二、遥感和地理信息系统结合的方法

地理信息系统和遥感是两个相互独立发展起来的技术领域，随着它们应用领域的不断开拓和自身的不断发展，即由定性到定量、由静态到动态、由现状描述到预测预报的不断深入和提高，它们的结合也逐渐由低级向高级阶段发展。遥感和地理信息系统的结合经历了由低级向高级阶段的发展过程。最早的结合工作包括把航空遥感像片经目视判读和处理后编制成各种类型的专题图，然后将它们数字化和输入地理信息系统。这种方法有许多不合理的方面，首先目视判读、人工转绘繁琐、费时、训练要求高、随意性大、精度差等；其次这种结合方法的技术流程的逻辑是不太合理的，遥感是高效的信息采集手段，地理信息系统是借助计算机存储和输出专题信息的技术工具， 而将人工判读和转绘取得的专题地图作为综合系统输入的起点，这实际上降低了综合系统所应有的作用。但这种方法仍然广泛地被使用，主要原因是对于缺乏数字图像分析设备或者缺乏可靠的、自动的图像处理应用程序的用户十分方便。从 70 年代中后期开始，各种影像分析系统得到了迅速而广泛地发展。大量的遥感数据以及图像分析系统图像分类所形成的各类专题信息，可以直接输入地理信息系统，整个过程能在“全数字”的环境下进行，图像数据能够在生成编辑地图的屏幕上显示，标志着遥感和地理信息系统的结合进入了新的阶段。

地理信息系统和图像处理系统都是使用计算机对空间信息进行操作处理的技术系统，但实现两者的结合尚需解决几个难题，其中阻碍结合的主要问题是数据的获取和存贮结构各不相同。卫星是以唯一的格网方式收集地面数据，例如陆地卫星专题制图仪数据以 30×30m 的格网分辨率对地面进行扫描

获取地表的瞬时信息。采用这种栅格格式，所有信息都是以像元集合的形式来存贮的，每个像元代表某一空间坐标上的信息，像元间的位置关系隐含于行、列值中，极易于实施如叠置等空间操作。图像处理系统能处理栅格结构的数据，不足的是栅格数据的分辨率较低，很难用于绘制线划图。目前已研制的许多地理信息系统中，多数是矢量型的，即用点、线、面表示各要素的位置特征。矢量结构具有很高的位置精度，并能够与传统的制图方法相衔接， 而遥感数据的图像数据和制图数据是以两种不同的空间概念来描述客观世界的。一般来说，制图数据是以地物的形式（如交通特征、地块）来填充“空白的二维欧氏空间”；而遥感是把空间划分为一系列的紧密连接的像元，例如，这些像元可以表示地物在某一波长的反射值。若不进行进一步的处理， 就不能从图像数据中识别地物，还需要对这些信息进行判读。相反地，制图数据存贮的是数据分类处理后又经过判读的结果。因此，地理信息系统与遥感的真正结合，很大程度上取决于对这两种表示方法之间相互转化的理解和概念化能力，也就是如何有效地实现遥感的栅格信息与地理信息系统的矢量信息之间相互转化的接口。通常已基本解决的结合方法是把一种数据结构转换成另一种数据结构，即实现矢量到栅格以及栅格到矢量的转换，从而像元或分类能作为辅助数据输入到地理信息系统中；或者把地图特征转换到图像分析系统中。但随之也引发了一些其它问题。首先，图像分析系统不具备数据库管理的功能，在进行图像分析时，还需要采集和传输与空间数据紧密联系的属性数据。其次就是图像与精度高的数字地图之间的几何配准问题。机载遥感图像由于存在几何变形，特别是地形起伏比较大的地区，通常采用对数据进行几何纠正以及和地理信息系统公用底图相匹配的方法来重新组织图像数据，匹配过程是由重新取样的技术实现的。这种技术包括在底图上定义新像元的位置和根据最邻近算法或内插法来插补数据，但实际应用中并不十分理想，一是配准中依靠数字地面模型（DEM）纠正高程位移的工作量非常大； 二是图像与地图间尚存在局部的不配准。

目前，地理信息系统和图像分析系统之间的接口仍然不是很完善，其中缺少相互支持的交换标准也是阻碍这种结合的一个重要因素。地理信息系统的类别与遥感能够检测的类别不相对应，例如，由于分辨率的原因，卫星图像上被树木覆盖的小河就不能判读出来；反之图像分析系统容易判别的一些类型可能与地理信息系统描述的类别不相对应。

在实际的操作中，地理信息系统和图像分析系统都是复杂的计算机系统，综合系统对设备的要求将更高，对硬件要求高速、大容量并具备图像处理能力。

遥感与地理信息系统相结合，既可以保证地理信息系统具有高效和稳定的信息源，又可以对遥感信息进行实时处理、科学管理和综合分析，实现监测、预测和决策的目的。它们结合的技术方法可以包括：

1.遥感图像纠正：在地理信息系统支持下，根据坡向和遥感影像之间的相互关系，采用数字相关技术自动选取控制点，进行遥感影像的几何纠正。 2.建立数字高程模型：采用视差模型可由遥感立体像对直接生成数字高

程模型，免去了地形等高线数字化的繁重工作，同时也避免了地面高程插值造成的误差。

1. 复合显示：遥感与地理信息系统叠加复合显示，可以帮助用户快速而准确地选择训练样区或直接进行分类结果的屏幕编辑。

2. 专题信息提取：在地理信息系统支持下，由遥感影像自动提取专题信息，更新地理信息系统数据库。

3. 遥感影像地理信息系统操作：调用地理信息系统图像操作功能处理遥感影像，包括数字变换、统计量算等。

4. 遥感与地理信息系统集成技术系统：融遥感处理与地理信息系统功能为一体的集成系统。

总的来说，地理信息系统和图像分析系统的结合有两种主要方式： 1）通过数据接口，使数据在彼此独立的地理信息系统和图像分析系统两

者之间交换传递（图 6-4）。这种结合是相互独立、平行的，它可以将图像处理后的结果送入地理信息系统，同时也能将地理信息系统空间分析的结果送入图像处理软件，从而实现信息共享。

2）地理信息系统和图像处理系统直接组成一个完整的综合系统（集成系统）。它可以分成两个层次：

1. 两个软件模块共用一个用户接口，可以实行栅格—矢量的串行或并行处理（图 6-5a）。它应具备将地理信息系统的矢量数据直接进行图像处理、统一不同性质数据输入方式、误差分析和遥感数据进行时态变化模拟的能力。

1. 将地理信息系统和遥感组成一个统一的综合体，实现两者的真正的结合（图 6-5b），这是一个长期的目标。该系统具有在层结构中协调栅格和矢量数据、允许进行综合的空间查询、进行同所谓的基于测量信息系统的结合、产生现实世界中实体的综合模型以及根据该模型可以确定相应的空间表示法等功能。

值得注意的是，地理信息系统和遥感系统的结合并不是一个完全单向的操作，地理信息系统的信息也可以反馈到图像处理系统中，增强和完善图像处理系统的功能。例如，利用地理信息系统的叠置功能进行遥感影像与地理数据的信息复合，从而确定结构与目标（如道路、水资源和居民点等）之间的相互关系，这样就大大地增强了作业人员的判读能力。