环境信息系统

第一章：环境信息系统

信息：用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

信息的特点：信息的客观性—与客观事物紧密相联系的；

信息的适用性—信息对决策是十分重要；

信息的传输性—信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备(包括远程终端)，和以一定形式提供给有关用户，也包括信息在系统内各子系统之间的传输和交换。

信息的共享性—信息与实物不同，它可以传输给多个户，为多个用户共享，而其本身并无损失。

数据：是一组可识别的符合、包括字母、数字、图像、声音或其他符号。

在计算机化的环境信息系统中，数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。

数据的特点：（1）数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。（2）环境信息系统的建立，首先是收集数据，然后对数据进行处理，即对数据进行运算、排序、转换、分类、增强等，其目的就是为了得到数据中包含的信息。对同一数据每个人的解释可能不同，因而获得信息量的多少与人的知识水平和经验有关。（3）信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。也就是说数据是信息的载体。

系统：一系列相互作用以完成某个目标的元素或组成部分的集合。系统也可以是指由相互联系、相互作用又相互依存的若干单元所组成的，具有一个共同目标的有机整体。

系统的特点：目的性，关联性，结构性（层次性），整体性。

信息系统：指输入数据，经过加工处理，输出信息的系统。

信息系统的构成：对象的处理模型，信息处理模型，系统实现的物质基础。

环境信息系统：将一切用于环境管理、环境科学研究等与环境保护相关的信息系统。

环境信息系统的功能：（1）从功能上：环境信息系统指一个获得、存取、编辑、处理、分析和显示环境数据的系统。（2）从内容上：环境信息系统指一个包含了计算机软件、计算机硬件、环境数据和专业人员

的系统。

环境信息系统的特点：（1）内容上的跨学科、方法上的高新技术集成；（2）数据量大，数据种类复杂，且具有严格的时空意义；（3）数据精度要求高；用户界面要求高。

EIS的基本功能：输入；查询；编辑；分析；输出。

环境信息系统的应用：（1）人们应用EIS对地球表层环境状况和自然资源等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境状况和环境要素的空间分布、空间结构、空间联系和空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发及环境综合治理的依据，从而为区域经济发展服务。（2）环境虚拟与模拟；环境状况调查与管理；环境规划；环境监测；环境保护；环境地理信息系统；环境影响评价；宏观决策支持。

第二章：环境空间数据库

数据库系统：由计算机软、硬件资源组成的系统，它实现了有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问。

数据库的特点：（1）有效地组织数据，即对数据进行合理设计，以便计算机存取；（2）方便地将数据输入到计算机中；根据用户的要求将数据从计算机中抽取出来。

数据库的组成：用户——数据库管理系统——储存设备上的数据——计算机硬件。

数据库系统的特点：A、数据共享性：所有用户可以同时存取数据；数据库不仅可以为当前的用户服务，也可以为将来的用户服务；可以使用多种语言完成与数据库的接口。B、数据独立性：物理数据独立；逻辑数据独立。C、减少数据冗余度。D、数据的一致性。

空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合，以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。

空间数据库（系统）组成：包括3部分：（1）空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合，一般是以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。（2）空间数据库管理系统：是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义，提供必需的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件（3）数据库应用系统：应用模块。

常规数据库管理系统扩展：直接对常规数据库管理系统进行扩展，

加入一定数量的空间数据存储与管理功能。

空间数据库引擎：在常规数据库管理系统上加一层空间数据库引擎，实现空间数据的存储与管理。

空间数据库的设计过程：①人类对客体的认识、抽象，建立概念模型。②将概念模型转换为计算机能够接受的形式，即数据模型。

地理空间是一个三维空间，有四个基本实体：点实体；线实体；面实体；体实体

地理空间实体间的联系：（1）空间联系：空间位置，空间分布，空间形态、空间相关等

空间信息反映了空间分析所能揭示的信息，彼此互有联系（2）时间联系：通过实体变化过程来反映。（3）属性联系：实体间的属性主要体现为属性多级分类体系中的从属关系、聚类关系和相关关系。

