GIS技术分析报告 gis技术介绍

GIS技术在国内的研究现状及其发展趋势

0 引言

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随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善，GIS（Geographic Information System）技术也日趋成熟，并且逐渐被人们所认识和接受。近年来，GIS被世界各国普遍重视，尤其是“数字地球”概念的提出，使其核心技术GIS更为各国政府所关注。目前，以管理空间数据见长的GIS已经在全球变化与监测、军事、资源管理、城市规划、土地管理、环境研究、农作物估产、灾害预测、交通管理、矿产资源评价、文物保护、湿地制图以及政府部门等许多领域发挥着越来越重要的作用。当前GIS正处于急剧发展和变化之中，研究和总结GIS技术发展，对进一步开展GIS研究工作具有重要的指导意义。因此，本文就目前GIS技术的研究现状及未来发展趋势进行总结和分析。

1 GIS研究现状及其分析

1.1 GIS研究现状

世纪90年代以来，由于计算机技术的不断突破以及其它相关理论和技术的完善，GIS在全球得到了迅速的发展。在海量数据存储、处理、表达、显示及数据共享技术等方面都取得了显著的成效，其概括起来有以下几个方面[1]：①硬件系统采用服务器/客户机结构，初步形成了网络化、分布式、多媒体GIS；②在GIS的设计中，提出了采用“开放的CIS环境”的概念，最终以实现资源共享、数据共享为目标；③高度重视数据标准化与数据质量的问题，并已形成一些较为可行的数据标准；④面向对象的数据库管理系统已经问世，正在发展称之为“对象——关系DBMS（数据库管理系统）”；⑤以CIS为核心的“3S”技术的逐渐成熟，为资源与环境工作提供了空间数据新的工具和方法；⑥新的数学理论和工具采用CIS，使其信息识别功能、空间分析功能得以增强等等。

在GIS技术不断发展下，目前GIS的应用已从基础信息管理与规划转向更复杂的区域开发、预测预报，与卫星遥感技术相结合用于全球监测，成为重要的辅助决策工具。据有关部门估计，目前世界上常用的GIS软件己达400多种[2].国外较著名的GIS软件产品有[3]：Auotodesk系列产品、Arc/Info、MapInfo及其构件产品、Intergraph、Microstation等，还有Web环境下矢量地图发布的标准和规范，如XML、GML、SVG等等。我国GIS软件研制起步较晚，比较成熟的测绘软件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。尽管现存的GIS软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况：一是利用GIS系统处理用户的数据；二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发用户专用的GIS软件。目前已成功应用包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，GIS的应用遍及环境保护、灾害预测、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随着我国经济建设的迅速发展，加速了GIS应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业等领域发挥r重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

1.2 当前GIS发展存在的主要问题

基于以上GIS技术现状研究，本文分析认为GIS技术在模型、数据结构等方面存在着不足，一定程度上制约了GIS技术的发展。

（1）数据结构方面存在的问题

目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统，即使是混合系统实际上也是将两类数据分开存储，当需要执行不同的任务时采用不同的数据形式。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系（包括相交、通过、包含等）相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差；难以建立地物间的拓扑关系；难以操作单个目标及栅格数据存贮量大等问题[4].

（2）GIS模型存在的问题

传统GIS模型是按照计算机的方法对客观世界地理空间不自然的分割和抽象，使得人们认知地理空间的认知模型与计算机中的数据模型不能形成良好的对应关系，难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。在GIS软件开发中，如果语义分割不合理，将难以有效表达地理空间实体间的关系，这就导致较深层次的分析、处理操作难以实现。随着GIS应用需求领域的不断开拓及计算机技术的迅速发展，对空间数据模型和空间数据结构提出了更高的要求，使得传统的地理空间数据模型力不从心，逐渐暴露其弊端。

目前，面向对象的数据模型一定程度上解决了传统GIS数据模型的某些不足，但是OODB（面向对象数据库）目前仍未在市场以及关键任务应用方面被广泛接受，因为OODB作为一个DBS还不太成熟，如缺少完全非过程性的查询语言以及视图、授权、动态模式更新和参数化性能协调等；且OODB与RDB之间缺少应有的兼容性，因而使得大量的已建立起来的庞大的RDB客户不敢轻易地去选择OODB.

