1．RS与GIS在信息识别方面的互补性
RS的本质是运用地物的光谱反射原理通过卫星传感器和 地面接收系统获取地面坐标、反射值、波段和时间之 间的关系，从而得到所需地物的真实反映。 但是，由于存在异物同谱与同物异谱现象，单纯依靠遥 感数据获取地物信息存在许多不确定因素，因而需要 某些与背景有关的辅助信息参与信息确定的过程。 另一方面，能够对不同类型的信息进行分析、处理和加 工的GIS系统已经应用到空间信息的各个方面，如城市、 农业、制图、土地、环境等领域的信息都可以利用GIS 系统来管理，因而这些具有明确意义的信息都可以作 为确定地物类型的依据。 即，GIS可以提供遥感图像处理所需要的一些辅助数 据，也可以将实地调查所获得的非遥感数据与遥感数 据结合，从而提高遥感图像处理和解译的精度。
GPS采集GIS数据有独特优势：
(1)GPS提供高精度的空间信息，采用先进的 GPS 接收机技术并利用差分GPs能在一两分钟内提供分 米级精度的定位； � (2)GPS与计算机(电子手簿)结合能在定位的同时 采集详细的属性数据，实现空间数据与属性数据 同时获取，提高GIS数据的完整性和准确性，这一 点是GPS与GIS集成的重要切入点； � (3)GPS用于GIS的数据采集，提高了GIS数据的数 字化度，速度更快，成本更低； � (4)GPS采集GIS数据也能够缩短局部GIS系统的更 新周期，更新更加灵活方便、快速。
5.1”3S”参数的地学特征 地学特征: � 首先是:空间对象的大范围(分布范围广, 三维性) � 其次是:目标与环境紧密联系. � 再次是:不同的空间对象具有不同的形 态特征,如纹理,形状,大小等. � 第四是:地理现象,事物具有多尺度特征
� 地学特征的表达:通过计算机转换为地学信息来实现
的,地学信息具有多维性,由属性,时间和空间三种元 素组成的.可表达为:
� RS信息是多源的.由平台的 高低,视角场的大小,波段
的 多少,时间频率的长短四个方面的因素决定 . � RS主要以影象的方式记录成像瞬间成像区域的地表 特征.光谱曲线是确定特定地物类型的比较可靠的 依据,他反映同一地物的反射率随着入射波长变化 的规律. � GIS而言,其结果就是空间数据模型 ,空间数据模型是 GIS理论中最为核心的内容.他可分为:场模型,对象 模型和网络模型. � GPS测量可以同时获得相对精度较高的三维坐标 .
第五章 3S集成的基本原理
王晓峰 长安大学资源学院
5.1”3S”参数的地学特征
� 3S集成的目的是:对现实世界或现实世界的
自然现象通过计算机进行数字刻画\模拟 和分析. � 3S集成的本质是:对地理空间对象的地学特 征进行空间描述与表达,包括从现实世界 到比特世界,以及比特世界到计算机世界 的两个转换过程.该过程得实现是通过空 间对象的定位,地学信息的空间获取以及 空间分析等功能的综合集成来实现的.
5.3.2GPS与RS的互补
� GPS实时,精确的定位功能克服了 RS定位问题,解决
了RS快速进入GIS系统的可能,保证了RS数据与地面 同步监测数据获取的动态匹配 . � 利用RS数据可以实现GPS定位遥感信息查询. � GPS与RS的互补就是要实现地面无控制点的情况下 的空对地懂得直接定位.
5.3.2GPS与GIS的互补
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� GPS用于GIS采集的流程可以分为以下几个步骤： � � � � � �
(1)在内业编辑数据词典，然后传输到电子手簿中 供外业数据采集使用； (2)建立基准站(在已知点上)； (3)利用GPS流动站设备采集GIS数据； (4)将外业数据传输到计算机进行编辑和处理； (5)将处理后的数据传输到GIS／CAD系统。 目前，GPS用于GIS采集的其中一种产物就是车载 GPS道路信息采集系统
3.RS与GIS在信息分析方面的互补性
� RS数据的处理;包括物理和统计两种方法 ; � GIS数据分析包括三个层次:
空间检索 空间拓扑叠加分析 空间模拟分析(外部的空间模拟分析,内部的空间 分析模拟和混和的模拟分析); 地理属性的分析,主要模型包括 统计系列模型,相关分析系列模型,分类系列模 型,评价系列模型,预测系列模型,规划系列模型.
间关系.
� 一定空间范围内的地面目标之间具有一定的空间分
异规律,并且具有一定的空间组合. � 并且地物目标的空间分布特征 ,空间组合关系受到 地域分异规律的控制.
� 空间分异规律和空间结构关系可以通过目标描述参
数(x,y,z)利用一定的数据关系间接获得 .
获取帝庙目标信息的方式不同,空间参数的表达方 式也不同. � RS通过相元位置和相元值来表达 ; � GIS通过不同投影下的坐标来表达 ; � GPS不仅表达坐标,还表达高程信息.
