遥感与地理信息系统的结合探讨

孙玉娥 李宏宾

（1.郑州市市政工程总公司 河南 郑州 450000；2.郑州市市政工程勘测设计研究院 河南 郑州 450000）

1 遥感与地理信息系统的结合是技术必需

遥感技术是一种快速进行大区域空间数据采集和分类的有效手段，从遥感图像中可以快速准确地提取地面目标的空间和属性信息。随着遥感技术的发展，这种技术所获得的信息越来越丰富。而GIS则是管理和分析空间数据的有力工具。两者操作对象都是空间实体，相互之间联系支持，互联补充，两者的结合也是技术上的必需。

1.1 遥感是GIS重要的数据源，有效的数据更新手段。GIS之所以有效，是因为它的数据是新鲜的、有效的。遥感手段能够迅速有效、准确、综合性地、大范围地采集环境和资料数据，同时，遥感数据具有多光谱和动态多时相的特点，它为GIS数据更新提供了全方位的手段和动态数据源。

1.2 GIS为遥感分析提供有用的辅助信息和良好的技术环境。利用GIS空间数据帮助处理遥感图像，可以有效地改善遥感分析，提高遥感数据的分类精度。在利用遥感数据识别地物目标时，主要通过其光谱特性来间接反映出各种地物的差异。这样，常常发生“同物异谱”和“异物同谱”的现象，影响了分类的精度。而GIS存储的空间数据如高程、坡度、坡向、土壤、植被、土地利用等信息对遥感数据分类的影响很大，是遥感分类经常用到的数据。例如，森林覆盖的分类受高程和坡度的影响大，同样是森林，高度不同，生长的树种不同，阳坡、阴坡也不同，这种关系仅用遥感资料是不能解决的，必须把高程和坡向的数据在地理位置上和遥感图像中的像元一一对应起来综合分析。这样就可以解决由于光谱类似而造成的类别混淆，改善分类效果。也就是说，现有的基于光谱特征的多波段分类技术，仅利用了遥感数据所提供的最直接的信息，而未顾及到目标的空间分布及相互联系，而GIS空间数据部分地隐含了这种空间关系，所以可在图像分类中作为遥感数据处理的辅助信息源，以提高遥感图像分类的精确性和可靠性。由于分类可信度的提高，又推动了GIS中数据快速更新的实现。GIS中确定的实体位置以及DEM可以显著提高遥感的定位精度及分析精度，从而提高整个遥感的应用水平。

另外，RS与GIS的结合可以进一步加强GIS的空间分析功能。一方面现代遥感技术的多平台、多波段、多时相、周期性的实时采集可以获取直观的地表景观信息，不仅真实的反映了区域的地理环境信息，而且能动态的反映社会经济环境情况。另一方面，随着遥感技术的发展，遥感信息自动识别水平的大大提高，为利用遥感信息进行空间分析提供了先进的手段，也保证了GIS的空间分析的现实性。因此，可以利用信息符合技术，与GIS中的空间信息和属性信息结合起来进行空间分析，可以获得更可靠、更广泛的分析结果。

2 遥感与GIS结合的途径

遥感与GIS结合的途径有三种：

2.1 矢栅一体的GIS：它能够融入遥感图像的栅格数据，这相应要求GIS能够进行图像处理，增强分类；进行图像的目视和矢量化；矢、栅共存，时时处处准确叠合。

2.2 通过国际标准的空间数据交换格式作中间媒介，相互转换，这方面的统一目前尚有一些困难。

2.3 通过GIS与遥感系统间建立接口，实现格式转换与数据传送。

3 遥感与GIS的结合方式

遥感与GIS的结合方式通常有三种

3.1 分开但平行的结合。各系统有不同的用户界面、不同的工具库和不同的数据库。RS的数据结构为格栅数据，其几何定位信息为其行、列数，而其属性信息为其灰度值，GIS多为矢量数据结构，可实现矢-栅转换，因此，RS与GIS之间的结合实质上只是数据转换、传输和配标。为了便于管理，在具体的实施中有两种结构，一种是GIS作为RS的一个子系统，另一种是RS为GIS的一个子系统，这种结构更易实现。因为在GIS中增强栅格数据处理功能比在RS中增加矢量数据处理、分析及数据库管理功能更容易一些，逻辑上也更为合理。

