RS(遙感)與GIS的結合在資源環(huán)境方面的應用是很多的。他們主要是結合起來集成一種監(jiān)測或者應用系統(tǒng)平臺（這種結合方式比較普遍）。以下給你列舉了他們的一些具體應用。
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1、土地利用變化監(jiān)測，通過對遙感圖像的處理得到土地利用信息。
2、河流湖泊污染情況調研，實時查看污染程度同時制定方案。
3、海岸線變化情況監(jiān)測，一般監(jiān)測海岸線向大海的推進情況。
4、礦產資源調查，主要通過遙感的手段尋找分析礦物資源分布情況。
5、地質災害的評估，對災害情況的總體把握為拯救方案和重建方針提供科學依據(jù)。
目前的應用主要是以上幾點，其中土地利用是最廣泛的了。
多方面收集數(shù)據(jù)可以促進遙感技術的應用，主要包括:利用多平臺進行遙感探測，即從不同高度的平臺上對同一目標物進行數(shù)據(jù)采集;利用幾個光譜波段進行同步數(shù)據(jù)采集的多光譜遙感;以及多時相遙感，即對同一目標物在多個時段進行數(shù)據(jù)的重復采集。
圖2.7 多級平臺遙感的概念
在多級平臺遙感中，衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以與高空數(shù)據(jù)、低空數(shù)據(jù)以及地面觀測數(shù)據(jù)一起進行分析(圖2.7)。每個連續(xù)的數(shù)據(jù)源可以為較小的地理區(qū)域提供更詳細的信息，而由任何小尺度上觀測到的數(shù)據(jù)所提取出的信息通過外推可以應用到更大尺度的觀測中。
多級平臺遙感技術應用的一個常見實例就是研究森林病蟲害的發(fā)展趨勢、類型確定及其原因分析。從航天圖像中，圖像解譯人員可以得到整個研究區(qū)的主要植被類型。利用這些信息，就可以確定感興趣的特定植物類型的分布面積及其地理位置，然后通過精度更高的圖像對有代表性的子區(qū)域進行更加細致的研究。在這第二級平臺上形成的圖像可以把病變的區(qū)域描繪出來。然后，在這些地區(qū)采集代表性的樣品并進行野外調查與驗證，證實病變是否存在及其具體原因。
通過地面觀察而對所發(fā)生的問題進行詳細分析之后，研究人員就可以利用遙感數(shù)據(jù)對更大的區(qū)域進行分析評估。通過分析覆蓋廣大區(qū)域的遙感數(shù)據(jù)，研究人員可以確定病蟲害的嚴重程度及其發(fā)生的地理范圍。因此，要判斷究竟是什么問題時，只能通過詳細的地面觀測來確定;而同樣重要的問題，諸如在哪里、有多少和多么嚴重，則需要經常通過遙感分析方法來獲得最佳的解決方案。
總之，從多個角度對地表情況進行分析要比僅從單個角度分析可以獲得更多的信息。與此類似，多光譜成像要比任何單波段成像所采集到的數(shù)據(jù)能提供更豐富的信息。例如，多光譜掃描儀就是一種可以利用多個光譜波段同步采集數(shù)據(jù)的傳感器。當利用多個波段所記錄的數(shù)據(jù)相互結合進行分析時，要比僅利用單一波段的圖像或者把多個波段單獨進行分析，能夠獲得更多的信息。因此，多光譜數(shù)據(jù)處理方法成為許多遙感應用的核心內容，包括對地球資源類型和條件的判別。
遙感圖像的多時相分析就是在多個時段對同一地區(qū)進行重復探測，并利用不同時間發(fā)生的變化來判別地面條件。這種方法經常被用于監(jiān)測土地利用的變化，例如城市邊緣地區(qū)所發(fā)生的城市化進程。實際上，區(qū)域土地利用的調查往往需要多傳感器、多光譜、多平臺以及多時相的數(shù)據(jù)采集以滿足不同的應用需求。
在應用遙感技術的過程中，不僅要將數(shù)據(jù)的獲取與分析解譯技術相結合，遙感技術與“常規(guī)”技術也一樣需要進行必要的結合。必須意識到，遙感技術本身只是一種工具，必須與其他技術配合才能發(fā)揮其最佳作用，其本身的發(fā)展并不是最終的目的。例如，遙感數(shù)據(jù)被廣泛應用在基于計算機的地理信息系統(tǒng)(GIS)中。只要它們能在地理上被引用，GIS環(huán)境允許綜合、分析和交流實質上是無限的資源和各類型的生物物理學和社會經濟學的數(shù)據(jù)。遙感技術可以被認為是這種應用系統(tǒng)的“眼睛”，能夠提供來自航空或航天有利位置的、重復的、概要的，甚至是全球的地球資源景象。
