遥感与地理信息系统应用的实习 - 图文

遥感与地理信息系统应用的实习

一、实习目的

遥感和土地信息系统是土地资源管理专业的重要课程之一，是实践性、应用性很强的技术学科，实习、实验在教学体系中占有非常重要的地位。实习的目的主要是：巩固与加深理解课堂讲授的理论知识，掌握具体的遥感图像分析解译技术与应用方法、土地信息系统应用技术；能够根据遥感图像，提取专题信息，进行自动分类识别和遥感地图制图；能够应用遥感和土地信息系统技术开展应用工作。 二、实习要求

1、通过遥感实习，掌握遥感数据土地利用信息提取方法以及其它遥感信息处理。

2、通过遥感和土地信息系统融合，掌握土地信息获取、处理、应用以及管理的过程和方法。 三、实习内容

1、现代遥感技术分析应用参观学习； 2、土地信息系统应用参观学习； 3、遥感图像专题信息提取； 4、土地利用信息建库和分析利用。 四、具体内容

(一) 现代遥感技术分析应用及遥感图像专题信息提取

现代遥感技术系统及其发展趋势阎守邕（中国科学院遥感应用研究所北京１００１０１）摘要在对遥感技术与应用进行系统分析的基础上，本义首先给出了现代遥感技术系统的总体结构框图，并描述了

遥感任务实施、技术系统和基础研究方面的主要内容、工作过程以及相互关系；接着，对遥感数据采集、分析及应用技术系统的构成、特点以及发展趋势分别作了进一步的论述。

最后，作者对遥感与地理信息系统的结合、遥感成套应用技术发展、基础研究以及商品化等问题提出了自己的看法。关键词遥感，技术系统，发展趋势自８０年代以来，随着全球环境变化监测和研究等计划的提出与实施，遥感技术和地理信息系统（ＧＩＳ）技术等的紧密结合以及新遥感技术领域的不断开拓，使遥感技术的发展和应用进入了一个新的阶段，其特点主要是：（１）大型遥感动态应用任务导向；（２）成套遥感实用技术发展；（３）综合遥感基础研究加强；（４）遥感技术工程化、商品化和国际化。它们使遥感技术与应用能在更广泛和深入的基础上不断地发展创新，比以往任何时候都更紧密地和人们的日常生活与管理工作联系在一起，也使遥感的技术产品和各种信息产品。

遥感技术集合了空间、电子、光学、计算机、生物学和地学等科学的最新成就，是现代高新技术领域的重要组成部分。自从1972年美国第一颗地球资源技术卫星发射成功并获取了大量地球表面的卫星图像后，遥感技术就开始在世界范围内迅速发展和广泛应用。遥感技术的出现揭开了人类从外层空间观测地球的序幕，为人类认识国土、开发资源、监测环境、研究灾害以及分析全球气候变化等提供了新的途径。 遥感技术 环境科学 应用 3S一体化 发展趋势由于遥感具有宏观性强，如一幅美国陆地卫星图象能覆盖地面185公里×185

公里的范围，一幅法国资源卫星图象能覆盖地面60公里×60公里的范围、逼真、机动灵活、全球性、高频率、多学科、综合性强、自动化强及经济效益高等特点，所以，综合遥感技术的特点对地球进行宏观监控和综合调查最为有利、快速。对大区域的环境探测是没有那一门技术可以取代的，非应用遥感不可。

遥感可分为几种，我们平常所说的航空遥感和航天遥感是按平台来分的。如果按信息获取方式及传感器来分，遥感又分为非成象方式（数据、曲线等）和成象方式两种。成象方式又分为主动成象方式，如雷达、辐射计等成象方式和被动成象方式，如光学摄影、扫描成象等成象方式两种。

遥感技术应用很广，它可以用于农林业资源检测、估算农作物产量、监控农作物的生长情况、预报预测农林业灾害、全球天气预报、土地利用规划、空气污染的监测、海洋、地质、水资源、考古、土地及城市规划、交通、测绘、电信等。

遥感是从远离地面的不同工作平台上，如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等，通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测，包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息，能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息，在环境科学领域的应用具有很大优越性。

20世纪90年代以来，环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化，城市扩展动态监测评价，土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，生物栖息地评价和保护，工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析，海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测，珊瑚和红树林的现状调查与变化监测，堤坝的规划与水沙平衡分析，水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析，大气污染范围识别与定量评价，大气气溶胶污染特征参数化，全球水、气和化学元素等的循环研究，全球环境变化以及重大自然灾害的评估等，几乎覆盖了整个地球系统。 近红外：1.4-1.9微米。这是水汽吸收区，反射光谱区。可用扫描方式成象。1.9-2.7微米。这是二氧化碳吸收区，反射光谱区。可用扫描方式成象。

中红外：2.7-4.3微米。这是水汽、二氧化碳吸收区，反射光谱区。可用热探测。4.3-5.9微米。这是二氧化碳、臭氧吸收区，热辐射区。可用热探测。

远红外：8-14微米。这是二氧化碳、氧气、水汽的吸收区，热辐射区。可用热探测。16-24微米:这是半透明区。可用雷达探测。 微波：1.4毫米、3.3毫米、16毫米-15米。利用这几个大气窗口工作的传感器对大气穿透性强，可全天候工作。如雷达、被动的微波探测器就是利用这些大气窗口来工作的。＞30米:这是大气电离层反射（无线电）区。

遥感除了利用上述的大气窗口作为工作波段外，有些气象卫星是选择非透明区作为工作波段（如水汽、二氧化碳、臭氧吸收区），以测量它的含量、分布与温度等。 遥感所用的摄影材料有那些？

一般来说，摄影材料是由摄影机和胶片组成的。用于遥感的摄影机有： 航空摄影机

多光谱摄影机：它们把地物对可见光、近红外光的反射记录在可见光和近红外区

的若干个波段上，以利于目标物的判读。

全景摄影机：一次可拍摄较大的地面范围，故可和红外摄象装置并用，用于输电

线路等的监视及其它的侦察领域）等。

在使用遥感摄影机时，多用胶片作为记录材料。胶片是在聚酯片基上涂上感光乳剂，它能把目标物的反射能量，以光学密度形式记录下来的感光材料。按使用的感光乳剂特性，胶片可分为黑白胶片、红外胶片、彩色胶片、彩色红外胶片等几种。

