測(cè)繪信息
科普專輯
( 2011 )第3期
無(wú)錫市測(cè)繪學(xué)會(huì)編印 2011.5.11
中共無(wú)錫市委辦公室 無(wú)錫市人民政府辦公室 轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)錫市科學(xué)技術(shù)普及工作聯(lián)席會(huì)議辦公室《2011 年全國(guó)科技活動(dòng)周暨無(wú)錫市第二十三屆 科普宣傳周實(shí)施意見》的通知
一、指導(dǎo)思想
以鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想為指導(dǎo)，認(rèn)真貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，全面實(shí)施《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要》，以促進(jìn)轉(zhuǎn)型發(fā)展、引領(lǐng)綠色生活為突出內(nèi)容，結(jié)合低碳城市與低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排與氣候變化、生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等公眾關(guān)注的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，舉辦一系列豐富多彩的科普活動(dòng)，為推動(dòng)科學(xué)發(fā)展率先發(fā)展、建設(shè)創(chuàng)新無(wú)錫幸福無(wú)錫提供強(qiáng)力支撐。
二、活動(dòng)時(shí)間
2011年5月19—25日開展科普周系列科普活動(dòng)。
三、活動(dòng)主題
加快轉(zhuǎn)型發(fā)展，引領(lǐng)綠色未來(lái)
四、主要內(nèi)容
1、開展產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型科普。
2、開展低碳城市科普。
3、開展感知無(wú)錫科普。
4、開展生態(tài)環(huán)境科普。
5、開展綠色生活科普。
6、開展時(shí)事熱點(diǎn)科普。
五、2011年全國(guó)科技活動(dòng)周暨無(wú)錫市第二十三屆科普宣傳周宣傳口號(hào)
1、熱烈祝賀“2011年全國(guó)科技活動(dòng)周暨無(wú)錫市第二十三屆科普宣傳周”隆重開幕
2、推動(dòng)科學(xué)發(fā)展率先發(fā)展 建設(shè)創(chuàng)新無(wú)錫幸福無(wú)錫
3、加快轉(zhuǎn)型發(fā)展 建設(shè)和諧無(wú)錫
4、加速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型 建設(shè)創(chuàng)新型經(jīng)濟(jì)領(lǐng)軍城市
5、發(fā)展新型產(chǎn)業(yè) 推進(jìn)綠色生活
6、保護(hù)生態(tài)環(huán)境 共建美好無(wú)錫
7、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì) 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu) 建設(shè)低碳城市
8、大力推動(dòng)科技創(chuàng)新 全力以赴轉(zhuǎn)型發(fā)展
9、提升全民科學(xué)素質(zhì) 服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展
10、政府推動(dòng) 全民參與 提升素質(zhì) 促進(jìn)和諧
11、樹立科學(xué)發(fā)展觀 走可持續(xù)發(fā)展道路
12、實(shí)施《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要》 提高公民科學(xué)素質(zhì)
請(qǐng)各單位結(jié)合本單位實(shí)際開展形式多樣的科普宣傳活動(dòng)
科普知識(shí)園地
航天遙感與航空遙感的區(qū)別
航天遙感泛指利用各種空間飛行器為平臺(tái)的遙感技術(shù)系統(tǒng)。它以地球人造衛(wèi)星為主體，包括載人飛船、航天飛機(jī)和空間站，有時(shí)也把各種行星探測(cè)器包括在內(nèi)。在航天遙感平臺(tái)上采集信息的方式有四種：一是宇航員操作，如在“阿波羅”飛船上宇航員利用組合像機(jī)拍攝地球照片：二是衛(wèi)星艙體回收，如中國(guó)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星回收的衛(wèi)星像片；三是通過(guò)掃描將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼，傳輸?shù)降孛娼邮照?；四是衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集地球或其它行星、衛(wèi)星上定位觀測(cè)站發(fā)送的探測(cè)信號(hào)，中繼傳輸?shù)降孛娼邮苷尽?
