RS為基礎(chǔ)，談水體監(jiān)測(cè)RGIS的發(fā)展

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水、土地、能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的三大戰(zhàn)略性資源，而我國(guó)水資源問(wèn)題則更加突出。據(jù)預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)中葉，我國(guó)將進(jìn)入缺水國(guó)家行列，洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水污染和生態(tài)環(huán)境惡化已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。天然水體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵 ，監(jiān)測(cè)的手段的現(xiàn)代化則顯得尤為重要，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)迅速發(fā)展，儀器分析、計(jì)算機(jī)控制等現(xiàn)代化手段在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。分析方法從分光光度法、電位法發(fā)展到原子吸收法、原子熒光光譜法、氣相色譜法和液相色譜法等；手動(dòng)和半自動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法、儀器也正逐步被計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、遙測(cè)裝置所代替，其中配合RS（衛(wèi)星遙感）的GIS（地理信息系統(tǒng)，Geographical Information System）是一種很先進(jìn)可行的技術(shù)，然而GIS的應(yīng)用卻存在一些誤區(qū)。

　　1、國(guó)內(nèi)外GIS系統(tǒng)概況

　　遍閱所有的GIS信息系統(tǒng)，實(shí)屬是一種與地面位置相關(guān)的信息系統(tǒng)，每種系統(tǒng)皆可以自成體系，差別僅在于功能。如最常見(jiàn)的ESRI公司的ARC/INFO，包含幾千個(gè)GIS分析功能，致力于為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。另外還有GeoMedia，可利用GemediaWebMap工具，動(dòng)態(tài)生成地圖，支持GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的屬性等，也能在“HotSpot”功能下產(chǎn)出靜態(tài)地圖。MapInfo公司的MapInfoProfessional是基于Windows之上的桌面地圖軟件，用于存取、可視化、分析綜合的地理數(shù)據(jù)，以及高級(jí)的制圖工具、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)存取等。MapXtreme是一個(gè)基于Web的地圖應(yīng)用服務(wù)器，因而可以將地圖信息通過(guò)Internet/Intranet傳送到整個(gè)企業(yè)乃至更廣的廣大用戶。Bentley公司主要生產(chǎn)面向工程的軟件，它覆蓋的工程領(lǐng)域有建設(shè)/設(shè)計(jì)、地理、土木、工廠、機(jī)械等。國(guó)內(nèi)的GIS產(chǎn)品功能較弱，有：CityGIS采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)和編碼技術(shù)，它的最顯著的特點(diǎn)就是圖形操作靈便、實(shí)用尤其是對(duì)于大數(shù)據(jù)矢量和圖像；另外它的另一特點(diǎn)體現(xiàn)在它的圖形編輯功能，有利于進(jìn)行屏幕數(shù)字化。MapGIS是國(guó)家優(yōu)選的具有自主版權(quán)的地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)，它有三大特點(diǎn)：1.可制作具有出版精度的復(fù)雜地質(zhì)圖，2.海量無(wú)縫地圖數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，3.高效的空間分析功能。它將傳統(tǒng)的地圖制圖軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件以及數(shù)據(jù)分析軟件功能匯集到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，從而為多源地學(xué)數(shù)據(jù)的綜合評(píng)價(jià)于分析，創(chuàng)造了一個(gè)理想的環(huán)境。地球上水體（水資源）的時(shí)空分布和運(yùn)動(dòng)變化信息，并應(yīng)用GIS方法來(lái)研究地球上水體的起源、存在、分布、循環(huán)、運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)化及質(zhì)和量的變化規(guī)律以及地球上水圈同大氣圈、巖石圈和生物圈等地球自然圈層的相互關(guān)系，并應(yīng)用這些規(guī)律為人類適應(yīng)、利用、改造和保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供服務(wù)的知識(shí)體系。

　　2、GIS的誤區(qū)

　　在建立“航空遙感信息系統(tǒng)”時(shí)，隨城市發(fā)展需求發(fā)現(xiàn)，當(dāng)全世界都在熱衷與研究開(kāi)發(fā)GIS時(shí)，卻存在一個(gè)較為隱蔽的誤區(qū)，而這誤區(qū)一直影響到我國(guó)，如國(guó)內(nèi)行業(yè)以為地理信息基礎(chǔ)平臺(tái)，都是測(cè)繪地圖，這種誤區(qū)將導(dǎo)致我們的認(rèn)識(shí)、我們的出發(fā)點(diǎn)，永遠(yuǎn)停留在地形圖所的含的少量信息上，為此信息采集和應(yīng)用將永遠(yuǎn)滯后于全世界孜孜不倦追求的高分辨率遙感影像，包括航空遙感和衛(wèi)星遙感影像。

