地學空間分析精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的地學空間分析主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：地學空間分析范文

一、教師對評價理念的思考日趨深入

問卷數(shù)據(jù)顯示，84%的教師認同教育評價的目的在于創(chuàng)造適合兒童的教育，“以學生為本”的理念逐步深入人心。面對廣泛的學習資源，60%的教師認為學生應參與對資源的篩選和使用，74%的教師認真研究了學科課程標準，并將標準中的能力要求進行了細化，根據(jù)學生實際情況，分階段制定了可操作、可測量的教學目標，44%的教師能夠充分利用反饋信息，幫助學生進行自我診斷，培養(yǎng)學生語言認知能力。

二、教師對評價方法的使用日益多樣

針對高中課程設置中三大類型模塊，87%的教師認為在評價方式上應采取不同的測試方法。在教育評價中，除了使用測試法獲得數(shù)據(jù)以外，47%的教師還經(jīng)常使用問卷法來搜集信息，33%的教師通過訪談法記錄學生學習過程，15%的教師經(jīng)常撰寫觀察報告，5%的教師使用文獻法對獲取的信息進行分析。58%的教師使用電子檔案將學生材料進行歸類，14%的教師通過電子郵件與學生進行溝通，6%的教師創(chuàng)建了虛擬學習社區(qū)對學生進行心理疏導和學習指導。

三、教師對模塊評價的設計維度

日益多元

很多學校將學生課堂表現(xiàn)、出勤及作業(yè)完成情況和學生模塊考試成績按比例核算后相加對學生予以學分認定。這樣的做法將學生平日的表現(xiàn)納入評價體系，有助于促進學生學習習慣和方法的養(yǎng)成，改變了以往僅依靠一次考試成績來證明一切的做法。43%的教師認為，這種做法還不能充分體現(xiàn)過程性評價理念，應該再加入更多的內(nèi)容，例如課題研究、科技制作、課題報告、操作技能測驗等來促進學生綜合素質的提高，改變主要依靠書面考試的評價體系。41%的教師認為學生在學習過程中的表現(xiàn)和學生模塊成績所占的理想比例應是4：6，認為理想比例是3：7的教師占37%。

針對這次問卷調查中反映出的問題，提出以下建議：

一、學校應進一步完善形成性評價體系

學生評價是在系統(tǒng)、科學和全面搜集、整理、處理和分析學生信息的基礎上，對學生發(fā)展和變化的價值作出判斷的過程，目的在于促進教育與教學改革，使學生全面發(fā)展。從問卷中可以看出，由于認識的不到位，各高中學校形成評價體系的機制還不成熟。28%的教師認為將課題研究、科技制作等操作能力考核內(nèi)容納入到評價體系沒有必要，理由是高考沒有這樣的考試形式；44%的教師認為這會對學校管理和教學實施帶來困難；19%的教師認為這樣做加大了教師的工作量；9%的教師認為學生不會感興趣。高中階段的形成性評價更關注學生在完成綜合性任務中表現(xiàn)出的自主收集信息和處理信息的能力；與人討論、合作、溝通和協(xié)調的能力；有條理地展示任務成果的能力。因此，建議學校進一步細化模塊評價體系，依據(jù)學生能力培養(yǎng)目標，將各個學科占40%或30%的形成性評價內(nèi)容進行分解，通過讓學生參與內(nèi)容的制定、權重的分配、等級的劃分等活動，促進學生明確發(fā)展方向，熟知學習內(nèi)容，積極參與活動，運用所學知識，解決實際問題。

二、學校應加強學科測試資源庫的建設

第2篇：地學空間分析范文

關鍵詞　遙感地學智能圖解模型；土地覆蓋—土地利用；遙感影像分類

1 引言

土地覆蓋/土地利用 (lc/lu) 分類是隨著遙感技術發(fā)展而出現(xiàn)的針對土地分類的新概念。土地覆蓋側重于土地的自然屬性，是被自然營造體和人工建造物所覆蓋的地表諸要素的綜合體的反映，遙感影像分類可對所有地表覆蓋物（包括已利用和未利用）進行分類；而土地利用則側重于土地的社會屬性，是人類根據(jù)土地的自然特點，按照一定的經(jīng)濟、社會目的，采取一系列生物、技術手段，對土地進行長期或周期性的經(jīng)營管理和治理改造活動。土地利用是一個把土地的自然生態(tài)系統(tǒng)變?yōu)槿斯ど鷳B(tài)系統(tǒng)的過程，是自然、經(jīng)濟、社會諸因素綜合作用的復雜過程，土地利用的方式、程度、結構及地域分布和效益，既受自然條件影響，更受到各種社會、經(jīng)濟、技術條件的約束，而且社會生產(chǎn)方式往往起決定性的作用[1～2]。土地利用是土地覆蓋變化的最直接和主要的驅動因子。

lc/lu 調查已經(jīng)成為開展土地利用預測、自然災害防治及土地規(guī)劃管理和環(huán)境保護等關鍵的基礎性工作，受到廣泛重視。隨著遙感技術和地學分析模型的深入發(fā)展，利用遙感技術對區(qū)域的土地覆蓋或土地利用情況及動態(tài)變化進行定期或不定期的監(jiān)測，成為最迅速可靠和理想有效的手段之一。在開展遙感 lc/lu 的調查研究工作中，經(jīng)常將兩者合并考慮，建立統(tǒng)一的分類系統(tǒng)，稱為遙感 lc/lu 分類體系。本文針對香港地區(qū) lc/lu 特點，在多平臺遙感數(shù)據(jù)（包括 tm、spot－h(huán)rv、irs－1c pan）和地理輔助信息（包括地形數(shù)據(jù)和目視解譯土地利用圖）基礎上，首先提出遙感地學智能圖解模型 (rsigim)，并初步建立 lc/lu 智能化分類體系，最后是香港地區(qū)土地覆蓋分類的實例分析。

2 土地覆蓋/土地利用遙感分類一般研究方法

常規(guī) lc/lu 遙感分類方法主要包括傳統(tǒng)分類方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡分類方法、基于知識分類方法等。

2.1 傳統(tǒng) lc/lu 遙感分類方法

傳統(tǒng)的遙感影像分類方法包括區(qū)域劃分分類、分層分類（包括決策樹）、統(tǒng)計分類等。其中區(qū)域劃分和分層分類主要是根據(jù)遙感影像中的地學分異規(guī)律，針對影像中屬于不同大類或景觀區(qū)域，通過層次劃分采用不同的分類決策規(guī)則，從粗到細進行逐步分類。成功典例如騰沖航空遙感實驗的景觀分異的樹狀模式，通過對河湖沉積相的識別進行江漢平原土地利用分類等等[3]。這種分類方法需要依賴分類者對影像地學規(guī)律的達到一定的認識程度，才能夠比較準確地反映真實的地學分布規(guī)律，其缺點是很難把握分類規(guī)則的標準，其中定性的成份比較多。而統(tǒng)計分類方法，如動態(tài)聚類、最小距離、最大似然分類器等，都是利用遙感數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值特征或與訓練樣本數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)計關系來進行地物分類，依賴于遙感影像數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性，一定程度上定量化地反映類別間的數(shù)學分布的特征。但純粹的數(shù)理統(tǒng)計方法，由于沒有地學知識的支持而難以真實反映一些特殊的地學分布，特別是處理復雜空間信息時難以確定其統(tǒng)計參數(shù)。

2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡影像分類

與傳統(tǒng)分類方法相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡 (ann) 分類方法一般可獲得更高精度的分類結果，因此 ann 方法在遙感土地覆蓋/土地利用分類中被廣泛應用，特別是對于復雜類型的土地覆蓋分類，ann 方法顯示了其優(yōu)越性。如 howald(1989)、mcclellad(1989)、hepner(1990)、t.yosh ida(1994)、k.s.chen(1995)、j.d.paola(1997) 等利用 ann 分類方法對 tm 圖像進行土地覆蓋分類，在不同程度上提高了分類精度；kanellopoulos(1992) 利用 ann 方法對 spot 影像的土地覆蓋進行了多達 20 類的分類，取得比統(tǒng)計方法更精確的結果；g.m.foody(1996) 用 ann 對土地覆蓋中的混合像元現(xiàn)象進行了分解；l

.bruzzone 等 (1997) 在 tm－5 遙感數(shù)據(jù)、空間結構信息數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)（包括高程、坡度等）等空間數(shù)據(jù)基礎下，用 ann 方法對復雜土地利用進行了分類，比最大似然分類方法提高了 9% 的精度[4～8]。與統(tǒng)計分類方法相比較，ann 方法具有更強的非線性映射能力，因此，能處理和分析復雜空間分布的遙感信息。但是目前大多數(shù) ann 方法主要是針對遙感數(shù)據(jù)的計算行為，同樣缺乏地學知識的支持，因此，也不能真實反映遙感影像殊類型的分布特征。

2.3 基于地學知識符號邏輯推理的影像分類

基于符號知識的邏輯推理遙感分類方法是在傳統(tǒng)基于地學分異規(guī)律的分類方法基礎上，通過對地學知識進行符號化表達和形式化邏輯推理的過程，來實現(xiàn)信息的判別，一定程度上能真實地反映地學分布規(guī)律。但是，由于遙感信息模糊、復雜的特點，很難用結構化、符號化的地學知識來表達蘊涵的土地覆蓋規(guī)律及其動態(tài)發(fā)展的過程，而且遙感影像包含的信息量巨大，用串行的符號邏輯推理的處理方式進行影像分析，效率不高。近年來，在遙感 lc/lu 分類應用研究中，開始嘗試用基于知識的邏輯推理分類方法和建立專家系統(tǒng)來進行遙感分類工作。如術洪磊 (1997) 等以規(guī)則形式表示遙感影像解譯知識，使用 tm 數(shù)據(jù)和 dem、坡度、土地利用圖等地理輔助數(shù)據(jù)，從遙感影像處理、地理數(shù)據(jù)、專家知識一體化角度，對基于知識方法的遙感影像分類方法進行了研究；s.w.wharton(1987) 通過建立光譜知識庫來提高城市土地覆蓋分類的精度；b.kartikeyan 等 (1995) 建立了遙感土地分類專家系統(tǒng)的框架模型，其中包括光譜知識庫、推理機、知識自動獲取機等，并針對光譜知識進行了實際的土地覆蓋分類的實驗工作[9～12]。

3 遙感地學智能圖解模型及土地覆蓋/土地利用遙感分類

3.1 遙感地學智能圖解

遙感地學智能圖解 (rsigim) 是研究如何用計算機系統(tǒng)模擬地學專家對遙感影像的綜合地學解譯和決策分析的過程，從低到高分別需要經(jīng)過包括信息傳輸及基本處理分析、影像的視覺生理認知理解、邏輯心理認知理解、知識發(fā)現(xiàn)、決策分析等多個層次的綜合過程（圖 1）。r sigim的最終目的是對影像中包含的地物目標、地學現(xiàn)象和過程等進行描述、識別、分類和解釋，對遙感影像中地物和目標的類別、大小、結構、相互關系及其他地學屬性等成像機理和內(nèi)在特征進行提取，對蘊涵在遙感影像中的地學知識進行挖掘和表達，并進一步融合地學模型，進行地學現(xiàn)象和地學過程預測和決策分析。

