184 中国科学 C 辑 生命科学 2006, 36 (2): 184~192
用遥感和地理信息系统研究传染病时空分布
*
宫 鹏
①**
徐 冰②
梁 松
①③
(① 中国科学院遥感应用研究所/北京师范大学 遥感科学国家重点实验室, 北京 100101; ② Department of Geography, Uni-versity of Utah, Salt Lake City, UT 84112, USA; ③ School of Public Health, University of California, Berkeley, CA 94720, USA)
摘要 和其他物种迁移或生物入侵过程类似, 传染病的时空传播与流行伴随着人类活动的全球化而加剧. 以血吸虫病时空传播流行定量模拟为例, 提出一种对已知传染源→媒介→宿主传播关系前提下的疾病传播的时空动态概念模型. 用西昌郊区血吸虫病流行区为例, 证明这类概念模型的可行性. 展示了遥感和地理信息系统在这类模型中具体的应用方法. 利用建立的模型, 模拟给不同村居民服药所达到的不同效果, 证明这类模型在传染病防治和控制中可以起到空间决策支持的作用. 本文介绍的模拟方法对鼠疫、肾综合征出血热、莱姆病等传染病有直接借鉴意义; 遥感和地理信息系统方法对其他有关的传染病, 甚至生物入侵过程的研究有所帮助. 关键词 时空动态模拟 空间关联性 传染病防治与控制 生物入侵
收稿日期: 2005-05-13; 接受日期: 2005-11-15
*
国家自然科学基金委员会重大基金项目(批准号: 30590370)、国家“十五”攻关项目(批准号: 2004BA718B06)、中国科学院百人计划和美国NIH(批准号: RO1-AI-43961)资助 ** E-mail: gong@https://www.doczj.com/doc/be6831184.html,
近20年来, 出现很多新异传染病, 一些已控制的传染病死灰复燃, 这使得人们对这些病的传统认识发生彻底改变, 并激发人们探索人类生存环境和这些病原体相互关系及影响. 2003年初, 大约半年时间严重急性呼吸道综合症(SARS)就从广东迅速传播到世界30多个国家和地区, 导致8000多人感染, 造成700多人死亡(https://www.doczj.com/doc/be6831184.html,/ncidod/sars/). 起源于非洲乌干达的西尼罗病毒1999年在美国纽约首次出现, 至2002年已遍及美国44个州, 仅2003和2004两年就感染12000多人, 造成350人死亡(http:// https://www.doczj.com/doc/be6831184.html,/ncidod/dvbid/westnile/). 经过多年努力,
我国长江流域流行的水媒传染性血吸虫病在一些地区曾一度得到有效控制. 然而, 近些年又出现反弹, 仅在四川川北2004年就发现7个血吸虫病控制县又出现复发和流行. 这几个例子均表明, 在经济全球化的今天传染病传播的空间范围越来越大, 传播速度也在加速, 往往能影响到全世界的人口.
哪些因素在主导这些传染病传播? 比如, 便捷的空中交通是造成SARS 在全球传播的直接原因. 但除此之外, 人们对于这些病毒自然传播的起源、传播途径和媒介等往往知之甚少. 其实, 随着任何一种疾病的出现或复发, 可能有许多其他病毒也从不同地
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区随着贸易和旅游源源不断地传入另一地区, 但是为什么这些病毒没能在新的环境下存活传播? 究竟哪种病原微生物会在全球化进程中作为外来物种被循环传播? 其传染源、目的地和传播途径是什么? 每种病原微生物在新环境下成活或流行的可能性有多大?
对上述问题的解答需要预测传染病扩散, 为此必须了解它在其历史或现行流行区的流行状况, 这是流行病学研究的基本内容之一. 预测传染病传播可分三个阶段: (i) 病原微生物鉴别, 其动物宿主以及在动物宿主间传播的途径; (ii) 测量每种传染病的时空分布, 特别要分析它的分布与周围环境的关系; (iii) 深入了解传染病传播过程, 对其进行模拟, 并将模拟结果与所观测过程相互验证[1]. 通过这三个阶段的研究建立流行病学模型并以此预计病毒扩散, 及在新区域流行传播的可能.
在三个步骤中, 第一步是诊断或原始探索阶段. 对于新的病毒, 蕴含着重大发现的可能; 即使已经熟悉的传染病也有可能出现变异, 如宿主类型和数量增加、传播途径改变等. 鉴别病毒, 探索其可能的传播媒介和途径是一项复杂的工作, 这一步一般由生物医学学者完成.
第二步涉及测量并定量描述传染病时空分布模式, 分析与环境因素的关系, 最适合用地理信息系统、遥感、统计(特别是空间统计)方法, 应该由地理学者、遥感学者和统计学者与生物学者协同完成. 遥感数据提供了地表覆盖、地表温度、土壤湿度和植被生长等环境信息, 这些信息对间接预测病毒传播媒介诸如蚊、蜱等或鼠、钉螺等中间宿主的数量至关重要. 地理信息系统为基于环境和流行病学数据库的统计分析打下基础. 例如, 在地理信息系统支持下可以探索建立传染病数据和环境数据间的统计关系并对研究区的传染病危险性制图[2,3].
第三步是在前两步的基础上建立基于自然传播过程的生物学定量化模型, 并用实测数据对模型进行验证. 这类模型一般限于生物繁殖成长循环过程的时间序列模拟[4], 但也有直接在环境因素与媒介发展状况间建立统计关系的动态变化研究. 例如, 在特定环境下, 植被生长状况、温度和雨量与蚊子数有很大关系, 而植被和温度状况又可以通过不同时期的遥感影像来监测. 因此, 只要有了不同时期植被和温度及不同雨量与蚊子数量的统计关系就可以用多时相的遥感资料和雨量估算蚊子数的动态. Rogers和Randolph[1]发现在卫星探测的地表温度和一个月后的甘比亚舌蝇死亡率之间存在很好的非线性统计关系.
空间连接性的增加和环境变化是传染病传播加剧的两个主要原因, 与其他外来入侵物种一样, 传染病加剧与环境变化存在正反馈关系(图1). 地理信息
图1 生物入侵与人类活动和环境变化的关系
人类活动引起物种迁移、生态系统特征改变和气候变化(主要通过改变大气成分), 而气候变化、物种迁移到新的区域又可能进一步改变生态系统特性. 面对生态系统的改变, 人类为了自身利益要么改变现行土地利用方式, 要么改变经营管理模式以维持现行土地利用. 任何一种行为都可能引入新的外来物种从而使生物入侵加剧, 这是一个正反馈模式. 该模式同样适合传染病的引入和扩散
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第36卷
系统和遥感分别是研究空间连接性和环境变化的主要手段.
前述传染病研究的三个步骤通常脱节或各自独立, 尤其在后两步中. 这使对传染病传播流行及其受环境因素影响的认识受到很大局限, 进而影响对疾病控制、预防的决策优化. 本文通过血吸虫病的例子介绍遥感和地理信息系统在研究传染病的环境决定因子及其时空传播过程中的作用.
1 血吸虫生命周期及概念化数学模型
据世界卫生组织统计, 血吸虫病在世界74个国家流行, 感染1亿2千万人, 对6亿人口构成威胁. 我国目前每年大约有80万人感染血吸虫病, 6000多万人受到血吸虫病威胁. 近年来, 随着社会经济、自然因素的影响, 血吸虫病的流行及控制防治出现了一些新格局. 在一些流行区, 甚至传播控制地区, 血吸虫病出现反弹, 甚至急血感染; 另外, 出现新的流行区, 如四川山区一些过去有螺无病地区变为流行区; 同时, 随着自然及社会经济环境的不断变化, 血吸虫的中间宿主钉螺能否扩散到其他地区, 进而导致血吸虫病在这些新形成的螺区传播, 形成新的流行区, 引起了广泛的关注和忧虑.