遙感為人們提供了看到不可見的世界的能力。人們能夠開始在“生態(tài)系統(tǒng)基礎”上來觀察環(huán)境的組成，以至于遙感數(shù)據(jù)能夠超越當前所收集的大多數(shù)資源數(shù)據(jù)的文化邊界。此外，遙感也超越了學科的界限，其應用范圍如此廣泛，以至于沒有人能夠完全掌握這一領域。毫無疑問，遙感技術將繼續(xù)在自然資源管理中占據(jù)越來越重要的地位，其應用也將越來越廣泛。傳感器、空間平臺、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、GPS、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)和GIS等技術水平正在日益提高。同時，人們也目睹了各種遙感手段從純粹的科學研究活動向商業(yè)應用服務轉化的革命進程。最重要的是，人們逐漸意識到全球資源庫各基本要素之間的相互依賴及其脆弱性，也意識到遙感技術在地球資源普查、監(jiān)測和管理以及建立模型并幫助人們理解全球生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用。
GIS為各種涉及空間數(shù)據(jù)分析的學科提供了新的技術方法，而每個相關學科都提供了一些構成GIS的技術與方法。
首先，地圖是記錄地球表面信息的一種形式，從歷史發(fā)展來看，GIS脫胎于地圖，而計算機制圖技術更是為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設計等提供了理論支持。同時，地圖還是目前GIS的基礎數(shù)據(jù)源，但地圖強調的是數(shù)據(jù)分析、符號化與顯示，地理信息系統(tǒng)更注重空間分析。
其次，數(shù)據(jù)庫也是GIS的技術基礎之一。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于存儲、管理和查詢各類數(shù)據(jù)，并盡可能具備一些簡單的統(tǒng)計分析功能，這是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。
第三，遙感作為空間數(shù)據(jù)的采集手段，成為GIS的重要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑。遙感（RS）圖像處理系統(tǒng)包含復雜的解析函數(shù)，并有許多方法用于信息的增強與分類；大地測量為GIS提供了精確定位的控制信息，尤其是全球定位系統(tǒng)（GPS），可快速、廉價地獲取地表特征的數(shù)字位置信息；航空拍攝及其精確測量方法的應用使得攝影測量成為GIS主要的地形數(shù)據(jù)來源?？傊?，遙感是GIS的重要數(shù)據(jù)源與更新手段。
第四，計算機科學的發(fā)展對GIS起著關鍵性的影響。按照國際通行的定義，GIS軟件的開發(fā)和使用基本屬于計算機應用理論與方法在加入空間位置要素后的自然延伸，始于計算機出現(xiàn)不久，在最近10～15年，計算機不僅在容量與速度方面都有了質的飛躍，而且隨著多媒體、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、軟件工程、電子技術等的飛速發(fā)展，GIS的發(fā)展也在突飛猛進（黃杏元，2004a，2004b，2004c）。幾乎每一次計算機技術的重要進展都帶動地理信息系統(tǒng)技術的重大進步，如空間數(shù)據(jù)的管理、網(wǎng)絡GIS、三維GIS等技術，每一步的重要發(fā)展都與計算機信息技術的進展有關。計算機輔助設計提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達的軟件與方法；計算機圖形學是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的基礎之一，它提供了圖形處理、顯示的軟硬件及其技術方法；網(wǎng)絡的普及使地理信息系統(tǒng)已成為許多機構必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機構的運行方式、設置與工作計劃等；人工智能的發(fā)展也給地理信息系統(tǒng)的技術進步帶來了積極的影響（周成虎，1995）。