航空遙感泛指從飛機(jī)、氣球、飛艇等空中平臺(tái)對(duì)地面感測(cè)的遙感技術(shù)系統(tǒng)。按飛行高度，分為低空（600～3000米）、中空（3000～10000米）、高空（10000米以上）三級(jí)，此外還有超高空（U－2偵察機(jī)）和超低空的航空遙感。
由此可見，航天遙感和航空遙感的區(qū)別主要是：一是使用的遙感平臺(tái)不同，航天遙感使用的是空間飛行器，航空遙感使用的是空中飛行器，這是最主要的區(qū)別；二是遙感的高度不同，航天遙感使用的極地軌道衛(wèi)星的高度一般約1000公里，靜止氣象衛(wèi)星軌道的高度約3600公里，而航空遙感使用的飛行器的飛行高度只有幾百米、幾公里、幾十公里。俗話說(shuō)，登高才能望遠(yuǎn)。航天遙感與航空遙感相比，感測(cè)的地域顯然要大得多，美國(guó)“陸地衛(wèi)星”的一幅多光譜圖像覆蓋地面的面積達(dá)34000平方公里，相當(dāng)于臺(tái)灣島的面積，而赤道上空的氣象衛(wèi)星可以覆蓋南北緯40°以內(nèi)、東西經(jīng)相距70°左右的區(qū)域。因此，航天遙感能夠以空前廣闊的視野時(shí)刻監(jiān)測(cè)著地球。
如何恢復(fù)或確定航攝像片與地面之間的幾何關(guān)系
航空攝影瞬間，由于飛行姿態(tài)不同，每張像片與地面之間的幾何關(guān)系也是不同的。利用航空像片測(cè)制一定比例尺的地圖，首先要恢復(fù)這種幾何關(guān)系。對(duì)于單張像片來(lái)說(shuō)，像點(diǎn)的空間位置和它相應(yīng)的地面點(diǎn)的關(guān)系可以用一些特定的參數(shù)建立起來(lái)，確定這些參數(shù)就能恢復(fù)相互的幾何關(guān)系，這些參數(shù)稱為像片的方位元素。其中，確定攝影物鏡（后節(jié)點(diǎn)）與像片關(guān)系位置的參數(shù)稱為內(nèi)方位元素，恢復(fù)內(nèi)方位元素的目的在于恢復(fù)攝影光束；確定攝影中心與地面相互關(guān)系的參數(shù)稱為外方位元素，外方位元素有六個(gè)：其中三個(gè)是攝影中心在地面輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，是直線元素；另外三個(gè)是航攝像片（或攝像光束）在地面輔助坐標(biāo)系中的姿態(tài)，是角元素。確定外方位元素的目的在于恢復(fù)攝影像片與地面的幾何關(guān)系。當(dāng)這些元素都恢復(fù)后，航攝像片與地面之間的固定的幾何關(guān)系也就恢復(fù)了。
對(duì)于由多張像片構(gòu)成的立體模型來(lái)說(shuō)，恢復(fù)或確定其與地面的幾何關(guān)系，一般分為兩步：相對(duì)定向和絕對(duì)定向。相對(duì)定向是在儀器上恢復(fù)攝影瞬間構(gòu)成像對(duì)的像片間的相對(duì)位置關(guān)系，即恢復(fù)兩個(gè)攝影光束的相對(duì)位置，使同名投影光線成對(duì)相交。相對(duì)定向后，就能夠觀察到立體了。兩張像片構(gòu)成的單獨(dú)像對(duì)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)左右兩個(gè)光束，就能完成相對(duì)定向；連續(xù)立體模型的相對(duì)走向則要保持左光束不動(dòng)，依次旋轉(zhuǎn)右光束即可。相對(duì)定向后，就建立了自由比例尺的、方位任意的立體模型。但是，我們建立立體模型的目的是為了測(cè)繪與實(shí)地相似的地圖，這就要求把模型按著確定的比例尺和實(shí)際方位放置到大地坐標(biāo)系當(dāng)中，這個(gè)過(guò)程就是絕對(duì)定向。經(jīng)過(guò)相對(duì)定向和絕對(duì)定向后，就可以在立體模型上測(cè)繪等高線了。
什么是地理信息系統(tǒng)
地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是以采集、貯存、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。由于地球是人們賴以生存的基礎(chǔ)，所以GIS是與人類的生存。發(fā)展和進(jìn)步密切關(guān)聯(lián)的一門信息學(xué)與技術(shù)，受到人們愈來(lái)愈廣泛的重視。
地理信息系統(tǒng)的分類
地理信息系統(tǒng)按其范圍大小可以分為全球的、區(qū)域的和局部的三種。通常GIS主要研究地球表層的若干個(gè)要素的空間分布，屬于2～2．5維GIS，布滿整個(gè)三維空間建立的GIS，才是真三維GIS。一般也常常將數(shù)字位置模型（2維）和數(shù)字高程模型（1維）的結(jié)合稱為2＋1維或3維，加上時(shí)間坐標(biāo)的GIS稱為4維GIS或時(shí)態(tài)GIS。