5.2时空表达与兼容
5.2.1时空理解与表达
� 空间和时间是物质存在的基本形式，空间、时间和运动着的物
质不可分割。研究物质和运动，离不开对空间和时间的研究。 空间表示的是事物的广延性、结构性和并存性。任何事物都有 一定的体积、规模和一定的内部结构，同其他事物之间都有一 定的位置上的并存关系。时间表示事物的持续性和顺序性。任 何事物都有一个或长或短的持续过程，并有一定的发展顺序。 � 整个物质世界的空间和时间是无限的。科学技术的发展不断 突破认识上的局限，不断证明着空间、时间的无限性。当然， 空间、时间的无限性单靠具体科学的证明是不够的，还需要从 哲学上运用辩证思维去加以把握。物质和运动是永恒存在的。 � 它们既不能被创造，也不能被消灭，只能永无止境地由一种 形态转化为另一种形态。这种永恒存在和永无休止的转化过 程，就表现为空间、时间的无限性
GIS空间数据库的发展趋势主要有
(1)应用面向对象模型，建立具有更丰富语义表达能 力并具有模拟和操纵复杂地理对象能力的空间数据 库； � (2)引入多媒体技术拓宽空间数据库的应用领域，现 在广义的地理信息不仅包括图形、图像和属性信息， 而且还包括音频、视频、动画等多媒体信息； � (3)结合虚拟现实技术建立可视化空间数据库，这里 地理空间数据被转换成一种虚拟环境，人们可以进入 该数据环境中，寻找不同数据集之间的关系，感受数 据所描述的环境； � (4)应用分布式处理和Client／Server模式，使空间数据 库具有Internet／Intranet连接能力，实现分布式事务处 理、透明提取、跨平台应用、异构网互联、多协议自 动转换等功能。
� RS,GIS,GPS获取数据的手段不同带来了参数的描述与表
达方式的不尽相同,但他们的目标实质上是相同的. � RS通过传感器瞬间成像．将特定区域内现实空间的 地物信息载入图像空间．进而进入汁算机宅间．进行 信息处理并应用于相关领域； � GIS通过各种数据采集方法．将图形数据数字化．属 性数据经过键盘输入存入汁算机系统。用于时空分 析．从而为决策提供依据。 � GPS接收机瞬时接收无线电信号．获得接收机的地理 位置与高程信息．这些数据经过差分处理、扫描脉冲 时刻GPS大线同步位置解算、坐标基准变换、坐标投影 变换、偏心矢量改正等一系列处理．转入计算机空 间．为GIS提供时空分析需要的高精度定位信息和高程 信息
�
� 空间数据库的不断完善，必定能够更加高效地管理复
杂多变的地理信息。然而．数据不是一成不变的。数 据库只有及时更新才能满足分析决策的需求。遥感提 供的短周期、高分辨率影像就可以作为GIS空间数据库 的数据源。 � 目前，航空航天遥感传感器数据获取技术不仅趋向多 平台、多传感器、多角度，其空间分辨率、光谱分辨 率和时间分辨率也在不断提高，为短周期、高精度获 取地理信息提供了保障。 � 当然,遥感获取的数据不能直接作为GIS数据库的数据源, 也不能直接成为GIS处理的对象,必须进行图象的 各种 处理.
� GIS空间参数
空间可以分为两类：大尺度空间和小尺度空间，大 尺度空间超过个体的定点感知能力，不能够从一个 固定的点来感知，而小尺度可以从一点感知。 地理空间是大尺度空间，为了感知他，需要借助地 图或遥感影像等。即对大尺度空间的感知可通过小 尺度空间着手. GIS是从小尺度感知大空间的一种很好的方法，是一 种典型的空间参数表达媒介，连同涉及的理论以及 应用的目的和范围，形成了地理信息科学。
I s = f s ( x, y, z , t , A)
(x,y,z)表示空间位置信息,并且隐含着空间位置关系 的关联. t表示事物的事件发生的信息 ; A表示目标对象的属性信息. IS表示对象在空间尺度s下的地学信息; fs表示目标对象据空间平面形态,把地面对象分为三类:点,线,面. � 地物空间分布特征的确定 :空间位置,大小,形状,空
� 数据采集的方式有很多，包括地图数字化、遥感、
航空摄影测量以及基于GPS的GIS野外数据采集。高 精度GPS定位技术的出现，大大简化了空间数据的 获取，并提高了空间数据的精度。用户只要手持高 精度GPS，就可以进行导航与数据采集。 GPS用于 GIS数据采集，可以使数据采集更为精确、快速、 可靠。
5.2.2时空参数的一体化
� 时间和空间参数在描述空间对象的特征时一般是不 � � � �
可分割的. 在RS中,空间参数表达的信息包括地表的各种地物 ; 时间参数可以表达为成像日期或成像周期 . 在GIS中,开始探讨能表达地理现象时间行为的时态 GIS,GIS数据库向时空数据库转变. 在GPS中,导航定位时空参数一直相关出现 . 3S的时空参数一体化还体现在三者之间 ,时间参数 是一条重要的纽带,只有相近时间获得的数据进行 集合才有现实意义.
2.
� 空间数据库是GIS最基本与最重要的组成部分是 GIS
的核心与运行的基础，是GIS生存与发展的保障。 空间数据库的诞生和发展是为了使用户能够方便灵 活地查询出所需的地理空间数据，同时能够进行有 关地理空间数据的插入、删除、更新、分析、查询 等操作。目前，空间数据库正在努力克服传统数据 库的局限性，与面向对象模型相结合，向更加适合 管理复杂多变的地理信息的数据库方向发展
5.3技术方法的互补性