数据库的模型：实体模型：客观事物在人们头脑中的反映；数据模型：客观事物在计算机系统中的描述

实体：客观事物在信息世界中称为实体。

实体集：性质相同的同类实体的集合称为实体集。

属性：实体有许多特性，每一特性在信息世界中都称为属性。

实体联系：一对一；一对多；多对多。

数据模型：实体模型的数据化。

字段：对应实体的属性，也称数据项。

记录：字段的有序集合称为记录，它用来描述一个实体，是相应于这一实体的数据

表：同一类记录的集合

关键字：能唯一标识表中每一个记录的一个或多个字段的最小组合称为关键字。

常见数据模型：层次模型——层次数据库；网状模型——网状数据库；关系模型——关系数据库。

层次数据库模型：将数据组织成一对多（或双亲与子女）关系的结构。特点为：（1）有且仅有一个结点无双亲，这个结点即树的根；（2）其它结点有且仅有一个双亲。

层次模型的优点：层次和关系清楚，检索路线明确。层次模型的缺点：不能表示多对多的联系。在GIS中若采用这种层次模型将难以顾及公共点、线数据共享和实体元素间的拓朴关系，导致数据冗余度增加，而且给拓朴查询带来困难。

关系模型：二维表格中每一列中的元素是类型相同的数据；行和列的

顺序可以任意

表中元素是不可再分的最小数据项；表中任意两行的记录不能完全相同，表中不允许有表。

关系模型中应遵循以下条件：（1）二维表中同一列的属性是相同的；（2）赋予表中各列不同名字（属性名）；（3）二维表中各列的次序是无关紧要的；（4）没有相同内容的元组，即无重复元组；（5）元组在二维表中的次序是无关紧要的。

关系模型的优点：（1）结构灵活，可满足所有用布尔逻辑运算和数字运算规则形成的询问要求；（2）能搜索、组合和比较不同类型的数据；（3）加入和删除数据方便；（4）适宜地理属性数据的模型。关系模型的缺点：许多操作都要求在文件中顺序查找满足特定关系的数据，若数据库很大的话，这一查找过程要花很多时间。

在网络模型中，各记录类型间可具有任意多连接的联系（见示例）。一个子结点可有多个父结点；可有一个以上的结点无父结点；父结点与某个子结点记录之间可以有多种联系（一对多、多对一、多对多）。网络模型的优点：可以描述实体间复杂的关系。网络模型的缺点：表示数据间联系的指针数据项会大大增加数据量；会增加数据库建立和维护的复杂性。

DBMS功能：数据库定义功能；数据库管理功能；数据库建立和维护功能；通信功能。

DBMS组成：（1）数据定义语言DDL及其翻译程序（2）数据操纵语言DML及其编译(或解释)程序（3）数据库管理例行程序：系统运行控制程序、语言翻译处理程序和DBMS的公用程序

关系模型的三种关系操作：（1）选择：挑选出满足指定条件或指定范围的记录（2）投影：从数据库文件中将指定的字段挑选出来（3）连接：按照某个条件将两个数据库文件连接生成一个新的数据库文件

标准DBMS存储空间数据的局限性：空间数据记录是变长的（如点数的可变性），而一般的数据库都只允许把记录的长度设定为固定；在存储和维护环境空间数据拓扑关系方面存在着严重缺陷；一般都难以实现对环境空间数据的关联、连通、包含、叠加等基本操作；不能支持复杂的图形功能；单个环境地理实体的表达需要多个文件、多条记录，一般的DBMS也难以支持；难以保证具有高度内部联系的GIS数据记录需要的复杂的安全维护

对象：是对客观世界实体的抽象描述，由信息（数据）和对数据的操

作组合而成。

类：是对多个相似对象共同特性的描述。

消息：是对象之间通信的手段，用来指示对象的操作。分公有消息和私有消息。

方法：是对象接收到消息后应采取的动作序列的描述。

实例：是由一特定类描述的具体对象。

元类：是相似的类的共同属性的抽象，元类的实例是类，类的实例是对象。

对象具有封装性和继承性，涉及到分类、概括、聚集、联合、继承和传播等概念。

协议：是一个对象对外服务的说明，它告知一个对象可以为外界。

封装：是将某件实物包围起来，使外界不必知道其实际内容。

继承：从某类对象得到另一类对象的特征和能力。如饭店子类从建筑物类继承地址、建筑日期等属性。引入类的继承，就出现了类的层次结构，也就有了超类（基类）、子类（派生类）的概念。

