形圖和1：25000數字高程模型（DEM）。
將1：1萬地形圖掃描，掃描解析度設置為300DPI。將掃描好的地形圖進行幾何精糾正，糾正精度控制在0.3毫米內。從測繪部門購買的1：1萬地形圖為北京54坐標系3度分帶高斯克呂格投影，而1：2.5萬DEM為北京54坐標系6度分帶投影。在數據准備時，將校正好的1：1萬地形圖通過換帶轉換轉成和DEM一致的6度分帶投影。
對於沒有1：1萬地形圖的地區，建議使用差分GPS接收機採集地面控制點。
2.3幾何正射校正
正射校正過程應用了法國SPOT公司發行的GEOIMAGE軟體。GEOIMAGE軟體有針對SPOT5衛星數據開發的SPOT5物理模型。模型模塊自動讀取DEM信息。SPOT 物理模型可讀取衛星在獲取遙感數據的瞬間狀態參數，這些參數存貯在數據的頭文件中[3]。衛星狀態參數包括：衛星成像瞬間的經緯度、高度、傾角等。衛星狀態參數能夠幫助提高幾何校正的精度。
以校正好的1：1萬地形圖為基準，在影像圖上找出和地形圖上地物相匹配的明顯地物作為地面控制點。在進行正射校正時，應先進行全色波段數據校正，然後以校正好的全色波段數據為基準進行多光譜數據校正。以全色波段數據為基準校正多光譜波段就比較容易校正，且能提高兩者的匹配精度。地面控制點應分布均勻，影像的邊緣部分布要有控制點分布，同時在不同的高程范圍最好都有控制點。地面控制點的數量因地形地貌的復雜程度而定，根據我們的經驗，一景60KmX60Km的SPOT5數據，一般地勢平緩的地區20個左右控制點即可達到滿意的結果，在高山區25個左右控制點就可使正射校正精度滿足要求。重采樣方法採用雙線性內插法。
2.4 輻射校正
用戶購買的SPOT5的各級數據，數據提供商已經根據衛星的記錄參數對遙感數據做了輻射校正，即消除了感測器自身引起的、大氣輻射引起的輻射雜訊。若果影像存在薄霧或地形高差較大引起的輻射誤差情況，用戶應進一步進行輻射校正處理。薄霧的簡單消除原理是基於近紅外波段不受大氣輻射影響，清澈的水體或死陰影區的數值應為零。從各波段數據中減去近紅外波段的水體或陰影的不為零值。地形起伏引起的輻射誤差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa，g(x,y)為坡度為a的傾斜面上的地物影像；f (x,y)為校正後的影像。由於坡度因子參與校正所以需要DEM支持。
2.5 波段組合
根據SPOT5數據波譜特徵（表1），各波段分別記錄反映了植被的不同特徵方面：B4（SWIR）短波紅外反映植物和土壤的含水量，利於植被水分狀況和長勢分析；B3（NIR）近紅外波段對植被類別、密度、生長力、病蟲害等的變化敏感；B2（RED）紅光波段對植被的覆蓋度、植被的生長狀況敏感；B1（VIS）可見光波段對植物的葉綠素和葉綠素濃度敏感。經過比較分析和實際應用發現SPOT5的B3、B4、B2波段組合對植被類型的識別要優於B3、B2和B1的組合。但由於B4波段的空間解析度為20米，使B342組合對植被空間幾何細節表達沒有B321組合清晰，例如林緣界線信息表達方面B321要優於B342。
2.6 影像數據融合
對於購買有高空間解析度全色波段數據的用戶，進行數據融合是必不可少的。影像數據融合能夠綜合不同波段、不同空間解析度數據（層）的特徵，融合後的數據具有更豐富、更可靠的信息[4]。 根據影像數據融合的水平階段，影像融合分為：像元級、特徵級和決策級三個層次。為了最大限度的從SPOT5遙感數據中提取森林植被信息，應進行像元級的數據融合，將2.5米的全色波段和10米多光譜數據進行融合。融合得到的新數據既具有全色波段數據的高空間解析度特徵又具有多光譜特徵。
像元級數據融合的方法多種多樣，根據數據融合的目的，即最大限度的突顯森林植被信息，應選取B4、B3、B2和PAN波段，根據我們的試驗Brovey 融合演算法方法比較理想：