（3）其他方面亟待解决的问题

当前，GIS正处在一个大变革时期，GIS的进一步发展还面临不少问题，主要表现在以下几个方面[5]：①GIS设计与实现的方法学问题。在GIS设计与实现过程中缺乏面向对象的认知方法学和面向对象的程序设计方法学的指导，导致GIS软件系统的可靠性和可维护性差；②GIS的功能问题。当前以数据采集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS，不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求，直接影响到GIS的应用效益和生命力；③三维GIS模型及可视化问题。目前大多数GIS软件的图形显示是基于二维平面的，即使是三维效果显示也是采用DEM的方法来处理表达地形的起伏，涉及到地底下真三维的自然和人工现象显得无能为力。

2 GIS未来发展趋势

2.1数据管理方面

（1）多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达[6]

对于多比例尺数据的显示，将运用影像金字塔技术、细节分层技术和地图综合等技术；而为了实现GIS的动态、实时和三维可视化，出现存储真三维坐标数据的3D GIS和真四维时空GIS，这其中涉及了空间数据的海量存储、时空数据处理与分析以及快速广域三维计算与显示等多项理论与技术[7].

（2）三库一体化的数据结构方向

空间数据库向着真正面向对象的数据模型和图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库三库一体化数据结构的方向发展[8].这种三库一体化的数据结构改变了以图层为处理基础的组织方式，实现了直接面向空间实体的数据组织，使多源空间数据的录入与融合成为了可能，从而为GIS与遥感技术的集成创造了条件。

（3）基于空间数据仓库（Spatial Data warehouse）的海量空间数据管理的研究

空间数据量非常大，而且数据大都分散在政府、私人机构、公司的各个部门，数据的管理与使用就变得非常复杂，但这些空间数据又具有极大的科学价值和经济价值，因此大多数发达国家都比较重视空间数据仓库的建立工作，许多研究机构和政府部门都参与到空间数据仓库建立的研究工作。

（4）利用数据挖掘技术进行知识发现

空间数据挖掘是从空间数据库中抽取隐含的知识、空间关系以及其他非显式的包含在空间数据库中但以别的模式存在的信息供用户使用，这是GIS应用的较高层次。由于目前空间数据的组织与管理仍局限于二维、静态、单时相，且仍以图层为处理基础，因此，当前的GIS软件和空间数据库还不能有效地支持数据挖掘。

2.2技术集成方面

（1）“3S”集成

“3S”是GPS（全球定位系统）、RS（遥感）和GIS的简称，“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起。地理信息是一种信息流，RS、GPS和GIS中任何一个系统都只侧重于信息流特征中的一个方面，而不能满足准确、全面地描述地理信息流的要求。因此，无论从物质运动形式、地学信息的本质特征还是“3S”各自的技术特征来说，“3S”集成都是科技发展的必然结果。

目前，“3S”集成还仅限于两两结合方式，这是“3S”集成的初级和基础起步阶段，其核心是GIS与RS的结合。这种两两结合虽然优于单一系统，但是仍然存在以下缺陷。将“3S”进行集成从而形成一体化的信息技术体系是非常迫切的。这种集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步获取涉谱数据和空间数据的高重复观测能力的平台，而在软件方面使GIS支持数据封装，同时解决图形和图像数据的统一处理问题。

（2）GIS与虚拟现实技术的结合

虚拟现实（Virtual Reality）是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，通过计算机建立一种仿真数字环境，将数据转换成图形、声音和接触感受，利用多种传感设备使用户“投入”到该环境中，用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。将虚拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体，GIS用户在客观世界的虚拟环境中能更有效的管理、分析空间实体数据。因此，开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。

（3）分布式技术、万维网与GIS的结合[9]

目前，随着Internet技术的迅猛发展，其应用已经深人到各行各业，作为与我们日常生活息息相关的GIS也不例外，它们的结合产生了web GIS.当前Web GIS系统已经得到迅速的发展，到1999年1月，仅在美国出现的这类系统就有23种之多。又由于客户端可能会采用新的应用协议，因此也被认为是Internet GIS.