胶片对各个波长的光谱感光度随胶片的种类而不同： 黑白全色胶片的感光范围：0.4-0.7微米。 黑白红外胶片的感光范围：0.4-0.9微米。

天然彩色胶片，又称真彩色胶片的感光范围：0.4-0.7微米。 彩色红外胶片的感光范围：0.4-0.9微米。

在彩色象片中，红、绿、蓝三层感光乳剂都具有各自的光谱感光度。

一般胶片使用的感光剂是银盐感光剂。在黑白胶片中是把目标物的反射光量按从白到黑的密度记录下来，而在彩色胶片中则是记录到对应的光谱区的感光层上。

一、遥感技术在环境科学中的应用 1.遥感技术在水污染监测方面的应用 （1）利用红外扫描仪监视石油污染

全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字元密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。

（2）利用遥感技术监测水体富营养化

浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。 （3）通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染

废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大，水体反射量也会相应增加，反射峰随之红移，定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65～0.85微米。 （4）应用红外扫描仪监测水体热污染

应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。

（5）通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化

水体总体反射率较低，选择1.55～1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小，从水体向边缘有规律变化，显示出不同程度的植被特征。 2.遥感技术在大气环境监测方面的应用 （1）臭氧层

臭氧层位于地球上空25～30千米的平流层中，对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收，可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带，可用频率为11O83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温，可使用红外波段来探测，如用7.75～13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化，参照浓度与温度的相关关系，推算

出臭氧浓度的水平分布。 （2）大气气溶胶

利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量，工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像，可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动，估计其运动速度，及时预报沙尘暴。通过卫星数据可及早发现森林火灾，把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布，还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割，建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系，可测出烟雾浓度的等值线图。 （3）有害气体

彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况，通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区，植被受污染的情况不宜被人察觉，但其光谱反射率却会明显变化，在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线，在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子，其叶绿素遭到破坏，对红外线的反射能力下降，其彩红外相片颜色发暗，如白蜡树受污染后呈紫红色，柳树呈品红色略带蓝灰色。 （4）气候变化

美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化，得到全球范围内

的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息，对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。 3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用

彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化，热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状，窄的呈线状，城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色，高层楼房带有宽长影，平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色，绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息，对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其它热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同，利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。

4.应用遥感技术监控生态环境

遥感影像真实记录地貌形态特征并提供各环境参数的组合情况，根据其空间一致性和差异性进行区域环境范围的生态区划。利用遥感卫星相片还可以编制森林树种、生长状况和森林覆盖图，使用计算机集群分类，精度可高达8O％ 。一般野生动物环境与森林植被关系最为密切，通过研究植物的分布与长势可大致确定动物的活动繁殖场所，从而编制森林野生动物保护规划。 5.利用遥感技术监测自然灾害

遥感技术对于暴雨、水土流失、地震和山体滑坡等地质灾害的调查与监测也很有效。比如说地震与地球活动构造块体分布及其活动方

式密切相关，利用卫星预测地震技术主要集中在电磁波辐射和电离层异常监测、地表形变监测、红外辐射监测以及卫星重力监测等方面。但由于目前技术条件的限制，地震还是不能准确预测，2008年5月的汶川大地震几乎震碎了中国人的心，期待有一天，我们中国人能通过遥感技术准确预测地震灾害，今天的悲剧永远不要发生了。 二、遥感技术的发展趋势

随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。 1.遥感影像获取技术越来越先进

（1）随着高性能新型传感器研制开发水平以及环境资源遥感对高精 度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。遥感传感器的改进和突破主要集中在成像雷达和光谱仪，高分辨率的遥感资料对地质勘测和海洋陆地生物资源调查十分有效。

（2）雷达遥感具有全天候全天时获取影像以及穿透地物的能力，在对地观测领域有很大优势。干涉雷达技术、被动微波合成孔径成像技术、三维成像技术以及植物穿透性宽波段雷达技术会变得越来越重要，成为实现全天候对地观测的主要技术，大大提高环境资源的动态监测能力。

（3）开发和完善陆地表面温度和发射率的分离技术，定量估算和监

测陆地表面的能量交换和平衡过程，将在全球气候变化的研究中发挥更大的作用。

（4）由航天、航空和地面观测台站网络等组成以地球为研究对象的综合对地观测数据采集系统，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全时域和全空间的资料能力，为地学研究、资源开发、环境保护以及区域经济持续协调发展提供科学数据和信息服务。 2.遥感信息处理方法和模型越来越科学

神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术，会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。统计分类、模糊技术、专家知识和神经网络分类有机结合构成一个复合的分类器，大大提高分类的精度和类数。多平台、多层面、多传感器、多时相、多光谱、多角度以及多空间分辨率的融合与复合应用，是目前遥感技术的重要发展方向。不确定性遥感信息模型和人工智能决策支持系统的开发应用也有待进一步研究。 3.3S一体化

计算机和空间技术的发展、信息共享的需要以及地球空间与生态环境数据的空间分布式和动态时序等特点，将推动3S一体化。全球定位系统为遥感对地观测信息提供实时或准实时的定位信息和地面高程模型；遥感为地理信息系统提供自然环境信息，为地理现象的空间分析提供定位、定性和定量的空间动态数据；地理信息系统为遥感影像处理提供辅助，用于图像处理时的几何配准和辐射订正、选择训

练区以及辅助关心区域等。在环境模拟分析中，遥感与地理信息系统的结合可实现环境分析结果的可视化。3S一体化将最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统。 4.建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统

随着3S一体化，资源与环境的遥感数据量和计算机处理量也将大幅度增加，遥感数据处理系统就必须要有更高的处理速度和精度。神经网络具有全并行处理、自适应学习和联想功能等特点，在解决计算机视觉和模式识别等特大复杂的数据信息方面有明显优势。认真总结专家知识，建立知识库，寻求研究定量精确化算法，发展快速有效的遥感数据压缩算法，建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统。

5.建立国家环境资源信息系统

国家环境资源信息是重要的战略资源，环境资源数据库是国家环境资源信息系统的核心。我们要提高对环境资源的宏观调控能力，为我国社会经济和资源环境的协调可持续发展提供科学的数据和决策支持。

6.建立国家环境遥感应用系统

国家环境遥感应用系统将利用卫星遥感数据和地面环境监测数据，建立天地一体化的国家级生态环境遥感监测预报系统以及重大污染事故应急监测系统，可定期报告大气环境、水环境和生态环境的状况。环境遥感地理信息系统是其支撑系统，在各种应用软件的辅助下实现环境遥感资料的存储、处理和管理；环境遥感专业应用系统是其

