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测绘信息2011年第三期

 

测绘信息

科普专辑

( 2011 )3

无锡市测绘学会编印                                             2011.5.11


中共无锡市委办公室 无锡市人民政府办公室 转发无锡市科学技术普及工作联席会议办公室《2011 年全国科技活动周暨无锡市第二十三届 科普宣传周实施意见》的通知

一、指导思想
   
以邓小平理论和三个代表重要思想为指导,认真贯彻落实科学发展观,全面实施《全民科学素质行动计划纲要》,以促进转型发展、引领绿色生活为突出内容,结合低碳城市与低碳经济、节能减排与气候变化、生态环境与可持续发展等公众关注的社会热点问题,举办一系列丰富多彩的科普活动,为推动科学发展率先发展、建设创新无锡幸福无锡提供强力支撑。
二、活动时间
   2011
519—25日开展科普周系列科普活动。
三、活动主题
  
加快转型发展,引领绿色未来
四、主要内容
   1
、开展产业转型科普。
   2
、开展低碳城市科普。
   3
、开展感知无锡科普。
   4
、开展生态环境科普。
   5
、开展绿色生活科普。
   6
、开展时事热点科普。
五、2011年全国科技活动周暨无锡市第二十三届科普宣传周宣传口号
   1
、热烈祝贺“2011年全国科技活动周暨无锡市第二十三届科普宣传周隆重开幕
   2
、推动科学发展率先发展 建设创新无锡幸福无锡
   3
、加快转型发展 建设和谐无锡
   4
、加速推进产业转型 建设创新型经济领军城市
   5
、发展新型产业 推进绿色生活
   6
、保护生态环境 共建美好无锡
   7
、发展循环经济 优化能源结构 建设低碳城市
   8
、大力推动科技创新 全力以赴转型发展
  9
、提升全民科学素质 服务经济社会发展
  10
、政府推动 全民参与 提升素质 促进和谐
  11
、树立科学发展观 走可持续发展道路
  12
、实施《全民科学素质行动计划纲要》 提高公民科学素质

请各单位结合本单位实际开展形式多样的科普宣传活动

科普知识园地

航天遥感与航空遥感的区别

    航天遥感泛指利用各种空间飞行器为平台的遥感技术系统。它以地球人造卫星为主体,包括载人飞船、航天飞机和空间站,有时也把各种行星探测器包括在内。在航天遥感平台上采集信息的方式有四种:一是宇航员操作,如在“阿波罗”飞船上宇航员利用组合像机拍摄地球照片:二是卫星舱体回收,如中国的科学实验卫星回收的卫星像片;三是通过扫描将图像转换成数字编码,传输到地面接收站;四是卫星数据采集系统收集地球或其它行星、卫星上定位观测站发送的探测信号,中继传输到地面接受站。

    航空遥感泛指从飞机、气球、飞艇等空中平台对地面感测的遥感技术系统。按飞行高度,分为低空(600~3000米)、中空(3000~10000米)、高空(10000米以上)三级,此外还有超高空(U-2侦察机)和超低空的航空遥感。      

    由此可见,航天遥感和航空遥感的区别主要是:一是使用的遥感平台不同,航天遥感使用的是空间飞行器,航空遥感使用的是空中飞行器,这是最主要的区别;二是遥感的高度不同,航天遥感使用的极地轨道卫星的高度一般约1000公里,静止气象卫星轨道的高度约3600公里,而航空遥感使用的飞行器的飞行高度只有几百米、几公里、几十公里。俗话说,登高才能望远。航天遥感与航空遥感相比,感测的地域显然要大得多,美国“陆地卫星”的一幅多光谱图像覆盖地面的面积达34000平方公里,相当于台湾岛的面积,而赤道上空的气象卫星可以覆盖南北纬40°以内、东西经相距70°左右的区域。因此,航天遥感能够以空前广阔的视野时刻监测着地球。