圖 1 遙感地學智能圖解 (rsigim) 結構框架

 fig.1 the framework of rsintelligent geo-interpretation model

3.2 基于 rsigim 的土地覆蓋/土地利用分類體系

基于 rsigim 土地覆蓋/土地利用分類方法體系，包括 3 個層次的結構模型（圖 2）。①數(shù)據(jù)預處理模型主要通過數(shù)理計算和統(tǒng)計分析進行影像的基本處理和分析，根據(jù)影像上未知地物在特征空間上數(shù)理統(tǒng)計的差異而實現(xiàn)基本分類和信息識別，獲得對影像的基本單元分布的初步認識；②基于神經(jīng)計算的影像分類模型是進一步模擬視覺神經(jīng)處理系統(tǒng)的形象思維，在一定的地學知識支持下，通過對已知樣本數(shù)據(jù)集的學習，獲得復雜的非線性映射網(wǎng)絡結構，實現(xiàn)對影像的土地覆蓋類型從粗到細的層次分類；③最后在一定的結構化地學知識庫（包括光譜知識庫、地形知識庫、土地利用知識庫等）的支持下，通過基于符號的邏輯推理，從事實和服從一定的地學規(guī)律角度上對分類結果進行補充確認和修正，并結合目視解譯獲得的土地利用圖進行土地利用的更新和決策分析。

圖 2 基于遙感地學智能圖解的土地覆蓋分類體系結構

 fig.2 systematic structure of land-cover classification based on rsgii

4 應用實例

4.1 香港地區(qū)土地覆蓋/土地利用概況

香港土地利用規(guī)劃在回歸之前，經(jīng)歷了幾個歷史時期，包括針對 1949～1952 年間突然的大陸移民潮及 50 年代經(jīng)濟膨脹引起的土地需求而采取的應變式土地利用規(guī)劃、70 年代由于人口增長在“有限度擴散”政策下進行的發(fā)展新市鎮(zhèn)初步規(guī)劃、80 年代編制的針對綜合土地利用和交通發(fā)展規(guī)劃的“全港發(fā)展策略”和“機場發(fā)展計劃”。長期以來，港英政府主要以圍繞港口建設的發(fā)展策略以及采取對內(nèi)地的隔離政策和對新界屬于“租借”的擔心，長期以來對相對平坦而廣闊的新界地區(qū)的土地利用計劃只進行有限度發(fā)展，

形成全港比較畸形的土地利用布局[13]。香港地區(qū)的地形、地貌非常復雜，因此，土地覆蓋類型比較復雜多樣，而且由于本身是一個人口居住密集的以城市為主體的地區(qū)，隨著經(jīng)濟發(fā)展，人為的建設等因素使得土地覆蓋和土地利用在時間和空間跨度上是多變的[14]。利用遙感獲得的影像數(shù)據(jù)，通過綜合分析方法，進行土地資源包括土地覆蓋情況、土地利用現(xiàn)狀、土地利用變遷等調查，將為土地利用的決策規(guī)劃提供實時、動態(tài)、快速的實證數(shù)據(jù)。遙感監(jiān)測手段為土地利用的規(guī)劃提供了動態(tài)、可靠、綜合的基礎數(shù)據(jù)準備，通過對遙感土地覆蓋/土地利用發(fā)展、現(xiàn)狀、趨勢的分析，對土地利用的進一步規(guī)劃將產(chǎn)生直接的推動作用。

4.2 分類過程

香港地區(qū)遙感 lc/lu 分類研究的數(shù)據(jù)來源包括多平臺遙感數(shù)據(jù)和地理輔助數(shù)據(jù)。其中遙感數(shù)據(jù)來源包括美國陸地衛(wèi)星 tm 影像數(shù)據(jù)、法國 spot－h(huán)rv 影像數(shù)據(jù)和印度遙感衛(wèi)星 irs－1c 的 pa n影像數(shù)據(jù)。另外，為了增加輔助決策信息支持，本次工作還增加了一定的地理輔助信息，包括 20m 分辨率的香港高程數(shù)據(jù)及其坡度、坡向等派生數(shù)據(jù)，還有人工目視解譯獲得的香港島范圍內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀地圖。

(1) 空間數(shù)據(jù)預處理

包括圖像增強、幾何配準、統(tǒng)計變換、輔助信息處理等基礎性工作。如土地覆蓋分類工作的數(shù)據(jù)源來自不同平臺、不同投影坐標系，因此，分類之前需要通過幾何精糾正，使各數(shù)據(jù)層的像素間嚴格配準。首先選取控制點，包括水庫或海岸拐點、道路明顯交叉點、山頂、建筑物、裸地等明顯標志點作為控制點位置；用多項式擬合方法進行影像配準。在多波段遙感圖像中，由于各波段的數(shù)據(jù)間存在相關的情況很多，通過主成分分析 (pca) 就可以把圖像中所含有大部分信息用少數(shù)波段表示出來，意味著信息幾乎不丟失，但數(shù)據(jù)量可以減少。大多土地覆蓋類型的地域分異現(xiàn)象是受高程、坡度等地形因子制約而形成的，在 lc/lu 遙感分類中，可從高程數(shù)據(jù)中派生出坡度、坡向、粗糙度等地形因子進行輔助。

(2) 地學知識處理

一般遙感土地覆蓋分類中主要采用的輔助地學知識包括：①地物波譜知識；②植被指數(shù)；③地物類型隨地形因子的分布規(guī)律，如地物高程分布規(guī)律、地物坡度分布規(guī)律等；④地物分布的空間關系，如紅樹林和水體的空間相關關系；⑤地物生長的時相分布規(guī)律，如成像季節(jié)植被的長勢情況等。地物波譜知識、地物的地形分布知識、地物空間分布知識等采用結構化的“if－then”規(guī)則形式表示，通過空間不確定推理，對最后分類結果進行證實和糾正；植被指數(shù)等知識以一定的數(shù)學模型形式，通過對整體影像數(shù)據(jù)的計算處理，獲得反映突出某種信息的影像數(shù)據(jù)，再作為數(shù)據(jù)源的一個數(shù)據(jù)層，參與到土地覆蓋分類之中；地物生長的時相分布規(guī)律，則針對參與的多平臺遙感數(shù)據(jù)源的獲取時間，分別對其地物類型的分布進行決策。

(3) 土地覆蓋粗分類

主要數(shù)據(jù)源是 tm 影像數(shù)據(jù)和 dem 地形因子，包括 4 個波段遙感數(shù)據(jù)層（包括 tm123、tm4、tm5、tm7）和 3 個地形因子（高程 dem、坡度 slope、坡向 aspect）。主要分類過程包括：首先利用聚類方法對影像數(shù)據(jù)進行聚類分析，獲得影像的復雜度；然后將影像劃分為基本大類，并在影像中選取這些大類的樣本數(shù)據(jù)集；最后用 rbf 神經(jīng)網(wǎng)絡方法對影像數(shù)據(jù)進行粗分類，獲得主要大類的土地覆蓋情況后對影像進行區(qū)域劃分。

(4) 土地覆蓋精細分類

在用 tm 影像和 dem 的融合數(shù)據(jù)中獲得的影像分異大類劃分后，各大類再與 spot－h(huán)rv、irs－1c pan遙感數(shù)據(jù)和地形因子數(shù)據(jù)進行融合，分別得到各大類內(nèi)部的第二層次的精細類別分布結構；然后用 artmap 等高度非線性映射的神經(jīng)網(wǎng)絡分類器對各大類進行第二層次的精細分類，獲得精細分類結果；最后通過分類后的處理，以及用地學輔助知識及推理機對分類結果進行糾正。

首先在精細分類結果上，通過空間域濾波，刪除細小圖斑，并對顏色表進行規(guī)范定義，生成分類專題圖；然后對分類結果進行驗證，包括對所選取的若干測試樣本進行結果驗證，獲得分類誤差矩陣作為精度評價指數(shù)，并利用所組織的地學知識庫處理系統(tǒng)通過基于符號的空間推理進行分類結果的驗證和對與知識庫不符合的分類結論進行糾正處理；最后通過分類專題圖與原來通過目視解譯獲得的土地利用圖對比，對土地利用圖進行更新處理。通過遙感手段獲得對土地覆蓋/土地利用的分類的目的之一是對現(xiàn)有土地利用圖的更新。更新建立在對土地覆蓋分類結果的評價體系上，分別進行像素級和特征級的對比評價，再通過人工交互式的對話方式，對土地利用圖進行一定程度上的更新。

5 結論

第3篇：地學空間分析范文

地學觀察需要觀察者深入地了解地學要素和研究對象，一般情形下要親自觀察和采樣，分析地學問題，提出解決問題的途徑和研究方法。地學觀察的設計通常是基于構建主義理論，其目標是以地學現(xiàn)場的各種媒介強化觀察者對地學觀察對象的認識。地學觀察對象有其自身的一些特點，如重視對象的空間位置和時間序列，重視觀察對象所處的自然和社會環(huán)境。以上特點決定了地學觀察常常耗費巨大，難以實施，而地學觀察對象通常也不能被長期保持，不能被反復細致地觀察。從某種意義上講，地學觀察對視覺資料有內(nèi)在的要求。但目前的地學觀察通常只會有一定數(shù)量的照片、記錄和樣本，這對事后反復、細致的觀察研究是非常不利的。目前的傳感器和影像技術已經(jīng)可以多尺度、多角度和多目的地獲取現(xiàn)場或實地的影像數(shù)據(jù)，如果通過影像的整合能把地學觀察轉移到大容量的影像空間中，再輔以強有力的聚焦服務功能，必能有力地推動地學觀察的發(fā)展。

2當我們注視這個世界許多現(xiàn)代科學門類都少不了觀察。物理學、生物學如此，地質學、地理學也是如此。觀察通常是從特點時空中的“點”開始的［1］。例如，傳統(tǒng)的地質學在進行野外考察時，一般會帶著羅盤、錘子、放大鏡等裝備。用羅盤定方位和“點”的位置；用錘子敲開“點”上的外部特征，揭開外表與內(nèi)部的特征聯(lián)系；用放大鏡觀測這“點”上的細節(jié)，用以感官延長并推斷內(nèi)部成分?？梢钥吹?，傳統(tǒng)意義上的觀察主要依靠視覺的感性認知，認知的手段是物質形式，認知的對象也是物質的。通過觀察可以對一個“點”上的定性和定量特征加以測量、分析和表達，不過，這一切不能離開現(xiàn)場。為了觀測與表達一件事，一方面需要經(jīng)年累月的考察甚至實地挖掘；另一方面可能要鎖定特定目標，它通常與某個已經(jīng)發(fā)生、正在發(fā)生或將要發(fā)生的事件有關。這些事件似乎是在點上發(fā)生的，其實牽涉了方方面面，它們是點數(shù)據(jù)的信息源。由于觀察的對象和手段在變化之中，點數(shù)據(jù)和信息源的關系也在變化中，傳統(tǒng)的現(xiàn)場觀察方法是無法保持與回溯這種變化的。現(xiàn)在大家熟悉的“3S”技術，即遙感技術（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）與羅盤、錘子、放大鏡等現(xiàn)場觀察手段所揭示的觀測對象的特點應該是一致的，只是對“點”的觀測尺度和距離有著越來越大的變化。原來以現(xiàn)場視覺觀測為主，現(xiàn)轉變?yōu)閮x器設備采集，以顯示器所顯示的數(shù)據(jù)為主。這些新型的觀測手段彌補了現(xiàn)場觀察手段許多的不足，如可以定期地觀測，可以精確地知道觀測對象的時空位置，可以事后反復對觀測對象的定性和定量特征加以測量和分析，并對結果進行管理。