应用平台，在环境专业模型的支持下实现环境遥感数据的环境应用；环境遥感决策支持系统是其最上层系统，在环境预测评价和决策模型的驱动下进行环境预测评价分析，制定环境保护的辅助决策方案；数据网络环境是其数据输入和输出的开放网络环境，实现环境海量数据的快速流通。 总之，遥感技术在环境科学领域有广泛应用，随着科学的进步，遥感技术会越来越先进，其所发挥的作用也会越来越大。 土地利用的问题比较复杂，需要用到遥感数据和软件处理、提取、判读等，甚至还需要用地理信息系统软件做空间分析、统计，期间需要跨学科如土壤、地质、植物、生态、经济知识的支援，具体流程因时因地而异。 图像处理及信息提取 1预处理工作

在ERDAS IMAGINGE专业遥感图像处理软件的支持下进行.首先以1∶50000的地形图为基准对两个时相的影像进行校正,经RMS检验,误差小于1个像元,满足研究要求.再在1∶200000行政区划图上提取出研究区,对影像进行AOI裁减,得到研究区范围.然后进行最佳波段选择,用OIF指数法结合各波段间的信息量和相关性分析得:对于本文所研究的两个时相的遥感影像,TM345和TM145是两种最佳的组合方式.

2土地利用信息提取

按国家土地利用现状调查统一分类标准,并结合TM影像的实际分辩能力和土地利用现状特点,将研究区土地划分为耕地、林草地、

园地、建设用地、水域、未利用地等6种利用类型.遥感图像信息提取过程实质上就是遥感影像的分类过程.常用的遥感影像分类方法人工目视解译法和计算机自动分类法两种类型,前者分类精确度较高,后者分类效率较高.由于遥感数据是海量数据,所以实际应用中多用计算机分类法.而提高计算机分类精度一直是遥感领域中一个主要的研究方向.不少学者在这方面做了大量有益的探索,提出了许多提高分类精度的方法,归纳起来有:利用GIS数据为辅助数据提高遥感分类精度,利用空间纹理结构信息,多元、多维遥感信息融合技术,专家系统,人工神经网络技术等.但是,这些方法中的大多数都只重在分类前通过选择一定的波段组合对遥图像单步骤一次性分类来获取分类图像,而忽视对多光谱数据有效的重组利用.多波段性是TM数据的显著特点,在进行遥感图像信息提取的波段选择时,会出现某一波段组合很好的突出这一些地物,而另外一种波段组合又更适合区分另外一些地物情况.因此,很自然就想到能否利用三种波段的多种组合进行多次分类将各地类信息准确提取的出来.从波段组合分析出,对于研究区内的两个时相的影像,TM345和TM145两种是最佳的波段组合方式.

但在提取城区的过程中发现, 1992年的TM345影像上城市用地和大片耕地,色调非常相似都呈浅紫色,很难区分;而在TM145影像上,城市用地呈蓝色调,那几处大片耕地呈浅褐色调,可明显区分,所以本文选择在TM145波段合成影像上提取建设用地.又因为不同地物的波

谱特征是不同的,在不同波段上被反映的灵敏度也不同,从TM的光谱波段及主要用途中可看出,TM3是绿色植物强吸收的可见光红 光波段,可测量植物绿色素吸收率,并依次进行植物分类;而TM4是对叶绿素高反射的近红外波段.所以在提取耕地、林地和草地、园地和未利用土地时,TM345是最佳的波段组合方式;而TM1对水体透射能力强,适用于海岸制图.所以在本次分类中提取水域时,选用TM145的组合方式.因此,本文使用分层分类法,通过两种波段组合方式分别对不同地物进行分类,即在TM145波段组合的影像上提取出建设用地和水域,然后用已经提取出的建设用地和水域在TM345波段合成的影像进行腌膜,再对腌膜剩余影像进行剩余地类的提取,最后将分类结果叠加.

采用监督分类法对掩膜去除建设用地和水域的1992年TM345影像分类时,经过建立模板、评价模板、确定初步分类结果、执行分类、分类后处理等步骤,计算机随机选取200个点检验分类结果,分类精度达到83. 1%.对于掩膜后的2005年TM345影像分类,起初同样采用监督分类法,可分类过程中发现,尽管不断的修改训练区,但分类结果总是不能让人满意,各类别之间相互影响很大,提高了这类地物的分类精度,却又降低了那个类别的分类精度.这种情况下,本文采用基于监督分类的分层提取法提取各土地类型,并在此基础上,结合手动目视修正完成分类.使用这种方法的优点是不会出现分类时土地类型的重复.此方法同所有监督分类一样,首先要定义分类模板,但每一次只需定义两种土地类型.以林草地为例,

在定义模板时,只需选择林草地与非林草地;在完成分类后,保存林草地这一层,并用其对TM345波段合成图作MASK(掩膜),将林草地从影像上去除;然后再对去除林草地的影像进行分类.以此类推,直到完成所有的土地类型分类,即所有的影像全部被腌膜掉.然后将各土地类型在ERDAS

中实现叠加,以实现土地分类.最后,同样进行聚类统计和去除分析,并对照已获得的非遥感信息、配合实地调查进行目视修改.通过计算机选取的200个随机点对其验证,得分类精度达到84. 3%,分类结果令人满意。

在环境方面遥感技术的应用在环境方面遥感技术的应用: 1． 实验目的和任务

探究遥感在城市环境污染保护方面的应用。采用理论联系实际的方法，针对此题进行设计，从而加深对《遥感与地图学》基本理论的理解，着重培养分析问题和解决问题的能力。

了解青岛市的环境污染及其保护情况，组织组员进行实地考察，利用所学知识，分析其环境保护措施对环境污染的改善情况，提出自己的看法，探寻更加快速有效的环境保护方法。 2． 各种实验资料、设备的准备