3.2 为表面无缝的结合。这种结合方式的系统有统一的用户界面、不同的工具库和不同的数据库。这种结合的软件系统比较多。

以上两种方式的结合都需要建立一种标准的数据交换格式作为RS与GIS之间、各种GIS之间、GIS与电子地图之间的数据交换格式和标准。

3.3 为整体的结合。这种结合方式的系统有同一个用户界面、工具库和数据库。即将RS与GIS真正的集成起来，形成数据结构和物理结构均为一体化的系统。这是RS和GIS结合的理想方式。

4 RS用于GIS空间数据的更新

GIS的生命力将最终取决于其空间数据的现势性，且这一问题随着GIS技术的成熟而显得更加突出。遥感数据是GIS的重要信息源和数据更新手段。可以从遥感图像中快速而准确可靠地提取地面目标的空间和属性信息。我国卫星遥感地面站的实际工作经验证明，大约每1～2年TM影像可覆盖我国国土一次，其数据的现势性比常规的地图资料要好。因此，利用遥感图像实施GIS空间数据库的更新具有重要意义和价值。

4.1 利用遥感图像处理技术实现数据更新的方法步骤

（1）根据地物的反射或辐射特性，选择相应的多波段、多时相遥感影像。航空摄影像片影像分辨率高，几何精度好，仍是更新1：5000、1：1 万、1：2.5 万、1：5 万、1：10 万比例尺地图的主要资料。 随着航天遥感技术的发展，航天遥感图像的分辨率、几何精度、光谱分辨率的提高，航空遥感图像不仅可以用于1：5万比例尺地图的更新，还可以用于1：1万、1：2.5万比例尺地图的更新。用卫星影像获取地面要素的矢量信息，可选用美国陆地卫星的TM多光谱图像或法国的SPOT卫星图像。SPOT卫星图像的产品有全色、多光谱和立体图像三种。针对不同物体的光谱特性，即物体不同，其吸收、反射核辐射电磁波的性能各不相同，当同时使用几个不同的光波段获取影像时，不同物体就在不同光波段的图像上被突出的表现出来，根据地物要素的光谱特性和利用卫星的光谱段，可以直接在卫星图像上判读各种地物要素。

（2）对图像进行预处理：目的是根据资料及所需要的专题信息设法提高遥感图像的可分性。其技术方法有：反差增强、边界增强、均衡化、比值组合处理（产生比值影像、差值影像）、色度空间转换等。通过图像与处理，便于提取其中一些可分性高的波段和目标。

（3）自动识别分类，是对预处理后图像进行模糊分类、领域分类和纹理分类。然后选择分类结果最好的一种。

（4）进行几何精校正处理。是为了与地图数据配准，取得投影方式一致、比例尺一致，便于入库存储而进行的，也就是用传统的图像同名控制点相对应的方法来实现的。

（5）矢量化处理。为了更新GIS的矢量数据库，需要将遥感图像与GIS空间数据相对应的图形加以透明方式叠加，发现和确定需要更新的内容。然后将栅格数据进行矢量化处理。

（6）入库前的预处理。如：处理数据，更新区域新、旧数据间的关系，建立拓扑关系等。

最后，数据就可以按GIS指定的数据结构入库了。

4.2 由遥感影像支持的GIS数据库更新的两种途径

（1）对GIS总体数据库的直接更新。这里存在访问权限问题，只能有高级用户或系统管理员负责实施。对一种地物要素的数据进行变化处理，需要同时与之相联系的所有地物数据及相关关系。

（2）处理结果的独立存储。从遥感影像上提取的有关地物的信息，采取与总体数据库相同的数据结构加以存储，作为一种新的数据辅助GIS数据库的建立、维护与更新。

5 RS与GIS结合的前景

地理环境信息是人类生存、生产、生活、发展的基础信息，由于遥感手段发展变化日新月异，分辨率、清晰度越来越高，多光谱、多时相以及全天候的图像也得到全面应用，采用遥感和GIS结合的方式，动态更新基础地理信息产品地图的工程研究正在实施之中，可以预见，其前途是辉煌的。两者的结合，也将是两者使用水平上产生重大飞跃。