概括：是把一组具有相同特征和操作的对象归纳在一个更一般的超类中。

联合：是相似对象的抽象组合，可看作是更高层次的集合对象。

聚集：是类似于联合的抽象化概念，不强调整个对象的具体细节

传播：作为联合和聚集的一种工具，通过一种强制性的手段将子对象的属性信息传递给复杂对象。

面向对象数据库系统的实现方式：一方面，它巧妙地容纳了EGIS 中拓扑数据结构的思想，能有效地表达空间数据的拓扑关系。另一方面，面向对象数据模型在表达和处理属性数据时，又具有许多独特的优越性。

第三章：地理信息系统

数据：客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。

信息：向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。

信息的特点：(1)信息的客观性(2)信息的适用性(3)信息的传输性(4)信息的共享性

数据与信息的关系：信息与数据是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义数据只有对实体行为产生

影响时才成为信息。

地理信息：表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。

地图：将地理环境诸要素按照一定的数学法则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于平面上的图形，以传递各种自然和社会现象的数量与质量的空间分布和联系以及随时间的发展变化。

地理信息的结构与特征：构成（S, T, A)S: 空间要素；T: 时间要素；A: 属性要素

特征：(1)属于空间信息；(2)具有多维结构的特征；(3)时序特征十分明显

地图与地理信息的关系：1. 地图是地理信息载体；2. 地图是地理信息的传统数据源；3. 地图是GIS的查询与分析结果的表示方法。

地理系统：一个多层次的巨系统，它具有多层次的结构和泛目标的功能，需要多学科的知识结构和多种形式技术体系的支持。地理系统是认识地理圈的事物、现象和发生发展过程，理解物质迁移与能量转换内外循环的规律，认识地理规律、掌握地理信息，以调控资源与环境为目的的逻辑思维过程。

地理信息系统：以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。

简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。

地理系统是地理信息系统的科学依据；地理信息系统是研究地理系统的科学技术保证。

地理信息系统的特点：1、公共的地理定位基础；2、具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力3、系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；

4、以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。

地理信息系统的功能：数据输入、存贮和编辑；操作运算；数据查询和检索；应用分析；图形显示和结果输出；数据更新

地理信息系统的应用：1. 统计与量算；2. 规划与管理；3. 预测与监测；4. 辅助决策

地理空间：指物质、能量、信息的形式与形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续。

地理信息：一个时空过程，它存在于一定物质、能量载体，并能从一种载体向另一种载体进行转移，从而形成所谓的信息流。按照认知关系可将地理信息载体化分为地理主体和地理对象两种。

平面直角坐标系(X,Y)建立了对地理空间良好的视觉感，并易于进行距离、方向、面积等空间参数的量算，以及进一步的空间数据处理和分析。

地理信息系统中的地理空间，指经过投影变换后放在笛卡儿坐标中的地球表层特征空间，它的理论基础在于旋转椭球体和地图投影变换。

空间对象一般按地形维数进行归类划分：点：零维；线：一维；面：二维；体：三维

时间通常以第四维表达，但目前GIS还很难处理时间属性。

空间对象的维数与比例尺是相关的。

点实体：有位置，无宽度和长度；抽象的点

线实体：有长度，但无宽度和高度；用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多；度量实体距离。

面实体：具有长和宽的目标；通常用来表示自然或人工的封闭多边形；一般分为连续面和不连续面。

地理数据的基本特征：（1）空间特征：表示实体的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称定位特征或几何特征，一般用坐标数据表示（2）属性特征：表示实体的特征。如名称、分类、质量特征和数量特征等。（3）时间特征：描述实体随时间的变化，其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的和长期的。