2.7遙感影像地圖
將融合好的數據按Rfused、Gfused、Bfused組合，疊加上行政界線、公里格網、坐標、比例尺等輔助信息，按1：1萬地形圖分幅生成1：1萬紙質圖作為外業手圖。
3. 結果和討論
3.1 幾何精度
利用SPOT5物理模型，採用1：1萬地形圖和2.5萬DEM ，經過正射校正處理，可使影像的幾何精度控制在2個像元內（<10米）,達到1：1萬制圖標准要求。為以遙感影像為基礎信息源提取林分調查因子、區劃林班界線生成大比例尺的林相圖、森林分布圖提供了幾何精度保障。
3.2 波段選擇
對於沒有全色波段的情況，SPOT5數據的B342組合有利於森林植被類型的識別。在應用遙感技術進行森林資源調查區劃中，林分類型信息提取是最為重要的環節，所以B342波段組合是小班區劃和外業手圖的最佳組合。
3.3 融合效果
融合數據技術使SPOT5遙感影像既具有全色波段的高空間解析度又擁有多光譜數據的光譜解析度，豐富了遙感影像的信息量。採用Brovey演算法使SPOT5遙感影像從色彩、紋理等方面增強了影像的可判讀性，提高了小班因子正判率和林分小班的區劃精度。
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21世紀遙感與GIS的發展
來源： 李德仁 時間： 2005-08-11-23:09 瀏覽次數: 79
21世紀遙感與GIS的發展
李德仁
（武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室，武漢市珞瑜路129號，430079）
摘要：在20世紀，人類的一大進步是實現了太空對地觀測，即可以從空中和太空對人類賴以生存的地球通過非接觸感測器的遙感進行觀測，並將所得到的數據和信息存儲在計算機網路上，為人類社會的可持續發展服務。在短短的30年中，遙感和GIS作為一個邊緣交叉學科已發展成為一門科學、技術和經濟實體。本文深入地論述了21世紀中遙感的6大發展趨勢和GIS的5個發展特徵。
關鍵詞：發展趨勢；航空航天遙感；地理信息系統；對地觀測
中圖法分類號：P208；P237.9
隨著計算機技術、空間技術和信息技術的發展，人類實現了從空中和太空來觀測和感知人類賴以生存的地球的理想，並能將所感知到的結果通過計算機網路在全球流通，為人類的生存、繁榮和可持續發展服務。在20世紀後半葉，遙感和地理信息系統作為一門新興的科學和技術，迅速地成長起來。
1 遙感技術的主要發展趨勢
1.1 航空航天遙感感測器數據獲取技術趨向三多（多平台、多感測器、多角度）和三高（高空間解析度、高光譜解析度和高時相解析度）
從空中和太空觀測地球獲取影像是20世紀的重大成果之一，短短幾十年，遙感數據獲取手段迅猛發展。遙感平台有地球同步軌道衛星（35000km）、太陽同步衛星（600—1000km）、太空飛船（200—300km）、太空梭（240—350km）、探空火箭（200—1000km），並且還有高、中、低空飛機、升空氣球、無人飛機等；感測器有框幅式光學相機、縫隙、全景相機、光機掃描儀、光電掃描儀、CCD線陣、面陣掃描儀、微波散射計雷達測高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達等，它們幾乎覆蓋了可透過大氣窗口的所有電磁波段。三行CCD陣列可以同時得到3個角度的掃描成像，EOS Terra衛星上的MISR可同時從9個角度對地成像。