　　一種真正的地理信息系統(tǒng)，其含有地表上下空間的各種地理信息，而絕非像僅靠接觸式的勾繪過(guò)的地形圖作為基礎(chǔ)地理信息那樣缺乏綜合性。應(yīng)該認(rèn)為，基于接觸式勾繪地形圖作為基礎(chǔ)地理信息顯然滿足不了現(xiàn)代城市管理需求，也難稱得上基礎(chǔ)。因?yàn)榛A(chǔ)必然具有在此基礎(chǔ)上可以獲得更多的信息和綜合信息量。而地形圖通常指大于1：100萬(wàn)比例尺、表示地物復(fù)雜程度，反映地面主要要素，如地貌、水文、工程建筑、居民點(diǎn)等；適時(shí)地測(cè)量和調(diào)繪成直接成果，是國(guó)家最基本地地圖，是編制其他比例尺的土地的基礎(chǔ)，而并非是反映內(nèi)在聯(lián)系綜合性很強(qiáng)的地表遙感影像，所以若把地圖作為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)來(lái)作GIS，顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。又因?yàn)?，?dāng)代地理學(xué)傾向于對(duì)人地關(guān)系的地域系統(tǒng)進(jìn)行綜合研究，而一般地形圖和城市地圖，幾乎無(wú)法去進(jìn)行地理分析研究，沒(méi)聽(tīng)說(shuō)用地形圖做地理信息地分析研究，以及概括地理和地理學(xué)內(nèi)涵。常規(guī)地理信息系統(tǒng)，若以地形圖作為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，無(wú)疑都已碰到很大困難；而只有抓準(zhǔn)地理學(xué)精髓觀念和概念，從地理信息系統(tǒng)發(fā)展的觀點(diǎn)去分析。

　　常見(jiàn)GIS不實(shí)用的原因是：1.缺乏圖像信息數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)和遙感圖像庫(kù)。2.專題成果相互之間的迭置分析尚未真正地建立。3.沒(méi)有功能靈活與信息傳遞的GIS軟件平臺(tái)。很多系統(tǒng)還只是一種表面上的結(jié)合，尚未達(dá)到學(xué)術(shù)與應(yīng)用概念的結(jié)合、標(biāo)準(zhǔn)與類型的結(jié)合，遠(yuǎn)景與近期目標(biāo)的結(jié)合，好像是無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的記錄系統(tǒng)，無(wú)法更新續(xù)用，另外如今GIS運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，經(jīng)常不以RS為基礎(chǔ)，而以地形圖作空間特征介紹，常含有“假數(shù)真做”的文章，而不用遙感影像作為具體的電子地圖，仿佛身份證，不用免冠照片，而用素描圖，行否？這一點(diǎn)早被國(guó)家土地資源管理與監(jiān)督所證實(shí)。充分說(shuō)明了用遙感照片的方式信息效率要高得多。因此，稱為數(shù)字城市的基礎(chǔ)，必須能夠“表達(dá)已知、呈現(xiàn)未知、擴(kuò)大認(rèn)知、挖掘新知”。

　　3、RGIS的提出

　　GIS若是一種以遙感（RS）信息為主的地理信息系統(tǒng)，這類系統(tǒng)有一個(gè)最大的特點(diǎn)，其有一個(gè)空間特征的綜合信息過(guò)程，是一種非接觸式的獲取信息的系統(tǒng)，它是對(duì)目前以地形圖為數(shù)字框架的地理信息系統(tǒng)的一種突破，從這個(gè)意義上講是一種真正的地理信息系統(tǒng)，其含有地表上下空間的各種地理信息，而絕非像僅靠接觸式的勾繪過(guò)的地形圖作為基礎(chǔ)地理信息那樣缺乏綜合性。當(dāng)時(shí)在GIS環(huán)境中，遙感信息的應(yīng)用技術(shù)未形成一個(gè)實(shí)用的系統(tǒng)，GIS表達(dá)能力遠(yuǎn)非今日可比，明顯的弱點(diǎn)是對(duì)信息的容納和調(diào)用存在問(wèn)題，盡管通稱為“遙感信息系統(tǒng)”，試滿足遙感信息查詢、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、圖形編輯、制圖、數(shù)據(jù)分析和輸出，并力求向?qū)嵱没繕?biāo)發(fā)展，但是缺乏對(duì)海量信息及數(shù)字城市這樣的認(rèn)識(shí)，而是一種迫于“成果”而快速建立的系統(tǒng)。當(dāng)回顧與檢驗(yàn)并找出這些癥結(jié)的時(shí)候，這就為全新的RS和GIS的研究提供了借鑒：GIS必須以RS為基礎(chǔ)，以信息流為基礎(chǔ)。