计算机网络技术的飞速发展，分布式计算的优势日益凸显，GIS与分布式技术结合也就成为必然，它们的结合即构成了分布式CIS.它就是指利用最先进的分布式计算技术来处理分布在网络上的异构多源的地理信息，集成网络上不同平台上的空间服务，构建一个物理上分布，逻辑上统一的GIS.它与传统GIS最大的区别在于它不是按照系统的应用类别、运行环境划分的，而是按照系统中的数据分布特征和针对其中数据处理的计算特征而分类的。

（4）移动通信技术与CIS的结合发展[10]

WAP/WML技术作为无线互联网领域的一个热点，已经显示了其巨大的应用前景和市场价值。WAP柳ML技术与GIS技术的结合产生了移动GIS（Mobile GIS）应用和无线定位服务LBS（Location一basedServices）。通过WAR/WML技术，移动用户几乎可以在任何地方、时间获得网络提供的各种服务。无线定位服务将提供一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进人到主流的IT技术领域里。大多数的分析家都认为，到2010年，无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。

当前用于地理信息交互的语言还不足以完成真正的“设备无关接口”的互操作。各种移动设备对于从地理信息服务器所获得的信息，其表现方式是各不相同的，用户输人方式也不相同。因此，对于不同的移动设备需要一种统一的标记语言。无线定位服务将提供一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进人到主流的IT技术领域里：大多数的分析家都认为，到2010年，无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。

（5）GIS与决策支持系统（DSS）的集成[11]

决策支持系统（Decision Support System，简称DSS）是以管理学、运筹学、控制论、行为科学和人下智能为基础，运用信息仿真和计算手段为基础，综合利用现有的各种数据库、信息和模型来辅助决策者或决策分析人员解决结构化和半结构化问题，甚至非结构化问题的人机交互系统。

目前，绝大多数的GIS还仅限于图形的分析处理，缺乏对复杂空间问题的决策支持，而目前绝大多数的DSS则无法向决策者提供一个友好的可视化的决策环境。因此，将GIS与DSS相集成，最终形成空间决策支持系统（SDSS），借助GIS强大的空间数据处理分析功能，并在DSS中嵌入空间分析模块，从而辅助决策者求解复杂的空间问题，这是GIS应用向较高层次的发展。其中SDSS中知识的表达、获取和知识推理以及模型库、知识库、数据库三库接口的设计是哑待解决的关键问题。

2.3 发展历程方面

自20世纪60年代世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS）问世以来，经过40年的发展，GIS经历了三个阶段的发展。目前，随着第三代互联网的提出与实施，以及计算机技术、数据库技术的飞速发展，GIS即将步入第四代GIS发展阶段。

第四代GIS软件将在数据组织、存储、检索和运算等方面发生革命性的变革。数据组织应该是面向空间实体的，空间位置只是实体众多属性中的一类，它应和其它属性有机地组织在一起并统一存放：“关系”概念和“关系运算”应该加以扩充，应该包括空间关系及其运算；传统的结构化查询语言应该扩充，把空间关系及其查询包括在里面；以倒排表为基础的数据库索引机制应该扩展，建立至少包括拓扑关系在内的新的索引机制；数据存储机制应该适应空间数据提取和计算的要求等。只有实现数据真正的一体化存储和处理，才能自由地、方便地、快速地实现人们所期望的处理功能。在功能上，第四代GIS软件应该具备支持数字地球（区域、城市）的能力，成为OS、DBMS之上的主要应用集成平台，它具有统一的海量存储、查询和分析处理能力、一定的三维和时序处理能力、强大的应用集成能力和灵活的操纵能力，且具有一定的虚拟现实表达。

3 结束语

通过以上对GIS现状及发展趋势的分析，可以看出，GIS作为信息产业的重要组成部分，正以前所未有的速度向前发展。把握当前GIS的技术发展现状及不足，有利于人们预见GIS的发展趋势，站在更高更远的角度去扬长避短，较好地促进GIS技术的快速发展。随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及，GIS将深人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少的工具和助手。

简述分析GIS在电子商务物流中的作用及未来发展趋势？

GIS技术目前应用领域及应用前景发布日期：2008-02-21 12:55:08 发布人：《数字社区＆智能家居》2007年12月刊 　 目前应用领域

1.资源管理：要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源（如土地、森林、草场）分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。

2.资源配置：城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。

3.城市规划和管理：空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。

4.土地信息系统和地籍管理：土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。

5.生态、环境管理与模拟：区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。

6.应急响应：解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。

7.地学研究与应用：地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的地学分析应用软件系统。

8.商业与市场：商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空 间分析和数据库功能可以解决这些问题。

