許繼楠　霍　娜

“最早的GIS(地理信息系統(tǒng))和遙感影像屬于不同的行業(yè)領(lǐng)域,但到今天,它們已經(jīng)完全融合,就像是一枚硬幣的正反兩面,缺一不可:遙感影像賦予GIS更多活力,使GIS變得動態(tài)且具有實時性,一改之前靜態(tài)、古板的形象,變得更生動;而在遙感影像進入GIS的核心之后,GIS仍然能將豐富的數(shù)據(jù)層覆蓋于影像之上,讓人們不僅能看到最新的影像,還能利用數(shù)據(jù)層進行深層分析,這才是GIS的精髓所在?！?/p>

9月10日,第六屆國際數(shù)字地球會議上,已有40年歷史的世界知名GIS廠商ESRI的企業(yè)級遙感影像部門總監(jiān)Lawrie Jordan 的一席話引起了業(yè)界人士熱議和廣泛共鳴,他認為遙感影像與GIS的一體化是多年以來該行業(yè)最有意義的一次行業(yè)轉(zhuǎn)型。

天然的一體化

許多GIS與遙感專家都注意到一個應用趨勢,即遙感影像和圖像分析功能可以作為核心組成部分與GIS實現(xiàn)一體化,同時,這種技術(shù)上的融合也將會促使兩者在操作、工作流程以及思維方式上實現(xiàn)一體化。

說到遙感影像與GIS的一體化發(fā)展,中國科學院遙感應用研究所研究員田國良表示,二者注定就是要走向一體化集成應用的。遙感影像是GIS系統(tǒng)實時性很強的數(shù)據(jù)來源,越來越多的GIS應用,比如災害防治、土地資源調(diào)查、數(shù)字城市建設(shè)管理等越來越需要提取、分析、應用遙感數(shù)據(jù);而同時遙感影像也需要結(jié)合三維地形、地理權(quán)屬、空間信息預算等地理信息,通過GIS系統(tǒng)做更有效的分析應用。

國內(nèi)知名GIS廠商中地數(shù)據(jù)集團副總經(jīng)理吳量博士在接受記者采訪時表示,遙感影像與GIS的融合其實已經(jīng)不算是一個新的方向。很長時間以來,影像就已經(jīng)是地理信息系統(tǒng)的一個很重要的方面了。中地數(shù)碼作為國產(chǎn)GIS軟件的領(lǐng)頭廠商之一,其實一直將集RS(遙感)、GIS、 GPS(全球定位系統(tǒng),現(xiàn)在發(fā)展為GNSS——Global Navigation Satellite System,全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)),這“三S”的集成應用作為技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品應用創(chuàng)新的基本理念。

而ESRI(中國)北京有限公司遙感事業(yè)部產(chǎn)品技術(shù)推廣經(jīng)理鄧書斌在接受記者采訪,分析遙感與GIS的關(guān)系時也表示,遙感是空間數(shù)據(jù)采集和分類的有效手段,GIS是管理和分析空間數(shù)據(jù)的有效工具;遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)成為GIS的主壓迫信息源,將是GIS的核心組成部分之一,遙感數(shù)據(jù)有賴于GIS的有效管理與共享,而強大的GIS空間分析功能將全面提升遙感影響價值。二者的一體化,從理念產(chǎn)生、明晰,到實際技術(shù)、應用的推進,目前要做的是實現(xiàn)遙感影像與GIS更多的整合。

三個層面的整合

如何整合?

GIS研究的數(shù)據(jù)是地理空間數(shù)據(jù),這是區(qū)別于其他系統(tǒng)的根本所在。以二維矩陣的形式來表示空間地物或現(xiàn)象分布的柵格數(shù)據(jù)和用直線、圓弧或者光滑曲線等基本幾何元素表示圖形的矢量數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)組織的兩種最基本的方式。

鄧書斌向記者解釋說,遙感影像類似于GIS中的柵格數(shù)據(jù),遙感和GIS在數(shù)據(jù)層次上實現(xiàn)集成其實應該是比較容易的,在功能上可以是遙感圖像處理軟件集成GIS功能,也可以是GIS軟件提供完善的遙感數(shù)據(jù)處理功能。但目前整合二者方法,比如通過翻譯接口將兩個系統(tǒng)聯(lián)通起來等一些方法,存在著集成層次過低、系統(tǒng)過于龐大、功能不能專注、系統(tǒng)操作復雜、不同領(lǐng)域用戶的可操行性不強等問題。

而要解決上述問題,鄧書斌介紹說就要實現(xiàn)三個層次的一體化:數(shù)據(jù)一體化管理與共享,平臺一體化分析,系統(tǒng)一體化集成開發(fā)。在數(shù)據(jù)層面要實現(xiàn)一體化,ESRI的做法是從數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)互操作和數(shù)據(jù)共享等三個方面進行,通過在空間數(shù)據(jù)庫分類分級別存儲柵格和矢量數(shù)據(jù),并通過建立索引將其關(guān)聯(lián),通過轉(zhuǎn)換通用中間格式或者數(shù)據(jù)格式互相支持等形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的互操作,并通過分布式的數(shù)據(jù)庫發(fā)布、通過瀏覽器異地瀏覽、訪問下載數(shù)據(jù)等形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務(wù)的共享。而從平臺層面,需要將GIS工作流和遙感圖像處理工作流無縫地鏈接在一起,比如將影像分析和處理數(shù)據(jù)的過程挪到GIS系統(tǒng)中。記者在第八屆ESRI中國用戶大會上所看到的工程師在GIS界面下直接打開GooglEarth等遙感影像進行處理的情節(jié)正是這一點的體現(xiàn)。而在系統(tǒng)開發(fā)層面上,二者的一體化集成體現(xiàn)在開發(fā)定制遙感與GIS一體化平臺。