衛星遙感的空間解析度從Ikonos Ⅱ的1m，進一步提高到Quckbird（快鳥）的0.62m，高光譜解析度已達到5—6nm，500—600個波段。在軌的美國EO-1高光譜遙感衛星，具有220個波段，EOS AM-1（Terra）和EOS PM-1（Aqua）衛星上的MODIS具有36個波段的中等解析度成像光譜儀。時間解析度的提高主要依賴於小衛星技術的發展，通過發射地球同步軌道衛星和合理分布的小衛星星座，以及感測器的大角度傾斜，可以以1—3d的周期獲得感興趣地區的遙感影像。由於具有全天候、全天時的特點，以及用INSAR和D-INSAR，特別是雙天線INSAR進行高精度三位地形及其變化測定的可能性，SAR雷達衛星為全世界各國所普遍關注。例如，美國宇航局的長遠計劃是要發射一系列太陽同步和地球同步的長波SAR,美國國防部則要發射一系列短波SAR，實現干涉重訪問間隔為8d、3d和1d，空間解析度分別為20m、5m和2m。我國在機載和星載SAR感測器及其應用研究方面正在形成體系。「十五」期間，我國將全方位地推進遙感數據獲取的手段，形成自主的高解析度資源衛星、雷達衛星、測圖衛星和對環境與災害進行實時監測的小衛星群。
1.2 航空航天遙感對地定位趨向於不依賴地面控制
確定影像目標的實地位置（三維坐標），解決影像目標在哪兒（Where）是攝影測量與遙感的主要任務之一。在已成功用於生產的全自動化GPS空中三角測量的基礎上，利用DGPS和INS慣性導航系統的組合，可形成航空/航天影像感測器的位置與姿態的自動測量和穩定裝置（POS），從而可實現定點攝影成像和無地面控制的高精度對地直接定位。在航空攝影條件下的精度可達到dm級，在衛星遙感的條件下，其精度可達到m級。該技術的推廣應用，將改變目前攝影測量和遙感的作業流程，從而實現實時測圖和實時資料庫更新。若與高精度激光掃描儀集成，可實現實時三維測量（LIDAR），自動生成數字表面模型（DSM），並可推算出數字高程模型（DEM）。
美國NASA在1994年和1997年兩次將航天激光測高儀（SLA）安裝在太空梭上，企圖建立基於SLA的全球控制點資料庫，激光點大小為100m，間隔為750m，每秒10個脈沖；隨後又提出了地學激光測高系統（GLAS）計劃，已於2002年12月19日將該衛星IICESat（cloud and land elevation satellite）發射上天。該衛星裝有激光測距系統、GPS接收機和恆星跟蹤姿態測定系統。GLAS發射近紅外光（1064nm）和可見綠光（532nm）的短脈沖（4ns）。激光脈沖頻率為40次/s，激光點大小實地為70m，間隔為170m，其高程精度要明顯高於SRTM，可望達到m級。他們的下一步計劃是要在2015年之前使星載LIDAR的激光測高精度達到dm和cm級。
法國利用設在全球的54個站點向衛星發射信號，通過測定多普勒頻移，以精確解求衛星的空間坐標，具有極高的精度。測定距地球1300km的Topex/Poseidon衛星的高度，精度達到±3cm。用來測定SPOT 4衛星的軌道，3個坐標方向達到±5cm精度，對於SPOT 5和Envisat，可望達到±1m精度。若忽略SPOT 5感測器的角元素，直接進行無地面控制的正射像片製作，精度可達到±15m，完全可以滿足國家安全和西部開發的需求。
1.3 攝影測量與遙感數據的計算機處理更趨向自動化和智能化
從影像數據中自動提取地物目標，解決它的屬性和語義（What）是攝影測量與遙感的另一大任務。在已取得影像匹配成果的基礎上，影像目標的自動識別技術主要集中在影像融合技術，基於統計和基於結構的目標識別與分類，處理的對象既包括高解析度影像，也更加註重高光譜影像。隨著遙感數據量的增大，數據融合和信息融合技術逐漸成熟。壓縮倍率高、速度快的影像數據壓縮方法也已商業化。我國學者在這些方面取得了不少可喜的成果。
1.4 利用多時像影像數據自動發現地表覆蓋的變化趨向實時化
利用遙感影像自動進行變化監測（What change）關繫到我國的經濟建設和國防建設。過去人工方法投入大，周期長。隨著各類空間資料庫的建立和大量新的影像數據源的出現，實時自動化監測已成為研究的一個熱點。