9.基础设施管理：城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。

选址分析：根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。

网络分析：建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。

可视化应用：以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。

分布式地理信息应用：随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航。

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GIS的应用前景

目前GIS的研究和应用都处在一个高速发展的阶段。在国外GIS技术已被各级政府部门和企业界广泛认知和采用。尤其是在北美、欧洲、日本和澳大利亚等国家和地区，GIS市场已经基本形成。GIS数据公司和软件公司比较多，他们在GIS系统建立和空间数据的使用方面已有了一套比较规范和成熟作法。在我国GIS技术也正被越来越多的政府部门和大型企业所采用。虽然起步较晚，但是有后发优势，可以少走弯路，以比较高的起点开展GIS的理论研究和开发应用工作。

未来若干年空间数据采集和GIS技术将会有新的更大的发展，从而给城市空间数据生产和GIS应用增添新的生命力。以信息高速公路和计算机宽带高速网为代表的国家信息基础设施（NII）的建设、高分辨率卫星影像技术的实用化、数字摄影测量和空间定位技术的发展以及超大容量、高速数据存储设备的发展将给城市空间数据生产和GIS应用带来巨大积极效用。新的数据获取与更新技术的发展、新数据形式的应用、数据共享政策及其实施、国家多尺度空间数据基础设施的建设以及数字地球和数字城市的建设都将大大改善我国城市空间数据的状况。

GIS技术的一些最新发展（如WebGIS、OpenGIS、ComGIS、3D GIS、TGIS等）将在城市得到实际应用，从而提高GIS系统应用的水平。城市GIS将进一步由技术推动转向应用牵引。面向应用将是GIS的生命，GIS与其它技术的集成将成为主流，应用系统的质量将稳步提高，用户的意识和行动将更有利于GIS的发展，应用将向深层次和大众化两极发展。

21世纪我国的城市将会有更大的发展，城市的发展将给城市GIS技术带来新的机遇。城市GIS虽然面临挑战，但未来无限光明。由于GIS本身的特点，过去建立起来的城市GIS系统的实际效益在未来几年将会逐步显示出来，人们的认识会进一步提高，城市GIS的生命力将愈加旺盛，并将会发挥应有的、符合其特点的作用，GIS也将真正走向产业化和市场化。

胡中南：Web端GIS技术新进展 | (PPT+速记)

在GTC 2020『GIS基础软件新技术论坛』上，超图研究院副院长胡中南作《云原生GIS及Web端技术新进展》报告，他首先系统讲解了云原生GIS技术的三大新进展：微服务更微、可扩展，容器化部署更全、更易用，自动化编排适配更多平台等，介绍了这些技术如何支撑云南地质大数据等系统实现高可用、高并发、高弹性“三高”价值；也系统阐述了Web端GIS技术从基础库、组件库、模板库到WebApps的多层次结构及相关新进展，让GIS前端应用开发定制更快速便捷。

本文将分为云原生GIS（点击左侧蓝色文字可直接查看）与Web端GIS两大部分，现分享Web端GIS技术部分资料如下：

演讲PPT

上半部分主要讲云原生GIS技术如何助力GIS系统快速部署与运维。

接下来我为大家介绍Web端GIS技术。

以前大家可能认为SuperMap的Web端就是一个SuperMap iClient JavaScript，仅仅是将Leaflet等开源技术做一些封装集成、改进，和SuperMap服务器产品的REST API做了对接，其实这只是我们Web端技术栈的组成之一，也即图上所示的基础的iClient Libraries类库（L1）。

我们在上面还提供了iClient Components，就是所谓的WebGIS组件库（L2），适配了Vue框架和React框架。在这之上我们面向行业应用共性，基于组件库进一步封装，提供了Web模板库iClient Templates（L3），只需将数据、LOGO和图片等进行简单修改，就可以快速上线。我们还提供了可构建、可定制、可扩展的Web Apps，如MapDashboard和WebSite UI（L4），以及更偏向使用的一些Web Apps，用做制图、分析等（L5）。

由此可见，SuperMap GIS的Web端包括这五个层次的内容,已经不仅仅是SuperMap iClient JavaScript单个产品。

在SuperMap iClient JavaScript层面，我们也有新的增强与改进。

SuperMap iClient JavaScript 2020模块图。Web Libraries和 Web Components都有一些增强，新增加了Web Templates。