地理信息系統(tǒng)由哪些部分構(gòu)成
從計(jì)算機(jī)的角度看，地理信息系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶4大要素組成。硬件包括各類計(jì)算機(jī)處理機(jī)及其輸入輸出和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；軟件是支持信息的采集、處理、存儲(chǔ)管理和可視化輸出的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)；數(shù)據(jù)則包括圖形和非圖形數(shù)據(jù)、定性和定量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)及多媒體數(shù)據(jù)等；用戶是地理信息系統(tǒng)所服務(wù)的對(duì)象，是地理信息系統(tǒng)的主人，GIS的用戶分一般用戶和從事系統(tǒng)的建立、維護(hù)、管理和更新的高級(jí)用戶。
空間數(shù)據(jù)的分類其及內(nèi)容
在GIS中人們將復(fù)雜的地表現(xiàn)象抽象，用數(shù)學(xué)表達(dá)為四大類：數(shù)字線劃數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型和地物的屬性數(shù)據(jù)。
數(shù)字線劃數(shù)據(jù)是將空間地物直接抽象為點(diǎn)、線、面的實(shí)體，用坐標(biāo)描述它的位置和形狀。這種抽象的概念直接來(lái)源于地形測(cè)圖的思想。一條道路雖然有一定的寬度，并且彎彎曲曲，但是測(cè)量時(shí)，測(cè)量員首先把它看作是一條線，并在一些關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上測(cè)量它的坐標(biāo)，這一串坐標(biāo)描述出它的位置和形狀。當(dāng)要清繪地圖時(shí)，根據(jù)道路等級(jí)給予它配賦一定寬度、線型和顏色。這種描述也非常適用于計(jì)算機(jī)表達(dá)，即用抽象圖形表達(dá)地理空間實(shí)體。實(shí)際上大多數(shù)GIS都是以數(shù)字線劃數(shù)據(jù)為核心。
影像數(shù)據(jù)包括遙感影像和航空影像，它可以是彩色影像，也可以是灰度影像。影像數(shù)據(jù)在現(xiàn)代GIS中起越來(lái)越重要的作用。其主要原因：一是數(shù)據(jù)源豐富，H是生產(chǎn)效率高，三是它直觀而又詳細(xì)地記錄了地表的自然現(xiàn)象，人們使用它可以加工出各種信息，如進(jìn)一步采集數(shù)字線劃數(shù)據(jù)。在GIS中影像數(shù)據(jù)一般經(jīng)過(guò)幾何和灰度加工處理，使它變成具有定位信息的數(shù)字正射影像。
數(shù)字高程模型實(shí)際上是地表物體的高程信息。但是由于高程數(shù)據(jù)的采集、處理以及管理和應(yīng)用都比較特殊，所以在GIS中往往作為一種專門的空間數(shù)據(jù)來(lái)討論。數(shù)字高程模型可以由數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法直接采集得到，也可由其他測(cè)量方法，如野外測(cè)量或掃描數(shù)字化之后，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理得到。
屬性數(shù)據(jù)是GIS的重要特征。正因?yàn)镚IS中存儲(chǔ)了圖形和屬性數(shù)據(jù)，才使GIS如此豐富，應(yīng)用如此廣泛。屬性數(shù)據(jù)包含兩方面的含義：一是它是什么，即它有什么樣的特性，劃分為地物的哪一類，這種屬性一般可以通過(guò)判讀，考察它的形狀和其他空間實(shí)體的關(guān)系＠阿確定；第二類屬性是實(shí)體的詳細(xì)描述信』急，例如一棟房子的建造年限、房主、住戶等，這些屬性必須經(jīng)過(guò)詳細(xì)的調(diào)查。所以，有些GIS中的屬性數(shù)據(jù)采集工作量比圖形數(shù)據(jù)還要大。
空間數(shù)據(jù)的基本特征
空間數(shù)據(jù)描述的是現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的三大基本特征：空間、時(shí)間和專題屬性。
1．空間特征
