本书是结合RS、GIS及二次开发应用,面向实际应用项目的需求写作而成的,由遥感图像处理、地理信息系统及二次开发组件三大部分组成。第1,2章介绍遥感图像成像原理,常用卫星信息,遥感数字图像处理的基本方法。第3~5章讲述地理信息系统的发展起源、基本内容及系统功能。第6,7章阐述二次开发组件的基本原理及其应用。同时,书中以泰坦软件为背景,给出丰富的范例演示,并列举了翔实的二次开发实例。
本书可作为3S专业的本科生、研究生的辅助教材。同时,对从事地球科学领域的软件工作者和从事3S应用开发的技术人员,具有重要的参考价值。
第1章遥感信息获取
1.1遥感物理基础
1.1.1电磁理论
1.1.2大气窗口
1.2遥感光学基础
1.3遥感分类
1.4遥感成像原理
1.4.1摄影成像
1.4.2扫描成像
1.4.3雷达成像
1.5全球在轨遥感卫星介绍
1.5.1Landsat
1.5.2SPOT
1.5.31KONOS
1.5.4QuickBird
1.5.5中巴地球资源卫星(CBERS)
1.5.6日本JERS-1卫星
1.5.7ERS卫星
1.5.8RADARSAT-1
1.5.9欧空局ENVISAT-1卫星
第2章遥感数字图像处理
2.1遥感数字图像处理简介
2.1.1遥感数字图像处理概述
2.1.2遥感数字图像处理系统简介
2.1.3遥感数据的存储格式
2.1.4遥感图像的特征
2.2图像预处理
2.2.1辐射校正
2.2.2几何校正
2.2.3遥感图像数字镶嵌
2.2.4Titanlmage实习
范例一:辐射校正
范例二:几何校正
范例三:图像投影设置
范例四:影像镶嵌
2.3图像增强
2.3.1波谱信息增强
2.3.2空间信息增强
2.3.3Titanlmage实习
范例一:反差扩展
范例二:假彩色合成
范例三:空间滤波增强
范例四:频域滤波增强
范例五:主成分变换
范例六:图像融合
范例七:图像运算
2.4图像分类
2.4.1特征变换(特征提取)与特征选择
2.4.2图像分类
2.4.3Titanlmage实习
范例一:监督分类
范例二:非监督分类
范例三:分类后处理
2.5雷达和高光谱遥感技术
2.5.1雷达遥感
2.5.2高光谱遥感
2.5.3Titanlmage实习
范例一:雷达图像处理
范例二:高光谱图像处理
2.6遥感前沿
2.6.1遥感技术的发展趋势
2.6.2遥感与地理信息系统、全球定位系统集成
第3章地理信息系统概论
3.1地理信息系统的概念
3.1.1地理信息系统发展的历史背景和原因
3.1.2地理信息系统与相关学科的关系
3.1.3地理信息系统的定义
3.1.4地理信息系统的组成
3.2地理信息系统的发展
3.2.1地理信息系统的发展过程
3.2.2地理信息系统的应用
3.3地理信息系统的研究内容
3.4地理信息系统软件分类及TitanGIS
3.4.1地理信息系统软件分类
3.4.2地理信息系统的发展趋势
3.4.3TitanGIS介绍
第4章空间数据的输入、编辑与管理
4.1地理空间的表达
4.1.1矢量数据模型
4.1.2栅格数据模型
4.1.3TIN模型
4.1.4面向对象表达
4.1.5TitanGIS的数据组织
练习:TitanGIS软件入门
4.2空间数据特征及表示方法
4.2.1空间数据基本特征
4.2.2空间数据的类型和表示方法
4.2.3属性特征数据类型
练习:地图数据的不同方式显示
4.3空间数据的输入与编辑
4.3.1坐标系统与地图投影
4.3.2空间数据的输入与编辑
练习一:创建新数据——屏幕扫描矢量化及编辑
练习二:矢量化后图形的编辑
练习三:地图投影设置与投影变换
4.3.3空间数据的交换
练习四:其他格式数据的导入与拓扑生成
4.4空间数据的管理
4.4.1地理空间数据库
4.4.2空间数据模型
4.4.3空间索引概念
练习一:TitanGIS数据库的设计
练习二:操作远程数据库
第5章空间数据分析与制图输出
5.1空间数据的查询分析
5.1.1空间查询
5.1.2基于属性特征查询
5.1.3基于空间关系和属性特征的查询(SQL)
练习:空间数据的查询
5.2图形量算
5.2.1质心量算