根据血吸虫生活史(图2), 建立了模拟上述过程的概念性模型. 首先描述人畜体内成虫随时间变化:
d d i i i w i i i W c W t W βμπ=??, (1) 其中, W i 是第i 村(县或人(畜)分组单元)在时间t 的人(畜)均血吸虫负荷量; βi 是因接触带有尾蚴(密度c i )的疫水的感染率; μw 是人畜体内血吸虫自然死亡率; πi 是由药物治疗引起的血吸虫死亡率. 在寄生虫生命周期中虫卵在单位时间的排出量为:
12i i e hgn W i φ=
, (2)
人(畜)均虫卵量(e i )是第i 组(村或其他单元)感染的人
(畜)数n i ; 一半成虫产卵(W i φ); h 为每虫产卵量; g 为每克粪便含虫卵量. 由于成虫生命周期远长于其他形式, 因此不用微分方程, 而用一个成虫数的函数模拟卵量. 孵化成毛蚴的卵由下式确定
:
图2 血吸虫生命周期
虫卵(E ), 随人或其他动物宿主(主要是耕牛等牲畜)的粪便排出, 在适当温度的水中孵化成毛蚴(M ); 毛蚴在48 h 内必须寄生到水中的中间宿主——钉螺体内, 使一些易感钉螺(X )感染成(Y ); 在螺内发育30~60天后, 无性繁殖出尾蚴, 通过Z 个钉螺逸出尾蚴(C ); 尾蚴需要在48 h 内在水中穿透最终宿主的皮肤进入到宿主的肝脏部位成长发育为成虫, W 示成虫数, 再交配产卵, 完成生命周期. 大写字母均代表数量. 人和牲畜接触含有尾蚴的疫水(耕田、放牧、种植庄稼和蔬菜、刷洗农具、
洗衣、游泳和嬉水)感染血吸虫病
1
n
j ij
i j i
e S m b α==∑
, (3)
m i 是第i 组(村或其他单元)的毛蚴密度, 它包括从其他组流入排出本组流出的毛蚴. 毛蚴密度根据卵孵化率α除以水面面积b i , 乘以邻里组、村或其他单元
的空间分配系数S ij . n 代表村或组的个数. 寄生虫空间扩散的关键是确定由不同尺度的空间交互作用而
定的空间分配系数, 它由各种尺度的空间连接过程
确定, 需采用一种分层模型方案构建空间分配系数. 由于缺乏关于多尺度空间交互作用的数据, 本文仅对一定距离(如1.5 km)内的自然村间通过沟渠联系输送毛蚴和尾蚴的连接关系建立模型, 这需要在地理
信息系统支持下完成(见第2节). 毛蚴在水中感染钉螺:
d d
i
i i z i Z m x Z t ρμ=?, (4) 其中Z i 是被感染并晰出尾蚴的钉螺密度. 它取决于易感钉螺的总密度x i , 毛蚴密度m i , 钉螺感染率ρ 和钉螺死亡率μZ . 钉螺总密度x i 用遥感方法确定(见第4
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节). 最后从感染钉螺产生尾蚴的数量由下式确定:
1
,n
j j ij
i j i Z a S C b σ==∑
(5)
其中σ 为每个感染钉螺的每日尾蚴产出量, a j 为钉螺
栖息水面面积, 其他同前. 上述模型省略了图2中的
感染钉螺, 而把两者合并. 从Y 到Z 只需乘以一个感染
钉螺的死亡率. 上述5个公式给出了血吸虫病时空动
态传播的概念模型, 这是在传统时间动态模型[5]给出
更详细的时间动态分析模型基础上加入空间连接性, 简化时间动态模拟之后得来的.
上述模型基于如下假设: (i) 人群在血吸虫病感染过程中产生的获得性免疫力或伴随免疫力可以忽略; (ii) 血吸虫在人群感染过程中没有密度依赖效应, 这一假设在短期(5年左右)的血吸虫病传播模拟是符合情理的; (iii) 感染性钉螺的逸蚴量与感染钉螺的毛蚴数无关; (iv) 血吸虫在人群中的聚集性分布系数k 是恒定的; (v) 人群数量在整个感染过程中是恒定的; (vi) 没考虑气候的逐年变化. 表1列出了上述公式中的参数取值范围.
2 地理信息系统用于确定空间连接性和相邻自然村间的交互作用
选择血吸虫病流行区, 围绕邛海的西昌市郊区被一景IKONOS 覆盖(11 km×11 km)的227个自然村为研究对象(27o
47′~27o
50′N, 102o
14′~102o
18′E)(图3).
该地区位于四川西部山区, 地形高程从1500 m 升高
到2700 m. 用2002年8月获取的西昌地区ASTER
立体像对(0.7~0.9 μm 波段)获得该地区15 m 分辨率的数字地形模型(DEM), 与29个GPS 测量点比较误
差在6 m 以内(图4), 精度可以满足本研究的需要.
数字化227个自然村的边界, 输入数据库: 在地
理信息系统中计算各个自然村的几何中心点的位置,
计算自然村间的距离; 同时, 计算接壤的邻村数用以
图3 西昌邛海研究区2000年12月获取的IKONOS 多光
谱影像
用绿、红和近红外波段合成的假彩色图像. 图中黄线区为19个自然村
采集实测钉螺的沟渠分布
表1 血吸虫病传播时空动态模型中参数取值范围
参数
含义与单位
取值范围 参考资料 τw 血吸虫在人体内的发育时间/天 20~40
[4]μw 血吸虫自然死亡率/天 0.000183~0.0014 [4]h
派卵量/虫对·g ?1粪便 0.768~2.72 [6]μs 钉螺死亡率/天
0.0023~0.007 [7]μZ 感染性螺和潜伏期螺死亡率/天 0.0063~0.033 [8]πi 药物治疗血吸虫死亡率 0.8~0.95 [9,10]σ 尾蚴产量/天
20~50 [11,12]β 血吸虫病感染率/尾蚴·m ?2接触 0.0001~0.5 模型校验结果 ρ 钉螺感染率/毛蚴·m ?2
水面 0.000001~0.0005 模型校验结果 w 0i 第i 组人成虫初始负荷 估计值 当地数据 z 0 初始感染钉螺密度 估计值 点测量
x 0
易感螺初始密度 估计值 点测量和卫星影像估算 κ0i
初始血吸虫聚集参数
估计值
当地数据
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图4 用ASTER数据生成的西昌邛海研究区数字
地形高程模型
红色为从图3上提取的邛海湖面
表示村与村间的空间连接性; 将自然村边界叠加到DEM上, 计算各个自然村的平均高程; 按照自然村中心点间的高程确定沟渠水流方向; 按邻村间的坡度和本村的面积大小确定本村毛蚴和尾蚴的存留数量; 每个村从其上游村获得毛蚴和尾蚴输入, 并向下游村输出毛蚴和尾蚴.
构建一个村村间空间连接二维矩阵S. 在S中, 第i行第j列表示毛蚴和尾蚴从i村传输到j村, 记为S ij. 本研究未考虑钉螺和虫卵的迁移, 因为钉螺主动迁移范围在数米间, 虫卵随粪便做为有机肥施放在农家自家的田内, 因此在村与村间的交互有限. 钉螺被动迁移一般随当地农产品被较长距离运往外地, 因此也不需考虑. S中对角线上的元素S ii代表本村存留率, 与本村面积和坡度有关. 其计算方法是通过确立存留率上下限(0.3~0.9), 然后在对应于存留率上下限的面积或坡度间建立线性关系, 分别依据每村的面积或村的坡度求出一个存留率, 然后取平均做为该村的毛蚴或尾蚴存留率. 四川省寄生虫病研究所对该地区的水文条件下毛蚴和尾蚴生命周期观察结果是它们伴生随水移动约400 m, 而该地区自然村的平均大小大约为方圆500 m, 因此除考虑直接接壤的邻村交互作用外, 没考虑间接村邻. 很显然矩阵是非对称的, 如果S ij>0, 则S ji= 0, 原因是毛蚴和尾蚴只能从高处流向低处. S ij的估算方法是:
(1)
ij ii j
S Sω
=?,
1
/
ne
j ij ik
k
ωββ
=
=∑, (6) ne指第i村的有效邻村数, β是两村间的坡度, ω是归
一化系数.