3多尺度世界中的動靜變換自然和社會的現(xiàn)實目標源，來自于已經(jīng)發(fā)生、正在發(fā)生或將要發(fā)生的各類事件，伴隨著豐富的信息或數(shù)據(jù)源。對此，一方面需要通過對目標源深入細致地研究，總結出觀察對象的特點；另一方面，需要根據(jù)目標源的時間、地點、背景和狀態(tài)，重構事件的發(fā)生和發(fā)展過程。如何通過多尺度、多角度和不同來源數(shù)據(jù)，記錄和表達事件發(fā)生的完整信息，并在真實的圖像中得以體現(xiàn)，值得深入探討。

3．1多尺度的金字塔影像結構金字塔結構的影像是目前處理海量數(shù)據(jù)的最常見的組織方式，它忠實記錄某一時刻某一范圍內(nèi)的“點數(shù)據(jù)”，而記錄的范圍則根據(jù)傳感器的不同而變化。通常情況下，這些“點數(shù)據(jù)”的空間分辨率會隨著記錄范圍的擴大而降低，因此在通過影像，即記錄好的點數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場進行再觀察時，選擇合適的范圍和空間分辨率是研究者最先需要考慮的問題。金字塔結構本質上是對二維影像逐次低通濾波，并增大采樣間隔，得到一個像元總數(shù)逐漸變小的影像序列。這個序列中的每個圖像稱為這個金字塔結構的一個層，它們的尺寸遞減，并均為原始圖像的一種低分辨率表示，如圖1所示。該數(shù)據(jù)集的特點是影像序列被限定在同一數(shù)據(jù)量下，在同一范圍內(nèi)不是同一目標的數(shù)據(jù)。另外，不同應用領域中的金字塔結構也有各自的特點［2］，它們在圖像融合、圖像編碼、漸進傳輸、海量圖像實時顯示中都發(fā)揮了重要作用。圖1　某種金字塔結構圖像然而，現(xiàn)有的金字塔結構是單純記錄“點數(shù)據(jù)”的，對于“點數(shù)據(jù)”的變化，它只能通過一系列影像分別表示。而對于信息源，金字塔結構無法記錄。因此，從某種程度上講，金字塔結構的影像是片面和割裂地建立了可視信息與現(xiàn)實世界的映射關系，而研究者的再觀察也是建立在這種片面割裂的映射關系之上的。

3．2面向事件的動態(tài)結構由于傳統(tǒng)的金字塔影像只能記錄“點數(shù)據(jù)”在某一時刻的狀態(tài)，如果要表示一個過程，則需要在時間軸上補充一系列的影像，如圖2。其本質是將所有的目標當做靜態(tài)來處理，而用時間序列“模擬”出一種動態(tài)的效果。圖2　傳統(tǒng)時間序列影像示意圖但現(xiàn)實目標源是有靜與動之分的，怎樣記錄靜止的點和動態(tài)的點，這是影像中的世界能夠逼近真實的世界的關鍵。以金字塔結構組織的影像由于不是按照事件的發(fā)生和發(fā)展過程組織數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)龐雜，很難將靜止點和動態(tài)點整合在一起。缺乏靜與動的關聯(lián)與轉換，影像中的世界與真實的世界之間的對應就會不可靠和不確定。因此，可根據(jù)任一事件確定目標源，建立可視信息與現(xiàn)實世界的映射關系；在認知與實體整合的基礎上，通過位置和屬性動態(tài)信息生成空間關系。通過該過程構造的影像中的世界，具有多尺度空間關系場中的位置關聯(lián)、屬性關聯(lián)的準確性，以及單一特征和綜合特征客觀性，將會更加逼近真實的世界，給出更加客觀的觀察對象。在傳統(tǒng)影像中，如果我們需要映射的是四維世界的某一時刻，即三維世界，我們則用二維的畫面來完成映射的過程。如果需要映射的是四維世界的某一時間段，我們則用附加時間軸的二維畫面來映射。但與影像的二維空間相比，映射空間在時間軸上是非常離散的，這也是傳統(tǒng)影像不能很好表現(xiàn)真實世界的原因。但對于這個三維空間來說，我們完全有能力通過某種插值算子，將時間軸的離散程度降低，并且這種降低不是單純地增加時間分辨率，而是質上的改變，即將原來的若干二維片段插值成一個完整的三維物體（其中一維是時間維）。舉例來說，我們?nèi)绻枰涗浺粋€點變成一個圓的過程，在傳統(tǒng)的影像手段中，我們得到的是一個點和幾個逐漸變大的圓，而在新的映射關系里，我們得到的應該是一個圓錐體，如圖3。這種新型的數(shù)據(jù)結構一旦形成，由于其將事件本身當做一個整體來處理，因此截取任意時刻的瞬時狀況將變得可行；同時，由于將時間軸和空間軸等價，可以預見，許多現(xiàn)存的基于空間的算法可以同時利用到時間軸上。

4時間機器

面向事件的數(shù)據(jù)結構可以整體映射影像與現(xiàn)實世界的關系，避免了像金字塔結構一樣片面表達和割裂現(xiàn)實世界及其影像。不過現(xiàn)實世界的動態(tài)軌跡一般比圖3的例子復雜，觀察對象具有時間、地點、背景和狀態(tài)，我們可能是某一個時刻對其進行觀察，也可能是一段時間對其進行觀察。這種觀察研究都有一個共同的特點：一方面觀察對象是每時每刻在發(fā)生變化，另一方面研究者很多情形下需要反復細致地進行觀察。因此，我們希望凍結住一個瞬間，以便在將來可以不斷地回到這個瞬間，身臨其境進行各方面的探索，也許在拍攝時我們并不在意這個瞬間的具體時刻。同時，科學家往往在某個案例發(fā)生的瞬間不知道捕捉的整個大環(huán)境中哪個位置、哪個點之后將會有突出的影響。對于這樣的情況，時間機器這樣的技術就顯得尤其重要。如果能通過Gigapixel這樣的技術，將觀察對象凝固在影像中，對許多地學研究人員反復細致地觀察對象是非常有價值的。然而怎樣才能將地學觀察對象凝固在影像中？這里涉及艱難的工作，即真實世界中的觀察對

4．1拍攝過程的設計和GigaPan結構目前，最新的超高分辨率的全景成像儀（如Giga－pan）試圖用拼接的方式重構一個世界。例如，在一段時間內(nèi)對一處沙丘自動拍攝若干張圖片，最終馬賽克一般地拼在一起。每一幅單張圖片與相鄰的單張圖片都有重疊區(qū)域，GigaPan系統(tǒng)則利用重疊區(qū)域的SIFT特征點匹配并拼接它們［3］。這些成功拼接在一起的圖片構成了一幅完整的單幅GigaPan圖像（single－frame　GigaPan　image），它突破了圖像空間分辨率隨著范圍增大而降低的限制，單幅GigaPan圖像可以達到十億像素。這種拼接的方式理論上實現(xiàn)了某一時刻的多尺度世界映射，觀察者可以在GigaPan圖像中將視線任意移動縮放到想要觀察的對象。雖然由于拍攝工作和存儲設備的限制，這種縮放仍然有極限并且無法真正記錄某一時刻———它只能記錄整個拍攝過程，而這個過程含有多次曝光和視角移動，但隨著技術的成熟，這些不足會被慢慢改進。

4．2帶有時間序列的GigaPan結構在上述基礎上，又出現(xiàn)了帶有時間序列的GigaPan結構［4］。研究者先在一段時間內(nèi)拍攝了一系列單幅GigaPan圖像，然后在時間軸，通過簡單匹配、鏈狀匹配或網(wǎng)狀匹配的方式將這一系列圖像組織在一起。相機可以調整角度來拍攝各種細節(jié)，這樣的過程可持續(xù)若干天甚至更久。例如，用全景成像儀拍攝某個庭院一年，那么在最終得到的結果里，用戶可以放大到庭院里的一棵樹，觀察它從春季發(fā)芽、夏季繁茂，一直到冬季樹葉落盡的全過程，甚至可以觀察樹葉上的某條青蟲如何破繭化蝶。這種結構從某種意義上實現(xiàn)了可視信息與現(xiàn)實世界的高度映射，因為用戶可以通過調整虛擬攝像頭角度來進入不同的時間和空間，此時視頻就會放大和縮小顯示特定的部分。研究者可以把目標搬進實驗室反復細致地觀察，在屏幕里看庭前花開花落，望天上云卷云舒，如圖4所示（該圖影像資料來自文獻［5］）。以上的過程涉及到所謂的時間機器設計。在2010年的國際Gigapixel科學會議上，Randy　Sargent等人闡述了時間機器設計過程中幾個重要的問題。第一，拍攝過程的設計和GigaPan的組成與原理的探索；第二，圖像處理，其中最重要的是圖像拼接的過程，而最大的技術問題在于跨越時間的圖像的拼接；第三，在海量圖像中按時間機器方式進行瀏覽，該問題涉及對Timelapse的探討。

第4篇：地學空間分析范文

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；遙感；全球定位系統(tǒng)；“3S”集成

3S Technology and 3S Integration

Li Bi-wen

（Shenzhen Investigation & Research Institute CO.，LTD， 15 Fuzhong Road，Shenzhen，518026）

Abstract： By introducing GIS， GPS， RS concept， development and the relationship between expounded 3S integration is the inevitable trend of development of information systems， summarized the current application of 3S integration technology status and development prospects.

Keywords： geographic information systems； remote sensing； Global Positioning System； "3S" integration

空間定位系統(tǒng)（目前主要指GPS全球定位系統(tǒng)）、遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）是目前對地觀測系統(tǒng)中空間信息獲取、存貯管理、更新、分析和應用的3大支撐技術（以下簡稱“3S”），是現(xiàn)代社會持續(xù)發(fā)展、資源合理規(guī)劃利用、城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、自然災害動態(tài)監(jiān)測與防治等的重要技術手段，也是地學研究走向定量化的科學方法之一[1]。

近幾年來，國際上“3S”的研究和應用開始向集成化（或綜合化）方向發(fā)展。在這種集成應用中：GPS主要被用于實時、快速地提供目標， 包括各類傳感器和運載平臺（車、船、飛機、衛(wèi)星等）的空間位置；RS用于實時地或準實時地提供目標及其環(huán)境的語義或非語義信息，發(fā)現(xiàn)地球表面上的各種變化，及時地對GIS進行數(shù)據(jù)更新；GIS則是對多種來源的時空數(shù)據(jù)進行綜合處理、集成管理、動態(tài)存取，作為新的集成系統(tǒng)的基礎平臺，并為智能化數(shù)據(jù)采集提供地學知識。

1.3S概述

1.1地理信息系統(tǒng)GIS

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）是一種由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶組成以研究地理或地學數(shù)據(jù)的數(shù)字化或圖形化采集、存貯、管理、描述、檢索、分析和應用與空間位置有關的相應屬性信息的計算機支持系統(tǒng)，它是集計算機學、地理學、測繪遙感學、環(huán)境科學、空間科學、信息科學、管理科學和現(xiàn)代通訊技術為一體的一門新興邊緣學科。

地理信息系統(tǒng)是在計算機硬件與軟件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)[2]。地理信息系統(tǒng)主要由計算機硬件系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)和系統(tǒng)使用管理及維護人員組成， 其主要功能模塊有空間數(shù)據(jù)輸入模塊、空間數(shù)據(jù)管理模塊、空間數(shù)據(jù)處理分析模塊、應用模型和空間數(shù)據(jù)輸出模塊。目前市場上流行的GIS軟件有ARC/ INFO 、IGDS/ MRS、 TIGRIS、MAPGIS、GEOSTAR、CITYSTAR以及 VIEWGIS等。