如何恢复或确定航摄像片与地面之间的几何关系

    航空摄影瞬间,由于飞行姿态不同,每张像片与地面之间的几何关系也是不同的。利用航空像片测制一定比例尺的地图,首先要恢复这种几何关系。对于单张像片来说,像点的空间位置和它相应的地面点的关系可以用一些特定的参数建立起来,确定这些参数就能恢复相互的几何关系,这些参数称为像片的方位元素。其中,确定摄影物镜(后节点)与像片关系位置的参数称为内方位元素,恢复内方位元素的目的在于恢复摄影光束;确定摄影中心与地面相互关系的参数称为外方位元素,外方位元素有六个:其中三个是摄影中心在地面辅助坐标系中的坐标,是直线元素;另外三个是航摄像片(或摄像光束)在地面辅助坐标系中的姿态,是角元素。确定外方位元素的目的在于恢复摄影像片与地面的几何关系。当这些元素都恢复后,航摄像片与地面之间的固定的几何关系也就恢复了。

 对于由多张像片构成的立体模型来说,恢复或确定其与地面的几何关系,一般分为两步:相对定向和绝对定向。相对定向是在仪器上恢复摄影瞬间构成像对的像片间的相对位置关系,即恢复两个摄影光束的相对位置,使同名投影光线成对相交。相对定向后,就能够观察到立体了。两张像片构成的单独像对,只要转动左右两个光束,就能完成相对定向;连续立体模型的相对走向则要保持左光束不动,依次旋转右光束即可。相对定向后,就建立了自由比例尺的、方位任意的立体模型。但是,我们建立立体模型的目的是为了测绘与实地相似的地图,这就要求把模型按着确定的比例尺和实际方位放置到大地坐标系当中,这个过程就是绝对定向。经过相对定向和绝对定向后,就可以在立体模型上测绘等高线了。

什么是地理信息系统

    地理信息系统(GIS)是一种特定而又十分重要的空间信息系统,它是以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。由于地球是人们赖以生存的基础,所以GIS是与人类的生存。发展和进步密切关联的一门信息学与技术,受到人们愈来愈广泛的重视。

地理信息系统的分类

    地理信息系统按其范围大小可以分为全球的、区域的和局部的三种。通常GIS主要研究地球表层的若干个要素的空间分布,属于2~2.5维GIS,布满整个三维空间建立的GIS,才是真三维GIS。一般也常常将数字位置模型(2维)和数字高程模型(1维)的结合称为2+1维或3维,加上时间坐标的GIS称为4维GIS或时态GIS。

地理信息系统由哪些部分构成

    从计算机的角度看,地理信息系统是由计算机硬件、软件、数据和用户4大要素组成。硬件包括各类计算机处理机及其输入输出和网络设备;软件是支持信息的采集、处理、存储管理和可视化输出的计算机程序系统;数据则包括图形和非图形数据、定性和定量数据、影像数据及多媒体数据等;用户是地理信息系统所服务的对象,是地理信息系统的主人,GIS的用户分一般用户和从事系统的建立、维护、管理和更新的高级用户。

空间数据的分类其及内容

    在GIS中人们将复杂的地表现象抽象,用数学表达为四大类:数字线划数据、影像数据、数字高程模型和地物的属性数据。

    数字线划数据是将空间地物直接抽象为点、线、面的实体,用坐标描述它的位置和形状。这种抽象的概念直接来源于地形测图的思想。一条道路虽然有一定的宽度,并且弯弯曲曲,但是测量时,测量员首先把它看作是一条线,并在一些关键的转折点上测量它的坐标,这一串坐标描述出它的位置和形状。当要清绘地图时,根据道路等级给予它配赋一定宽度、线型和颜色。这种描述也非常适用于计算机表达,即用抽象图形表达地理空间实体。实际上大多数GIS都是以数字线划数据为核心。

    影像数据包括遥感影像和航空影像,它可以是彩色影像,也可以是灰度影像。影像数据在现代GIS中起越来越重要的作用。其主要原因:一是数据源丰富,H是生产效率高,三是它直观而又详细地记录了地表的自然现象,人们使用它可以加工出各种信息,如进一步采集数字线划数据。在GIS中影像数据一般经过几何和灰度加工处理,使它变成具有定位信息的数字正射影像。