地理数据的来源：（1）地图数据：地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要得信息源（2）遥感数据：各种遥感数据及其制成的图像资料（航片、卫片）包含着及其丰富的地理内容，尤其是先进的卫星遥感技术的广泛应用，能为地理信息系统提供源源不断的、现势性很强的数据（3）统计数据、实测数据及各种文字报告：各种地理要素的统计数据、实验和各种观测数据、研究报告等

地理空间数据的类型：1. 类型数据：居民点、交通线、土地类型分布等。2. 面域数据：多边形中心点、行政区域界限和行政单元3. 网络数据：道路交叉点、街道和街区等。4. 样本数据：气象站、航线和野外样方的分布区等。5. 曲面数据：高程点、等高线和等值区域。6. 文本数据：如地名、河流名和区域名称。7. 符号数据：点状符号、线状符号和面状符号

拓扑关系：能够从质的方面和整体的概念上反映空间实体的空间结构

关系。

拓扑学是研究图形在保持连续状态下变形时的那些不变的性质，也成为“橡皮板几何学”。

拓扑属性：在拓扑变化下能够保持不变的集合属性。

独立点：若地图平面上反映一定意义的零维图形的附近没有其它图形与之联系，则称这个零维图形为独立点。

结点：若在某个有一定意义的零维图形附近还存在另外有意义的零维图形与之联系，则称这个零维图形为结点。

弧段：地图平面上连接两结点的有一定意义的一维图形称为边（Edge），也叫弧段

面：由一些边围成的有一定意义的闭合区域称为面

线──节点式拓扑结构的四原则：方向性（线必定从起结点开始到终结点结束）

连接性（线和线的连接处必定是结点）

围合性（面必定是由线围合而成）

相邻性（线必定有左多边形、右多边形）

地理空间数据的拓扑关系：拓扑邻接：同类元素之间的拓扑关系。

拓扑关联：不同类元素之间的拓扑关系。

拓扑包含：同类不同级元素之间的拓扑关系。

地理空间数据拓扑关系应用价值：（1）确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标和距离（2）利于空间要素查询（3）重建地理实体，例如利用弧段构建多边形，最佳路径的选择的等

地理空间信息的方向关系：方向关系：地理事物在空间中的相互方位和排列顺序。

描述空间实体的方向关系，对于点状空间实体只要计算两点之间的连线与某一基准方向的夹角即可，该夹角称为连线的方位角。

基准方向通常有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵线方向三种。

计算点状和线状空间实体、点状和面状空间实体时，只需将线状和面状空间实体视为由它们的中心所形成的点状实体，然后按点状实体来求解方向关系即可。

地理空间信息的度量关系：度量空间关系主要是指空间对象之间的距离关系。

这种距离关系可以定量地描述为特定空间中的某种距离，如A实体距离B实体100m。也可以应用与距离概念相关的术语，如远近等进行定

性的描述。

隐式表示：

由一系列定义了始点和终点的线及某种连接关系来描述，线的始点和终点坐标定义为一条表示椅子形式的矢量，线之间的指示字，告诉计算机怎样把这些矢量连接在一起形成椅子，隐式表示的数据为：椅子的属性——一系列矢量——连接关系

显式表示：就是栅格中的一系列像元(点)，为使计算机认识这些像元描述的是某一物体而不是其它物体。

矢量数据结构：矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。

特点：定位明显，属性隐含。

获取方法：(1) 手工数字化法；(2) 手扶跟踪数字化法；(3) 数据结构转换法。

栅格数据结构：栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地理要素的非几何属性特征。特点：属性明显，定位隐含。

获取方法：(1) 手工网格法；(2) 扫描数字化法；(3) 分类影像输入法(4) 数据结构转换法。

遥感数据：（1）手工方式：可在专题地图上均匀地划分网格，每一单位格子覆盖部分的属性数据成为各点的值，形成栅格地图文件；（2）矢量数据转换：数字化仪跟踪，得到矢量数据，再转为栅格数据；（3）图片扫描数据：扫描数字化方法，逐步扫描专题地图，将扫描数据重新采样和再编码得到栅格数据文件。