5.2.2距离量算
练习:数据的距离量算、角度量算和面积量算
5.3缓冲区分析
练习:缓冲区分析实例
5.4网络分析
5.4.1网络数据结构
5.4.2主要网络分析功能
练习一:最优路径分析
练习二:可达区分析
5.5空间叠加分析
5.5.1视觉信息叠加
5.5.2点与多边形叠加
5.5.3线与多边形叠加
5.5.4多边形叠加
练习:图层间选择
5.6DEM的建立与地形分析
5.6.1概述
5.6.2DEM模型的建立
5.6.3DEM的分析和应用
练习:应用TitanGIS软件进行有关DEM数据的各种分析操作
5.7空间数据的制图输出
5.7.1概述
5.7.2专题地图制图
5.7.3专题地图设计
5.7.4制图综合
练习:应用T1tanGIS软件进行制图输出
5.83DGIS及T1tanGIS的三维模块~tanVrMap
5.9网路地理信息系统及T1tanGIS的完整解决方案
第6章二次开发组件概论
6.1GIS和RS的二次开发
6.1.1二次开发的方式
6.1.2数据管理方式
6.1.3用户界面设计
6.2基于组件的GIS次开发
6.2.1组件技术
6.2.2GIS组件的特点
6.2.3组件式GIS开发平台的结构
6.3实习
6.3.1学习在Windows平台上如何注册开发组件
第7章泰坦二次开发组件
7.1泰坦地理信息和遥感组件介绍
7.1.1泰坦地理信息和遥感组件的功能
7.1.2泰坦地理信息和遥感组件的产品结构
7.1.3TitanGIS基本概念
7.1.4TitanGIS的数据模型
7.1.5TitanGIS组件的数据组织
7.1.6架构TitanGIS组件的基本概念
7.1.7使用TitanGIS组件的一般方式
7.1.8图像处理
7.2使用VisualBasic和泰坦组件进行开发
7.2.1开发环境设置
7.2.2在窗体中显示地图
7.2.3地图的放大、缩小及漫游
7.2.4数据层的符号化显示
7.2.5图表互查
7.2.6统计功能
7.2.7显示栅格图层
7.2.8toTLayoutX控件
7.3使用VisualC++和泰坦组件进行开发
7.3.1开发环境设置
7.3.2在窗体中显示地图
7.3.3地图的放大、缩小及漫游
7.3:4数据层的符号化显示
7.3.5图表互查
7.3.6统计功能
7.3.7显示栅格图层
7.3.8toTLayoutX控件
参考文献
在邓小平同志“发展高科技,实现产业化”的思想指引下,近20多年来,我国遥感应用与地理信息系统产业化的浪潮,欣欣向荣,如日中天!遥感应用企、事业单位涌现160多家;地理信息系统企、事业单位已超过400家。高等院校创办和筹办中的相关专业将近120个。
与此同时,在科学发展观和五个“统筹”方针的指引下,“哪一个现代化也离不开信息化!”为了缩小“数字鸿沟”,对外加强与国际商贸、物流、能源、旅游产业接轨;为了开发西部、振兴东北、加强沿海与内地城市互动,促进长三角,泛珠三角的社会经济的持续、稳定发展,城乡兼顾,区域优势互补,全国半数以上的省区、五大江河流域和200多个大中城市都在推进数字化。电子政务、电子商务和规划、管理也都离不开对地观测空间数据、全球定位数据在地理信息系统和网络环境下的综合集成。
倪金生先生领导北京东方泰坦科技公司,面向国家现代化、信息化的重大需求。适应当代地理信息系统与遥感数据无缝隙衔接,多源融合,三维显示,并针对网络化、组件化、移动化的新形势,开发了基于不规则三角网(TIN)和栅格网的新型地理信息系统软件。其功能先进,算法新颖,使用方便,为社会提供“4A”信息服务。为我国地理信息系统软件二次开发,作了新贡献。在他们丰富的产业化实践的基础上,旁征博引,爱屋及乌,编著了《遥感与地理信息系统基本理论和实践》。该书从新的视角,阐述作者对遥感与地理信息系统科学和技术的深刻、独到的见解。来自实践而又高于实践。不仅作为教学与培训的专业参考读物大有帮助;而且对于从事空间信息基础平台研制与自主软件开发的同行们也大有启发,可作借鉴。
正当隆重纪念邓小平同志诞辰100周年活动的日子里,读到这部新著,看到我国遥感与地理信息系统产业化的蓬勃发展,不胜雀跃,欣然命笔为序,与读者同喜!