1986年和2006年的青岛遥感数据图像

ERDAS软件准备

明确该实习任务及其相关的操作步骤；

收集分析有关青岛市环境污染与保护方面的资料； 选择合适的遥感影像。

准备青岛市地图，向本地居民询问青岛市环境污染及保护情况，到图书馆查找青岛市历年环境污染情况文字记载，上网浏览青岛市环境保护局网页，查找青岛市环境保护措施。

用谷歌及截图工具截取相关图片。 3． 实验步骤

（一）单波段tif图像数据输入、多波段组合文件的生成 （二）数据预处理（*该图像已校正完美*） (三) 图像的增强处理

1．图像空间增强 所得到的图像为

2.光谱增强

得到的图像为

3.辐射增强

得到的图像为 （四）非监督分类

得到的图像为（五）监督分类

建立判别函数后进行监督分类

所的图像为

（六）图像的制作 操作完成后即得以下图像

遥感专题图: 1. 专题图一：遥感自然景观图

2. 土地利用专题图

3. 水系图

(二) 土地信息系统应用

土地信息系统能系统地获取一个区域内所有与土地有关的重要特征数据，并作为法律、管理和经济的基础。也就是说，土地信息系统就是把土地资源各要素的特性、权属及其空间分布等数据信息，存储在计算机中，在计算机软、硬件支持下，实现土地信息的采集、修改、更新、删除、统计、评价、分析研究、预测和其他应用的技术系统。土地信息系统按数据特征和软硬件配套系统的不同，可分为统计型和空间型两种。统计型土地信息系统的

信息源是各种统计数据，不涉及图形和国家信息的存贮。空间型土地信息系统的信息源包括图形、图像、文字、字符、数字等，它不仅可以对图像进行数据存贮、处理和分析，也可以对字符、数字进行同样工作。土地信息系统是国家对土地利用状况进行动态检测的前提，也是保证科学管理的前提，它是高科技成果在土地管理上的成功运用。

土地信息一般包括以下四大类：环境信息、基础设施信息、地籍信息和社会经济信息。其中环境信息包括：气候、土壤、地质、地貌、河床、植被、野生动物等；基础设施信息包括：公共设施、建筑物、交通运输系统等；地籍信息包括：权属、测量、土地定级与估价、土地利用控制等；社会经济信息包括：经济发展水平、卫生、福利和公共秩序、人口分布等。中国土地信息系统建设起步较晚，但发展很快。在20世纪80年代初期，黄土高原地理信息系统已经开始启动。1986年原国家土地管理局成立后不久，就将土地信息系统建设纳入土地科技重点发展规划之中。20世纪90年代中期，中国土地信息系统就完成了由项目型向管理型的转变。1995年全国土地信息系统科技成果演示汇报会，有40项应用成果分批演示，体现了中国在较短的时间内土地信息系统的发展规模。从90年代初期开始，全国许多土地管理部门在土地信息系统上投入了大量人力和物力。现在土地信息系统的功能已经覆盖了大部分土地资源和资产的管理工作领域，土地信息系统对国民经济建设也发挥着日益重要的作用。随着计算机信息技

术的飞速发展，土地信息系统的发展必将与计算机信息技术发展同步，推动国土资源管理的科学化和现代化。

土地信息：表征土地系统诸多要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形的总称。

土地信息的特征：1.区域分布性2.数据量大3.信息载体多样性4.土地信息的动态特征

土地信息系统：以土地空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法，适时提供多种空间和动态的土地信息并应用和传播土地信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。 土地信息系统的构成：软件、硬件、数据库、人

土地信息分类原则：1.科学性2.系统性3.稳定性4.完整性和可扩展性5.易用性6.灵活性7.不受比例尺限制8.与有关国家规范和标准协调一致9.考虑数据来源

地球椭球面：具有微小扁率的旋转椭球面非常接近，用来代表地球形状的曲面

大地水准面：平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的封闭曲面 土地信息的空间参考系：地理坐标系，空间大地直角坐标系，平面直角坐标系

土地信息编码原则:1.唯一性2.可扩充性3.易识别性4.简单性5.完整性

土地数据的分类：1.空间特征数据（定位数据）2.时间属性数据（尺

度数据）3.专题属性数据（非定位数据）

土地数据的基本特征：1.属性特征2.空间特征3.时间特征 获取数据源的途径主要有：1.野外实地测量2.摄影测量3.现场专题考察与调查4.社会调查与统计5.利用已有资料

土地数据输入主要考虑的问题：1.统一的地理基础2.空间数据（位置数据）3.属性数据（非空间数据） 属性数据包括：

1. 描述地块实体的数量，质量，权属和利用现状的数据 2. 描述有关地理实体的基本特征的数据 3. 描述地块实体与地理实体相互关系的数据

数据的输出形式分为三种：硬拷贝、软拷贝、电子输出

数据误差主要有四大类：几何误差、属性误差、时间误差、逻辑误差 元数据：描述数据的数据，说明数据的数量，质量，状况和其他有关特征的背景信息 元数据的主要作用：

1.帮助数据生产单位有效的管理和维护空间数据，建立数据文档，并保证即使其主要工作人员撤退时，也不会失去对数据情况的了解； 2.提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售方面的信息，便于用户查询检索空间数据； 3.帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求做出正确的判断；

4.提供有关信息，以便于用户处理和转换有用的数据

数据库：按照一定结构组织的相关数据的集合，是在计算机存储设备上合理存放的相互关联的数据集。

土地数据库：土地信息系统在计算机物理存储介质上存储与应用相关的土地空间数据的集合。

数据库的主要特征：1.能够减少空间数据存储的冗余量2.提供稳定的空间数据结构3.满足用户对空间数据及时访问的需求4.在数据元素间维持复杂的联系5.支持多种多样的决策需要6.应用程序对数据资源的共享7.数据独立性8.统一管理

数据库设计的步骤：概念设计、逻辑设计、物理设计 栅格数据与矢量数据比较分析：

（一）栅格数据结构 优点：1.结构简单2.空间数据的叠置与组合十分方便3.空间分析易于进行4.数学模拟方便5.技术开发费用低 缺点：1.图形数据量大2.难以建立网络连接关系3.地图输出不精美 （二）矢量数据结构 优点：1结构严密，数据量小2.能完整地描述拓扑关系3.图形数据和属性数据的恢复、更新和综合都能实现4.图形输出精确美观

缺点：1.结构复杂，处理技术也复杂2.图形叠置与图形组合很困难3.绘图费用高，尤其高质量绘图4.数学模拟和空间分析极困难 图幅拼接与分割的实质与目的

实质：基本空间关系处理方法的一个应用

目的：在对应空间数据管理时，按图幅存储的数据不能进行大区域的信息分析，需要把相邻图幅凭借成大型数据库；或是数据覆盖区域太

大，不利于输出，有需要把大数据库分割成分析或输出的小区 图幅数据边缘处理的步骤：1.逻辑一致性的处理2.识别和检索相邻图幅3.相邻图幅边界点坐标数据的匹配4.相邻属性多边形公共边界的删除

空间分析：基于土地对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，是指接近、毗邻、符合、交叉和其他模式的拓扑关系分析，其目的在于提取和传输空间信息。