　　GIS定位直接關(guān)系到遙感信息庫(kù)的建庫(kù)定位和相關(guān)技術(shù)內(nèi)容，所以定位是本項(xiàng)目的第一基礎(chǔ)：1.要為綜合調(diào)查建立圖象庫(kù)、文檔庫(kù)服務(wù)；2.面對(duì)越來(lái)越多的遙感圖像數(shù)據(jù)，提出新的方案，包括圖像配準(zhǔn)和信息處理模型等。要建立一個(gè)良好的平臺(tái)，便于政府、行業(yè)管理部門(mén)對(duì)城市建設(shè)、管理進(jìn)行信息分析和信息更新等工作。前者是信息源，是借助于遙感的原理，或者說(shuō)應(yīng)用RS技術(shù)捕獲城市的面貌的信息。后者是信息處理，是借助于相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，或者說(shuō)GIS軟件平臺(tái)作為信息存貯、管理、分析和應(yīng)用的工具。系統(tǒng)加快了政府管理信息化進(jìn)程，是適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化發(fā)展的迫切要求，尤其是社會(huì)公眾的電信發(fā)展如此之快，媒體傳播如此之快，這就加大了政府管理對(duì)信息化需求的關(guān)注，否則將落后于社會(huì)，對(duì)政府和企業(yè)發(fā)展都會(huì)有極大影響。同時(shí)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)信息和城市空間信息相關(guān)的一種綜合顯示，而且是一個(gè)難度不大的及時(shí)信息綜合的概念，經(jīng)過(guò)新GIS階段，即突破為“RGIS”。

　　RGIS是信息科學(xué)、空間科學(xué)和地理科學(xué)的結(jié)合，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)空中對(duì)地觀察圖像數(shù)字化、不同比例尺圖像迭合分析和不同分辨率圖像迭置分析，而建立一個(gè)不同點(diǎn)源及不同尺度的遙感數(shù)字信息場(chǎng)，使得城市建設(shè)和管理者有一個(gè)在計(jì)算機(jī)上就能看到全市綜合特征的信息庫(kù)，即綜合信息場(chǎng)。RGIS要體現(xiàn)出以遙感技術(shù)和信息系統(tǒng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，為遙感綜合調(diào)查信息在進(jìn)行統(tǒng)一分類和規(guī)整處理的技術(shù)方案上進(jìn)行應(yīng)用的探索研究，RGIS是一個(gè)綜合分析與表達(dá)技術(shù)。因此RGIS絕對(duì)離開(kāi)不了綜合信息場(chǎng)，也即信息場(chǎng)可視基礎(chǔ)主要以RS為基礎(chǔ)。其中，地理空間與地學(xué)也是一個(gè)很有尺度的學(xué)問(wèn)，GIS中社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息等也決不是地圖科學(xué)。為此，為區(qū)別先前的GIS概念，為推廣和發(fā)展，又不屈服于誤解，可稱其為RGIS.當(dāng)你想把GIS作為傳統(tǒng)地圖的延續(xù)，在GIS的開(kāi)始階段是允許的。然而，這不是GIS的本意。其本意應(yīng)當(dāng)是逐漸對(duì)所有的行業(yè)信息能包容的綜合信息的圖?，F(xiàn)在已經(jīng)明朗，最好是以包含了定位與定量?jī)?nèi)容的RS信息的基礎(chǔ)上做行業(yè)的幾何信息、空間屬性與統(tǒng)計(jì)的支持決策等處理，這才是RGIS城市地理信息系統(tǒng)。以往地形圖的GIS基礎(chǔ)已經(jīng)只是其中的行業(yè)圖件之一了。因?yàn)槠渌袠I(yè)管理圖件，已經(jīng)成為各行業(yè)自己的GIS基礎(chǔ)，實(shí)實(shí)在在的基礎(chǔ)。若同時(shí)又強(qiáng)調(diào)要以地形圖作為所有GIS基礎(chǔ)地理信息圖，這必將引起對(duì)地形圖的應(yīng)用精度和使用期限等問(wèn)題。從信息化講，實(shí)際上應(yīng)用RGIS作為管理，就是一個(gè)隨著管理事件的點(diǎn)源尺度變化而變化的具體的動(dòng)態(tài)信息和靜態(tài)信息特征。