空間特征是地理信息系統(tǒng)或者說(shuō)空間信息系統(tǒng)所獨(dú)有的?？臻g特征是指空間地物的位置、形狀和大小等幾何特征，以及與相鄰地物的空間關(guān)系?？臻g位置可以通過(guò)坐標(biāo)來(lái)描述。GIS中地物的形狀和大小一般也是通過(guò)空間坐標(biāo)來(lái)體現(xiàn)。這一點(diǎn)不完全像CAD系統(tǒng)，在CAD中，一個(gè)長(zhǎng)方形可能由長(zhǎng)和寬來(lái)描述它的形狀和大小。而在GIS中，即使是長(zhǎng)方形的實(shí)體，大多數(shù)GIS軟件也是由4個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)描述。而GIS的坐標(biāo)系統(tǒng)也有相當(dāng)嚴(yán)格的定義，如經(jīng)緯度地理坐標(biāo)系，一些標(biāo)準(zhǔn)的地圖投影坐標(biāo)系或任意的直角坐標(biāo)系等。
日常生活中，人們對(duì)空間目標(biāo)的定位不是通過(guò)記憶其空間坐標(biāo)，而是確定某一目標(biāo)與其他更熟悉的目標(biāo)間的空間位置關(guān)系。如一個(gè)學(xué)校是在哪兩條路之間，或是靠近哪個(gè)道路叉口，一塊農(nóng)田離哪戶農(nóng)家或哪條路較近等等。通過(guò)這種空間關(guān)系的描述，可在很大程度上確定某一目標(biāo)的位置，而一串純粹的地理坐標(biāo)對(duì)人的認(rèn)識(shí)來(lái)說(shuō)幾乎沒(méi)有意義。沒(méi)有幾個(gè)人知道自己家里或辦公室的確切坐標(biāo)。而對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，最直接最簡(jiǎn)單的空間定位方法是使用坐標(biāo)。
在地理信息系統(tǒng)中，直接存儲(chǔ)的是空間目標(biāo)的空間坐標(biāo)。對(duì)于空間關(guān)系，有些GIS軟件存儲(chǔ)部分空間關(guān)系，如相鄰、連接等關(guān)系。而大部分空間關(guān)系則是通過(guò)空間坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)算得到，如包含關(guān)系、穿過(guò)關(guān)系等。實(shí)際上，空間目標(biāo)的空間位置就隱含了各種空間關(guān)系。
2．專題特征
專題特征亦指空間現(xiàn)象或空間目標(biāo)的屬性特征，它是指除了時(shí)間和空間特征以外的空間現(xiàn)象的其他特征，如地形的坡度、波向、某地的年降雨量、土地酸堿度、土地覆蓋類型、人口密度、交通流量、空氣污染程度等。這些屬性數(shù)據(jù)可能為一個(gè)地理信息系統(tǒng)派專人采集，也可能從其他信息系統(tǒng)中收集，因?yàn)檫@類特征在其他信息系統(tǒng)中都可能存儲(chǔ)和處理。
3．時(shí)間特征
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，空間數(shù)據(jù)總是在某一特定時(shí)間或時(shí)間段內(nèi)采集得到或計(jì)算得到的。由于有些空間數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化相對(duì)較慢，因而，有時(shí)被忽略。而在許多其他情況下，GIS的用戶又把時(shí)間處理成專題屬性，或者說(shuō)，在設(shè)計(jì)屬性時(shí)，考慮多個(gè)時(shí)態(tài)的信息，這對(duì)大多數(shù)GIS軟件來(lái)說(shuō)是可以做到的。但如何有效地利用多時(shí)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)在GIS中進(jìn)行時(shí)空分析和動(dòng)態(tài)模擬目前仍處于研究階段。
地理信息系統(tǒng)的基本功能
1、數(shù)據(jù)采集與編輯功能：包括圖形數(shù)據(jù)采集與編輯和屬性數(shù)據(jù)編輯與分析。
2、地理數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基本功：，包括數(shù)據(jù)庫(kù)定義、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)操作、通訊功能等。
3、制圖功能：根據(jù)GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及繪圖儀的類型，用戶可獲得矢量地圖或柵格地圖。地理信息系統(tǒng)不僅可以為用戶輸出全要素地圖，而且可以根據(jù)用戶需要分層輸出各種專題地圖，如行政區(qū)劃圖、土壤利用圖、道路交通圖、等高城圖等等。還可以通過(guò)空間分析得到一些特殊的地學(xué)分析用圖，如坡度圖、坡向圖、剖面圖等等。
4、空間查詢與空間分析功能：包括拓?fù)淇臻g查詢、緩沖區(qū)分析、疊置分析、空間集合分析、地學(xué)分析。
5、地形分析功能：包括數(shù)字高程模型的建立、地形分析。