舉一個在颶風、地震或者洪水等災害中進行災情緩解、規(guī)劃和分析的例子。通常,收集各種必要信息需要花費很長時間,但是通過衛(wèi)星獲取影像數(shù)據(jù)卻是瞬間能完成的事情。在緊急情況下,影像數(shù)據(jù)不僅能夠為我們節(jié)約大量時間,而且其信息也具有相當高的準確性。這使得決策者能夠迅速準確地部署資源,以盡快去營救那些處于危險當中的人們。而傳統(tǒng)的、靜態(tài)的信息源在此時往往會凸顯劣勢,甚至可能會導致救援人員和救援物資的錯誤部署。

就我國實例來說,國家應急和災害處理的各個部門對各種數(shù)據(jù)的實時性要求很強,但汶川地震之后人們發(fā)現(xiàn)各部門的數(shù)據(jù)共享存在問題。為做好震后評估工作,中國地震局地殼應力研究所就集成GIS與遙感,結(jié)合ArcGIS Engine和ENVI/IDL開發(fā)了遙感震害快速評估技術(shù)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的主要功能包括遙感和GIS無縫結(jié)合,實現(xiàn)近地表數(shù)據(jù)的處理、遙感影像快速校正和增強,用面向?qū)ο蟮葘嵱玫姆诸惣夹g(shù)進行震害識別和損失評估,與數(shù)據(jù)庫結(jié)合,實現(xiàn)成果圖像的快速顯示和制圖,并實現(xiàn)專用的評估流程和集體評估的集成。通俗地講,該系統(tǒng)通過將遙感和GIS集成應用,梳理整合了老數(shù)據(jù),通過遙感快速更新了新信息,并無間隙地進行了成果發(fā)布,高效地保障了震后評估工作的展開。

企業(yè)級應用的潛力

在過去GIS的應用歷程中,遙感影像使用及圖像處理已出現(xiàn)重要轉(zhuǎn)變,那就是使用上的簡化。過去,遙感影像主要是一些小范圍內(nèi)的科研學者在使用,這些影像資料不僅難于獲得,也難于使用,而且還很昂貴。而GIS技術(shù)的發(fā)展,GIS與遙感的一體化改進,各種先進的算法,都使得用戶可以更簡便地從影像中獲取豐富的信息。換句話說,許多用戶無需淵博的科學知識就能更好更快地從影像資料中獲取信息。

影像天然地具有企業(yè)級應用的潛力,因為人們總是喜歡影像勝過那些干巴巴的數(shù)字。手機電子地圖是3G服務(wù)引發(fā)的一個市場漩渦。遙感影像作為更新GIS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源,通過移動終端設(shè)備、應用平臺、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等,整合成手機電子地圖應用,實現(xiàn)共享和移動應用。

無論是通過內(nèi)嵌軟件(即手機自身安裝GPS模塊,需要即時無線上網(wǎng)使用)還是將電子地圖資料全部下載到手機供日常使用,手機地圖已然成為人們?nèi)粘Ｉ畹暮脦褪帧?/p>

在3G時代,電子地圖內(nèi)容想要更加豐富、詳細,完全依賴由遙感影像提供的GIS數(shù)據(jù)。高分辨率遙感影像服務(wù)非常適宜繪制大比例尺地圖,因此提供這項服務(wù)的公司將成為這一市場漩渦的中心。甚至,如果帶寬允許,基于優(yōu)質(zhì)的高分辨率遙感影像的三維手機地圖也會出現(xiàn)。

對于遙感與GIS一體化后的企業(yè)級應用,吳量表示,在實現(xiàn)數(shù)據(jù)一體化管理的基礎(chǔ)之上,中地數(shù)碼接下來的重點是研發(fā)更多的模型,包括更貼近需求的業(yè)務(wù)模型、預算模型等,不僅滿足用戶看一看、查一查等需求,更重要的是滿足企業(yè)級用戶基于實時數(shù)據(jù)進行分析和決策支持的需求,例如,商業(yè)區(qū)選址、污染源擴散模擬等應用。

用戶需要遙感影像與GIS的更緊密結(jié)合。他們需要對海量的影像數(shù)據(jù)進行更加及時有效的訪問,希望找到一種可以與現(xiàn)有系統(tǒng)良好兼容并且能夠為其地理信息系統(tǒng)帶來額外收益的企業(yè)級影像解決方案。

遙感,通過與GIS集成,將不再是科研工作者的專利,將越來越接近企業(yè)和個人用戶,也會迎來其自身技術(shù)和市場的更大發(fā)展。