簡而言之，地理信息系統(tǒng)就是能夠輸入、存儲、管理并處理分析地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。它隨計算機技術發(fā)展應運而生，是信息系統(tǒng)技術發(fā)展到高級階段的產物。
“遙感”一詞最早由美國海軍研究所伊夫林·L·普魯特提出，1962年在美國密執(zhí)安大學第一次國際環(huán)境遙感討論會上被采用。遙感是從遠距離高空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，通過攝影或掃描、信息感應、傳輸和處理，研究地面物體的形狀、大小、位置及其環(huán)境的相互關系及變化的現(xiàn)代技術學科。
（一）遙感發(fā)展概況
遙感的發(fā)展可分為兩個階段：第一是航空遙感階段。第一次世界大戰(zhàn)時期，利用飛機上的望遠鏡和照相機進行偵察。第二次世界大戰(zhàn)后，航空遙感不斷發(fā)展，目前已成為軍事偵察和自然資源調查的重要手段。第二是航天遙感階段。1957年，前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，開創(chuàng)了從外層空間探測地球的先河。美國航天局在20世紀60年代發(fā)射了“雨云”等氣象衛(wèi)星和“阿波羅”等載人航天器，用攝影機拍攝了第一批地球衛(wèi)星照片。經過長期準備，特別是對各種地物光譜特征和遙感圖像數(shù)據(jù)處理、分析判讀技術進行研究后，美國于1972年7月23日發(fā)射了第一顆地球資源衛(wèi)星（ERTS），專門從事地球資源遙感，之后又發(fā)射了第二批地球資源衛(wèi)星（LANDSAT）。1998年，LANDSAT7號衛(wèi)星發(fā)射升空；1999年9月，美國發(fā)射了IKONOS商用衛(wèi)星，它的對地分辨率為1米，標志著美國的民用遙感已遠遠走在世界的前列。目前，美、俄、法、加、日、英、印、中等國家已成為世界上應用遙感技術較為成熟的國家。
（二）遙感技術及其特點
1.遙感技術的內容
遙感是能源作用下目標反射輻射→介質傳輸→遙感器→信息處理和應用的一個過程，實現(xiàn)這個過程所采取的各種技術手段統(tǒng)稱為遙感技術，具體包括下列內容：
（1）遙感器技術，是專門研究制造感測目標信息和收集目標信息設備的技術。
（2）信息傳輸技術，是專門研究如何將遙感器收集、記錄的信息資料傳送到信息處理中心的技術。
（3）實地采樣技術，是專門研究收集目標信息特征，為處理目前信息資料時判別目標提供依據(jù)的技術。
（4）信息處理技術，是分析判釋和應用技術，包括信息數(shù)據(jù)的壓縮、傳輸和校正技術及圖像顯示記錄技術。
（5）識別分析判釋技術以及信息存儲和應用技術。
2.遙感技術的轉點
遙感技術的主體是空間遙感技術，比較典型的如資源環(huán)境監(jiān)測、氣象預報等技術。美國在20世紀70年代初就發(fā)射了地球資源技術衛(wèi)星，后來我國也成功地發(fā)射了氣象衛(wèi)星?？臻g遙感技術具有以下主要特點：
（1）獲取信息量大。
（2）資料新穎，能迅速反映動態(tài)變化。
（3）獲取的信息內容豐富。
（4）成圖迅速。
（5）獲取信息方便，全天時、全天候，不受地形限制等。
這些特點不僅使人類對宇宙和自然的認識有了新的飛躍，而且還大大增強了人類改造自然、開發(fā)和保護資源的能力。
空間遙感技術可以在數(shù)百萬千米的高度通過遙感平臺獲取各種大、中、小比例尺的遙感影像，可稱之為現(xiàn)代遙感技術。
（三）遙感的發(fā)展熱點
1.傳感器研制日趨深入
（1）遙感分辨率正日益多樣化，遙感技術正朝著“宏觀”和“微觀”兩個方向發(fā)展。為了滿足精確探測物體或大規(guī)模研究目的需要，20世紀90年代末期及21世紀初發(fā)射的衛(wèi)星傳感器，大都注意把分辨率作為其獲取信息的一個重要指標。加拿大于1995年11月發(fā)射的RADARSAT衛(wèi)星4種作業(yè)方式下的空間分辨率分別為10米、28米、35米和50/100米，其掃描寬度相應為50千米、100千米、180千米和300/500千米。以色列發(fā)射的EROS-A和EROS-B兩顆衛(wèi)星的地面分辨率分別為2米和1米，掃描寬度分別為11千米和30千米。