1.2全球定位系統(tǒng)GPS

全球定位系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎的無線電測時定位、導航系統(tǒng)，由分布在與赤道面夾角為55°的6 個軌道上的24 顆工作衛(wèi)星和3 顆備用衛(wèi)星組成[3]，可為航天、航空、陸地、海洋等方面的用戶提供不同精度的在線或離線的空間定位數(shù)據(jù)。所謂GPS定位是指運動載體實時測出接受天線所在的位置，而導航則是指GPS接收機在測得運動載體實時位置的同時，還測得運動載體的速度，時間和方位等狀態(tài)參數(shù)， 進而可“引導”運動載體駛向預定的目標位置。作為從軍方發(fā)展起來的產(chǎn)品，根據(jù)其用途不同（民用和軍用兩種），GPS定位分為標準定位服務SPS（Standard Positioning Service）和精確定位服務PPS （Precise Positioning Service），其通常由空間導航衛(wèi)星、地面監(jiān)控站組和用戶設備三部分組成。

70年代初期，美國國防部為滿足其軍事部門海陸空高精度導航、定位和定時的需求而建立了GPS。80年代以來尤其90年代以來，GPS衛(wèi)星定位和導航技術與現(xiàn)代通信技術相結合，在空間定位技術方面引起了革命性的變革。用GPS同時測定三維坐標的方法將測繪定位技術從陸地和近海擴展到整個海洋和外層空間，從靜態(tài)擴展到動態(tài)，從事后處理擴展到實時（準實時）定位和導航，從而大大拓寬了它的應用范圍和在各行各業(yè)中的作用

1.3遙感技術（RS）

遙感（Remote Sensing），是一種遠距離不直接接觸物體而取得其信息的探測技術。即指從遠距離高空以及外層空間的各種平臺上利用可見光、紅外、微波等電磁波探測儀器，通過攝影和掃描、信息感應、傳輸和處理，從而研究地面物體的形狀、大小、位置及其環(huán)境的相互關系與變化的現(xiàn)代綜合性技術。

遙感是由美國Pruitt提出的名稱，1962 年美國地理學會正式公開使用。1972 年美國陸地衛(wèi)星發(fā)射成功，MSS圖像獲得巨大效益，得到世界范圍的認可和支持，使遙感成為一門高新技術并得以長足發(fā)展。遙感用于實時或準實時、快速地提供目標及其環(huán)境的語義或非語義信息，發(fā)現(xiàn)地球表面的各種變化，及時地對GIS進行數(shù)據(jù)更新。遙感技術朝著多傳感器、多遙感圖像的空間分辨率、多光譜分辨率和多時間分辨率，以及對遙感圖像自動判讀的精確性、可靠性和定量量測的精度都在不斷地提高，使之不僅用于觀測和監(jiān)測地面變化，而且主要用于地表信息的采集和更新，成為地理空間基礎框架建設中空間數(shù)據(jù)獲取與更新的基本手段之一[4]。遙感技術將進一步與GIS和GPS結合，廣泛應用于數(shù)字城市建設、生態(tài)環(huán)境保護、自然災害監(jiān)測與預報以及資源調查與評估等領域。

2.3s的關系

GIS、GPS與RS三者功能上存在明顯的互補性，在實踐中人們漸漸認識到只有將它們集成在一個統(tǒng)一的平臺中，其各自的優(yōu)勢才能得到充分發(fā)揮。

對于GIS來說，全球定位系統(tǒng)（GPS），遙感（RS）提供了極為重要的實時、動態(tài)、精確獲取空間數(shù)據(jù)的方法，是GIS的重要數(shù)據(jù)源。GPS和GIS結合，不僅能取長補短使各自的功能得到充分的發(fā)揮，而且還能產(chǎn)生許多更高級功能，從而使GPS和GIS的功能都邁上一個新臺階。GIS與RS的結合中，RS是GIS的重要信息源，GIS是處理和分析應用空間數(shù)據(jù)的一種強有力的技術保證.對于RS和GPS而言，從GIS的角度說，GPS和RS都可看作數(shù)據(jù)源獲取系統(tǒng)。然而，GPS和RS既分別具有獨立的功能，又可以互相補充完善對方。

從信息和系統(tǒng)運轉的流程來說，RS，GPS是數(shù)據(jù)采集階段獲取信息的的方法和手段，GIS是數(shù)據(jù)處理階段信息分析演算的工具，在結果輸出和運用階段，GPS和GIS則協(xié)同作用，為用戶提供決策參考和依據(jù)。

3.3s集成現(xiàn)狀與發(fā)展

“3S”是指將GIS，GPS，RS三種對地觀測新技術及其他相關技術有機地集成在一起。目前，3S在空間信息獲取與處理、海量信息管理，以及信息集成分析應用中已日益成熟，并達到產(chǎn)業(yè)化應用。

3.1 GIS與RS的集成

遙感是地理信息系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)更新的手段。相反，GIS則是遙感中數(shù)據(jù)處理的輔助信息，用于語義和非語義信息的自動提取。GIS與RS可能的結合方式包括：分開但是平行的結合（不同的用戶界面、不同的工具庫和不同的數(shù)據(jù)庫）、表面無縫的結合（同一用戶界面，不同的工具庫和不同的數(shù)據(jù)庫）和整體的結合（同一個用戶界面、工具庫和數(shù)據(jù)庫） 。

近年來我國關于RS和GIS結合集成研究較多，經(jīng)歷了由初步探討向逐漸成熟發(fā)展的過程。其應用主要包括兩個方面：一是RS數(shù)據(jù)作為GIS的信息源；二是GIS為RS提供空間數(shù)據(jù)管理和分析的手段。目前，RS與GIS一體化的集成應用技術漸趨成熟，在植被分類、災害估算、圖像處理等方面均有相關報道。在應用GIS空間分析的功能為RS數(shù)據(jù)提供空間數(shù)據(jù)管理和分析的研究中，多是考慮GIS的DEM 數(shù)據(jù)、氣候、環(huán)境等因素的空間分布。

3.3 GIS與GPS的結合

GPS和GIS結合，不僅能取長補短使各自的功能得到充分的發(fā)揮，而且還能產(chǎn)生許多更高級功能，從而使GPS和GIS的功能都邁上一個新臺階。

GPS是全球定位系統(tǒng)，利用GPS接收機，可以直接測定地面上任一點的三維坐標。GPS與GIS相結合可以實現(xiàn)電子導航，用于交通管理、公安偵破、自動導航，也可以用作GIS實時更新。如果再加上CCD攝像機實時攝像和配以影像處理，則可以形成實時GIS運行系統(tǒng)，用于公路、鐵路線路狀況的自動監(jiān)測和管理，以及作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)等。

3.3 RS與GPS的結合

GPS的精確定位功能克服了RS定位困難的問題。傳統(tǒng)的遙感對地定位技術主要采用立體觀測、二維空間變換等方式，采用地—空—地模式先求解出空間信息影像的位置和姿態(tài)或變換系數(shù)，再利用它們來求出地面目標點的位置，從而生成DEM和地學編碼圖像。但是，這種定位方式不但費時費力，而且當?shù)孛鏌o控制點時更無法實現(xiàn)，從而影響數(shù)據(jù)實時進入系統(tǒng)。而GPS的快速定位為RS實時、快速進入GIS 系統(tǒng)提供了可能，其基本原理是用GPS/ GPS/ INS方法，將傳感器的空間位置（Xs，Ys，Zs）和姿態(tài)參數(shù)（Φ、ω、k）同步記錄下來，通過相應軟件，快速產(chǎn)生直接地學編碼[5]。此外，利用RS數(shù)據(jù)也可以實現(xiàn)GPS定位遙感信息查詢。

目前“3S”技術的結合與集成研究已經(jīng)有了一定的發(fā)展， 正在經(jīng)歷一個從低級向高級的發(fā)展和完善過程。“3S”系統(tǒng)的低級階段，系統(tǒng)之間是通過互相調用一些功能來實現(xiàn)的； “3S”集成的高級階段，三者之間不只是相互調用功能，而是直接共同作用，形成有機的一體化系統(tǒng)，以快速準確地獲取定位的現(xiàn)勢信息，對數(shù)據(jù)進行動態(tài)更新，實現(xiàn)實時實地的現(xiàn)場查詢和分析判斷。

為了實現(xiàn)真正的“3S”技術集成，需要研究和解決“3S”集成系統(tǒng)設計、實現(xiàn)和應用過程中出現(xiàn)的一些共性的基本問題，如“3S”集成系統(tǒng)的實時空間定位、一體化數(shù)據(jù)管理、語義和非語義信息的自動提取、數(shù)據(jù)自動更新、數(shù)據(jù)實時通訊、集成化系統(tǒng)設計方法以及容圖形和影象的空間可視化等，為進一步設計和研制實用的“3S”集成系統(tǒng)提供理論、方法和工具。

4.結論

“3s”的集成是GIS，GPS和RS三者發(fā)展的必然結果。三者最初獨立發(fā)展，但各有優(yōu)缺點，因此有了“3S”的兩兩結合，其中應用最廣泛，技術最成熟的當屬GIS與RS的結合，二者結合的關鍵在軟件，即實現(xiàn)圖形和圖象的真正集成。后來，動態(tài)監(jiān)測，作物估產(chǎn)等領域的應用又把“3S”的完全集成推上了歷史舞臺，從而揭開了地理學等學科發(fā)展的新篇章。

第5篇：地學空間分析范文

關鍵詞：GIS；地質勘察；找礦應用；關鍵問題

GIS地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem），也被稱為資源與環(huán)境信息系統(tǒng)或地學信息系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)是現(xiàn)代信息技術在空間信息采集、整理方面的重要應用，可以完成對一定空間內(nèi)相關地理分布數(shù)據(jù)的采集、管理、存儲、處理和分析等操作，將其應用于地質勘查找礦，可有效提高信息采集效率和數(shù)據(jù)質量，對于優(yōu)化地質勘察工作質量有著重要的現(xiàn)實意義。但就目前GIS系統(tǒng)的應用而言，仍存在一定的問題，尤其是一些關鍵性問題，限制了GIS系統(tǒng)效用的發(fā)揮。本文即從地質勘察找礦入手，就GIS系統(tǒng)的應用關鍵問題進行了分析，具體內(nèi)容如下。

1地質勘察領域中GIS系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀分析

隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，國土資源的重要地位越發(fā)突出，作為人們生活、生產(chǎn)重要的基礎資源，通過現(xiàn)代化的技術手段，提高國土資源的有效利用率，具有重要的現(xiàn)實意義。在地質勘察過程中，加強GIS系統(tǒng)的實際應用，借助其空間信息數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢，可以更好地滿足地質信息化發(fā)展的實際要求，提高地質勘察的工作質量和工作效率。此外，隨著科學技術不斷發(fā)展，地質調查數(shù)據(jù)庫對應的信息系統(tǒng)也得到了相應的優(yōu)化和升級，不僅進一步提高了數(shù)據(jù)的采集效率和科學性，同時實現(xiàn)集數(shù)據(jù)處理、繪圖、解釋功能于一體的綜合服務。這樣的綜合也體現(xiàn)出GIS系統(tǒng)的多元性和綜合性特征。就當前的地質勘察找礦工作而言，GIS系統(tǒng)應用較為廣泛，對于我國礦產(chǎn)行業(yè)，甚至國民經(jīng)濟的良性發(fā)展，起到了積極的促進作用。