自動變化監測研究包括利用新舊影像（DOM）的對比、新影像與舊數字地圖（DLS）的對比來自動發現變化和更新資料庫。目前的變化監測是先將新影像與舊影像（或數字地圖）進行配准，然後再提取變化目標，這在精度、速度與自動化處理方面都有不足之處。筆者提出了把配准與變化監測同步的整體處理[1]。最理想的方法是將影像目標三維重建與變化監測一起進行，實現三維變化監測和自動更新。進一步的發展則是利用智能感測器，將數據處理在軌完成，發送回來的直接為信息，而不一定為影像數據。
1.5 攝影測量與遙感在構建「數字地球」、「數字中國」、「數字省市」和「數字文化遺產」中正在發揮愈來愈大的作用
「數字地球」概念是在全球信息化浪潮推進下形成的。1999年12月在北京成功地召開了第一屆國際「數字地球」大會後，我國正積極推進「數字中國」和「數字省市」的建設，2001年國家測繪局完成了構建「數字中國」地理空間基礎框架的總體戰略研究。在已完成1∶100萬和1∶25萬全國空間資料庫的基礎上，2001年全國各省市測繪局開始1∶5萬空間資料庫的建庫工作。在這個數據量達11TB的巨型資料庫中，攝影測量與遙感將用來建設DOM（數字正射影像）、DEM（數字高程模型）、DLG（數字線劃圖）和CP（控制點資料庫）。如果要建立全國1m解析度影像資料庫，其數據量將達到60TB。如果整個「數字地球」均達到1m解析度，其數據量之大可想而知。本世紀內可望建成這一解析度的數字地球。
「數字文化遺產」是目前聯合國和許多國家關心的一個問題，涉及到近景成像、計算機視覺和虛擬現實技術。在近景成像和近景三位量測方面，有室內各種三維激光掃描與成像儀器，還可以直接由視頻攝像機的系列圖像獲取目標場三維重建信息。它們所獲取的數據經過計算機自動處理後，可以在虛擬現實技術支持下形成文化遺跡的三維模擬，而且可以按照時間序列，將歷史文化在時間隧道中再現，對文化遺產保護、復原與研究具有重要意義。
1.6 全定量化遙感方法將走向實用
從遙感科學的本質講，通過對地球表層（包括岩石圈、水圈、大氣圈和生物圈4大圈層）的遙感，其目的是為了獲得有關地物目標的幾何與物理特性，所以需要通過全定量化遙感方法進行反演。幾何方程式是有顯式表示的數學方程，而物理方程一直是隱式。目前的遙感解譯與目標識別並沒有通過物理方程反演，而是採用了基於灰度或加上一定知識的統計、結構和紋理的影像分析方法。但隨著對成像機理、地物波譜反射特徵、大氣模型、氣溶膠的研究深入和數據積累，多角度、多感測器、高光譜及雷達衛星遙感技術的成熟，相信在21世紀，估計幾何與物理方程式的全定量化遙感方法將逐步由理論研究走向實用化，遙感基礎理論研究將邁上新的台階。只有實現了遙感定量化，才可能真正實現自動化和實時化。
2 GIS技術的主要發展趨勢
2.1 空間資料庫趨向圖形、影像和DEM三庫一體化和面向對象[2]
GIS發展曾經歷過柵格、矢量兩個不同數據結構發展階段，目前隨著高解析度衛星遙感數據的飛快增長和數字地球、數碼城市的需求，形成了面向對象的數據模型和三庫（圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網庫）一體化的數據結構。這樣的資料庫結構使GIS的發展更加趨向自然化、逼真化，更加貼近用戶。以面向應用的GIS軟體為前台，以大型關系資料庫（Oracle 8i,9i等)為後台資料庫管理，成為當前GIS技術的主流趨勢。
2.2 空間數據表達趨向多比例尺、多尺度、動態多位和實時三維可視化