栅格数据:栅格数据结构实际就是像元阵列，每个像元由行列确定它的位置。由于栅格结构是按一定的规则排列的，所表示的实体位置很容易隐含在网络文件的存储结构中，且行列坐标可以很容易地转为其它坐标系下的坐标。在网络文件中每个代码本身明确地代表了实体的属性或属性的编码。

栅格数据结构就是像元阵列，每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。每个栅格单元只能存在一个值。直接编码：将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行从左到右逐像元记录，也可奇数行从左到右而偶数行由右向左记录，为了特定的目的还可采用其他特殊的顺序。

链码：由起点位置和一系列在基本方向的单位矢量给出每个后续点相对其前继点的可能的8个基本方向之一表示。8个基本方向自0°开始按逆时针方向代码分别为0，1，2，3，4，5，6，7。单位矢量的长度默认为

一个栅格单元。

块码：采用方形区域作为记录单元，数据编码由初始位置行列号加上半径，再加上记录单元的代码组成。

四叉树编码：是根据栅格数据二维空间分布的特点，将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2 n，且n>1），直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树。四叉树分解，各子象限大小不完全一样，但都是同代码栅格单元组成的子块，其中最上面的一个结点叫做根结点，它对应于整个图形。不能再分的结点称为叶子结点，可能落在不同的层上，该结点代表子象限单一的代码，所有叶子结点所代表的方形区域覆盖了整个图形。从上到下，从左到右为叶子结点编号，最下面的一排数字表示各子区的代码。

为了保证四叉树分解能不断的进行下去，要求图形必须为2n×2 n的栅格阵列。n 为极限分割次数，n＋1是四叉树最大层数或最大高度

各种编码的优点：

直接栅格编码：简单直观，是压缩编码方法的逻辑原型（栅格文件）；链码：压缩效率较高，以接近矢量结构，对边界的运算比较方便，但不具有区域性质，区域运算较难；

游程长度编码：在很大程度上压缩数据，又最大限度的保留了原始栅格结构，编码解码十分容易，十分适合于微机地理信息系统采用；

块码和四叉树编码：具有区域性质，又具有可变的分辨率，有较高的压缩效率，四叉树编码可以直接进行大量图形图象运算，效率较高，是很有前途的编码方法。

矢量数据结构向栅格数据结构的转换：

矢量数据转换成栅格数据后，图形的几何精度必然要降低，所以选择栅格尺寸的大小要尽量满足精度要求，使之不过多地损失地理信息。为了提高精度，栅格需要细化，但栅格细化，数据量将以平方指数递增，因此，精度和数据量是确定栅格大小的最重要的影响因素。

栅格尺寸确定①计算若干个小图斑的面积S（i＝1，2，…，n）；②求小图斑面积平均值＝；③求栅格尺寸L＝（）1/2。

栅格数据结构向矢量数据结构的转换：多边形边界提取；边界线追踪；拓扑关系生成；

去除多余点及曲线圆滑

边界线追踪：边界线跟踪的目的就是将写入数据文件的细化处理后的栅格数据，整理为从结点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格点中心的坐标

拓扑关系生成：对于矢量表示的边界弧段，判断其与原图上各多边形空

间关系，形成完整的拓扑结构，并建立与属性数据的联系。

去除多余点及曲线圆滑：由于搜索是逐个栅格进行的，必须去除由此造成的多余点记录，以减少冗余。

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第四章：遥感

遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标物体的信息，经过信息的传输及其处理分析，来识别物体的属性及其分布等特征的综合技术。遥感技术的特点：（1）宏观性、综合性：覆盖范围大、信息丰富。一景TM影像为185×185平方公里；影像包含各种地表景观信息，有可见的，也有潜在的。（2）多波段性：波段的延长使对地球的观测走向了全天候。（3）多时相性：重复探测，有利于进行动态分析

遥感的分类：1、按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。2、按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。3、按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等4、按照资料的记录方式：成像方式、非成

像方式5、按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感

遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。

遥感技术系统的组成：（1）遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验（2）遥感信息获取：中心工作。遥感平台和传感（3）遥感信息处理：处理的（3）遥感信息应用