2地質勘察領域應用GIS系統(tǒng)的關鍵問題分析

就地質勘察找礦工作而言，GIS系統(tǒng)是其信息化建設發(fā)展的主要手段，在地質信息采集、數(shù)據(jù)信息分析等方面，有著十分重要的應用。通過對礦產(chǎn)資源與地質信息間關系的科學分析，可以幫助提高礦產(chǎn)生產(chǎn)的科學性，從而更好地滿足地質找礦工作的實際發(fā)展需求。為進一步提高GIS系統(tǒng)應用的實效性，地質勘查人員在實際操作過程中，應重點控制以下幾點內(nèi)容。

2.1注意提高數(shù)據(jù)信息的綜合質量

就目前的地質勘察找礦工作而言，GIS系統(tǒng)在其中的實踐應用效果，直接受其基礎數(shù)據(jù)庫建設效果影響。為提高數(shù)據(jù)庫建設的科學性，保障數(shù)據(jù)庫質量，相關工作人員在數(shù)據(jù)庫建設實施過程中，必須遵照相關規(guī)范標準要求進行操作，并注重對于數(shù)據(jù)庫信息精度、比例尺等條件的精準控制，進而為GIS系統(tǒng)的有效應用奠定扎實的基礎。地質勘察工作是一項系統(tǒng)、復雜的工作，在地質信息采集工作過程中，涉及物理性質、地質礦產(chǎn)以及遙感地質等多方面的地學信息。不同種類的地質信息在表現(xiàn)形式方面有著較明顯的差異，為提高信息采集的工作效率和數(shù)據(jù)信息質量，在實際操作過程中，就要求工作人員依據(jù)相應的規(guī)范要求，對復雜的地質信息進行科學的劃分和管理，從而降低數(shù)據(jù)信息采集難度，提高數(shù)據(jù)信息綜合治理，實現(xiàn)GIS系統(tǒng)真實效用的有效發(fā)揮。針對地質信息元數(shù)據(jù)而言，在其整理利用過程中，相關工作人員必須從內(nèi)容和基本特點兩個角度進行分析，以實現(xiàn)基礎應用范圍上的優(yōu)化處理，提高元數(shù)據(jù)信息的科學性和有效性。數(shù)據(jù)信息作為數(shù)據(jù)庫的基礎組成，其真實性和有效性直接影響著數(shù)據(jù)庫的建設效果，相關工作人員在數(shù)據(jù)采集階段，需重點把握上述幾點控制內(nèi)容，以滿足數(shù)據(jù)庫建設的實際需求，確保數(shù)據(jù)信息質量，為GIS系統(tǒng)的后續(xù)應用，創(chuàng)建良好條件。

2.2注意保持信息標準的統(tǒng)一化

在現(xiàn)代信息技術的支持下，GIS系統(tǒng)可以實現(xiàn)有效地信息共享功能，因此在地質勘察實際應用過程中，必須嚴格遵照國家資源部規(guī)定的行業(yè)信息標準進行操作。目前，我國國土資源部已經(jīng)具有了1：500000信息標準，同時正在建立1：200000的數(shù)字化空間數(shù)據(jù)庫。應用統(tǒng)一化信息標準的根本目的在于提高信息數(shù)據(jù)的共享效率，避免不必要的重復性基礎勞動。另外，如在實際操作過程中，發(fā)現(xiàn)超出規(guī)范范圍內(nèi)的特殊信息，即可實現(xiàn)對標準的進一步補充和完善。

2.3注重對空間數(shù)據(jù)庫的不斷完善

就GIS系統(tǒng)在地質勘察領域的應用體系而言，空間數(shù)據(jù)庫占據(jù)核心地位，是綜合分析多源地學信息和各類信息查詢檢索功能實現(xiàn)的重要基礎，只有工作人員不斷完善空間數(shù)據(jù)庫，提高空間數(shù)據(jù)庫的綜合質量，才能為GIS系統(tǒng)的實踐應用提供良好的基礎支撐，發(fā)揮出GIS系統(tǒng)的實際效用，提高地質勘察的工作效率和工作質量。因此，相關工作人員在數(shù)據(jù)采集階段，應根據(jù)相應的標準對基礎數(shù)據(jù)信息進行科學分類，根據(jù)數(shù)據(jù)信息基礎特征完成對空間數(shù)據(jù)庫的設計，以滿足空間數(shù)據(jù)庫的建設需求，提高空間數(shù)據(jù)庫的科學性和合理性。

2.4注意選擇合理的綜合分析方法

空間分析模型的科學性直接影響著GIS系統(tǒng)在礦產(chǎn)資源預測中的應用效果，通常情況下，空間分析模型越合理，礦產(chǎn)資源預測的成功率越高。在GIS系統(tǒng)實踐應用過程中，空間分析系統(tǒng)可實現(xiàn)多種基礎數(shù)據(jù)操作功能，具體包括屬性分析、空間分析、二位模型分析、數(shù)據(jù)檢索、以及三維模型分析等，工作人員應在綜合考慮應用需求差異、礦種差異以及礦床類型差異的基礎上，確定合理的空間分析方法，并相應完成空間預測模型的建立工作，以優(yōu)化GIS系統(tǒng)應用效果。

2.5注意相關專家的經(jīng)驗積累

GIS系統(tǒng)的實踐應用，為地質勘查專家提供了更加先進、高效的評價工具和信息處理手段。因此，相關專家應充分認識到GIS系統(tǒng)的工具性，應用其現(xiàn)代化技術優(yōu)勢實現(xiàn)對多源地學數(shù)據(jù)集成化管理，降低模型建立難度，提高空間數(shù)據(jù)分析能力的基礎上，通過數(shù)據(jù)科學取舍、設計空間數(shù)據(jù)庫、以及建立和優(yōu)化空間模型等實踐操作環(huán)節(jié)，不斷積累自身專業(yè)經(jīng)驗，從而實現(xiàn)GIS系統(tǒng)的有效應用。

3GIS系統(tǒng)應用注意事項分析

GIS系統(tǒng)的實踐應用是一項系統(tǒng)、復雜的工作，具有基礎性、持續(xù)性、多學科性特征，為進一步提高GIS系統(tǒng)的應用效用，相關工作人員在正式系統(tǒng)開發(fā)前，應對系統(tǒng)的目標用戶、開發(fā)目的以及具體功能進行確認，深入了解用戶需求，對系統(tǒng)設計進行優(yōu)化和完善。此外，地質勘察人員應優(yōu)先在地學資料豐富、成礦地質良好的區(qū)帶進行GIS系統(tǒng)試點應用，不斷積累GIS系統(tǒng)的應用經(jīng)驗，以建立系統(tǒng)、完善的GIS系統(tǒng)應用標準，促進GIS系統(tǒng)更加廣泛的應用發(fā)展。

綜上所述，GIS系統(tǒng)作為一種現(xiàn)代化的信息管理系統(tǒng)，應用于地質勘察找礦工作，可有效提高數(shù)據(jù)信息采集效率和數(shù)據(jù)質量，從而優(yōu)化地質勘察找礦工作的工作效率和工作質量。因此，相關單位應全面重視GIS系統(tǒng)的實踐應用，從數(shù)據(jù)質量控制、空間數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設計等方面入手，規(guī)范GIS系統(tǒng)應用行為，以提高GIS系統(tǒng)的應用效用，促進GIS系統(tǒng)的進一步應用發(fā)展。

作者:路明亮 單位:河南省有色金屬地質礦產(chǎn)局第四地質大隊

參考文獻

[1]曹昭.GIS在地質勘查找礦中的應用分析[J].世界有色金屬，2016（11）.

第6篇：地學空間分析范文

【關鍵詞】：地理信息；網(wǎng)絡服務技術；發(fā)展

中圖分類號： K825.89文獻標識碼： A

0、引言

為了實現(xiàn)各種地理空間信息資源的網(wǎng)絡服務，首先需要構建強大的注冊服務中心。這個中心一是要廣域、分布式的，二是可注冊各種數(shù)據(jù)資源、處理資源、傳感器資源和地學知識等，同時也提供數(shù)據(jù)服務、處理服務、知識服務和傳感資源等服務。除此之外，還能調度、啟動傳感器，能夠啟動數(shù)據(jù)的處理過程，并能夠按用戶需求構建服務鏈，提供集成服務。由于目前通用計算機領域的網(wǎng)絡注冊服務技術與標準如UDDI等還不能完全滿足地理信息網(wǎng)絡服務的要求，我們需要對它進行擴展，使之能夠實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)、處理軟件、傳感器和地學模型的分布式注冊、目錄管理、地理信息資源的發(fā)現(xiàn)與綁定等系列功能，并具備高效的空間信息資源檢索與服務鏈構建能力。

1、GSW的概念框架

現(xiàn)有的 SDI 或者基于網(wǎng)絡的地理信息應用允許使用者訪問、共享和可視化地查看已注冊的地理數(shù)據(jù)。然而，在許多復雜的地理空間決策方案中用戶需要更高性能、更智能化的網(wǎng)絡計算工具。從另一方面來講，主流信息技術的進步，包括高速網(wǎng)絡訪問，網(wǎng)絡服務結構、高性能計算和云計算的發(fā)展，為地理信息服務平臺將海量地理數(shù)據(jù)轉換成有效的信息和知識提供了技術環(huán)境。我們可以很明顯地看到這些研究的邊界已經(jīng)逐漸從面向數(shù)據(jù)的SDI向面向信息的 SDI，再向面向知識的地理信息基礎設施(CI)轉移。這樣的趨勢象征著一個完整的基于網(wǎng)絡的轉換工作流程，也就是“對地觀測數(shù)據(jù)－空間信息－地學知識”。為了認識在地理信息基礎設施中的地理知識發(fā)現(xiàn)和管理，需要一個中間件來連接數(shù)據(jù)、信息與知識。圖1展示GSW在支持數(shù)據(jù)－信息－知識轉換中發(fā)揮了有效的基礎作用。GSW 在一端聚集傳感器數(shù)據(jù)而在另一端為具體領域的應用。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡地理信息服務相比，GSW在數(shù)據(jù)資源方面截然不同，將數(shù)據(jù)資源從靜態(tài)數(shù)據(jù)庫延伸到實時數(shù)據(jù)收集的傳感器。而且，GSW支持的具體的應用將可能支持輔助決策的自動實時的服務組合。

圖1GSW和數(shù)據(jù)－信息－知識轉換工作流

在GSW應用中，地理數(shù)據(jù)、信息、知識、軟件、硬件都可以被抽象成為地理信息資源。硬件基礎設施，如計算、存儲和網(wǎng)絡設施是地理空間查詢和應用的支撐性資源。地理數(shù)據(jù)、信息和知識同樣也是資源，數(shù)據(jù)收集工具和傳感器也可以被視為地理信息資源。從網(wǎng)絡服務角度來看，所有的地理信息資源可以包裝成地理信息服務。

GSW的最終目的是建立新一代多層次、多粒度、多維的時空數(shù)據(jù)管理、時空分析、可視化和處理服務網(wǎng)絡。GSW 連接各種傳感器和具有異步數(shù)據(jù)管理和動態(tài)可視化的能力的傳感網(wǎng)絡。研究者可以利用 GSW 在網(wǎng)絡環(huán)境中開發(fā)高精度和高性能的地理分析算法和建模工具。同時，GSW 也支持分布式地理信息資源的自動協(xié)調和使用。事實上，GSW 將要建立一個基于網(wǎng)絡的智能服務平臺，這個平臺通過整合地球觀測傳感網(wǎng)絡來支持實時的地理信息和決策支持服務。