在傳統的GIS中，空間數據是以二維形式存儲並掛接相應的屬性數據。目前，空間數據表達的趨勢是基於金字塔和LOD（level of detail）技術的多比例尺空間資料庫，在不同尺度表示時可自動顯示出相應比例尺或相應解析度的數據，多比例尺數據集的跨度要比傳統地圖的比例尺大，在顯示不同比例尺數據時，可採用LOD或地圖綜合技術。真三維GIS的空間數據要存儲三維坐標。動態GIS在土地變更調查、土地覆蓋變化監測中已有較好的應用，真四維的時空GIS將有望從理論研究轉入實用階段。基於三庫一體化的時空3D可視化技術發展勢頭迅猛，已能再PC機上實現GIS環境下的三維建築物室外室內漫遊、信息查詢、空間分析、剖面分析和陰影分析等，基於虛擬現實技術的真三維GIS將使人們在現實空間外，可以同時擁有一個Cyber空間。
2.3 空間分析和輔助決策智能化需要利用數據挖掘方法從空間資料庫和屬性資料庫中發現更多的有用知識
GIS是以應用導向的空間信息技術，空間分析與輔助決策支持是GIS的高水平應用，它需要基於知識的智能系統。知識的獲取是專家系統中最困難的任務。隨著各種類型資料庫的建立，從資料庫中挖掘知識成為當今計算機界一個非常引人注目的課題。從GIS空間資料庫中發現的知識可以有效的支持遙感圖像解譯，以解決「同物異譜」和「同譜異物」的問題。反過來，從屬性資料庫中挖掘的知識又具有優化資源配置等一些列空間分析的功能[3]。盡管數據挖掘和知識發現這一命題仍處於理論研究階段，但隨著資料庫的快速增大和對數據挖掘工具的深入研究，其應用前景是不可估量的。
2.4 通過Web伺服器和WAP伺服器的互聯網和移動GIS將推進聯邦資料庫和互操作的研究及地學信息服務事業
隨著計算機通訊網路（包括有線和無線網）的大容量和高速化，GIS已成為在網路上的分布式異構系統。許多不同單位、不同組織維護管理的既獨立又互聯互用的聯邦資料庫，將可提供全社會各行各業的應用需要。因此，聯邦資料庫和互操作（federal databases & interoperability）問題成為當前國際GIS聯合研究的一個熱點。互操作意味著資料庫中數據的直接共享，GIS規律功能模塊的互操作與共享，以及多點之間的相同工作，這方面的研究已顯示出明顯的成效。未來的GIS用戶將可能在網路上繳納為其需要所選用數據和軟體功能模塊的使用費，而不必購買這個資料庫和整套的GIS軟硬體，這些成果產生的直接效果是GIS應用將走向地學信息服務。
目前已興起的LBS和MLS，即基於位置的服務和移動定位服務，突出地反映了這種變化趨勢。它引起的革命性變化使GIS將走出研究院所和政府機關，成為全社會人人具備的信息服務工具。我國目前已有2億個手機用戶，若每人每月為MLS支付10元費用，全國一年的產值將達到240億。可以預測在不久的將來，地學信息將能隨時隨地為任何人和任何事情進行4A服務（geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime）。
2.5 地理信息科學的研究有望在本世紀形成較完整的理論框架體系
筆者曾扼要地敘述了地球空間信息科學的7大理論問題[4]：（1）地球空間信息的基準，包括幾何基準、物理基準和時間基準；（2）地球空間信息標准，包括空間數據採集、存儲與交換標准、空間數據精度與質量標准、空間信息的分類與代碼標准、空間信息的安全、保密及技術服務標准以及元數據標准等；（3）地球空間信息的時空變化理論，包括時空變化發現的方法和對時空變化特徵的和規律的研究；（4）地球空間信息的認知，主要通過各目標各要素的位置、結構形態、相互關聯等從靜態上的形態分析、發生上的成因分析、動態上的過程分析、演化上的力學分析以及時態上的演化分析達到對地球空間的客觀認知；（5）地球空間信息的不確定性，包括類型的不確定性、空間位置的不確定性、空間關系的不確定性、邏輯的不一致性和信息的不完備性；（6）地球空間信息的解譯與反演，包括定性解譯和定量反演，貫穿在信息獲取、信息處理和認知過程中；（7）地球空間信息的表達與可視化，涉及到空間資料庫多解析度表示、數字地圖自動綜合、圖形可視化、動態模擬和虛擬現實等。目前，這些方面的研究對建立完備的理論尚嫌不足，需要在今後加強這方面的基礎研究。