在此，我重点介绍一下组件和模板的新特性和新技术：组件技术就是把Libararies类库做进一步的封装，更少的代码做更快的开发，比如可以一行代码加一个Web Map组件，里面填一个服务地址和地图资源ID，就可以出一个地图了。欢迎大家在超图软件官网查看范例。

这是2019年我们提供的技术。今年我们新增了多款Vue组件，包括时间轴、卷帘地图等。地图、图表等都有新的增强和改进。

今年我们新增了多款Vue组件，包括时间轴、卷帘地图等。地图、图表等组件都有新的增强和改进。

这是我们做的全球新冠疫情图范例。使用组件技术做了封装，用户不用一行一行写代码，操作更方便、开发更快捷。

新的Web模板技术，可以让应用开发更便捷。直接提供多种行业应用模板，用户只需修改LOGO、配色，或删除不用的地方即可。

再上面就是大屏，可快速开发建站。

No Code无代码开发，可以快速建站，包括SuperMap iPortal门户首页、地图大屏App等，都可以进行拖拉式操作，不需要写代码就可以完成可视化定制。门户首页可以拖出来，Web应用可以用大屏拖出来。

地图大屏也做了一些增强。

以前做了大屏只能看，不能互动，不能点，点了以后也不能操作。现在能看、能点、能互动。有了交互更好用。

包括，我们对布局也做了优化，移动端可以自己修改布局。

包括超宽屏终端都可以适配，这是一个项目的照片。

另外一个定制就是SuperMap iPortal站点定制和扩展增强。

从首页到登录页、管理页甚至各个Web Apps都支持定制和扩展。

从而实现No Code的可视化定制，同时做了一些新的组件和能力增强。

可以用这个特性快速搭建一个新的首页，从上面的菜单、左上角的LOGO，包括Banner、横幅各种内容都支持修改、增加和删除。甚至用户不懂开发都可以直接进行操作。此外，该布局是自适应的，在手机上同样可以观看。

这是2019年已有功能，今年我们做了新的增强。另外就是全代码定制。

你可以基于自己的技术直接写一个首页。不管是我们提供的组件，还是你自己写的组件，或是第三方组件都可以拿来使用。

包括我们的登录页和资源管理页都可以进行修改和定制。

此外，大屏本身也是可以扩展的。

包括数据上图。

数据洞察，都是可以修改和定制的。

可以加自己的图表、UI。

前面所提到的是定制开发，再上层就是直接使用的WebApp。

如果大家感兴趣，可以去我们官网：，或GTC网站：来观看新特性。

数据上图，制图能力更丰富。

可以在线打印Web地图。

简单回顾一下，我们讲到的两大部分技术：一个是云原生GIS技术，让GIS后台服务管理运维更高效，另一个是Web端GIS技术，让GIS前端应用开发定制更快速。一个是高效，一个是快速。

总的报告可以用两个图连起来，第一就是K8s部署结构图，通过它可以把云原生GIS技术一览无余，包括SuperMap iServer、SuperMap iPortal、SuperMap iManager之间的关系、用了什么技术等都可以看到。

第二张图如上所示，我们在Web端的整体技术层次都可以看到，从SuperMap iClient Libraries类库，到组件、模板，到大屏、Site UI定制、扩展，以及WebApps等等。

以上就是我的报告，谢谢大家。

　石漠化遥感调查与GIS分析

贵州喀斯特地区受人类活动影响，特别是由于土地资源利用的不合理，不同区域出现了一系列的环境问题，一些地区存在的石漠化现象表现得尤为突出。通过应用多波段、多平台的遥感信息，在野外调研基础上与GIS技术支持下，对图像进行解译、编辑处理，制作石漠化动态图，为喀斯特地区生态治理及环境建设等方面提供依据。主要包括石漠化工作的软硬件环境，以胜任贵州省石漠化遥感调查工作和石漠化数据集成工作为标准，由人机交互判读系统和数据集成系统构成。

一、判读系统配置及资料收集

1。系统配置

（1）人机交互图像判读系统的硬件配置：石漠化专题数据采集以陆地卫星数字图像作为主要信息源，主要依靠高性能微机组成图像判读系统，其建议配置为：

主频：266MHz以上内存：64MB以 上

硬盘：4.3GB以上驱动器：光驱、3.5吋软盘驱动器

显示内存：4MB以上显示器：15时以上

显示分辨率：800×600以上颜色分辨率：24位或是32位真彩色

（2）人机交互图像判读系统的软件配置：操作系统为WINDOWS95、WINIDOWS98，采用ENVI3.1、ARCVIEW3.0、ARC/INFO以及MAPGIS等作为人机交互判读及数据处理的软件。其特点具有栅格图像与矢量图形相结合的功能；具有多种数据格式交换功能，能方便地实现与ARC/INFO的数据交换；各种工具利于操作。