GSW的概念框架，它是由5個部分組成的: 地理信息資源、地理空間服務、地理應用程序、以及GSW互操作性和安全性標準。兩個額外的協(xié)議層———資源訪問和標準服務協(xié)議被用來促進地理信息資源、服務和應用部分的交互。GSW 包含注冊異構地理信息資源功能。一旦地理信息資源被注冊到注冊中心，用戶可以通過資源查詢服務查詢需要的資源。為了滿足應用需求，傳感器、數(shù)據(jù)、信息和知識資源也通過多樣的服務進行分層組織和連接。

2、GSW的挑戰(zhàn)

2.1地理空間信息資源的有效管理

在GSW中，服務和應用建立在地理信息資源上(參見圖1) 。因此，地理信息資源的有效管理是GSW的核心。資源管理的主要問題是地理信資源存在各種不同的類型。不同的生產(chǎn)者通過多種多樣的網(wǎng)絡協(xié)議來提供資源。在 GSW 中，當執(zhí)行特殊地理分析任務時，地理信息資源的協(xié)調也同樣具有挑戰(zhàn)性。主要問題包括:

1)構建與地理空間信息資源分類以及描述方法相適應的標準規(guī)范體系。參照當前的地球觀測傳感器網(wǎng)絡與地理信息服務標準，定義有普適性的地理信息資源描述模型和建模方法。

2)開發(fā)自動的地理信息資源注冊和查詢服務接口以及資源訪問協(xié)議。

3)建立與地理信息資源相關，并且能夠對地理信息資源進行自動化智能化協(xié)調管理的框架。在給定資源約束條件情況下，設計最優(yōu)的地理信息資源部署、配置和分配機制。

2.2互操作和標準化

對于基于互聯(lián)網(wǎng)的地理信息服務來說，互操作是一個長期需要研究與關注的問題。除了萬維網(wǎng)聯(lián)盟(W3C)和其他國際組織定義的網(wǎng)絡服務標準之外，OGC也已經(jīng)了大量的地理信息服務標準，以便能實現(xiàn)地理信息及處理軟件的共享與互操作。在GSW中，常規(guī)網(wǎng)絡地理信息服務已經(jīng)實現(xiàn)了很好的標準化，剩余的問題集中在地理信息資源和復雜地理分析處理服務方面。新興的云計算標準必將為 GSW 實現(xiàn)可伸縮性、按需、低代價的地理信息服務提供好的技術支撐。主要問題包括:

1)定義抽象的資源參考模型來促進地理信息資源的發(fā)現(xiàn)和共享。

2)開發(fā)抽象的地理信息服務鏈模型使復雜的地理信息服務組織成為可能。

3)建立具有語義功能的動態(tài)的面向服務的集成構架，在這種構架下縮短資源和服務距離。

4)設計一套完整的服務質量體系和安全標準，確保分布式計算環(huán)境中穩(wěn)健的地理空間服務質量。

5)與其他領域的科學家合作來了解跨學科的特殊應用的互操作需求，檢驗資源和服務的互操作，尤其是在云計算環(huán)境中。

2.3 綜合的GSW平臺

近來，大多網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)都專注于信息的查詢和可視化，而不是復雜的地理空間分析。所以，地理信息科學的門戶或者空間信息服務門戶網(wǎng)站只提供了有限的地理問題解決能力?；诤线m的互操作方法和安全標準，在多維綜合的環(huán)境中GSW平臺可提供“即插即用”符合標準的高性能地理信息服務。主要問題包括:

1)基于資源虛擬化技術建立高度可靠的資源服務中心。

2)開發(fā)一系列地理信息處理、地學計算和地理模擬等網(wǎng)絡軟件工具，并根據(jù)按需服務要求把它們部署在 GSW 上。

3)為解決一些特定問題構造自動/半自動的地理信息服務組合模型。

4)設計具有云計算能力和高性能的 GSW 接口來支持在多用戶環(huán)境中可伸縮和低代價的地理信息計算服務。

5)開發(fā)交互式的協(xié)作處理和地理分析結果可視化環(huán)境，并提供用戶體驗和交互性強的測試環(huán)境。

6)增加一些新的 GSW 應用，特別是災害應急和全球氣候變化研究等應用實例來證明 GSW的能力和實用性。

3、地理信息資源網(wǎng)絡服務技術的發(fā)展

最近幾年，已經(jīng)開發(fā)了3個獨立的模型。它們分別是具有云計算能力的開放式遙感圖像處理平臺(OpenRS)、地理信息服務鏈組合工具( GeoChaining) 和地理信息公共服務軟件平臺(GeoGlobe)。下面對這些原型進行簡單的介紹。

OpenRS其目標是實現(xiàn)更高的可擴展、可伸縮、可配置、可定制的遙感影像處理工具包，這個工具包可以實現(xiàn)先進的處理功能或者應用的開發(fā)。OpenRS 框架包含了基礎影像處理操作，如影像映射、影像放大、地理定位和分類等。

GeoGlobe 項目的目的是設計和實現(xiàn)一個多尺度三維空間信息共享與可視化環(huán)境。這個環(huán)境可以在全球范圍內(nèi)整合和展示多源多時相多尺度柵格矢量地理數(shù)據(jù)，并具有地理信息公共服務平臺功能。GeoGlobe 平臺采用了一系列先進的技術，包括全球無縫空間數(shù)據(jù)模型，多分辨率小波金字塔，分布式數(shù)據(jù)節(jié)點的點對點數(shù)據(jù)遷移策略，多用戶并發(fā)控制和調度機制等技術來保障大量分布式地理數(shù)據(jù)的高效組織、傳輸和可視化。

GeoGhaining 是具有直觀交互的拖拽式地理信息軟組件服務組合工具及集成式地理信息網(wǎng)絡服務鏈模型構建框架。

4、結語

地理空間信息及資源的網(wǎng)絡服務是我們當前和未來一個時期的重要發(fā)展方向。地理空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡服務技術已經(jīng)比較成熟，我國在大力推動其發(fā)展，推動公共服務。在處理服務方面，部分技術可以滿足要求，用戶自定義服務鏈構建方法達到實用水平，相關的標準化組織也頒布了一些標準，有些研究機構推出了原型系統(tǒng)。具有對地觀測傳感網(wǎng)實時調度與數(shù)據(jù)獲取、自動處理與智能服務的傳感網(wǎng)集成服務是地理空間信息資源網(wǎng)絡服務最高階段和發(fā)展方向，目前還處于研究探索階段，單項關鍵技術已經(jīng)突破，但是協(xié)同觀測與智能服務還有大量的問題有待研究。

參考文獻

[1]葛文.地理信息服務發(fā)現(xiàn)方法研究[D].信息工程大學,2012.

第7篇：地學空間分析范文

關鍵詞：水利水電；工程應用

一、titan 3d geo-view特點簡介

三維可視化地學信息系統(tǒng)(titan 3dgeo-view)是我國第一個三維可視化的大型地學信息系統(tǒng)軟件平臺，是“數(shù)字國土”建設和國土資源管理信息化的有效工具，可以針對不同用戶的特點抽取其中的一些組件，構成系列的應用系統(tǒng)；也可以根據(jù)用戶的特殊需求，在核心模塊的基礎上進行補充開發(fā)，形成專門的應用系統(tǒng)。titan 3d geo-view是一種建立于基層單位(數(shù)據(jù)采集點)、可對各種地學數(shù)據(jù)進行收集、存貯、管理、處理和使用的基礎信息系統(tǒng)和綜合性技術系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有如下顯著特點：(1)以強大的主題數(shù)據(jù)庫為核心，技術方法與應用模型的層疊式復合。(2)采用面向對象技術、數(shù)據(jù)倉庫技術和網(wǎng)絡技術、具有“多s(dbs、cis、rs、gps、cads和es，等等)”結合與集成特征。(3)采用行業(yè)或部門統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型、標準的代碼體系、規(guī)范的圖式圖例、約定的處理方式和通用的軟件接口，有較高專業(yè)化特點。

二、titan 3d geo-view的研究應用

到目前為止，國內(nèi)外研究三維可視化地學信息的軟件已經(jīng)很多，但對于它的研究應用，歸納概括起來有兩種情況。一是利用titan 3d geo-view系統(tǒng)來處理用戶的數(shù)據(jù)；二是在titan 3d geo-view的基礎上，利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)出用戶的專用的三維可視化地學信息系統(tǒng)軟件。目前已成功地應用到了包括水利、水電、地下管線、災害防治防御、地下洞室、礦山開發(fā)等項工程的地質勘察和設計施工信息；可為城鄉(xiāng)建設、礦產(chǎn)開發(fā)和環(huán)境保護等領域的工程選址、地質勘探、災害防治、計劃管理和規(guī)劃決策服務。其產(chǎn)品類型主要包括：(1)三維城市地質與地下水資源管理信息系統(tǒng)，(2)三維地下地質結構與工程勘察、設計系統(tǒng)，(3)三維礦產(chǎn)勘查與礦山設計信息系統(tǒng)。這些應用系統(tǒng)能實時、快速、動態(tài)地獲取、管理和處理礦產(chǎn)資源、水利、水電、公路、鐵路、隧道、橋梁、地鐵、防空設施等地質勘查、開發(fā)和設計施工信息，可應用于城鄉(xiāng)建設、計劃管理、環(huán)境監(jiān)測、地震區(qū)劃、‘災害防治和規(guī)劃決策等方面。

三、titan 3d geo-view在水利水電工程建設中的應用

將titan 3d geo-view應用于水利水電工程建設，以信息的數(shù)字化、直觀化、可視化為出發(fā)點，可以將復雜施工過程用圖像形象地描繪出來，為全面、準確、快速地分析掌握工程施工全過程提供有力的分析工具，實現(xiàn)工程信息的高效應用與科學管理，以及設計成果的可視化表達，進而為決策與設計人員提供直觀形象的信息支持。這給施工組織設計與決策提供了一個科學簡便、形象直觀的可視化分析手段，有助于推動水利水電設計，工作的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展，極大地提高工程設計與管理的現(xiàn)代化水平，促進工程設計界的“設計革命”。

1　titan 3d geo-view三維建模功能的應用

地質體三維數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)基礎是一系列地質勘察數(shù)據(jù)，其中包括地質測繪中的各種點狀數(shù)據(jù)，還包括槽探、平硐、豎井和鉆孔等線狀數(shù)據(jù)，還有地質構造圖、地質剖面圖等平面數(shù)據(jù)。只有經(jīng)過插值模擬，使一維、二維數(shù)據(jù)三維化后才具有三維特征。因此，我們既不能將這些數(shù)據(jù)作為簡單的一維、二維數(shù)據(jù)結構來處理，又不能直接進行三維數(shù)據(jù)結構描述。需要尋求一種具有層次結構的、既能描述線和面又能描述體，而且在線一面和面一體轉化之后，拓撲結構得以保持的方法。相比之下，邊界代替(b-rep：boundary replace-ment)模型較為合適。該模型采用實體的邊界來代替實體，并且通過拓撲關系來建立各邊界的聯(lián)系?？臻g對象通常可以分解為4類元素的集合，即點、線、面和體，每一類元素由幾何數(shù)據(jù)、類型標志及相互之間的拓撲關系組成。三維實體用它的邊界來表示，并通過空間拓撲關系來建立各邊界的聯(lián)系，既有利于實體的各種空間位置和拓撲關系的保持，也有利于進一步對三維地質體模型進行矢量剪切及動態(tài)演化模擬。采用b-rep模型方法進行人機交互建模的流程。