将按上述方法构建的空间交互矩阵(图5), 应用
到式(3)和(5)就可以实现尾蚴和毛蚴在227个村间的
空间再分配. 此外, Xu等人[13]介绍了另一个模拟空间
交互的方法
.
图5 在地理信息系统中应用数字高程模型和村界图构建
的空间交互矩阵
由227行和227列组成
3 用遥感估算钉螺密度
以前在血吸虫病研究中遥感主要被用于对可能
的钉螺栖息地制图. 本试验中, 用遥感数据与野外实
测的钉螺密度数据建立统计关系, 从而对整个研究
区钉螺密度制图[14]. 对4 m分辨率的IKONOS多光谱
影像和插值为4 m的数字地形高程进行分类, 得到16
类土地利用和覆盖类型(图6). 经过实地抽样验证,
平均精度达到89%, 主要类型如居民区、冲积平原耕
地、河床、低地梯田、高地梯田和林地等的精度均在
87%以上. 将土地覆盖划分为对季节不敏感的类型体
系, 这样可以与不同季节获得的钉螺密度数据建立
统计关系. 为了验证在30 m分辨率的图像上通过子
像元分解得到各类土地在一个像元中所占比例在钉
螺密度估算中的作用, 将从IKONOS得到的土地分
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宫 鹏等: 用遥感和地理信息系统研究传染病时空分布 189
图6 西昌邛海附近土地覆盖图
类结果转换成7×7个像元大小, 即使其接近30 m 分辨率, 然后在合并后的像元中计算各类所占比例, 再应用下列多元回归模型:
m l l l l 1122i i k k
SA a f a f a f a f ""=+++. (7) 计算整个研究区的钉螺分布密度SA . f 为各类土地覆盖在像元内所占的比例, a 为方程系数. 用19个村沟渠采集到的10000多采样点的钉螺密度数据构建方程(7), 预测值与实测值间的R 2为0.87.
由于野外查螺困难, 只在2001年夏天对19个村沿所有沟渠每10 m 放置筐进行采样, 从而得到钉螺密度. 在建立多元回归模型时, 这些样本全部用上了, 因此没有独立样本验证钉螺密度多元回归模型, 这是此次实验的一个不足. 另外, 钉螺密度随季节变化, 今后应使用多季相遥感数据提高钉螺分布估算精度. 但是, 本研究的目的只是初步试验应用遥感和地理信息系统技术辅助构建血吸虫病传播时空动态模型. 因此, 在这里没继续研究如何提高钉螺密度的估算精度. 我们使用得到的多元统计关系估算了整个研究区227个村钉螺密度, 将每村的钉螺密度乘以估算的钉螺面积得到每村的钉螺数(图7)应用到式(4).
图7 应用多元回归方程从土地覆盖比例估算的钉螺密度
4 模型模拟结果
结合调验其他参数, 使用式(1)~(5)逐村对血吸
虫病流行动态进行模拟. 有了空间连接性, 本实验的
动态模型就成为一个血吸虫病传播的时空动态模型. 从2000年6月15日雨季刚来临开始逐日模拟了5年. 图8为模拟的第1年和第5年的血吸虫负荷量地图. 可见在不加任何控制的情况下, 每村的血吸虫负荷量逐年增加. 图中一些没有变化的地区主要是林场、荒山等无人居住的区域. 到第5年结束时, 模拟的总血吸虫负荷量为789467.
对上述无控制时空动态模拟稍加干预就可以预测不同干预可能带来的效果. 假如每年只能给5个村的居民服药1周, 这种模型可以帮助回答给哪5个村服药控制效果更好. 例如, 可以选择给血吸虫负荷量最大的5个村服药控制血吸虫病传播; 还可以选另外5个村, 既考虑血吸虫负荷量大(但不是最大)又对邻村影响大的村, 即这5个村是尾蚴和毛蚴存留率低, 有效邻村数多的村. 图9比较这两种服药方案5年后的效果, 结果显示给5个血吸虫负荷量最大的村服药导致血吸虫减少13211条, 而综合考虑空间关联和血吸虫负荷量的方案可减少17505条血吸虫. 而且, 从
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图8 血吸虫病传播时空动态模型
(a) 模拟第1年逐村血吸虫负荷量; (b) 第5年血吸虫负荷量
图9 两种不同控制措施选5村给血吸虫病患者每年服药1周, 5年后血吸虫数减少量
(a) 给血吸虫负荷量最高的5个村服药造成的血吸虫负荷减少量的结果; (b) 给血吸虫负荷量较高、存留率较低、有效村邻数较多的5个村服药造
成的血吸虫负荷减少量的结果
图中可见显然第二种方案可以帮助更多的村减少血吸虫感染. 可见, 有必要比较不同空间控制决策方 案: 可以尝试选择许多种方案, 寻找对血吸虫病控制最有利的村, 优先控制; 还可以比较每年在血吸虫病流行最严重是给居民服药还是选择其他时间段等. 本文所建的模型均可对不同控制给出答案, 辅助空间决策.
图10比较不加控制和采用第二种控制方案模型预测每村晰出尾蚴的钉螺数和血吸虫负荷量的结果, 每条曲线代表1个村随时间的变化. 从逸出尾蚴的钉螺数较难看出两种预测的区别, 但是由于给5个村居
民服药主要杀死人体内的血吸虫, 图10(d)中可以明显看出一些村的血吸虫负荷量显著下降.
5 小结与讨论
上述结果证明: (i) 我们提出的血吸虫病时空动态概念模型可以实现; (ii) 遥感和地理信息系统是该模型空间动态模拟不可缺少的组成部分; (iii) 可以用这类模型辅助空间决策, 使血吸虫病控制更有效.
但是, 要达到实用模型阶段还需要做更多验证. (i) 还需要进一步深入研究血吸虫中间宿主钉螺密度估算的方法, 使其更能充分利用越来越多的不同分
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图10 血吸虫病时空动态模型对两种不同情景的模拟结果
用血吸虫病时空传播动态模型模拟: (a) 逐村晰出尾蚴的钉螺数; (b) 每村血吸虫负荷量.对5个村患病者每年服药1周模拟:
(c) 逐村晰出尾蚴的钉螺数; (d) 每村血吸虫负荷量
辨率的遥感数据. (ii) 多种流行因素及多尺度的空间关联性研究还需要继续开展, 解决血吸虫病传播过程中各种形式的血吸虫、中间宿主(钉螺)和人畜随多时空尺度多变环境因素变化而变化的模拟问题, 将目前村级小行政单元层次的空间关联性扩展到自然流域和县及以上空间尺度上, 比较血吸虫病流行在不同时空尺度上的最佳模拟单元. (iii) 必须通过更多实测数据进一步完善校验、完善模拟机制. (iv) 有必要在模拟比较选择各种血吸虫病控制的最佳时机、 最佳地点方面做更多尝试.
血吸虫病流行传播仅仅代表了各种各样的传染病通过各种媒介、中间宿主, 与各类环境因素相互作用而传播的一种. 它们有原来的传统流行区, 空间传播途径和速度主要取决于自然力, 如气候变动、植被演替以及大气和海洋循环等过程. 人类活动加剧了它们向非流行区的传播, 促成物种迁移生物入侵, 而且人类活动与所引起的生物入侵, 传染病流行是一种正反馈关系. 我们必须提高对这一过程的理解, 建立传染病传输的时空预测能力及防止和控制能力. 本文建立的模型对其他传染病时空动态有借鉴作用.
当传染源→媒介→最终宿主的生物学定性关系比较清楚时, 可以考虑运用这类模型模拟传染病时空动态. 例如, 遥感和地理信息系统技术可以在鼠疫、肾综合征出血热和莱姆病等传染病传播模拟和控制决策中发挥重要作用.