从19世纪60年代开始,随着传感器技术、微波技术及计算机技术的发展,遥感应用在技术上不断创新。其应用广度不断拓宽,应用深度不断加强。尤其是进入21世纪,随着航空航天技术的发展,从美国的“猎兔犬号”探测器登陆火星行动,到中国的“神舟五号”载人飞船的发射成功,使得遥感技术的应用成为新的热点。现代遥感技术是在传统遥感技术的基础上,随着计算机技术的发展,将地理信息系统、数据库与之融为一体的产物。与之相对应的是,社会对遥感技术人才的需求从单一型人才向复合型人才转变。
同样,在20世纪60年代初由加拿大科学家提出的地理信息系统科学发展至今,也与相关学科、相关应用合为一体,使得地理信息系统科学的外延扩大到图像处理等方面。地理信息系统逐渐成为新兴的、与各领域信息化假设密切相关的学科。基于此,愈来愈多的高校将地理信息系统与遥感图像处理相结合,作为一门重要学科开设专业。
作者从事遥感技术、地理信息系统技术的开发及相关项目的应用实践多年,愈加感觉到遥感与地理信息系统这两门互相独立又彼此关联的学科正在向集成化方向发展。从农业、林业、水利、国土、地质、环保、国防等实际应用情况来看,几乎所有大型的应用系统,都囊括了GIS、RS、三维可视化、Web应用、二次应用开发与维护等方面的内容。正是由于实际应用的需要,很多国内外应用系统的软件开发平台选用了集RS、GIS、二次开发组件为一体的泰坦软件。国家科技部为了促进中国自主知识产权的RS与GIS软件的发展,专门设立了国家“863”计划“遥感数据处理商用软件”课题,大力支持了泰坦软件的研发。中国科学院、国家林业局、南京大学、国土资源部等机构,协助北京东方泰坦公司积极参与了此次“863”项目的实施,并获得了国家遥感中心的奖励。
根据目前技术的发展及实际应用的需要,我们认为有必要在高校中开设一门遥感科学与地理信息系统相结合的课程。同时,根据社会需要,应加强培养学生独自进行系统开发的技能。因此,我们编著本书,志在培养既具有遥感技术与地理信息系统综合理论知识,又能够进行遥感技术和地理信息系统开发的实用型人才。本书初步介绍了遥感基本理论和地理信息系统的基本知识。同时,加强了二次组件开发方面的内容和实际演练。本书的实习部分均采用泰坦图像处理、泰坦GIS及泰坦二次开发组件。如读者在实习中需要得到任何技术支持,请登录www.otitan.com或致电010-82884071。
在编写本书的过程中,得到中科院童庆禧院士的热情鼓励,中科院资源与环境信息系统国家重点实验室周成虎教授和南京大学田庆久教授的大力协作。在此深表感谢。本书的文字编写还得到了北京东方泰坦科技有限公司同仁的支持,并且得到中国地质大学万世基教授和有关同学的热情帮助,在此一并感谢。
本书的出版是配合本科生和研究生的基本理论学习,对软件实践和具体开发进行辅助指导,在理论创新和算法描述方面难免不足。若研习人员对理论和算法有更深层次的要求,可参考其他有关遥感技术与地理信息系统的理论专著。
由于时间仓促,作者水平有限,书中难免存在不足。希望各位专家学者批评指正。同时,作者在此抛砖引玉,希望有更多更好的精品教材出版,使得遥感与地理信息系统的最新理论与技术不断面世,使得理论能够更好地结合实际应用,为中国的信息化建设尽绵薄之力。
倪金生
2004年8月8日