当前遥感发展主要特点与展望：1、多国发射卫星的局面已经形成2、高分辨率小型商业卫星发展迅速3、雷达卫星遥感日益受到青睐，星载主动式遥感的发展，是探测手段更趋多样化。4、高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容。高光光谱分辨率传感器是指既能对目标物成像又可以测量目标物波谱特性的光学传感器。5、遥感应用不断深化6、地理信息系统的发展与支持是遥感发展的又一进展和动向。GIS的发展；遥感手段获得的丰富信息GIS的科学管理；遥感应用有赖于GIS提供多种信息源进行信息复合及其综合分析。

GIS是遥感的进一步发展和延伸，成为遥感发展的一个新动向。遥感的应用：遥感应用从内容上可以概括为资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划及全球宏观研究四大领域。

一、遥感在资源调查方面的应用；1、在农业、林业方面的应用：农、林土地资源调查、病虫害、土壤干旱、盐化沙化的调查及监测。土地利用类型调查；精细农业；作物估产；“三北”防护林遥感综合调查2、遥感在地质矿产方面的应用：客观真实地反映各种地质现象，形象地反映区域地质构造,地质找矿工程地质、地震地质、水文地质和灾害地质3、在水文、水资源方面的应用水资源调查、流域规划、水土流失调查、海洋调查等；青藏高原水资源调查；夏威夷群岛淡水资源；二、遥感在环境监测评价等方面的应用：1、在环境监测方面的应用；污染物位置、性质、动态变化及对环境的影响；环境制图;长江三峡库区环境本底调查、环境演变分析、动态监测等2、在对抗自然灾害中的应用：灾害性天气的预报；旱情、洪水、滑坡、泥石流和病虫害；森林火灾

3、在区域分析及建设规划方面的应用：1、区域性是地理学的重要特点2、腾冲、长春、三北防护林等都是遥感区域分析的典范。3、城市化和城市遥感的兴起：城市土地利用、环境监测、道路交通分析、环境地质、城市规划等

四、遥感在全球性宏观研究中的应用：1、全球性问题与全球性研究（Global Study）2、人口问题、资源危机、环境恶化等3、利用GPS 监测和研究板快的运移；深大断裂活动；全球性气候研究和灾情预报；

世界冰川的进退。

五、遥感在其它方面的应用：1、在测绘制图方面的应用：卫星遥感可以覆盖全球的每一个角落，不再有资料的空白区；重复探测，为动态制图和利用地图进行动态分析提供了信息保障；可以缩短成图周期，降低制图成本；数字卫星遥感信息可直接进入计算机进行处理，省去了图像扫描数字化的过程；改变了传统的从大比例尺逐级缩编小比例尺地图的逻辑程序

2、在历史遗迹、考古调查方面的应用

3、在军事上的应用

波的概念：波是振动在空间的传播。

机械波：声波、水波和地震波

电磁波：由振源发出的电磁振荡在空气中传播

电磁辐射:这种电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。

电磁波的特性：1、电磁波是横波2、在真空中以光速传播3、电磁波具有波粒二象性：电磁波在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。波动性：电磁波是以波动的形式在空间传播的，因此具有波动性；粒子性：它是由密集的光子微粒组成的，电磁辐射的实质是光子微粒的有规律的运动。电磁波的粒子性，使得电磁辐射的能量具有统计性。

波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。

电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。

在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，其按波长可分为长波、中波、短波和微波。波长最短的是γ射线。电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不同。

遥感常用的电磁波波段的特性：

（1）紫外线(UV)：0.01-0.4μm；碳酸盐岩分布、水面油污染，高空遥感不宜采用（探测高度2000m以下

（2）可见光：0.4-0.76 μm；鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段；采用光学摄影方式接收和记录地物对可见光的反射特征。也可扫描方式

（3）红外线：0.76-1000 μm。近红外0.76-3.0 μm，中红外3.0-6.0 μm；远红外6.0-15.0 μm；超远红外15-1000 μm。红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射（热污染、火山、森林火灾），全天时遥感。（4）微波：1mm-1m。由于微波的波长比可见光、红外线要长，能穿