致谢 以辜学广、邱东川为带头人的四川省寄生虫病
研究所和加州大学伯克利分校公共卫生学院Bob Spear, Edmund Seto 等为项目提供数据, 在此一并致谢！
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14 Xu B, Gong P, Biging G, Liang S, Seto E, Spear R. Snail density
prediction for schistosomiasis control using IKONOS and ASTER images. Photo Engr Remote Sensing, 2004, 70(11): 1285~1294
电子政务地理信息系统综合平台研究 金笑天1 段玉山2 张殊楠1 (1 上海众恒信息产业有限公司,上海200040) (2 华东师范大学地理系,上海 200062) 基金项目:基金(No.2002AA114010);上海构件库及其应用; 摘 要：地理信息系统(GIS)作为电子政务系统的一个主要组成部分发挥着重要作用，为了进一步整合业务条线系统和各类数据资源，本文提出并设计了作为电子政务应用和管理纽带的GIS综合平台,主要包括信息流控制平台，信息维护平台等，该平台为空间数据、地理信息系统、业务系统的共享复用与建设提供了一种解决方案。最后探讨了如何基于构件技术实现地理信息系统综合平台。基于该设计思路构建了上海市首个区县级别地理信息系统综合平台。 关键词：地理信息系统；综合平台；电子政务；构件 中图法分类号: TP319文献标识码:B Research of digital government geographic information system integration platform Jin Xiao-tian,Duan Yu-shan,Zhang Shu-nan (1 Shanghai Triman Information & Technology Co.,Ltd,Shanghai,China,200040) (2 Geography Department, East China Normal University, Shanghai,China,200062) 【Abstract】 As a main part of digital government Geographic Information System(GIS) has a key value.For integrating the operation system and data resources this paper discusses the design of GIS integration platform which is the link of digital government application and management.The flatform includes the information flow control platform,information maintaince platform and etc.It gives a solution of resusing and instructing spatial data、GIS and operation system.This papers also discusses the use of component technology to realize GIS integration platform.The first Shanghai district and county level GIS integration platform is constructed based on the design idea. 【Key Words】Geographic Information System；integration platform； digital government；component 1．建设背景 地理信息系统（GIS）是一种输入、存储、管理、分析和显示地理信息的计算机系统，是分析和处理地理空间数据的通用技术，是信息技术的一个重要分支，主要应用在环境、资源、交通、商业等行业领域，是数字城市、电子政务系统的重要组成部分。电子政务是各有关部门和各级政府利用信息和网络通信技术，加强政府的管理，实现政务公开、提高效率、科学决策、改进和完善服务职能的重要手段，是一项重要的系统工程。近年来基于空间信息管理和应用的各个行业领域的业务条线GIS系统的建设蓬勃发展，例如房地GIS，商业GIS，环保GIS，园林GIS等一系列GIS系统，它们作为电子政务系统的空间信息子系统，在提供空间服务，改善业务效率，加强政府职能，为民服务等诸多方面发挥着重要作用。 但在这些诸多条线GIS系统建设中存在如下一些问题：条块分割，形成“信息孤岛”，
遥感地理信息系统 摘要：系统介绍了海洋渔业遥感、海洋地理信息系统（MGIS）的关系、发展和特点。以及具有自主知识产权、可业务化运行的海洋渔业遥感、地理信息系统技术应用服务系统的研制技术方法和功能特点。 关键词：RS GIS 1 引言 正当人们提出21世纪将是信息时代,亦是海洋世纪的时候,“数字地球”展现了它非同小可的前景。为此, 1999年5月14日,由国家科技部主持召开了我国开展“数字地球”工作的专家研讨会。对会议的中心议题和专家的高见,笔者颇受鼓舞和启发。无疑,我国将来的“数字海洋”当为“数字中国”主要组成部分之一。 随着“数字海洋”战略的提出, 地理信息系统( GIS) 作为对蕴涵空间位置信息的数据进行采集、存储、管理、分发、分析、显示和应用的通用技术以及处理时空问题的有力工具，愈来愈被海洋领域的专家所关注.海洋信息系统研究理论和技术得以发展。 同时，为了满足渔业部门渔业生产指挥和管理需要，维护国家海洋权益，国家836海洋领域95期间设立专题项目‘海洋渔业遥感信息服务系统技术和示范试验’，研制了具有自主知识产权、可业务化运行的海洋渔业遥感、地理信息系统技术应用服务系统。 2 海洋渔业遥感与海洋地理信息系统的关系、发展和特点 2.1 海洋渔业遥感与海洋地理信息系统的关系 （1）RS信息在GIS中的运用 GIS的建立，首先问题是收集信息。RS技术具有宏观性、高分辨率、多波谱、多相时、动态性，及时性的特点。它的数字影像处理又是基于图像数据库的操作与管理，经过计算机图像处理技术所获取的大量图形图像信息数据为GIS提供了丰富的信息源，将RS信息应用于GIS，可以大大降低GIS中数据获取的成本，加快数据更新的步伐。 （2）GIS对RS的有效支持 GIS是RS的合理“延伸”，GIS引入到RS图像处理和RS应用分析中，大大提高了RS 图像的可识别性。例如，在RS图像的分类处理中，将GIS的地形信息与陆地卫星图像处理结合起来，可在很大程度上提高RS数据的自动分类精度及应用价值。 其中，GIS对RS支持的具体内容包括：数据管理、数据支持、功能支持。 2.2 海洋渔业遥感与海洋地理信息系统的发展
GDOU-B-11-213《遥感与地理信息系统》课程教学大纲 课程简介 遥感技术及应用是一门具有广泛实用性的专业基础课。该课程在遥感技术理论阐述基础之上，讲述该技术在地质、土地、海洋、农林、城市等资源环境调查、监测等方面的应用。地理信息系统全面系统讲述的其技术体系，突出地理信息系统的基础理论、技术与应用。 课程大纲 一、课程的性质与任务：遥感与地理信息系统是农业资源与环境专业、森林资源保护与游憩专业的必修课程。通过该课程的学习，学生可以掌握遥感的物理基础、认识并能判读航空航天图像和地理信息系统（Geographical Information System）的基本原理，掌握利用现代化技术管理和评价农业及森 林旅游资源的基本技能。总学时70。 二、课程的目的与基本要求： 本课程将从遥感和地理空间信息的基本概念、特点及应用入手，介绍遥感影像的产生、特点、认识和应用，地理信息系统中地理空间信息的获取、数据库建立、信息处理、信息输出和地理信息系统的建立及应用等内容，通过本课程的学习，学生具有以下几个方面的能力： 1、掌握遥感影像产生的基本原理 2、能认识、判读、处理和应用遥感资料 3、掌握地理信息系统的基本原理 4、掌握地理信息系统的空间分析方法 5、掌握地理信息系统的开发方法 三、面向专业：农业资源与环境专业、森林资源保护与游憩专业 四、先修课程:《高等数学》、《地图编绘学》、《测量学》、《计算机高级编程语言》（面向对象的编程语言VB或VC++）、《数据库原理》 五、本课程与其它课程的联系： 本课程要应用到高等数学和计算机编程语言（面向对象的编程语言VB或VC++）及数据库原理