（3）扫描与图像处理软件及成果输出设备：采用Windows98操作平台下的Photo-shop5.0或其他图像扫描处理软件及MAPGIS、ARCVIEW等GIS软件作为图像栅格矢最转换，数据格式转换要求采用Arc/info软件包进行交换。需要的数字化输入设备有：A0幅面扫描仪或数字化仪。成果的输出采用MAPGIS、ARCVIEW等GIS软件进行图像图形编辑，需要的输出设备有：A1幅面以上的彩色喷墨绘图机、A4幅面以上的激光打印机和喷墨打印机等，同时，采用可读写光驱或其他存储设备进行数据备份保存。

2.遥感图像选择

喀斯特石漠化的遥感解译工作，数据影像文件是2000年度为主的（1:1（）万）TM4、TM3、TM2三波段假彩色合成数字影像（照片3-1），其光谱效应如表3-3所示，图像已经根据县级行政区域完成分景之间的镶嵌，并进行了几何纠正和统一的投影处理，叠加了以县为基本单元的行政界限。图像文件已经叠加有全国1/10万标准分幅地形图的4个图廓点，作为判读分析后数据编辑的控制点，每一个图廓点必须在判读勾绘时标描，并进入后期图形编辑过程。

表3-3　TM（4、3、2）光谱效应

图像处理和几何精度校正采用最小二乘法计算。校正方程根据控制点选取情况采用2次到3次多项式。像元重采样采用最近邻点法或双线性插值法。校正后每个像元的分辨率为30m。生成县级图像文件和行政界线数据，其投影方式为等面积割圆锥投影。采用全国统一的中央经线和双标准纬线。中央经线为东经105°，双标准纬线为北纬25。和北纬47°，坐标原点为（105,0）。由于贵州省自然环境复杂多样的特点，在TM图像的季相确定时，既要注意所在调查区域内TM信息瞬时覆盖时本身的质量（如含云量度＜10%等技术指标），又必须顾及不同区域的时效性季相差异选择。根据现势性要求，获取2000年陆地卫星TM图像，对部分数据获取困难地区采用其他图像。根据瞬时状态下最大限度使图像上尽可能丰富地反映地表信息的原则，选择秋冬季图像；如果遇到不可抗拒的客观原因（如天气条件等），可适当选择提前或滞后一两个覆盖周期的图像。

3.资料收集及野外作业

选择最新版本的比例尺为1:10万或1:5万地形图及1:20万水文地质图，负责收集与石漠化遥感调查有关的图件和文字资料。为了提高影像的信息可解译性和保证成果质量，广泛收集整理现有的基础研究成果及各种比例尺的地质图、地貌图、植被图、土壤图、沙漠化图、石漠化图、坡度图、土地利用图、中国石漠化区划图和流域界线图等专业性图件，水文气象观测资料，包括水文站点的水文泥沙资料、实验站的石漠化观测资料、淤地坝的泥沙淤积资料及其他有关研究报告。同时，通过对工作区域外业补充调查，建立石漠化强度分级遥感解译标志，拍摄相应的野外实况照片，用于石漠化强度判读分析。

二、喀斯特石漠化遥感调查技术路线

项目利用遥感和地理信息系统作为技术手段，利用多学科结合的优势进行综合性的相关分析，以统一的标准对石漠化现象及成因、对策进行研究，技术方法严密、客观，避免了传统方法进行这类大面积研究中人力、物力投入过大，标准难以控制等带来的弊病。