2　titan 3d geo-view輔助設計子系統(tǒng)的應用

針對三維編輯的復雜性，將三維地質數(shù)據(jù)的交互編輯轉換到titan 3d geo-view的二維編輯子系統(tǒng)中，采用的方式包括：(1)直接編輯地質構造圖或者地質剖面圖；(2)建立輔助剖面。直接編輯地質構造圖或者地質剖面圖的數(shù)據(jù)主要來自原始的槽探、平硐、豎井和鉆孔等。作為原始數(shù)據(jù)的準備，也可以通過三維系統(tǒng)提供的外部接口，將其他格式的數(shù)據(jù)導人到本系統(tǒng)中，例如dxf，3d，wal，wap，wat，dem，3dv，bmp，shp，crd，cex等格式數(shù)據(jù)。同時提供了對外接口，導出系統(tǒng)供其他軟件應用。輔助剖面功能提供用戶在當前模型下切割剖面，形成當前模型中設定位置的剖面，進入二維子系統(tǒng)中根據(jù)地質知識和經(jīng)驗對剖面進行編輯修正，使地質剖面符合當前區(qū)域的地質情況，編輯完成后，將編輯后的剖面信息轉移到三維系統(tǒng)中，參與建模。

四、展望

titan 3d geo-view本身在不斷發(fā)展，它在水利水電工程建設中的應用亦需不斷發(fā)展。應用的發(fā)展不僅要與titan 3d geo-view本身的發(fā)展相結合，還要與水利水電工程專業(yè)相結合。在水利水電工程未來的建設中，titan 3d geo-view與其他技術的結合將更加緊密，應用更加廣泛。???水利水電工程布置方案的可視化的要求已不局限在單純的表現(xiàn)上。對于布置方案交互式修改，組件式ti-tan 3d geo-view(comtitan 3d geo-view)也是重要的應用發(fā)展趨勢之一。

第8篇：地學空間分析范文

關鍵詞：虛擬地理環(huán)境；空間信息資源；web服務；資源共享

一、水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)

水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)可以作為一個交換平臺，能生成可以提供對地學的分析以及地理研究的三維的地理空間環(huán)境，之所以可以生成此空間環(huán)境是因為它利用了計算機可以對現(xiàn)實的地理世界進行模擬的功能。虛擬地理環(huán)境讓地理的專家跟研究人員們能有效的對已經(jīng)存在的空間信息資源進行利用，讓他們可以更加真實的感覺跟了解水環(huán)境中，人文地理和自然地理的時空關系，然后依照感受跟認識進行操作，這種操作的步驟是構造虛擬的場景、對模型進行的計算、實現(xiàn)對地學的分析、并且互相協(xié)助的進行決策。

伴隨著信息技術和電子技術在各個方面的大量應用，水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)正受到越來越多的關注，因為它是多種信息渠道的空間基礎，不僅如此，社會各領域對它的需求也是在日益加大。水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)操作流程較為需要這兩個必然的前提，那就是網(wǎng)絡訪問與空間信息數(shù)據(jù)，其中空間信息數(shù)據(jù)是從以往的地理信息系統(tǒng)累積下來，這樣就充分的利用了已有資源，并避免信息的重復采集，提高經(jīng)濟效益提高。信息的共享是很難實現(xiàn)的，這是因為數(shù)據(jù)存儲格式的差異性跟空間信息數(shù)據(jù)的復雜性。正是因為這個現(xiàn)實的狀況，本篇文章通過獨特的角度并且運用面向對象的思想，在對元數(shù)據(jù)和集中的空間信息對象研究的情況下，提供Web服務和分布的空間信息，使難以實現(xiàn)的空間信息共享可以成為現(xiàn)實。

二、水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)中面向對象的空間信息組織管理方式

讓傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的封閉性，空間信息數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲格式，數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)結構上都存在著巨大的差異，基礎數(shù)據(jù)不夠標準，獲取手段的復雜多樣化，表達的多時空性、多語意性、多尺度性，這都是能引起多種格式的空間信息資源所存在的原因。它們因為缺乏兼容性很難進行共享所以并沒有操作的可能性。

1.面向對象的空間信息結構化組織

水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)提出了通過組合與迭代基本數(shù)據(jù)元素來實現(xiàn)描述復雜模型數(shù)據(jù)實體的方法。在進行空間信息資源共享的時候把它們?nèi)靠醋骺臻g信息對象，并且認為所有的空間信息對象都是可以通過一種方法進行表達，這種方法就是對簡單的基本空間信息對象的組合跟迭代，無論其空間信息多么復雜，運用這種方式都是可以表達和描述的。

將空間信息可以分成四種類型，它們分別是值、特征、類、集合，它們各自都有自己的標志符進行標識，這種標示符是通過系統(tǒng)產(chǎn)生全局唯一的對象標示符進行標識的。

特征就是把特別常用的地理空間特征進行劃分實現(xiàn)，這是通過對空間的信息進行抽象總結而實現(xiàn)的。就像電子圖表、視頻音樂、幾何屬性、時空特點等特征。

值和特征可以用來顯示并且可以執(zhí)行，它們是可以被看作組織空間信息的原子對象，是一種實體，可以表達空間信息對象過程中不可再分解的。它的內(nèi)容不能由別的不同于它的空間信息對象來存在，也不依靠于其他的空間信息對象而存在。集合是有序集并且允許有重復項的任意多個空間信息對象的組合，它允許存在的各項之間相互獨立互不干涉。這兩種對象都是復合的，它們都可以被分解成一系列復合對象或原子對象的定義。

2.水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)空間信息對象及其元數(shù)據(jù)的XML表達

空間信息包含了多種數(shù)據(jù)信息，而地理空間信息的元數(shù)據(jù)即是這其殊數(shù)據(jù)能用來描述空間信息數(shù)據(jù)的質量、狀態(tài)、內(nèi)容還有其他的特性。元數(shù)據(jù)之所以在地理信息所有的標準中是最核心的部分原因是多源異構的空間信息資源本身很難做到標準化。并且元數(shù)據(jù)現(xiàn)在得到了很充分的發(fā)展。

本篇文章在發(fā)揮了XML的極高的靈活性和極高的擴展性等特征并且補充了這個空間信息對象所擁有的標識信息、數(shù)據(jù)質量等元數(shù)據(jù)信息的同時也沒有忘記利用最基本的XML對空間信息對象進行結構化表達，這樣就得以將本來具備的空間信息元數(shù)據(jù)標準的水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)，并且將其得以管制。

三、水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)中VGE的空間信息共享體系架構

1.空間信息對象及元素的集中式數(shù)據(jù)管理

集中式的應用程序的構架簡單這是優(yōu)點但也是弊端。因為如果將所有的地點的空間信息資源都直接聚集到虛擬的地理環(huán)境中進行管理，這是一種極其不現(xiàn)實的想法。如果比較起來，元數(shù)據(jù)信息跟空間信息占有空間信息資源中并不是很大的部分，因為元數(shù)據(jù)信息和空間信息就可以表達空間信息的資源。

集中式體系架構是好的選擇，各個部門從空間信息資源中能得到相應的元數(shù)據(jù)信息還有對象信息，接下來的步驟是進行組織從而生成XML文檔，接下來就可以將其提供到共享的平臺中，就方便了用戶對自己所需要的空間信息對象的查詢及訪問。進一步用戶還可以進行更具體的操作，比如用戶還可以從文檔中獲得空間信息資源的鏈接，在脫離水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)的情況下，仍然可以獲得自己想要的空間信息資源進行應用。

2.分布式的空間信息共享服務

分布式的空間信息共享服務體系就是利用集中管理的空間信息的元數(shù)據(jù)和對象信息去訪問不集中出現(xiàn)在網(wǎng)絡環(huán)境中的空間信息資源，它這一操作讓靈活性和統(tǒng)一性得以完美結合，讓其可以單獨管理自己的部門。這種模式優(yōu)點很大可以說是空間信息系統(tǒng)的一種完美的理想情況。

3.整合集中式和分布式的空間信息共享體系

整合集中式和分布式的空間共享體系可以使各個空間對應的信息資源方便于集中管理，又可以提供分布式的服務，多個用戶可以存在多個客戶端，這樣客戶就可以進行信息共享并且互相協(xié)作并順利的完成空間信息處理工作。在該體系架構中有三個層次分別是數(shù)據(jù)層、服務器層、以及客戶端層，其中數(shù)據(jù)層負責整合分散的信息資源；服務器層是共享平臺的核心；而客戶端層是最后在信息資源共享交互協(xié)作的關鍵點，通過各項操作最終可以滿足它的GIS分析需求。

4.結論

本篇文章采用的思想是面向對象，這種思想為我們之后研究的方式提供了引導。在水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)中這種將元數(shù)據(jù)標準融入進虛擬的地理環(huán)境中來的同時，又將原本的元數(shù)據(jù)信息擴展到空間信息的對象中的方式，讓非元數(shù)據(jù)的專家或學者也可也不受限制的通過這種方式來組織并且管理空間信息資源，并且提供XML描述方案，這是讓空間信息共享成功的關鍵步驟。要實現(xiàn)水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)訪問、分析、瀏覽、共享分散在虛擬環(huán)境中的空間信息資源的目的，這種方法可以做到很好的均衡服務器端和客戶端的負荷，最終讓虛擬地理環(huán)境的空間信息共享平臺這個理想成為現(xiàn)實。

（作者單位：云南師范大學）

參考文獻：

[1] 聶運菊趙吉先，鄒莉.城市基礎地理信息多源空間數(shù)據(jù)集成模式的探討.北京測繪.2003.（11）：12，13.

[2] 溫永寧，閭國年，楊慧等.面向服務的分布式地學模型，集成框架研究.遙感學報，2006，（3）：160～168.

[3] 張曉輝.實現(xiàn)科學數(shù)據(jù)共享的基石語言，XM的理論與應用.中國基礎科學，2003，（5）：32，38.