城市建设管理地理信息系统的分析与设计摘要：本文从建设城市建设管理地理信息系统的现实意义、总体目标、功能结构设计、数据结构设计和应用前景进行了探讨，阐述了城市建设管理地理信息系统建设思路。 关键词：城市建设管理；地理信息；应用 中图分类号：tp311.52文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-02 urban construction management geographic information system analysis and design shi xiangao (wuhan city construction information center,wuhan430014,china) abstract:this article from the construction of urban construction and management of geographic information systems of practical significance,overall objective,functional design,data structure design and application prospects are discussed to explain the city’s geographic information system construction and management ideas. keywords:urban construction management;geographic information;application gis（geographic information system），地理信息系统，是20
2000年中科院遥感所博士入学考试（GIS） 一、名词解释（每个4分，共20分） 1. 空间拓扑关系 2. 地址匹配 3. 元数据 4. 栅格数据结构 5. 空间数据精度 二、简答题（每个10分，共30分） 1. 简述地理信息系统的组成 2. 数字地形模型（DTM）的构建与应用 3. 叠加分析 三、问答题（任选二，每个25分，共50分） 1. 地理信息系统的发展及趋势 2. 时空动态数据结构研究 3. 结合你的专业，论述GIS应用的关键技术问题 2001年中科院遥感所博士入学考试（GIS） 一、名词解释 1. 地址匹配 2. 地图精度 3. 关系数据库 4. 四叉树 二、简答题 1. GIS的特点及应用 2. GIS的结构及功能 3. 空间分析方法及应用 三、论述题 1. GIS的发展趋势 2. GIS与RS、GPS的集成方法 3. GIS空间分析功能的缺陷及改进方法 2002年中科院遥感所博士入学考试（GIS） 一、名词解释 1. 地理空间 2. 行程编码 3. 地址匹配 4. 拓扑关系 5. 空间数据元数据 二、简答 1. 地理信息系统的组成与功能 2. 数字地形模型的建立方法与特点 3. 地理信息系统互操作
三、问答 1. GIS的发展历程 2. 结合你的专业，谈一谈gis的应用与关键点 2003中科院遥感所GIS部分试题（版本一） 一、名词解释 1. GIS 2. 数据挖掘 3. 空间索引 二、简答题： 1、GIS标准化的意义及作用 2、数据质量标准 三、论述 1、关于长江三峡搬迁的，求几个数据。很麻烦。 2、关于温度梯度的 2003年GIS试题（版本二） 一名词解释 DEM、TIN、平移转换、栅格结构 二、简答 1、GIS的组成 2、空间拓扑分析 3、GIS互操作 三、论述（任选二个） 1、GIS的发展简史和趋势 2、WebGIS的核心模型及其应用 3、结合您的专业，谈谈GIS的应用关键和潜在领域 2005年中国科学院遥感所GIS考博试题 一、简答题 1. 传统数据库管理空间数据的缺陷 2. GIS中TIN的生成步骤 3. 空间信息分析的基本方法有哪些 4. GIS标准化的内容 5．地理信息系统的开发策略 6．谈谈GIS与RS的关系 7. 开放式地理信息系统实现技术 8. 电子地图的特征 9. 空间索引有哪些，特点是什么 二、论述题 1. 印度洋海啸造成重大伤亡。请设计一个海啸预警、检测、评估系统的系统方案。
实验一遥感图像的基本处理 一、实验要求 1.学会使用Erdas软件打开不同格式的图像
2.认识遥感图 以沈阳农业大学2011年高分辨率Quickbird遥感影像为底图， 识别操场位置形状大小颜色阴影 所住宿舍、位置形状大小颜色阴影 教学楼位置形状大小颜色阴影
雷达站位置大小颜色 水塔、位置形状大小颜色阴影 煤堆位置形状大小颜色 植物园广场间接
农田形状大小颜色 东陵陵园，位置形状大小颜色阴影在Erdas中调整遥感图像波段。 在工具栏上点击raster选择band combinations,在弹出来的对话框中对波段进行编辑，然后点击OK 3.学会使用Erdas软件的import/export文件导入功能 导出 在总的工具栏上点击第二个按钮import,在对话框中选择Export，选择
好输出文件类型，找到要输入的文件，并且新建要输出的文件名和确定存储位置，即可点击OK键输出文件 导入 勾选INport，选择输入文件类型，找到输入文件，新建输出文件名称及储存位置，即可点击OK 实验材料：2002年Landsat ETM+ 30m辽宁省沈阳市图像。 4.为图像添加aoi图层，并对遥感影像进行裁切 分别对Quickbird和Landsat ETM+影像进行处理，高分辨率影像要求裁切出沈阳农业大学校区，低分辨率影像要求裁切出沈阳市及周边郊区，aoi比要求实验区稍大，以方便进行后期处理。高分辨率影像适于纵向输出，低分辨率影像适于横向输出。 添加AOI图层
在工具栏点击AOI选项下的tools，选择一个工具对图片中想要创建图层的位置进行框选。 对框选的区域进行保存，存为AOI文件 裁剪
外文资料与中文翻译 Metrics of scale in remote sensing and GIS Michael F Goodchild (National Center for Geographic Information and Analysis, Department of Geography, University of California, Santa Barbara) ABSTRACT: The term scale has many meanings, some of which survive the transition from analog to digital representations of information better than others. Specifically, the primary metric of scale in traditional cartography, the representative fraction, has no well-defined meaning for digital data. Spatial extent and spatial resolution are both meaningful for digital data, and their ratio, symbolized as US, is dimensionless. US appears confined in practice to a narrow range. The implications of this observation are explored in the context of Digital Earth, a vision for an integrated geographic information system. It is shown that despite the very large data volumes potentially involved, Digital Earth is nevertheless technically feasible with today?s technology. KEYWORDS: Scale, Geographic Information System , Remote Sensing, Spatial Resolution INTRODUCTION: Scale is a heavily overloaded term in English, with abundant definitions attributable to many different and often independent roots, such that meaning is strongly dependent on context. Its meanings in “the scales of justice” or “scales over ones eyes” have little connection to each other, or to its meaning in a discussion of remote sensing and GIS. But meaning is often ambiguous even in that latter context. For example, scale to a cartographer most likely relates to the representative fraction, or the scaling ratio between the real world and a map representation on a flat, two-dimensional surface such as paper, whereas scale to an environmental scientist likely relates either to