网络分析：依据网络拓扑关系通过考察网络元素的空间属性数据以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面研究的一种分析计算

土地评价方法：运用的比较广泛的主要涉及数理统计，模糊数学，灰色系统等方面的数学模型与方法，主要有：主成分分析，关联度分析，模糊集合综合评价，聚类分析，层次分析，模糊神经网络方法，土地定级估价模型等

土地评价分析的基本思想：为了对研究的对象进行多因子综合分析，需要在多维空间内观察它们的规律，在多数情况下这些因子之间存在着相关关系。

土地信息的表示方法：1.用文字和数字表示2.用专题地图表示3.用语音表示

地图符号：地图的语言，它是表达地图内容的基本手段。

作用：可以指出目标种类及其数量特征和质量特征，并且可以确定对象的空间位置和现象的分布。

地图符号的构成：1.符号的构成要素（1）符号的形状（2）符号尺寸（3）符号的颜色2.地图符号的系统化

土地信息的共享：土地信息的社会化应用，就是土地信息开发部门、土地信息用户和土地信息经销部门之间以一种规范化、稳定、合理的关系共同使用土地信息及相关服务机制。

土地信息共享的三个基本要求：1.要正确的向用户提供信息2.用户无歧义、无错误地接受并正确使用信息3.要保障数据供需双方的权利不受侵害。

地图上的注记分为三种：1.名称注记2.说明注记3.数字注记 面状专题内容的常用表示方法：定点符号法、线状符号法、等直线法，质地法，范围法，点值法，运动线法，统计图法等

土地信息系统的硬件配置主要包括：1.计算机2.数据输入设备3.数据输出设备4.存贮设备

系统设计包括：功能设计、数据库设计、应用设计

信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势。加强国土资源管理，促进福建省经济可持续发展，面向社会提供国土资源信息服务，必须利用现代信息技术，建立结构完整、功能齐全、技术先进并与国土资源管理工作相适应的国土资源信息系统，以此带动国土资源管理方式的根本转变，促进国土资源的保护与合理利用，提高管理工作的效率和透明度，限制各类违法行为，使国土资源各项管理工作向综合化、科学化、公开化的方向迈进。系统建设背景 。

土地管理工作是一项技术性、政策性、时效性、法律性很强的工作。随着社会经济的发展和科学技术的进步，土地管理的方法、手段和管理模式也在发生着深刻的变化。一方面，人们对土地价值的认识逐步深入，土地的深度开发利用、各种形式的变更、出让等越来越频繁；另一方面，政府和各级土地管理部门本身也希望掌握快速、动态变化的土地及相关信息，为政府宏观决策提供及时、准确、可靠的依据。

土地利用现状调查是国家对国情、国力的一项重要调查，基本任务是分县查清各种土地利用类型的面积和空间分布状况、土地权属状况和利用现状，并在此基础上按行政区辖逐级汇总各乡、县、地、省及全国的土地总面积和各地类的面积。土地利用现状调查同时要结合进行土地权属界线调查，是进行建设用地管理以及土地登记的重要前提。因此，土地利用现状调查是土地管理中的一项重要基础环节。 随着经济的飞速发展，土地利用结构和方式日新月异。新世纪的发展战略对土地利用动态监测和土地利用总体规划提出了更高的要求。由于土地利用现状数据管理所涉及的信息种类复杂、数据量大、动态更新频繁、查询统计工作量大，因此必须借助计算机建立土地利用的管理系统。

根据《福建省国土资源信息化规划》和《福建省国土资源政务管理系统与信息服务系统建设总体方案》的要求，由于ArcGis对海量数据具有很高的处理效率及多源数据的管理功能，选择ArcGis作为市级国土资源Gis应用平台，保证系统建设的一致性，使其具有强大

的扩展功能，保证今后整个国土资源信息系统建设的一体化。因此建立基于ArcGis平台的土地利用现状数据库管理系统是土地管理迫在眉睫的大事。系统建设目标

本系统是集Gis（地理信息系统）、RS（遥感系统）以及Gps（全球定位系统）等多项空间信息技术于一体的信息系统。其建成后将实现利用计算机对土地利用现状图形、数据资料和影像等进行动态管理，实现土地信息的更新、查询统计分析、制图输出等功能，并为土地管理部门提供及时、准确的土地利用现状和变更等信息，同时为土地利用总体规划、土地管理提供计算机辅助决策与科学分析，为土地管理的科学化、规范化和信息化服务，提高管理和决策的水平、质量和效率。本系统的建设目标可以概括为以下几个方面： （1）高质量、动态开放、安全的数据管理系统

数据是系统建设最重要的基础，也是系统生命力的根本。系统建立的本身就包含建立一个面向市、县的完善、高质量的地理数据库。数据也能服务于其它系统，如建设用地管理系统，实现数据的完全共享。数据要能得到充分利用，需要系统提供严格统一的规范和标准。为了保证整个数据库具有现势性、保证整个系统具有延续的生命力，系统同时要为这个数据库提供一个能高效、安全的数据更新机制，同时提供方便的数据查询、统计和数据输出的功能。土地利用现状数据是企业和社会的公用空间信息基础，使其成为土地信息系统的一个组成部分，通过城域网、Internet或其它方式，实现城市空间信息资源的共享，为“数字化”的建设奠定基础。

（2）严格、高效、科学的网络化业务管理辅助信息系统 在数据管理的基础上，快速、便利地对土地利用各种数据进行各种条件的查询统计，充分利用地理信息系统的空间分析功能，为土地管理、土地动态监测提供决策支持功能，从而方便业务管理，加快决策速度，提高决策的准确率，提高效率，减少管理成本和代价。 （3）数字土地系统的重要基础

土地利用现状数据库管理系统是数字土地系统的先期工程，其建成将为构建整个数字土地系统打下坚实的基础。 系统设计

土地利用现状数据库管理系统是国土资源管理信息系统的重要组成部分，是国土资源业务信息化的重要标志。因此，在系统建设的过程中，我们将按照软件工程的建设规范、土地业务的相关性、土地管理的特点，结合具体实际，设计管理系统。该系统充分考虑了今后与办公自动化系统的集成，把业务流程与办公自动化流程有机结合，形成一体化的政务信息管理。同时在基于“统一管理、统筹安排”的思想下，系统留有与省、市、县三级政务信息管理系统的接口，满足数据交换的要求，实现全省范围内数据共享。系统为实现与其他土地业务系统之间的衔接关系，用面向对象的方法，通过构建通用组件，架构整个土地管理系统。使整个土地信息管理系统易于扩展、维护、重用及升级，同时也保证了土地业务系统间的数据共享，减少数据的交换，提高数据利用率，真正达到国土资源部的提高国土资源管理信息化水平的要求。