目前，普遍認為，在衛(wèi)星各項基本技術條件不變的情況下，縮小掃描范圍，降低衛(wèi)星高度就可以提高分辨率。以美國LANDSAT5為參考來看法國SPOT和以色列的EROS-A、EROS-B衛(wèi)星，掃描幅度縮小了，而分辨率提高了。目前，各種遙感探測器的分辨率由千米級、百米級，發(fā)展到米級、分米級，形成了觀察地球及其宇宙空間的影像金字塔，為研究多種自然地理環(huán)境提供了豐富的信息源，推動著遙感及其相關學科研究的不斷發(fā)展。
（2）傳感器波段更加細化。傳感器的波段是衡量傳感器性能優(yōu)劣的重要參數(shù)，針對研究目的的不同，許多傳感器設置了專用波段，而且波段的劃分也更為精細。
RADARSAT衛(wèi)星具有25種波束（Fl～F5，S1～S7，W1～W3，SNl～SN2，SWl，H1～H6及L1)，加之其SAR數(shù)據(jù)的獲取工作時間是ERS-1和JERS-1工作時間的兩倍，因而能滿足多領域遙感應用的需要。美國NASA計劃1998年發(fā)射的EOS地球觀測系統(tǒng)空間站搭載0.40～1.041微米的64波段中等分辨率成像光譜儀，0.40～2.50微米的92波段高分辨率成像光譜儀，1.4G赫茲（L波段）與6～90G赫茲6波段高分辨率微波輻射計，還有包括L波段（24厘米）、C波段（5.7厘米）和X波段（3.1厘米）在內的不同極化方式的EOS-SAR合成孔徑雷達?？梢钥闯觯ǘ蔚脑龆嗯c細分對提高傳感器的探測精度及增強傳感器的探測目的，具有極其重要的作用。
（3）傳感器愈加專業(yè)化。針對事先擬定的研究對象及目標，許多遙感平臺上都攜帶了專門的傳感器。例如，歐洲空間局（ESA）于1995年4月發(fā)射的ERS-2衛(wèi)星，安裝有合成孔徑雷達（SAR）和風力散射計組成的主動微波遙感系統(tǒng)（AMl），另外還搭載雷達測高儀、紅外掃描儀、全球臭氧監(jiān)測光譜儀、微波測深儀、精密測距儀以及激光反射儀等傳感器，為多層次、多方位地研究環(huán)境問題提供了豐富的信息源。
目前，許多傳感器都有明確的目的性和專業(yè)特點，有專門研究海水溫度的傳感器，也有為地質找礦設計的傳感器，還有研究植被變化的傳感器等等。傳感器的專業(yè)特點愈強，研究的準確性就可能愈高，專題研究就可能愈加深入。
2.應用領域更為廣闊
20世紀90年代后期以來的遙感，已遠遠超出了其發(fā)展初期的狹隘范圍，并正在向多方位、多層次發(fā)展。
（1）資源與環(huán)境研究十分活躍。土壤學研究是遙感應用得最為廣泛的領域之一，正因為如此，ISPRS第七委員會下設了再生資源、地質礦產資源、土地退化與荒漠化、災害損失和環(huán)境污染、人類居住、陸地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、雪、冰、海洋和海岸線監(jiān)測以及全球監(jiān)測等10個工作組，這些工作組不同程度地反映了資源與環(huán)境遙感的側重點及發(fā)展方向。
在新的世紀，生存與發(fā)展成為人類面臨的主要問題。世界各國都試圖把治理環(huán)境、減少災害作為未來研究的重點，而遙感技術則具有巨大的優(yōu)越性。美國NASA的LANDSAT、法國的SPOT以及ESA的ERS等，都把地球作為一個研究對象，為科技工作者提供研究臭氧、植被、海水溫度、大氣狀況的基礎資料，同時也為人類研究地球，保護自己的家園提供更為翔實的測試信息及圖像資料。
（2）宇宙遙感得到了進一步加強。目前遙感的發(fā)展已超出了“空對地”的范疇，發(fā)展到了“地對空”及“空對空”等多個方面。由美國、俄羅斯、法國等聯(lián)合開展的火星（Mars）計劃，就是宇宙遙感領域的代表。目前，它不僅把整個地球大氣圈、水圈、巖石圈作為研究對象，而且把探測范圍擴大到地球以外的日地空間。
宇宙遙感的發(fā)展，使人們的認識水平及能力不斷得到提高，同時也幫助人們探討一系列重大的學術問題。從目前火星探測器上發(fā)回的圖像及數(shù)據(jù)分析中，科學家們已獲得了許多有助于研究生命起源、星體形成、宇宙演化等重大問題的基礎信息，同時也為進一步研究大地構造和宇宙資源的探測提供幫助。
3.多種高新技術日趨一體化