地理信息系统在卫生管理中的应用 杨德平，刘永泉 摘要：地理信息系统是对数字空间信息具有存贮、操作、分析、建立模型和绘图作用的电脑软件包，近年来地理信息系统在公共卫生领域中得到了广泛应用，本文就地理信息系统在卫生管理中的应用情况做一些介绍，并指出地理信息系统在卫生管理领域中进一步应用的瓶颈问题。 关键词：地理信息系统；卫生管理；公共卫生 地理信息系统(Geographic Information Systems, GIS) 概念由加拿大测量学家R.P.Tom linson 于1963年首次提出, 并在加拿大建立了世界上第一个地理信息系统[1]。随后, 加拿大、美国、瑞典、日本、德国等国相继建立了许多 GIS 实验室, 开发了ARCINFO、TIGRLS、ERDAS 等优秀软件。进入20世纪90年代 GIS 已被广泛用于各个领域, 例如：土地利用、资源管理、环境监测、城市规划、应急救援、市场分析、经济建设、重大自然灾害监测与评估、建立生态模型等。地图和空间分析在卫生领域中的应用, 至少可追溯到1853年，在伦敦暴发的霍乱疾病中，内科医生 Dr. John Snow 绘制了包含病例发生地点以及死亡人数的专题地图。这是公共卫生和空间技术相结合的第一个典型案例。此后，GIS 技术在公共卫生领域中得到了广泛应用。近年来, GIS 被广泛应用于卫生需求分析和卫生资源配置、疾病监测与预警、健康教育、卫生监督、突发公共卫生事件等诸多方面。 1 GIS的概念 关于GIS的概念，根据其应用的领域不同其定义也不尽相同。美国联邦地理资料委员会（FGDC）所给的定义为：“用于输入、存储、维护、管理、检索、分析、综合和输出地理信息或以位置为基础的信息的计算机系统”[2]。简要地说，地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软、硬件的支持下,对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示,并采用地理模型分析方法, 适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。 2 GIS的组成和功能 从应用的角度看，GIS 由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。其中，硬件和软件为 GIS 建设提供环境；数据是 GIS 的重要内容，数据可分为空间数据和属性数据；方法为 GIS 建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其他几个部分。 GIS 的主要功能有：①数据采集: 通过现成的数字化数据、人工编码、数字化和扫描等方式采集。②数据整理: 核对、纠正和编辑数据, 去掉转换中的错误
重庆交通大学硕士研究生入学复试 《遥感与地理信息系统》考试大纲 一、考试性质 遥感与地理信息系统是我校地图学与地理信息系统专业硕士生选考的专业课。考生必须熟练掌握遥感和地理信息系统的基本理论和基本知识，以适应硕士生专业学习的需要。考试对象为参加2014年全国硕士研究生入学复试的准考考生。 二、考试形式与试卷结构 （一）答卷方式：闭卷，笔试，满分100分。 （二）答题时间：120分钟 （三）考试内容：遥感与地理信息系统各50% （四）题型比例： 选择题20分 判断题10分 名词解释20分 简答题30分 分析论述题20分 三、考察要点与要求： （一）遥感 1、遥感的基本概念 理解并掌握遥感的基本概念、特点、类型，了解遥感过程及其技术系统；了解遥感的发展与前景。 2、遥感的物理基础 理解并掌握电磁波、电磁波谱及电磁辐射等基本概念与专业术语；理解黑体辐射、太阳辐射、大气窗口概念的意义；理解并掌握太阳辐射及大气对太阳辐射的影响；理解并掌握地球辐射与地物波谱；掌握反射率及反射波谱等基本概念，掌握常见地物反射波谱特征，了解影响地物光谱特性的因素。 3、遥感平台与遥感成像 了解遥感平台的种类及目的用途；理解并掌握光学遥感和微波遥感的成像机理；了解目前常用的传感器及其主要应用范围；熟悉遥感图像的特征。 4、遥感信息提取 掌握光学和数字图像的基础知识；了解遥感图像的目视解译；理解遥感图像的几何畸变与辐射畸变因素，掌握遥感图像校正与增强处理的基本方法与步骤；理解多源信息复合的目的、意义和方法；掌握
遥感图像的分类过程及主要方法。 5、遥感的应用 对遥感在植被、水体、土壤及地质、环境等方面的应用及3S技术有一定的认识和实际经验。 （二）地理信息系统 1、基本概念 掌握地理信息系统的基本概念、地理信息系统的功能和应用、地理信息系统的组成，了解地理信息系统的类型、与相关学科及技术的关系以及地理信息系统的发展历程。 2、地理空间数学基础 掌握地理空间的概念，理解地球空间参考、空间坐标转换、空间尺度类型、地理格网的建立方法。 3、空间数据模型与数据结构 理解地理空间的概念与空间抽象的层次、空间数据的概念模型、空间关系、主要空间逻辑数据模型；掌握矢量数据结构、栅格数据结构及其表示方法、矢量与栅格一体化数据结构的表示形式。 4、空间数据采集与处理 掌握空间数据采集的主要方法与步骤、了解数据重构方法，掌握空间数据的压缩方法以及空间数据质量的评价与控制。 5、基本空间分析 掌握空间分析的概念、内涵、步骤。掌握叠置分析、缓冲区分析、窗口分析、网络分析方法及其应用。 6、DEM与数字地形分析 掌握DEM的建立方法与流程，掌握数字地形分析、数字高程模型及其应用。 7、地理信息系统空间插值 掌握空间插值的相关概念、内涵以及空间插值的主要方法和应用。 8、地理信息系统应用 了解“3S”技术集成及其应用、地理信息科学、数字地球与智慧地球的概念。 9、了解国内地理信息产业前景、发展现状和时政要闻。 四、参考书目： 《遥感导论》，梅安新，高等教育出版社，2001 《地理信息系统教程》，汤国安，高等教育出版社，2007
西南林业大学 课程实习报告 课程名称：遥感与地理信息系统 指导教师：张加龙 实习时间：12.24-12.26 实习内容：昆明市盘龙江下游区 域遥感影像矢量化分析与制图 姓名：张培 学号： 20110455079 专业：林学 提交时间：2013.12.30
一、实验目的 1.了解GIS、RS的基本原理，熟练掌握ArcGIS软件的使用。 2.能使用软件进行图像的矢量化、建库、空间分析、制图等操作。 3.熟悉掌握遥感与地理信息系统的理论知识。 4.熟悉ArcGIS软件的操作，进行遥感图像的矢量化。 二、实习内容 根据盘龙江下游卫星影像图，把卫星影像图进行棚格数据的矢量化，并制成地图谈谈对该区林业建设的看法。 三、实习具体操作步骤 （1）个人数据库的建立 影像图为盘龙江下游卫星影像图。启动ArcCatalog，在E盘新建文件夹下新建个人数据库，要素集以kunming命名，在个人数据库下面以西安WGS1984坐标系为标准，分别新建要点线面的要素类:DLTB、XZDW、point。如图:
线、面的要素类的建立同上面的步骤一样，但是需要更改一下要素类型，线的改成线要素，面的改成面要素就完成了。 （2）卫星图片的矢量化 以卫星影像图当做背景，矢量化图层并建立地类图班数据库，土地分类可参考老师所给的第二次全国土地调查云南省土地分类表为标准。先打开Arcmap，添加影像图为盘龙江下游卫星影像图和kunming下面的点线面三个要素。将上述新建的几个要素导入其中，打开“编辑器”，新建立多边形，通过目视判读，用不同的颜色表示不同的要素类别。同一小组内的两名同学，把该影像图分为上下两块，每个人分别对自己的地域进行描图。当图描好以后，开始进行图形的合并，合并出来的图形有重叠的部分，和空隙的部分。我们应用拓扑关系查找出相应的重叠区、空隙区得位置，一个一个修改，直到没有错误为止。然后再对图像上面渲染，选择适合的颜色把各个用地区分开来，下表就是老师给的图地分类标准，编辑属性主要的步骤是:根据目视判读，新建各地类的多边形，画出多边形后，打开其 属性表，并根据给的标准在属性表中编辑信息。