系统开发关键技术

根据系统建设原则，为了实现系统建设目标，该系统的开发将运用以下关键技术： Gis平台

地籍管理的数据特征决定了地籍信息管理系统必须以Gis技术为依托，利用Gis和数据库可以实现空间几何图形与属性数据的同步管理，而流程化的地籍管理业务对涉及的空间几何要素也需要Gis技术的支持。因此， GIS技术是系统建设的关键技术。

GIS即地理信息系统（Geographic Information System）是作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学及相关学科等为一体的新兴学科，近30年来迅速兴起。地理信息系统是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。GIS技术将地理信息相关的空间位置、属性特征及时域特征进行统一的管理，按一种新的方式组织和使用地理信息，以便更有效地分析和产生新的地理信息。

而ArcGis（ESRI公司产品）是国际领先的Gis品牌，海量数据管理及空间分析功能强大，组件化的二次开发手段更有利于系统的深入应用，同时始终积极地对各种主流的IT技术（例如：网络、计算机、操作系统、数据库、人机交互、软件工程以及程序设计语言和方法等）进行跟踪和广泛深入的了解。同时，对其产品结构及技术进行了优化和重构，从而使新一代的ArcGis系列更加适合Gis用户的要求并得以长期保持Gis在这一领域应用的领头羊的地位。

面向对象的系统分析和设计（OOA&OOD）方法：

系统分析与设计将采用面向对象的系统分析与设计（OOA&OOD）方法。开发过程中将应用Rational Unified Process(RUP)方法进行计算机辅助系统分析、软件设计、开发和文档生成，确保系统设计与开发符合软件工程的规范，开发出规范化、具有较高可移植性、可靠性的系统，提高系统开发的效率。

系统分析与设计采用统一建模语言(UML Unified Modeling Language)。UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言，它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不仅支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析到系统开发的全过程。实际上，UML已成为面向对象管理组织（OMG）的一个标准，在世界范围内，至少在近10年内，UML将是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言。

UML将贯穿于系统需求分析、系统设计、系统实现与系统测试的全过程。系统开发过程中UML的应用模型

另外，系统的分析与设计还将采用语义分析模型，从城市管理的法律、法规中提取相关的语义对象，建立语义模型，并与UML模型相结合，建立系统完整的信息模型。 采用关系数据库管理空间数据 当前GIS技术发展的最新趋势是采用关系数据库或对象关系数据库管理空间数据。利用ArcSDE通过RDBMS数据管理的功能，利用SQL语言对空间与非空间数据进行各项数据库操作，同时可以利用关系数据库的海量数据管理、事务处理（Transaction）、记录锁定、

并发控制、数据仓库等功能，使空间数据与非空间数据一体化集成，实现真正的Client/Server结构。OpenGIS 联盟已提出了《SQL的简单空间特征规范》，以上所述的GIS软件开发商都遵从该规范。采用关系数据库管理空间数据库将成为GIS发展潮流，这将增加空间数据的互操作性，并使GIS融入IT技术的主流。

系统将采用关系数据库管理空间数据和属性数据，确保空间和非空间数据的一体化集成。

Client/Server结构与Internet/Intranet技术 在传统MIS领域，Client/Server结构已经成熟，

Internet/Intranet技术应用也较广泛。在GIS领域Client/Server结构正趋于成熟，Internet/Intranet技术处于发展过程中，但未成熟。

对于需要处理大量图形数据的应用，为了提高运行效率，将充分应用比较成熟的Client/Server结构，基于三层模型（Three Tiers）进行开发；对于数据查询和浏览应用，将尽最大可能地应用Internet/Intranet技术，通过Internet发布空间和非空间信息。为将来全面过渡到Internet/Intranet应用模式奠定基础。 全组件式与Internet GIS技术应用

GIS融入IT除了将空间数据交到关系数据库中进行管理以外，开发客户端时，还要考虑使用全组件式的GIS。全组件式GIS软件将GIS的功能从数据输入、编辑、处理（建立拓扑关系）、查询显示、分析（拓扑迭加、网络分析、栅格分析、TIN）和制图输出（Layout）全

部封装成组件，可以根据用户需要，自由定制操作方式和界面。用户可以将GIS组件和其他组件放在一起，采用通用的开发平台，如Visual Basic、Delphi、Power Builder等，而不再受GIS二次开发语言限制。从而极大地方便了二次开发，同时增强了二次开发的扩展能力。

多分辨率无缝影像数据库技术

采用多分辨率无缝影像数据库技术建立历年航空、卫星遥感影像数据库。并采用多源数据无缝集成技术与矢量栅格数据复合、融合技术，提取土地利用现状矢量数据，更新数据库。多分辨率无缝影像数据库技术的应用，将使航空和卫星遥感数据能直接在系统中应用，使工作人员和领导能更直观地了解地表的各种地理信息，增强系统的易用性。

时间GIS技术的应用

自Langran和Chrisman于1988年提出时间地理信息系统（Temporal GIS，简称TGIS）的概念以来，TGIS得到了广泛的研究。时间数据库模型、时空分析和推理、时空数据库管理系统和时空数据的可视化研究是当前TGIS研究领域的重点。土地利用现状数据库管理信息是动态变化的信息，因而在土地利用现状数据管理中时间是一个很重要的要素。利用时间GIS技术完整记录和查询土地利用信息的动态变化，一直是土地信息系统建设中的重要因素。在本系统建设中，将以面向对象分析为基础，借助面向对象空间数据模型，借助关系数

据库技术，和TGIS技术融合在一起，实现土地利用信息的动态一体化管理。系统展望

目前，土地利用现状数据库管理系统是主要针对是土地利用现状数据的入库、更新、打印及查询统计的管理。今后，要在此系统基础上建立土地利用规划系统，叠加总体规划图、分区规划图、各专题图等，增加地图负载的空间数据量。通过用地审批、基本农田保护、耕地占卜平衡等一系列工作的系统化运行，实现土地利用数据一体化集成及动态更新的机制，提高了数据利用率，减少数据的变更步骤，整合相关土地工作结构，加快实际工作效率，使土地信息化工作能形成的完整的、合理的、良性的运作状态。系统总体功能

