遥感及地理信息系统

地理信息系统部分1.地理信息系统的概念：简称GIS，是由计算机硬件，软件和不同方式组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。2.地理信息系统的组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。3.地理信息系统的功能：数据采集与编辑，数据存储与管理，数据处理和交换，空间分析和统计，产品制作与显示，二次开发与编程。4.地理信息系用的应用：（1）在资源管理方面，将各种来源的数据和信息有机的汇集在一起，用户可以直接对数据库进行查询、显示、统计、制图以及提供多种组合条件的资源分享，为资源的合理开发利用和规划决策提供依据。森林和矿产资源的管理、野生动植物的保护、土地资源潜力的评估和土地利用规划以及水资源的时空分布特征研究等。（2）在区域规划方面，GIS能为规划人员提供功能强大的工具，通常涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等因素，把这些信息进行筛选并转换成可用的形式。通常用于预测将来的道路等级、线路和构造的设等。（3）在国土监测方面，GIS方法同多时相的遥感数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和淹没损失估算、土地利用动态变化分析和环境质量的评估研究。（4在辅助决策方面，GIS利用拥有的数据库和互联网传输技术，已经实现了电子商贸的革命，满足企业决策的多维性的需求。利用GIS迅速有效管理空间数据，确定商业中心位置和潜在市场的分布。5.地理实体的特征：（1）属性特征，用于描述事物或现象的特征。（2）空间特征：用于描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系。（3）时间特征，用于描述事物或现象或时间的变化。6.矢量数据结构概念：是通过坐标值来精确地表示点、线、面等地理实体的。7.栅格数据结构概念：以规则的像元阵列来表示空间地物或现象的分布的数据结构，其阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。8.拓扑：图形保持连续状态下变形，但关系不变的性质。主要拓扑关系：关联性、邻接性、连通性9.数据模型的三要素：数据结构、数据操作、数据的约束条件。10.面向对象数据模型的四种核心技术：分类、概括、聚集、联合。11.空间数据库的设计：（1）需求分析，包括调查用户需求、需求数据的收集和分析、编制用户需求说说明书。（2）结构设计，包括概念设计、逻辑设计。（3）物理设计，包括确定记录存储格式，选择文件存储结构，决定存储路径，分配存储空间。（4）数据层设计，一般按照数据的专业内容和类型进行的。12.GIS的数据源：是指建立GIS的地理数据库所需的各种数据的来源，包括地图、遥感影像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。13.空间坐标系：地理坐标系、平面坐标系、高程系（1956年黄海高程系、1985国家高程基准）。16.空间数据的输入误差：（1）几何数据的不完整或重复；（2）几何数据的位置不正确；（3）比例尺不正确；（4）变形；（5）几何数据与属性数据的连接有误；（6）属性数据错误。17.检查GIS数据质量包括：位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性、现势性。18.元数据：描述数据的数据。19.互操作：在异构环境下，两个或两个以上实体，尽管他们实现的语言，执行的环境，基于的模型不同，但是他们可以相互通信和协助，已完成某一特定任务。这些实体包括程序、对象、系统运行的环境等。20.空间数据处理的主要内容包括：图形编辑、自动拓扑、坐标变换、数据压缩、结构转换、数据内插。21.内插：在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程。22.数字高程模型：是一种对空间起伏变化的连续表示方法。表示方法：拟合法、等值线、格网DEM、不规则三角网DEM（TIN）.23.TIN就是离散数据点构建三角网，应尽可能的使三角形的三个内角均为锐角。24.地表单元的坡度就是其法向n与Z轴的夹角；坡向是地表单元的法向量在OXY平面上的投影与X轴之间的夹角；通视分析是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。25.叠置分析：将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生新的特征的分析方法。26.缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体的周围自动建立的一定光度的多变形。27.网络分析：网络是一个由点、线的二元关系构成的系统，用来描述某种资源或物质在空间上的运动。28.空间信息是指地理空间的信息，可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技术，它的过程是一种转换，它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像，为人们视觉感知。29.空间信息基本特征：（1）属性特征，是指质量和数据特征；（2）时间特征，地理空间是一个时间变化的空间，任何空间信息均各自具有长短不一的生命周期；（3）空间特征，是区别地理信息与其他一般信息的根本标志。30.空间信息可视化：是指运用地图学，计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。31.空间信息可视化的形式：地图、多媒体地学信息、三维仿真地图、虚拟现实。程的地图也正迅速地发展起来，发挥出越来越重要的作用。33.GIS发展热点：（1）面向对象技术与GIS的结合；（2）GIS与GPS、RS的进一步集成；（3）真三维GIS和时空GIS：（4）GIS应用模型的发展：（5）Internet与GIS的结合；（6）GIS与专家系统、神经网络的结合；（7）GIS与虚拟现实技术的结合。34.地理信息系统的开发和评价过程：（1）系统调查分析；（2）系统设计；（3）系统实施；（4）系统运行维护。遥感部分1.狭义遥感：指从远距离，高空以至于外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。2.遥感的类型：（1）按遥感平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感；（2）按传感器的探测波段分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感；（3）按工作原理分：主动遥感和被动遥感；（4）按遥感资料获取的方式分：成像遥感与非成像遥感；（5）按遥感的应用领域分：外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感。