国土资源管理中地理信息系统的应用及实现 文章结合地理信息系統在国土资源管理中应用的必要性，并具体分析国土资源管理中地理信息系统的应用及实现，旨在更好的发挥出地理信息系统在国土资源管理乃至更多领域中的应用。 标签：国土资源管理；地理信息系统；应用；实现 国土资源管理是指国家应用经济、政治、科学技术、行政等手段对影响国土资源行为进行调整和管理的活动。国土资源管理的发展目的是协调国土资源开发应用，进一步发挥国土资源开发应用对国家发展建设的重要促进作用。怎样结合这种变化实现社会发展和国土资源管理的适应、协调成为有关人员需要思考的问题。地理信息系统能够按照经纬度坐标对空间位置进行严格的分解、规划，进而为空间问题的解决提供重要决策支持。 1 国土资源管理中应用地理信息系统的必要性分析 1.1 实现对国土资源的规范管理 社会经济的快速发展加大了国土资源管理负担，也出现了国土资源浪费的问题。为了减少国土资源浪费现象的发生，需要采取科学有效的方法进行国土资源规范管理。地理信息系统在国土资源管理中的应用能够完善国土资源管理方式，提升对国土资源管理信息的分析处理速度。 1.2 降低国土资源开发应用的难度 地理信息系统具有操作简单、信息及时等特点，能够对一些自然灾害进行有效的预测和防治，在最大限度上减少灾害的方式。将其应用在国土资源的开发管理中能够降低国土资源管理方式的弊端，提升国土资源管理效率，提升国土资源管理的科学性、合理性。 1.3 为国土资源管理提供更多支持 应用地理信息系统能够对多种空间数据和统计数据进行分级管理，满足计算机系统对数据分析整理的要求，方便对社会经济与自然环境、环境个要素之间的对比分析。 2 地理信息系统在国土资源管理中的具体应用 2.1 地理信息系统在国土资源土地规划评估中的应用 第一，土地规划。地理信息系统具有良好的空间服务能力，能够帮助国有资源管理进一步明确各个空间的叠加关系问题，对土地的实际规划问题进行有效评
《遥感及地理信息系统》答案 海洋学院2002级遥感及地理信息系统课程考试B卷 考试日期：2005年1月19日时间：13:30-15:30 地点: 南楼112 要点：不需要死记硬背，主要看理解程度；2、重要的是要点与思路。 一基本概念（每题4分） 1、遥感（RS）与地理信息系统（GIS）。 答：广义的遥感泛指一切无接触的远距离探测，包括电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。狭义的定义指的是应用探测仪器，不与目标物相接触，从远处把目标的电磁波特性特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合探测技术。GIS：不仅与属性，而且与空间有关的信息系统，因此除了属性管理功能外，更重要的是其空间分析功能。 2、大气窗口及其主要光谱段。 答：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段称为大气窗口。 大气窗口的光谱段主要有： ，为紫外、可见光、近红外波段。 和，为近、中红外波段。 ，为中红外波段。
8-14μm，为远红外波段。 ，为微波波段。 3、节点、顶点；线段、弧。 答：线的起点、终点和交点称为节点，线的中间点称为顶点。 节点之间的线段称为弧，它具有方向性，顶点之间的曲线称为线段。 4、元数据 答：是关于数据的数据，是有关数据和信息资源的描述信息。地理元数据是关于地理相关的数据和信息资源的描述信息。它通过对地理空间数据的内容，质量、条件和其他相关特征进行描述与说明，帮助人们有效地定位、评介、获取和使用地理相关数据。 二简述题（每题6分） 1、简述GIS、遥感（RS）与全球定位系统（GPS）三者的关系。 它们呈现三角关系，具体的讲，GIS与RS的关系是RS是GIS的数据源，GIS是RS数据抽象和管理的手段；GIS与GPS的关系是GPS是GIS数据定位的重要手段，通过GPS可以使GIS中的数据定位更精确，G反过来GIS又使GPS的定位更精确和全面；GPS与RS的关系是，GPS指导RS的影像数据的定位，纠正RS影像数据的变形和误差，RS通过影像全局性地确定GPS的定位情况。 2、GIS的基本框架及基本功能。 根据图的基本框架,GIS的基本功能:
第八章遥感和地理信息系统在景观生态学中的应用 教学目的：了解遥感技术与地理信息系统的基本原理、类型与特征；了解遥感技术与地理信息系统技术在景观生态学研究中的应用。 重点难点：教学重点遥感技术与地理信息系统技术在景观分类与格局分析过程中的应用。 随着遥感和地理信息系统技术的迅猛发展，他们已经广泛地应用到各个研究领域中，尤其是与地理空间密切相关的学科。景观生态学作为一门研究景观空间格局与生态过程的学科，分析各种景观现象在不同时空尺度上的分布特征、演变规律、空间镶嵌关系及其对不同景观格局的模拟研究成为景观生态学的研究核心，而地理信息系统在空间分析和空间模拟上的强大功能，为在景观生态学的应用和推广提供了基础。 第一节遥感技术及其在景观生态学中的应用 一、遥感技术基本原理、类型与特征 遥感，遥远的感知，指通过任何不接触被观测物体的手段来获取信息的过程和方法。 1、遥感技术的基本原理 遥感技术的基本原理：是用光谱扫描仪或红外扫描仪对地球表面的地物光谱或温度特征进行记录，通过计算机的数据或图像处理分析地表特征。 2、遥感技术的优点 1）避免研究者对研究对象的直接干扰。 2）能够提供大范围的瞬间静态图像，是生态学家目前获取大尺度上（尤其是区域或全球范围）各种生态和物理信息的主要手段。 3）提供了大面积重复观测的可能，为资料的快速获取与更新、为多时段的对比研究和动态分析提供了基础，是大尺度格局动态的唯一监测手段。 4）大大拓宽了人类观测地球的光谱分辨能力。 5）可以提供高空间分辨率的资料，可以有效地为景观生态学研究提供所必需的多尺度上的资料。 6）遥感数据一般都是空间数据，这也是研究景观的结构、功能和动态所必需的数据形式。 7）现代遥感技术直接提供数字化空间信息，从而大大地促进了景观生态学资料的收集、贮存，以及处理和分析过程，并且使遥感、GIS和计算机模型的密切配合成为必然。 3、遥感数据的基本特征 ?遥感数据一般可分为航空像片数据和数字遥感数据。 ?航空像片数据的空间分辨率反映在像片的比例尺和胶片的灵敏程度上； ?数字遥感数据对地物记录的详细程度主要反映在空间分辨率上。 二、遥感图象处理及其在景观分类中的应用 1、遥感技术在生态学应用中经历的阶段 航空摄影阶段：始于19世纪后期。 从航空摄影向航天摄影过渡的阶段：大约从20世纪50年代至70年代。 1972年美国发射陆地资源卫星（Landsat）标志着航天遥感的开始。 航天摄影阶段：以各种遥感卫星和先进的图像处理技术为标志。
摄影测量与遥感技术 20世纪60年代以来，由于航天技术、计算机技术和空间探测技术及地面处理技术的发展，产生了一门新的学科——遥感技术。所谓遥感就是在远离目标的地方，运用传感器将来自物体的电磁波信号记录下来并经处理后，用来测定和识别目标的性质和空间分布。从广义上说，航空摄影是遥感技术的一种手段，而遥感技术也正是在航空摄影的基础上发展起来的。一、摄影测量与遥感技术概念 摄影测量与遥感学科隶属于地球空间信息科学的范畴，它是利用非接触成像和其他传感器对地球表面及环境、其他目标或过程获取可靠的信息，并进行记录、量测、分析和表达的科学与技术。摄影测量与遥感的主要特点是在像片上进行量测和解译，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理条件的限制，而且可摄得瞬间的动态物体影像。 二、摄影测量与遥感技术的发展 1、摄影测量及其发展 摄影测量的基本含义是基于像片的量测和解译，它是利用光学或数码摄影机摄影得到的影像，研究和确定被摄影物的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门科学和技术。其内容涉及被摄影物的影像获取方法，影像信息的记录和存储方法，基于单张或多张像片的信息提取方法，数据的处理和传输，产品的表达与应用等方面的理论、设备和技术。 摄影测量的特点之一是在影像上进行量测和解译，无需接触被测目标物体本身，因而很少受自然和环境条件的限制，而且各种类型影像均是客观目标物体的真实反映，影像信息丰富、逼真，人们可以从中获得被研究目标物体的大量几何和物理信息。到目前为止，摄影测量已有近170年的发展历史了。概括而言，摄影测量经历了模拟法、解析法和数字化三个发展阶段。表1列出了摄影测量三个发展阶段的主要特点。 如果说从模拟摄影测量到解析摄影测量到解析摄影测量的发展是一次技术的进步，那么从解析摄影测量到数字摄影测量的发展则是一场技术的革命。数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别在于：它处理的原理信息不仅可以是航空像片经扫描得到的数字化影像或由数字传感器直接得到的数字影像，其产品的数字形式，更主要的是它最终以计算机视觉代替人眼的立体观测，因而它所使用的仪器最终只有通用的计算机及其相应的外部设备，故而是一种计算机视觉的方法。 2、遥感及其发展 遥感是通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特征性的技术，这项技术主要应用于资源勘探、动态监测和其他规划决策等领域，摄影测量是遥感的前身。