随着国民经济的飞速发展，土地资源作为人类生存的重要生产资料显得越来越重要。为制定国民经济计划和有关政策，必须确保土地详查资料的现势性，查清土地的类型、数量、分布、利用状况并作出科学的评价，为正确分析农业水平，合理制定用地指标，为农业区划、国土整治、建立土地统计登记制度以及全面管理土地等各项工作服务。

土地利用现状调查是日常地籍管理工作的重要内容，其任务是在土地详查成果和以此建立的初始地籍基础上，对土地权属和土地利用变化进行调查，更新日常地籍成果，满足变更土地登记和年度土地统计的需要，加强土地管理，切实保护耕地，为制定国民经济和有关政策，科学管理和合理利用土地提供准确可靠的现势资料。

在具体实现上，将按业务职能和机构组成划分应用子系统，子系统实际上是应用类与部件的逻辑组合，各子系统通过共享类与部件实现数据的共享。

系统总体结构按功能可分四个部分：土地GIS数据处理子系统，土地利用现状数据库管理子系统、数据发布子系统和系统管理子系统。总体结构如下：耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、水域、未利用地

其中耕地、园地、林地、牧草地归入三大类中农用地的二级类，分类标准没有区别

居民点及工矿用地归入建设用地二级地类，没有明显区别 交通用地中的农村道路归入三大类农用地中其他农用地的三级类，其余归入建设用地的交通用地类

水域最复杂，坑糖水面归入三大类的其他农用地中的坑糖水面及养殖水面，沟渠归入其他农用地中变为农田水利；水库水面和水工建筑归入三大类建设用地中的水利用地，其他归入未利用地的其他类中

未利用地除田埂在三大类中归入农用地的其他用地以外，其余继续计入未利用地。

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(三) 土地利用信息建库和分析利用

1 地理信息系统概念及国内外常用的地理信息系统软件

地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是一项以计算机为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科，是管理和研究空间数据的技术系统，在计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对多因素的综合分析，它可以迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。

目前世界上常用的GIS软件已达400多种。它们大小不一，风格各异。国外较著名的有ARC/INFO，GENAMAP，MGE等；国内较著名的有MAP/GIS，Geostar和CITYSTAR等。虽然GIS起步晚，但它发展快，目前已成功地应用到一百多个领域。 2 地理信息系统在国内外研究应用

尽管现存的地理信息系统软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况。一是利用GIS系统来处理用户的数据；二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信

息系统软件。目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了地理信息系统应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。下面先从GIS理论上提炼和归纳，然后给出应用的例子。

1.地理信息系统在地理空间数据管理中的应用，即以多种方式录入的地理数据，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种方式输出决策所需的地理空间信息。目前流行的数据库管理系统，与GIS中数据库管理系统在对地理空间数据的管理上，存在两个明显的不足；一是缺乏空间实体定义能力；二是缺乏空间关系查寻能力，这使得GIS 在对空间数据管理上的应用日趋活跃。如ARC／INFO在公路管理中的应用；ARC／INFO在对市政设施管理中的应用。后者如北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为基础图形数据，在此基础上综合叠加地下及地面的八大类管线(包括上水、污水、电力、通讯、燃气、工程管线)以及测量控制网，规划路等基础测绘信息，形成一个测绘数据的城市地下管线信息系统。从而实现了对地下管线信息的全面的现代化管理。为城市规划设计与管

理部门、市政工程设计与管理部门、城市交通部门与道路建设部门等提供地下管线及其它测绘部门的查询服务。

2.GIS在综合分析评价与模拟预测中的应用。GIS不仅可以对地理空间数据进行编码、存储和提取，而且还是现实世界模型，可以将对现实世界各个侧面的思维评价结果作用其上，得到综合分析评价结果；也可以将自然过程、决策和倾向的发展结果以命令、函数和分析模拟程序作用上这些数据上，摸拟这些过程的发生发展，对未来的结果作出定量的和趋势预测，从而预知自然过程的结果，对比不同决策方案的效果以及特殊倾向可能产生的后果，以作出最优决策，避免和预防不良后果的发生。如GIS在焦作东部矿区煤矿底板突水预报中的应用 ；GIS在土地信息和土壤保护中的应用。后者如美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地GIS。该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息，建立了潜在威斯康星地区的土壤侵蚀模型A=R*K*L*S*C*P，其中A为潜在的土壤侵蚀(面积/年)，R为降雨量，K为侵蚀土壤参数，L为坡长，S为坡度参数，C为耕地面积，P为管理参数。探讨了土壤恶化的机理，提出了合理的方案，达到土壤保护的目的，还可以利用它对土地进行长期的动态研究，避免土质的重心恶化。这里把土壤侵蚀模型A=R*K*L*S*C*P作用到与之有关数据，达到综合分析评价及模拟预测结果。

3.GIS的空间查询和空间分析功能的应用。为了便于管理和开发地理信息(空间信息和属性信息)，在建库时是分层处理的。也就是说，根据数据的性质分类，性质相同或相近的归并一起，形成一个数据层。这样GIS对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算。这种应用以原始图为输入，而查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示，在空间定位上仍与原始图一致。因此，也可将其称为空间函数变换。这种空间变换包括叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)。这方面应用例子有很多，例如在城市规划过程中，对城市中救护车、救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划；如何安排多路警车交通路线，以保证在紧急时刻，在任意地方应至少能有一辆警车在事发后最短时间内赶到出事地点；在环境保护方面，对水土流失导致土地资源的破坏进行评价；在区域环境质量现状评价过程中，对整个区域的环境质量进行客观地、全面地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态；在地学方面，MAPGIS在油气勘探中和在成矿预测中的应用，解决了肉眼所不能看见的深部构造问题和指明矿产的远景区。在大都市防震减灾系统中的应用，1994年的美国洛杉机大地震，就是利用RAC／INFO进行灾后应急响应决策支持，成为大都市利用GIS技术建立防震减灾系统的成功范例。日本横滨大地震后，日本政府决定利用GIS技术建立更好的能快速响应的防震减灾系统。日本建筑署建设研究所、NASDA等政府机构在联合国区域发展支持下，建立了防震减灾应急系统，选用ARC／INFO对横滨大地震的震后影响作

出评估，建立各类数字地图库，如地质、断层、倒塌建筑等图库。把各类图层进行叠加分析得出对应急有价值的信息，该系统的建成使有关机构可以对象神户一样的大都市大地震作出快速响应，最大程度地减少伤亡和损失。在野生动植物保护中的应用，世界野生动物基金会(WWF)采用GIS软件ARC/INFO作为“老虎与人类”保护项目的主要技术工具。利用ARC/INFO空间分析功能，WWF已找到新的方法来帮助世界最大的猫科动物改变它目前濒于灭种的境地。