“3S”技術一體化是目前發(fā)展比較活躍的領域，在短短的幾年中，數(shù)字攝影測量系統(tǒng)（DPS）及專家系統(tǒng)（ES）又悄然與“3S”技術融為一體，出現(xiàn)了所謂的“5S”技術。這些技術的交匯與融合是當今計算機科學和空間科學發(fā)展的產物，同時，也推動遙感學科本身以及相關學科（如地球科學、環(huán)境科學、城市科學、管理科學等）的相互滲透與相互綜合，進而形成一門新的邊緣學科——地理信息學，成為信息科學和信息產業(yè)的一個重要組成部分。信息科學的發(fā)展，又影響到幾乎是全球性的生產方式和生活方式的改變，也影響了科學技術本身的發(fā)展，Internet的廣泛普及使信息獲取及共享更為快捷，使計算機滲透到輔助設計、輔助加工、輔助測試分析、經營管理等領域。
（四）地理信息系統(tǒng)與遙感的結合
GIS與RS的結合主要表現(xiàn)為RS是GIS的重要信息源，GIS是處理和分析應用遙感數(shù)據(jù)的一種強有力的技術保證。兩者結合的關鍵技術在于柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)的接口問題：遙感系統(tǒng)數(shù)據(jù)普遍采用柵格格式，其信息是以像元形式存儲的；而GIS數(shù)據(jù)主要采用圖形矢量格式，是按點、線、面（多邊形）形式存儲的，它們之間的差別是由于影像數(shù)據(jù)和制圖數(shù)據(jù)采用不同的空間概念表示客觀世界的相同信息而產生的。
對于RS與GIS一體化的策略，Ehlers等提出了三個發(fā)展階段：第一階段，采用數(shù)據(jù)交換格式把兩個軟件模式聯(lián)結起來；第二階段，兩個軟件模式具有共同的用戶接口，且同時顯示；第三階段，具有復合處理功能的軟件體。
（五）遙感的地學實際應用
近年來我國關于RS和GIS結合集成的研究較多，經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。張繼賢在國內較早提出綜合GIS信息中的地學知識和遙感數(shù)據(jù)可以提高遙感分類的精度，消除應用單一遙感圖像判讀所存在的若干弊端。但是，兩者的結合由于存在數(shù)據(jù)轉換的問題，因而相應軟件的研究也很重要。任小虎等在應用RS與GIS集成系統(tǒng)GRAMS的過程中，認為該軟件雖然可以實現(xiàn)表面無縫的結合，但是就其內部格式的轉換上卻還不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與自由轉換。初期的關于RS如何為GIS提供數(shù)據(jù)和信息的研究也開展得較多，如劉濱誼等在對城鄉(xiāng)區(qū)域進行規(guī)劃的過程中，就借助RS作為主要信息源來采集區(qū)域信息，并在此基礎上進行規(guī)劃設計。向發(fā)燦在對湖北武昌和陜西安塞的土地評價中，也應用RS獲取評價因子的值作為信息源，進行復合和疊加，并在此基礎上，由GIS進行加工和處理，實現(xiàn)了動態(tài)快速的土地資源評價。具體到RS與GIS完全結合與數(shù)據(jù)格式的轉換問題，秦志遠提出了“結合錐”的結合模式和混合Freeman鏈碼結構，以解決這一問題。
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應用報道。在應用GIS的空間分析功能為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。如劉紀遠等在對中國東北植被綜合分類的研究中，探討了將GIS提供的地理數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)復合的可行性，嘗試在GIS環(huán)境下將氣溫、降水、高程3個影響區(qū)域植被覆蓋的主要指標，按一定的地面網(wǎng)格系統(tǒng)和數(shù)學模式進行定量化，生成數(shù)字地學影像，并使之與經過優(yōu)化、壓縮處理的NOAA-AVHRR數(shù)據(jù)進行復合，取得了良好的效果。李震等在對青藏高原冰川變化的研究中，以RBV、MSS、TM遙感資料為信息源，提取冰川界線，形成冰川邊界圖；以GIS為工具分析該冰川群的變化，得出了布喀塔格山峰北部冰川的變化規(guī)律。綜合應用GIS和RS進行旱情監(jiān)測、土地利用分類的技術也已相當成熟。黃家柱等充分發(fā)揮RS、GIS、計算機制圖技術及網(wǎng)絡技術等學科前沿的優(yōu)勢，研制了“長江三角洲地區(qū)遙感衛(wèi)星動態(tài)決策咨詢系統(tǒng)”，代表了RS和GIS結合并綜合其他多學科技術的新方法。
重慶分公司
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