透云雾而不受天气影响，全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力，能直接透过植被、冰雪、土壤覆盖物，发展潜力大。

电磁辐射源：1、自然辐射源：（1）太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源；常用5900的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围极大；辐射能量集中-短波辐射。大气层对太阳辐射的吸收、反射和散射。（2）地球的电磁辐射：小于3 μm的波长主要是太阳辐射的能量；大于6 μm的波长，主要是地物本身的热辐射；3-6 μm之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。2、人工辐射：主动式遥感的辐射源。雷达探测：分为微波雷达和激光雷达；微波辐射源：0.8-30cm；激光辐射源：激光雷达—测定卫星的位置、高度、速度、测量地形等。

对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。

反射光谱的特性：地物的反射率（反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长而变化。影响地物反射率大小的因素：入射电磁波的波长；入射角的大小；地表颜色与粗糙度。

地物的反射率随入射波长变化的规律。

地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。

地物的光谱特性具有时间特性和空间。

透射光谱的特性：透射率：入射光透射过地物的能量与入射总能量的百分比。

透射率随着电磁波的波长和地物的性质而不同。

遥感图像解译分为两种：

影像解译，也称判读或判视，指从图像获取信息的基本过程，即根据各专业（部门）的要求，运用解译标志和实践经验与知识，从遥感影像上识别目标，定性、定量地提取出目标的分布、结构、功能等有关信息，并把它们表示在地理底图上的过程。

遥感图像目视解译：指专业人员通过直接观察或借助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

遥感图像计算机解译：以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征，结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的解译。

目标地物的特征：色：指目标地物在遥感影像上的颜色，包括色调、颜色和阴影。

形：指目标地物在遥感影像上的形状，包括形状、纹理、大小、图形等。

位：指目标地物在遥感影像上的空间位置，包括目标地物分布的空间位置、相关布局等。

目标地物识别特征：色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调（也叫灰度）

颜色：是彩色图像中目标地物识别的基本标志。

阴影：是图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子。据此可判读物体性质或高度。

形状：目标地物在遥感图像上呈现的外部轮廓。

纹理：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。

大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量。

位置：指目标地物分布的地点。

图形：目标地物有规律的排列而成的图形结构。

相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。

心理特点对遥感图像解译的影响：（1）同一时刻，只有一种地物是目标地物,图像的其余部分以目标地物的背景出现,此时判读者的注意力往往集中在目标地物上.

（2）判读者的知识和经验对目标地物的确认有一定的导向作用,因此,不同的解译者可能得出不同的结论.（3）心理惯性对目标地物的识别有一定的影响.4）观察的时效性.正确辨认目标地物,需要一个最低限度的时间才能完成.

目视解译方法：直接判读法:使用的直接判读标志有色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图案等。

对比分析法:同类地物对比分析、空间对比分析、时相动态对比法。

信息复合法:利用透明专题图或透明地形图与遥感图像复合，根据专题图或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标地物的方法。综合推理法:综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推断某种目标地物的方法。

地理相关分析法:根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存，相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。

遥感图像目视解译步骤：1、目视解译准备工作阶段：明确解译任务与要求；收集与分析有关资料；选择合适波段与恰当时相的遥感影像。2、初步解译与判读区的野外考察初步解译的主要任务是掌握解译

区域特点，确立典型解译样区，建立目视解译标志，探索解译方法，为全面解译奠定基础。野外考察：填写各种地物的判度标志登记表，以作为建立地区性的判度标志的依据。在此基础上，制定出影像判度的专题分类系统，建立遥感影像解译标志。

3、室内详细判度：统筹规划、分区判度，由表及里、循序渐进，去伪存真、静心解译。

4、野外验证与补判：包括：检验专题解译中图斑的内容是否正确;检验解译标志.；疑难问题的补判：对室内判读中遗留的疑难问题的再次解译

5、目视解译成果的转绘与制图：一种是手工转绘成图；一种是在精确几何基础的地理地图上采用转绘仪进行转绘成图。