    数字高程模型实际上是地表物体的高程信息。但是由于高程数据的采集、处理以及管理和应用都比较特殊,所以在GIS中往往作为一种专门的空间数据来讨论。数字高程模型可以由数字摄影测量方法直接采集得到,也可由其他测量方法,如野外测量或扫描数字化之后,经过数据处理得到。

    属性数据是GIS的重要特征。正因为GIS中存储了图形和属性数据,才使GIS如此丰富,应用如此广泛。属性数据包含两方面的含义:一是它是什么,即它有什么样的特性,划分为地物的哪一类,这种属性一般可以通过判读,考察它的形状和其他空间实体的关系@阿确定;第二类属性是实体的详细描述信』急,例如一栋房子的建造年限、房主、住户等,这些属性必须经过详细的调查。所以,有些GIS中的属性数据采集工作量比图形数据还要大。

空间数据的基本特征

 空间数据描述的是现实世界各种现象的三大基本特征:空间、时间和专题属性。

  1.空间特征

    空间特征是地理信息系统或者说空间信息系统所独有的。空间特征是指空间地物的位置、形状和大小等几何特征,以及与相邻地物的空间关系。空间位置可以通过坐标来描述。GIS中地物的形状和大小一般也是通过空间坐标来体现。这一点不完全像CAD系统,在CAD中,一个长方形可能由长和宽来描述它的形状和大小。而在GIS中,即使是长方形的实体,大多数GIS软件也是由4个角点的坐标来描述。而GIS的坐标系统也有相当严格的定义,如经纬度地理坐标系,一些标准的地图投影坐标系或任意的直角坐标系等。

    日常生活中,人们对空间目标的定位不是通过记忆其空间坐标,而是确定某一目标与其他更熟悉的目标间的空间位置关系。如一个学校是在哪两条路之间,或是靠近哪个道路叉口,一块农田离哪户农家或哪条路较近等等。通过这种空间关系的描述,可在很大程度上确定某一目标的位置,而一串纯粹的地理坐标对人的认识来说几乎没有意义。没有几个人知道自己家里或办公室的确切坐标。而对计算机来说,最直接最简单的空间定位方法是使用坐标。

    在地理信息系统中,直接存储的是空间目标的空间坐标。对于空间关系,有些GIS软件存储部分空间关系,如相邻、连接等关系。而大部分空间关系则是通过空间坐标进行运算得到,如包含关系、穿过关系等。实际上,空间目标的空间位置就隐含了各种空间关系。

  2.专题特征

    专题特征亦指空间现象或空间目标的属性特征,它是指除了时间和空间特征以外的空间现象的其他特征,如地形的坡度、波向、某地的年降雨量、土地酸碱度、土地覆盖类型、人口密度、交通流量、空气污染程度等。这些属性数据可能为一个地理信息系统派专人采集,也可能从其他信息系统中收集,因为这类特征在其他信息系统中都可能存储和处理。

 3.时间特征

    严格来说,空间数据总是在某一特定时间或时间段内采集得到或计算得到的。由于有些空间数据随时间的变化相对较慢,因而,有时被忽略。而在许多其他情况下,GIS的用户又把时间处理成专题属性,或者说,在设计属性时,考虑多个时态的信息,这对大多数GIS软件来说是可以做到的。但如何有效地利用多时态势数据在GIS中进行时空分析和动态模拟目前仍处于研究阶段。

地理信息系统的基本功能

   1、数据采集与编辑功能:包括图形数据采集与编辑和属性数据编辑与分析。

   2、地理数据库管理系统的基本功:,包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等。

   3、制图功能:根据GIS的数据结构及绘图仪的类型,用户可获得矢量地图或栅格地图。地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图,而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图,如行政区划图、土壤利用图、道路交通图、等高城图等等。还可以通过空间分析得到一些特殊的地学分析用图,如坡度图、坡向图、剖面图等等。

   4、空间查询与空间分析功能:包括拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、空间集合分析、地学分析。

   5、地形分析功能:包括数字高程模型的建立、地形分析。


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