“石漠化”是喀斯特山区所特有的一类现象。在中国南方高温多雨的条件下，自然的石漠化并不存在，即使在土层覆盖少的地区，也发育高大的原生森林。“石漠化”的出现是自然、人为因素共同作用的结果。石漠化产生的自然条件：一是要有纯度较高的碳酸盐岩（尤其是石灰岩），二是要有坡度较大的地形条件。虽满足上述两个条件，但在纯天然状态下，高温多雨的气候仍可发育高大的森林，这已为荔波茂兰等地的情况证实。只有在人为反复砍伐植被或陡坡开垦的条件下，引起植被覆盖层丧失、石漠化发展，其结果最终导致石漠化。引起石漠化的主要原因是人为因素，而植被条件决定着石漠化的级别和程度因此，只要结合岩性岩组图、地形图，解译植被覆盖稀疏的情况，结合野外调查得出的相关关系和分布规律，就可在TM影像上直接解译石漠化土地。

TM影像的分辨率为地面距离30m，计算机上人机交互解译，可在任意放大和增强的条件下进行。因此可以达到较高的精度，满足大比例尺制图精度要求。裸岩由于其特殊的光谱效应，可以在TM影像上得到很好地表现。还可利用遥感影像处理软件中的工具，如植被指数及各种增强方法，最大限度地挖掘裸露碳酸盐岩信息，给予准确地解译。

采用目前最先进的监测、评价技术及以地理信息系统技术为支撑，以遥感资料为主要信息源，结合由地形图派生的坡度图，由区域地质图派生出喀斯特与非喀斯特及石山半石山的石漠化背景图。采用植被覆盖、土壤背景、地面坡度等决定石漠化的主要因素，参考降水量、降雨强度等有关因素建立石漠化定量分析模型，应用现代建模技术进行石漠化强度评价和调查制图；结合行政区划，得到各地（市）、县（市）石漠化评价图和数据（图3-1）。

图3-1　喀斯特石漠化遥感调查技术路线

三、石漠化遥感调查工作流程

通过技术路线，最后确立具体工作流程（图3-2），其步骤为：土地利用图转换成土壤侵蚀图、图斑识别方法、图斑抠挖及分割、土壤侵蚀图的结果统计分析等。

1.解译的图斑识别方法

（1）直接判定法：在遥感工作软件支持下，对影像的色调、形状、位置、大小、阴影、纹理及其他标志，非常明确的地物进行直接的判读，如河流、植被及城镇等（表3-4）。

表3-4　直接判定地物对应影像特征表

（2）对比分析法：对卫星图像不同波段、图像进行对比分析以及结合实地影像预判结果，对于不容易判别的岩性和坡度，则要结合地质图和地形图来识别，坡度可由地形图得到，从而建立卫星图像与实地地物和现象的对应关系，使判读成果更为准确。

图3-2　喀斯特石漠化遥感解译工作流程图

（3）逻辑推理法：基于卫星图像的特点，卫星图像的判读更多的是应用地学规律的相关分析和实际经验，进行逻辑推理法的判读，即借助各种地物和自然现象间的内在联系，结合图像上表现出的特征，用专业知识的逻辑推理法，判定某一地物和现象的存在及其属性。例如：从水系分布的格局、密度，可推断出有关岩性及地貌类型等方面的信息。从植被类型分布，可推断出土壤类型等方面的信息。

（4）机上图斑处理法：对比较大的多边形首先用多边形抠挖的方法，建立横跨该多边形的一个或多个多边形，并将文件送入Arc/Info中进行拓扑运算，即建立多边形之间的空间相对关系，运算完成后，原来的大多边形已经被分割成小的多个多边形，在这种情况下，再用Arcview提供的多边形分割工具进行分割就能极大地提高工作效率，具体作法是直接操作鼠标，沿影像特征的边缘准确绘出地类界（界线应严格封闭）。根据表3-1，依照TM影像的特征，结合地质图、地形图赋予图斑相应的侵蚀类型属性，逐块完成石漠化各级别的判读和进行准确的定位（1）。完成后，再进行一次拓扑运算，便生成了新的石漠化强度图（2）。

2.石漠化图的结果统计分析

对已经进行了多边形分割抠挖、分割合并的石漠化图（2），进行石漠化分布程度等的再检验。具体作法是对每级别石漠化图斑设置成透明，然后依据影像特征和地形图、地质图等相关信息对其进行鉴定、校正。同时检查图斑定性和定位是否准确、作业方法是否符合有关规定、矢量图内图斑弧段是否封闭、图斑是否漏号或重号以及是否建立图形的拓扑关系等等，直至评估满意产生石漠化图（3），从而统计出空间数据，利用GIS数据处理进行空间分析，并结合人口区域经济等指标，分析贵州喀斯特地区石漠化与经济贫困的关系。