遥感技术主要利用的是物体反射或发射电磁波的原理，在距离地物几千米、几万米甚至更高的飞机、飞船、卫星上，通过各种传感器接收物体反射或发射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面。遥感技术主要由遥感图像获取技术和遥感信息处理技术两大部分组成。 遥感技术的分类方法很多，按电磁波波段的工作区域，可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感和多波段遥感等。按传感器的运载工具可分为航天遥感（或卫星遥感）、航空遥感和地面遥感，其中航空遥感平台又可细分为高空、中空和低空平台，后者主要是指利用轻型飞机、汽艇、气球和无人机等作为承载平台。按传感器的工作方式可分为主动方式和被动方式两种。在遥感技术中除了使用可见光的框幅式黑白摄影机外，还使用彩色摄影、彩虹外摄影、全景摄影、红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、CCD线阵列扫描和面阵摄影机以及合成孔径侧视雷达等手段，它们以空间飞行器作为平台，能为土地利用、资源和环境监测及相关研究提供大量多时相、多光谱、多分辨的影像信息。 3、摄影测量与遥感的结合 遥感技术的兴起，促使摄影测量发生了革命性的变化。但由于测制地形图对摄影成果有着特
地理信息系统在环境管理中的应用 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 论文摘要：本文简要介绍地理信息系统的概念和它的基本功能，列举地理信息系统在环境管理中的应用，对国内外环境地理信息系统的研究热点和方向进行阐述，并提出发展环境地理信息系统的策略和建议。 关键词：GIS；环境地理信息系统；空间数据库 一、地理信息系统的概念 地理信息系统是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和环境信息的计算机软硬件系统。它是GIS 技术在环境领域的延伸。 地理信息系统在环境管理中的应用的主要功能有: 1、基本功能包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑，以及制图和空间分析等功能。编辑功能允许用户添加、修改、删除点、线、面或修改其属性信息;制图功能可以灵活多样地制作和显示及输出各种专题地图，如污染分布图、水功能区划图、环境规划图等等，地理要素可放大缩小以显示不同的细节内容，并
能够测量地图上线段的长度或指定区域的面积。 2、空间统计分析是指对空间数据库中的专题数据进行统计分析。包括各种属性数据的集中特征数、离散特征数及其分类分级统计等。 3、叠加分析功能允许两个或多个图层在空间上比较各空间要素和属性，分为合成叠加和统计叠加。合成叠加得到一个新图层，它将显示原图层的全部特征，交叉的特征区域仅显示共同特征;统计叠加可以统计一种空间要素在另一种空间要素中的分布特征。对不同的图层进行叠加分析，从而获得各种感兴趣信息。 4、缓冲区分析是GIS 的基本空间操作功能之一。例如，某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析，结合与居民地图层的叠加分析，可以获取需要疏散的人口数等等。 综上所述，空间分析是地理信息系统软件的核心，空间统计分析、叠加分析、缓冲分析等功能为地理信息系统提供了强大的环境分析功能与广阔的应用空间。随着其功能的不断完善和发展，地理信息系统将为环境各部门提供一个功能强大的空间信息服务和管理工具，成为各部门日常工作不可或缺的工作手段。 二、地理信息系统在环境管理中的具体应用
南师大GIS考研遥感+GIS试题 1998 年研究生入学考试试题 gis 一、名词解释 1、空间分析函数 2、GPS 3、四*数编码 4、信息系统 5、OpenGIS 二、简答题（4X 10） 1、空间指标和空间关系量测的主要内容 2、矢量多边形面积的快速算法（要求附框图） 3、DEM、DTM 的概念及其获取方法 4、由栅格数据向矢量数据的转换的方法。 三、综合分析题（2X 20） 1 、地理信息系统的意义、特点与发展趋势2、地理信息系统的信息源与输入方法 南京师大1999 年GIS 遥感学： 一、名词解释（每题 5 分） 1 、亮度温度2、米氏散射 3、航空像片投影差 4、滤波增强处理 二、问答题（每题15 分） 1 、目前遥感技术常用哪些电磁波的波段？请说明各波段的波长范围及主要特性。 2、什么叫发射率？按发射率与波长的关系可将地物分成哪几种类型？ 3、以陆地卫星TM 图像的波段为例，说明怎样进行真彩色合成和假彩色合成？假彩色合成图像有什么特殊用途？ 4、影响植被在遥感图像上的光谱特征和主要因素有哪些？从绿色植被的典型反射光谱曲线上可看出哪些特点？ 三、综合题（20 分） 1998 年7——8 月长江流域遭受特大洪涝灾害，江西鄱阳湖滨一带发生大面积淹没。利用遥感技术进行洪涝灾情的实时或准实时监测及灾后损失评估显得十分重要。请说明怎样利用遥 感技术：1）、进行洪涝灾情的实时或准实时监测；2）、进行灾后损失评估。 （要求从技术路线、方法及所用遥感资料等方面作出说明）地理信息系统 一、名词解释：（20 分） 1 、地理信息科学2、数字地球 3 、数字地形模型 4、Web 地理信息系统（WebGIS） 5、开放式地理信息系统（OpenGIS） 二、试述地理信息系统的设计方法并进行对比分析（20 分）。 三、试述地理信息系统的空间分析功能及相应的应用（20 分）。 四、试述地理信息系统的集成模式（20 分）。 五、简述地理信息系统的热点问题及今后的发展趋势（20 分）。 南京师大2000 年 遥感学 一、名词解释（共40 分） 1 、传感器2、电磁波3、瑞利散射4、黑体辐射
《遥感及地理信息系统》答案海洋学院2002级遥感及地理信息系统课程考试B卷 考试日期：2005年1月19日时间：13:30-15:30 地点: 南楼112 要点：不需要死记硬背，主要看理解程度；2、重要的是要点与思路。 一基本概念（每题4分） 1、遥感（RS）与地理信息系统（GIS）。 答：广义的遥感泛指一切无接触的远距离探测，包括电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。狭义的定义指的是应用探测仪器，不与目标物相接触，从远处把目标的电磁波特性特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合探测技术。GIS：不仅与属性，而且与空间有关的信息系统，因此除了属性管理功能外，更重要的是其空间分析功能。 2、大气窗口及其主要光谱段。 答：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段称为大气窗口。 大气窗口的光谱段主要有： ，为紫外、可见光、近红外波段。 和，为近、中红外波段。 ，为中红外波段。 8-14μm，为远红外波段。 ，为微波波段。 3、节点、顶点；线段、弧。 答：线的起点、终点和交点称为节点，线的中间点称为顶点。 节点之间的线段称为弧，它具有方向性，顶点之间的曲线称为线段。 4、元数据 答：是关于数据的数据，是有关数据和信息资源的描述信息。地理元数据是关于地理相关
的数据和信息资源的描述信息。它通过对地理空间数据的内容，质量、条件和其他相关特征进行描述与说明，帮助人们有效地定位、评介、获取和使用地理相关数据。 二简述题（每题6分） 1、简述GIS、遥感（RS）与全球定位系统（GPS）三者的关系。 它们呈现三角关系，具体的讲，GIS与RS的关系是RS是GIS的数据源，GIS是RS数据抽象和管理的手段；GIS与GPS的关系是GPS是GIS数据定位的重要手段，通过GPS可以使GIS中的数据定位更精确，G反过来GIS又使GPS的定位更精确和全面；GPS与RS的关系是，GPS指导RS的影像数据的定位，纠正RS影像数据的变形和误差，RS通过影像全局性地确定GPS的定位情况。 2、GIS的基本框架及基本功能。 根据图的基本框架,GIS的基本功能: 数据输入与编辑功能,GIS建库功能;基本查询;空间分析,数据输出和可视化,数据转换,投影等功能. 3、画图并写出GIS中求多边形面积的计算公式，并作简要说明。 其中的一种方法是梯形法， 见上图，具体的计算公式如下： s=1/2Σ(x i+1-x i )(y i+1 +y i ) 具体图见教材p117 (x i+1-x i )项有正有负，但对这个多边形一周循环计算后多边形以外部分正好抵消。 4、GIS数据输入的几种方法简述。 大致分三种：数字化，矢量化与数据转换。（回答时适当的具体展开一下。） 三问答题（每题15分） 1、试论遥感系统的组成，遥感的特点及在地质中的应用。 分为5部分，分别为：信息源，信息获取，信息记录与传输，信息处理，信息应用。特点：大面积同步观测；时效性；数据的综合与可比性；经济性；局限性。 在地质中的应用：分为岩性识别；地质构造识别；构造运动的分析三大应用。