3.遥感的应用领域：林业、农业、水文与海洋、国土资源、气象、测绘、城市、考古、地理信息系统。4.电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，一次排列制成的图像。5.电磁波谱的特征：（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；（4）波动性；（5）粒子性。6.电磁辐射源：（1）自然辐射源：太阳辐射、地球的电磁辐射；（2）人工辐射源：微波辐射源、激光辐射源。7.地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而汇成的曲线，地物电磁波光谱特性的差异是遥感识别地物性质的基本原理。8.大气对太阳辐射的影响：（1）大气的吸收作用，太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰弱，甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气，因此在太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些缺失带；（2）大气的散射作用，辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开的物理现象，散射作用的结果是降低了遥感数据的质量，使影响模糊，从而影响判读。（3）折射和反射作用，电磁波穿过大气层时还会出现传播方向的改变，即发生折射。大气的折射率与大气密度有关，密度越大，折射率越大，离地面越高，空气越稀薄，折射率也越小。电磁波传播过程中，若通过两种介质的交界面，还会出现反射现象，反射现象主要发生在云层顶部，取决于云量，而且每个波段均会受到不同程度的影响，削弱了电磁波到达地面的强度。9.散射：辐射在播过程中遇到小微粒而使传播方向改变。10.散射分类：（1）瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小的多时；（2）米氏散射：微粒的直径与辐射光的波长差不多时；（3）非选择性散射：当微粒的直径比辐射波长那个大得多时所发生的散射。11.大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段，是选择遥感工作波段的重要依据。12.无云的晴空呈现蓝色的原因：蓝光波长短，散射强度较大，因此蓝光向四面八方散射，使整个天空蔚蓝。13.朝霞和夕阳偏橘红色的原因：日出和日落时，太阳高度角小，通过的大气层比阳光直射时要厚得多，在传播过程中，蓝光波长最短，几乎被散射殆尽，波长次短的绿光散射强度也居其次，大部分被散射掉，只剩下波长最长的红光，散射最弱，透过大气最多。加上剩下的极少绿光，最后合成橘红色，故朝霞和夕阳都偏橘红色。14.三原色：若三种颜色，其中的任何一种颜色都不能由其余两种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，称为三原色。15.互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。16.传感器定义：是记录地物反射或发射电磁波能量的物质，是遥感技术的核心部分。17.传感器的组成：收集器、探测器、处理器、输出器。18.传感器的类型：（1）成像传感器：①被动式传感器：a.光学摄影类型：匡幅摄影，全景摄影机，多光谱摄影机；b.光电成像类型：光学扫描仪，TV摄影机，电荷耦合器件CCD；c.成像光谱仪：面阵成像光谱仪，线阵成像光谱仪。②主动式传感器。（2）非成像方式传感器。19.传感器的分辨率：空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率、温度分辨率。20.航空摄影的种类：（1）按相片倾斜角分：垂直摄影、倾斜摄影；（2）按摄影的实施方式分：单片摄影、航线摄影、面积摄影；（3）按感光材料分：全色黑白摄影、黑白红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影、多光谱摄影。21.航空相片属于中心投影：空间任意直线均通过一固定点投影到一平面上而形成的透视关系。22.中心投影与垂直投影的区别：（1）投影距离的影响：垂直投影，构成比例尺和投影距离无关；中心投影，随投影距离（航高）变化，比例尺取决于航高（物距）和焦距（相距）。（2）投影面倾斜的影响：垂直投影，投影面总是水平的；中心投影，投影面倾斜，则相片个部分的比例尺不一样。（3）地形起伏的影响：地形起伏对垂直投影没有影响，对中心投影有影响。23.航空相片比例尺：航空相片上某一线段长度与地面相应线段长度之比。24.像点位移规律：（1）投影差大小与像点距离像主点的距离成正比，即距离像主点愈远，投影差愈大。像片中心部分投影差小，像主点是唯一不因高差而产生投影差的点；（2）投影差大小与高差成正比，高差愈大，投影差也愈大。高差为正时，投影差为正；高差为负时，投影差为负；（3）投影差与航高成反比，即航高愈高，投影差愈小。25.像对的立体观察条件：（1）必须是由不同的摄影站对统一地区所摄影的两张像片；（2）两张像片的比例尺相差不得超过16%；（3）两眼必须分别各看两张像片上的相应影像，即左眼看左像，右眼看右像；（4）像片所安放的位置，必须能使相应视线成对相交，相应点的连线与眼基线平行。26.航空像片判读标志：（1）形状：目标地在遥感图像呈现的外部轮廓；（2）大小：指遥感图像上目标物的形状、面积与体积的度量；（3）色调：全色遥感图像中从白到黑的密度比例叫色调；（4）阴影：是遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子，根据阴影的大小、形状可判读物体的性质和高度；（5）颜色：是彩色遥感图像中目标地物识别的基本标志；（6）纹理：也叫内部结构，指遥感中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构；（7）位置：指目标地物分布的地点；（8）图型：目标地物有规律的排列而成的图形结构；（9）相关布局：多个目标地物之间的空间配置关系。27.航空像片目视判读方法：直接判定法、对比分析法、逻辑推理法。28.航空像片目视判读步骤：准备工作、室内判读、野外验证和补判、目视解译成果的转绘与制图。29.数字图像：指能够被计算机存储、处理使用的图像。30.数字图像直方图：以每个像元为统计单元，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现频率的分布图。作用：可以直观地了解图像的亮度值