4.GIS的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的发展是从地图制图开始的，因而GIS的主要功能之一用于地图制图，建立地图数据库。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比，利用GIS建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题，如行政区划图、土地利用图、道路交通图等等。更重要的是由于GIS是一种空间信息系统。它所制作的图也能够反映一种空间关系，可以制作多种立体图形，而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。在地图的输出中，MAPGIS达到世界先进水平。

5.运用GIS系统，建立起专题信息系统和区域信息系统。专题信息系统如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、草场资源信息系统、水土流失信息系统和目前上海正在建立长途电信局GIS系统等等。这类信息系统具有有限目标和专业特点，系统数据项的选择和操作功能是为特定的专门目的服务。区域信息系统如加拿大国家信息系统、美国Oakridge地区模式信息系统等等。这类信息系统主要以区

域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，其特点是数据项多，功能齐全，通常具有较强的开放性。这两种信息系统与上述四种GIS应用或多或少有重叠处，但这里强调的是完整性、系统性、故与它们分开讨论。

6.地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。遥感数据是地理信息系统重要信息源。其实目前大多数GIS系统已揉进图像处理功能，并把它作为其一个子模块。这种应用如海湾战争期间，美国国防制图局GIS实时服务，为战争需要在工作站上建立了GIS与遥感的集成系统，它能用自动影像匹配和自动目标识别技术处理，处理卫星和高低侦察机实时获得战场数字影像，及时地将反映战场现状的正射影影像叠加到数字地图上，数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时的实时服务。

7.应用GIS一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。如国家九五攻关项目“紧缺金属资源快速勘察评价系统”，这个系统中，分为地质变量信息提取模块、数据挖掘模块、物探数据处理模块、图像处理模块、综合预测模块等，其中地质变量信息提取模块使用了MAPGIS中基本输入函数、空间功能分析函数，目前这个系统已初具皱形。

8.GIS中属性数据的综合及融合。在现有的GIS中，属性数据只是用于检索和查询，或进行简单的统计，难以深入的分析，难以发掘隐含在其中的模式和规律。在众多项的属性数据中，有时将几个属性项的属性数值加以综合，构成一个具有某领域特定意义的新属性项新

属性值，这种综合不是综合前属性数据值的简单反映，也不是它们的孤立集合，而是经过某领域研究人员深思熟虑的综合分析，用数量表示某领域问题的综合概念和结果特征。国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中，我们对研究区进行合理网格大小划分后，利用GIS空间分析功能，求得每个网格单元的各地层、岩体、脉体的面积及相应的面积百分数、各断裂的长度、方向等众多的属性数值，在此基础上，我们用具有特定意义数学模型计算出三个综合属性值，分别为相对熵、断裂的优益度和中心对称度。用相对熵来考查围岩蚀变组合特征与矿化的关系；在以构造为主要控矿因素的内生矿产中，用断裂的优益度来评价每个网格单元是否有利储矿；用中心对称度来研究和圈定古火山机构、小型等轴状隐伏侵入体等具有放射状断裂体系的环形构造。

数据融合的概念始于70年代，但直接促其迅速发展的是进入90年代以后，最初以军事应用为目的的数据融合技术现今亦用于工业和农业。我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中，引进数据融合技术，融合GIS的属性数据，进行地质异常单元的圈定与评价。利用GIS对空间数据强大的显示功能，显示其结果。我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中，如前面所述，求出各网格单元的各属性项的属性数据值(即各变量值)，我们知道，地学数据是典型的多源空间数据，它们的量刚不一、形式多样；既有定量数据、又有定性文字描述数据，因此在数据融合前，必须统一量刚、把定性数据定量化，然后筛选出独立、有用

的变量(包括综合变量)，选择相应的数学模型(包括定量模型、定性模型和定量定性混合模型)和模型单元，确定地质异常临界值大小，根据它对未知单元进行异常圈定和异常评价，最后利用GIS其显示结果。通过GIS空间叠加分析，对其属性数据值的预处理、筛选、数据融合，利用GIS管理、显示，使其结果的应用范围与利用价值大大提高。

总之，GIS为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化，创造了空前良好的条件和环境。

基础地理信息，这是百科里面的信息 基础地理信息主要是指通用性最强，共享需求最大，几乎为所有与地理信息有关的行业采用 作为统一的空间定位和进行空间分析的基础地理单元，主要由自然地理信息中的地貌、水系 、植被以及社会地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素构成，另外，还 有用于地理信息定位的地理坐标系格网，并且其具体内容也同所采用的地图比例尺有关，随 着比例尺的增大，基础地理信息的覆盖面应更加广泛。基础地理信息的承载形式也是多样化 的，可以是各种类型的数据、卫星像片、航空像片、各种比例尺地图，甚至声像资料等等。

至于发布系统， 就刨除地理信息来说，发布就是表示思想、观点、文章和意见等东西通过报纸、书刊或者公众演讲等形式(现在扩大到电视、网络等)公诸于众，也包括图片、文字、动画等数据。

地理信息的发布系统，也是根据不同的应用功能来划分的，比如面向交通的，面向灾害的，面向洪水的，面向土壤的等等，基本的功能当然都有放大、缩小、平移、查询、量算等，比较高级的有缓冲分析、统计分析、叠置、网络分析等。实际上可以参考比如百度地图 google地球 google地图 天地图 ，还有国家水利、土地、矿产等相关单位网站上的关于入长江黄河流量情况、降雨量情况、某区域土地利用变化情况。是将获得的基础信息到传到网上，供人查询。

对于地理信息发布系统来说，数据是关键，是核心，是血液，没有基础地理信息数据的系统，什么都不是。 地理信息系统建库: 建库主要步骤

1. 启动数据库服务器。 2. 建立与数据库服务器的连接。

3. 在SuperMap Deskpro中建立新的数据源，并导入数据。 4. 分析所建立的空间数据库的存储结构（或数据组织结构），并对各个元数据表进行分析。 5. 实验总结。 建库成果界面

地理信息系统分析利用:

1.ENVI 软件简介

ENVI 全称是The Environment for Visualizing Images，是美国ITT VIS

（ITT Visual Information Solutions）公司的旗舰产品，是由遥感领域的科学

家采用交互式数据语言IDL(Interactive Data Language)开发的一套功能

强大的遥感影像处理软件。它是快速、便捷、准确地从影像中提取信

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