關於遙感與GIS的集成，涉及到GPS和通信技術的集成，本文未作具體討論，其具體內容可參見文獻[4—6]。
3 結語
遙感與GIS在20世紀出現，在21世紀不僅將形成自身的理論體系和技術體系，而且將形成天地一體化的空間信息服務產業，為國民經濟建設、國家安全、社會可持續發展和提高人民生活質量做出愈來愈大的貢獻。
參考文獻：
[1] Li D R, Sui H G. Automatic Change Detection of Geospatial Data from Imagery. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2002,34(II):245—251
[2] 龔健雅. 地理信息系統基礎. 北京：科學出版社，2001
[3] 邸凱昌. 空間數據發掘與知識發現（第一版）. 武漢：武漢大學出版社，2000. 182
[4] 李德仁，關澤群. 空間信息系統的集成與實現（第一版）. 武漢：武漢測繪科技大學出版社，2000. 244
[5] 李德仁，李清泉. 論地球空間信息技術與通信技術的集成. 武漢大學學報（信息科學版），2001，26（1）：1—7
[6] 李德
⑸ 您有gis教學視頻嗎
（1）《城市地理信息系統》，張新長等編，北京：科學出版社，2001。（2）《遙感與地學應用》，主編：關履基，中國科學文化出版社。（該書已絕版，很難找到）（3）《遙感應用分析析理與方法》，主編：趙英時，科學出版社。（4）《地理信息系統資料庫》，張新長等編，北京：科學出版社，2004。（5）《地理信息系統概論》第三版，黃杏元等編，高等教育出版社。（6）《地理信息系統概論》修訂版，黃杏元等編，高等教育出版社。（7）《遙感導論》，梅安新等編，高等教育出版社。地學考研中心關於參考書的說明：《地理信息系統與遙感概論》科目2011年之前指定參考書如上（不包括7）。但現在並不指定參考書，學院只給一個考試范圍。地學考研中心結合以前的參考書，在對歷年真題分析的基礎上，認為參考書應包括以上7本。其中加粗為重點參考書。遙感方面，參考書應為趙英時《遙感應用分析原理與方法》為主，梅安新《遙感導論》為輔；GIS部分，參考書應為黃杏元《地理信息系統概論》第三版和修訂版、張新長《城市地理信息系統》。
⑹ 跪求趙英時的《遙感分析原理與方法》PDF版，有的小夥伴請私信我，收到即給分！謝謝
⑺ 求北航攝影測量與遙感872的考研資料
872 攝影測量與遙感綜合
《攝影測量學》武漢大學出版社2003 張劍清等
《數字圖像處理》電子工業出版社第二版 岡薩雷斯著
《遙感應用分析原理與方法》科學出版社2003 趙英時
⑻ 北大攝影測量與遙感專業課需要准備哪些
北京大學攝影測量與遙感專業2016年考研招生簡章招生目錄
專業代碼:081602
研究方向
01.遙感信息科學
02.數字攝影測量與遙感數字成像
03.微波遙感、高光譜遙感與激光雷達遙感
04.遙感信息處理與應用
05.定量遙感
06.生態遙感與數據同化
07.衛星導航技術與應用
08.行星遙感
09.遙感信息系統工程
10.遙感、全球定位系統與地理信息系統綜合應用
考試科目
①101 思想政治理論
②201 英語一
③301 數學（一）
④816 遙感概論
復試科目、復試參考書
復試內容包括：
專業課筆試、計算機基礎筆試、上機考試和面試，其中專業課筆試課程為地理信息系統和全球定位與導航
參考書目、參考教材
攝影測量與遙感基礎
《攝影測量與遙感概論》（第二版），李德仁、王樹根、周月琴著，測繪出版社，2008 年；
《數字攝影測量學》（第二版），張祖勛、張劍清編著，武漢大學出版社，2012 年；
《遙感原理與應用》，杜培軍編著，中國礦業大學出版社，2006年。