第9篇：地學空間分析范文

【關鍵詞】遙感技術現(xiàn)狀趨勢商業(yè)化

眾所周知，近十年來全球空間對地觀測技術的發(fā)展和應用已經(jīng)表明，遙感技術是一項應用廣泛的高科技，是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要尺度。現(xiàn)在不論是西方發(fā)達國家還是亞太地區(qū)的發(fā)展中國家，都十分重視發(fā)展這項技術，寄希望于衛(wèi)星遙感技術能夠給國家經(jīng)濟建設的飛躍提供強大的推動力和可靠的戰(zhàn)略決策依據(jù)。這種希望給衛(wèi)星遙感技術的發(fā)展帶來新的機遇。

一、遙感信息技術基礎

遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線結目標進行探測和識別的技術。例如航空攝影就是一種遙感技術。人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，大大推動了遙感技術的發(fā)展?，F(xiàn)代遙感技術主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環(huán)節(jié)。這是20世紀60年代興起的一種探測技術，是根據(jù)電磁波的理論，應用各種傳感儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，并最后成像，從而對地面各種景物進行探測和識別的一種綜合技術。從上個世紀六十年代提出“遙感”這個詞，到1972年美國陸地衛(wèi)星計劃發(fā)射了第一顆對地觀測衛(wèi)星，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，遙感技術已經(jīng)廣泛地應用在軍事、國防、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土、海洋、測繪、氣象、生態(tài)環(huán)境、水利、航天、地質、礦產(chǎn)、考古、旅游等領域，影響了人類生活的方方面面，它為人類提供了從多維和宏觀角度去認識世界的新方法與新手段，遙感技術能夠全面、立體、快速有效地探明地上和地下資源的分布情況，其效率之高是以前各種技術無法企及的。

二、我國遙感技術的應用現(xiàn)狀

總體上說，遙感技術的應用已經(jīng)相當廣泛，應用深度也不斷加強。目前，在地學科學、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市規(guī)劃、土地利用、環(huán)境監(jiān)測、考古、野生動物保護、環(huán)境評價、牧場管理等各個領域均有不同程度的應用，遙感技術也已成為實現(xiàn)數(shù)字地球戰(zhàn)略思想的關鍵技術之一。

1.到目前為止，我國已經(jīng)成功發(fā)射了十六顆返回式衛(wèi)星，為資源、環(huán)境研究和國民經(jīng)濟建設提供了寶貴的空間圖像數(shù)據(jù)，在我國國防建設中也起到了不可替代的作用。我國自行研制和發(fā)射了包括太陽和地球同步軌道在內(nèi)的六顆氣象衛(wèi)星。氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)已在氣象研究、天氣形勢分析和天氣預報中廣為使用，實現(xiàn)了業(yè)務化運行。一九九九年十月我國第一顆以陸地資源和環(huán)境為主要觀測目標的中巴地球資源衛(wèi)星發(fā)射成功，結束了我國沒有較高空間分辨率傳輸型資源衛(wèi)星的歷史，已在資源調查和環(huán)境監(jiān)測方面實際應用，逐步發(fā)揮效益。我國還發(fā)射了第一顆海洋衛(wèi)星，為我國海洋環(huán)境和海洋資源的研究提供了及時可靠的數(shù)據(jù)。

2.我國先后建立了國家遙感中心、國家衛(wèi)星氣象中心、中國資源衛(wèi)星應用中心、衛(wèi)星海洋應用中心和中國遙感衛(wèi)星地面接收站等國家級遙感應用機構。同時，國務院各部委及省市地方紛紛建立了一百六十多個省市級遙感應用機構。這些遙感應用機構廣泛的開展氣象預報、國土普查、作物估產(chǎn)、森林調查、地質找礦、海洋預報、環(huán)境保護、災害監(jiān)測、城市規(guī)劃和地圖測繪等遙感業(yè)務，并且與全球遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和定位導航衛(wèi)星相配合，為國家經(jīng)濟建設和社會主義現(xiàn)代化提供多方面的信息服務。這也為迎接21世紀空間時代和信息社會的挑戰(zhàn)，打下了堅實的基礎。

3.兩大系統(tǒng)建立完成。一是國家級基本資源與環(huán)境遙感動態(tài)信息服務體系的完成，標志著我國第一個資源環(huán)境領域的大型空間信息系統(tǒng)，也是全球最大規(guī)模的一個空間信息系統(tǒng)的成功建立；二是國家級遙感、地理信息系統(tǒng)及全球定位系統(tǒng)的建立，使我國成為世界上少數(shù)具有國家級遙感信息服務體系的國家之一。我國遙感監(jiān)測的主要內(nèi)容為如下三方面，分別是對全國土地資源進行概查和詳查、對全國農(nóng)作物的長勢及其產(chǎn)量監(jiān)測和估產(chǎn)、對全國森林覆蓋率的統(tǒng)計調查。

三、遙感技術發(fā)展的作用及局限

遙感技術具有快速獲取信息以便正確、有效、高速地進行相關決策。比如，災害遙感技術能基于災害遙感數(shù)據(jù)，更加客觀地、全面地評估受災前和受災期間的地面情況，為災害重建工作提供可靠的科學依據(jù)。遙感技術在快速掌握準確、全面、客觀、直觀的信息的基礎上具備以下作用：

1.在災害方面，遙感技術具有較強的預警、預測功能：對潛在災害，包括發(fā)生時間、范圍、規(guī)模等進行預測，為有效防災做準備；同時，遙感監(jiān)測技術具有實時監(jiān)測各種災害，特別是洪水、干旱、地震等重大災害發(fā)生情況；另外，災害遙感技術是災后重建工作的重要科學依據(jù)，災害遙感技術準確的災情評估是災后重建最主要的依據(jù)之一。

2.遙感技術為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供科學的決策依據(jù)。中國目前經(jīng)濟發(fā)展和人口增長對國家資源環(huán)境的影響程度超過了歷史上的任何時期。對國土資源進行動態(tài)監(jiān)測是我國政府一貫重視的問題。

3.遙感技術可很好地輔助地質礦產(chǎn)資源的調查。中國的礦產(chǎn)資源豐富，遙感技術的應用前景十分廣闊，遙感技術在區(qū)域地質填圖方面的應用已比較成熟，并取得了很好的效果。

4.利用遙感技術可以進行農(nóng)作物估產(chǎn)和林業(yè)資源調查。我國是農(nóng)業(yè)大國，糧食問題是我國政府非常重視的問題。目前利用氣象衛(wèi)星進行農(nóng)作物估產(chǎn)的應用已得到了普及和深化，并形成了一種業(yè)務化的手段，估產(chǎn)對象也從冬小麥擴展到玉米、水稻等其他作物。

由于當前衛(wèi)星遙感技術本身的特點，因此遙感技術、不同的遙感衛(wèi)星在各方面的應用還存在著一些不足。

1.衛(wèi)星遙感現(xiàn)主要應用還集中在災后評估和應急反應，災害預測應用較少，而且因高分辨率數(shù)據(jù)獲取困難，提供的空間信息因比例尺不夠大，故僅能為宏觀救災和災情評估提供參考。

2.由于數(shù)據(jù)提供部門和業(yè)務使用部門聯(lián)系不夠緊密，限制了空間技術發(fā)揮應有作用的能力。

3.遙感技術主要應用于地表的自然災害的監(jiān)測、預警、預報和災害評估，對于由地表以下災害及地底驅動引發(fā)的災害無法有效地監(jiān)測、預警和預報。

四、遙感技術的發(fā)展趨勢

隨著科學技術的進步，光譜信息成像化，雷達成像多極化，光學探測多向化，地學分析智能化，環(huán)境研究動態(tài)化以及資源研究定量化，大大提高了遙感技術的實時性和運行性，使其向多尺度、多頻率、全天候、高精度和高效快速的目標發(fā)展。

1.遙感影像獲取技術越來越先進。

（1）隨著高性能新型傳感器研制開發(fā)水平以及環(huán)境資源遙感對高精度遙感數(shù)據(jù)要求的提高，高空間和高光譜分辨率已是衛(wèi)星遙感影像獲取技術的總發(fā)展趨勢。遙感傳感器的改進和突破主要集中在成像雷達和光譜儀，高分辨率的遙感資料對地質勘測和海洋陸地生物資源調查十分有效。

（2）雷達遙感具有全天候全天時獲取影像以及穿透地物的能力，在對地觀測領域有很大優(yōu)勢。干涉雷達技術、被動微波合成孔徑成像技術、三維成像技術以及植物穿透性寬波段雷達技術會變得越來越重要，成為實現(xiàn)全天候對地觀測的主要技術，大大提高環(huán)境資源的動態(tài)監(jiān)測能力。

（3）開發(fā)和完善陸地表面溫度和發(fā)射率的分離技術，定量估算和監(jiān)測陸地表面的能量交換和平衡過程，將在全球氣候變化的研究中發(fā)揮更大的作用。

（4）由航天、航空和地面觀測臺站網(wǎng)絡等組成以地球為研究對象的綜合對地觀測數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全時域和全空間的數(shù)據(jù)能力，為地學研究、資源開發(fā)、環(huán)境保護以及區(qū)域經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調發(fā)展提供科學數(shù)據(jù)和信息服務。

2.遙感信息處理方法和模型越來越科學。

神經(jīng)網(wǎng)絡、小波、分形、認知模型、地學專家知識以及影像處理系統(tǒng)的集成等信息模型和技術，會大大提高多源遙感技術的融合、分類識別以及提取的精度和可靠性。統(tǒng)計分類、模糊技術、專家知識和神經(jīng)網(wǎng)絡分類有機結合構成一個復合的分類器，大大提高分類的精度和類數(shù)。多平臺、多層面、多傳感器、多時相、多光譜、多角度以及多空間分辨率的融合與復合應用，是目前遙感技術的重要發(fā)展方向。不確定性遙感信息模型和人工智能決策支持系統(tǒng)的開發(fā)應用也有待進一步研究。

3.推動3S一體化發(fā)展。

計算機和空間技術的發(fā)展、信息共享的需要以及地球空間與生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的空間分布式和動態(tài)時序等特點，將推動3S一體化。全球定位系統(tǒng)為遙感對地觀測信息提供實時或準實時的定位信息和地面高程模型；遙感為地理信息系統(tǒng)提供自然環(huán)境信息，為地理現(xiàn)象的空間分析提供定位、定性和定量的空間動態(tài)數(shù)據(jù)；地理信息系統(tǒng)為遙感影像處理提供輔助，用于圖像處理時的幾何配準和輻射訂正、選擇訓練區(qū)以及輔助關心區(qū)域等。在環(huán)境模擬分析中，遙感與地理信息系統(tǒng)的結合可實現(xiàn)環(huán)境分析結果的可視化。3S一體化將最終建成新型的地面三維信息和地理編碼影像的實時或準實時獲取與處理系統(tǒng)。

4.遙感技術應用逐漸商業(yè)普及化。

任何一項高新技術，它能否形成產(chǎn)業(yè)，或者它能否作為一種強大產(chǎn)業(yè)的必要組成部分，這是它能否長久生存發(fā)展下去的重要標志之一。一般說來，只有形成產(chǎn)業(yè)之后，有了雄厚的物質條件，這項技術才得以持續(xù)發(fā)展。通常，在高新技術發(fā)展的初期，總是通過商業(yè)化活動來加速其產(chǎn)業(yè)的形成過程。

遙感技術的應用是極其廣泛的，包括凡是涉及地球科學的各門類的學科和技術種類，遙感技術都能為它們提供信息。這種廣泛性必然會使對遙感數(shù)據(jù)的需求用戶范圍變廣，因此除了社會公益型用戶外，還存在部分商業(yè)應用型用戶。雖然這些商業(yè)應用型用戶由于遙感衛(wèi)星正處于產(chǎn)業(yè)化初期，市場尚未形成規(guī)模的原因，目前數(shù)量較少，但隨著將來技術的進步，商業(yè)化的發(fā)展，這部分的用戶肯定會逐漸增多，最終成為用戶群體中的主要成員。

五、小結

遙感技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應用，尤其是近幾年的突飛猛進，已經(jīng)為其未來朝著商業(yè)化方向邁進奠定了堅強穩(wěn)固基礎――包括可靠的技術基礎以及廣闊的應用基礎。只要國家在政策方面給予大力支持，使商業(yè)化發(fā)展在經(jīng)營理念的指引下保證正確的方向，加上科技工作人員的勤奮努力使技術不斷創(chuàng)新，我們堅信今后遙感技術的發(fā)展步伐會加快，遙感技術的作用必將能充分發(fā)揮。

參考文獻

[1]趙英時.遙感應用分析原理與方法[M].北京：科學出版社，2003.