　　RGIS絕不是以地形圖為基礎(chǔ)的地理信息平臺(tái)，而是以RS影像為基礎(chǔ)的確實(shí)充滿綜合信息的系統(tǒng)平臺(tái)。近期，又被一個(gè)有效的事例所證實(shí)。某城市的人口統(tǒng)計(jì)已經(jīng)完成，人口普查的分布特征底圖，由于其統(tǒng)計(jì)底圖單元，是以數(shù)百人為單元的實(shí)際現(xiàn)狀，這種小單元大比例關(guān)系的底圖，統(tǒng)計(jì)精度高，而地形圖上是缺乏相關(guān)聯(lián)信息的，統(tǒng)計(jì)的邊界卻無(wú)法準(zhǔn)確落在城市或郊區(qū)“正規(guī)”的地形圖上，唯有依靠能反映地面所有微細(xì)的綜合信息的彩紅外航空遙感數(shù)字影像來(lái)解決問(wèn)題，即解決“統(tǒng)計(jì)邊界”信息落地的問(wèn)題，這就為人口資源環(huán)境問(wèn)題首先解決了人口統(tǒng)計(jì)與地面區(qū)域的綜合信息相關(guān)的表達(dá)基礎(chǔ)，為建立客觀、準(zhǔn)確的整個(gè)人口資源環(huán)境發(fā)展和分析，建立了可靠的RGIS基礎(chǔ)。有人稱矢量地形圖是一種最為單一的，只是反映了地物簡(jiǎn)單的幾何邊界及其位置，高層建筑與多層建筑在地形圖上是區(qū)分不出來(lái)的，常見(jiàn)一樣的形狀；地面的微小差別，如植被差別、露裸非露裸土地差別、河海防護(hù)堤特征、小路小溪等在地形圖上是沒(méi)有的，建筑物的外形特征、綠化質(zhì)量特征等都是找不到的。這些常是統(tǒng)計(jì)分析、統(tǒng)計(jì)單元的信息邊界，極其重要，如人口統(tǒng)計(jì)單元邊界，地形圖上無(wú)法整合的話，而航空遙感圖像可淋漓盡致的反應(yīng)并準(zhǔn)確整合。同時(shí)，各基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的矢量線劃表達(dá)的信息，依據(jù)航空遙感地物信息，即可獲得非常具體的綜合信息，因?yàn)樵诘匦螆D上你所得到的信息太少，新的認(rèn)識(shí)更少，說(shuō)實(shí)在的沒(méi)有一個(gè)城市建設(shè)和管理者真的是用地形圖來(lái)獲得管理信息的，因此，不能依靠地形圖去承擔(dān)基礎(chǔ)地理信息的重任，而只有依靠高分辨率的遙感信息才能獲得，并達(dá)到這一目標(biāo)。換言之，矢量地形圖與其他行業(yè)管理數(shù)字化圖是同一種類型的信息，它們都實(shí)際上來(lái)源于地表真實(shí)寫(xiě)照的遙感影像?，F(xiàn)代化、信息化、系統(tǒng)化的水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系日益提上議事日程，我們認(rèn)為在現(xiàn)有的四級(jí)水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系下，以提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化以及管理制度化的水平為目標(biāo)，逐步建立起實(shí)驗(yàn)室、移動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的立體化監(jiān)測(cè)模式，并統(tǒng)一在水利部水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心之下，可以有效全面的解決我國(guó)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中所面臨的水質(zhì)監(jiān)測(cè)問(wèn)題。

　　4、RGIS的展望

　　RGIS不僅適用于天然水體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還適用于各省大、中、小城市其他方面的發(fā)展。正在啟動(dòng)的國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程將在數(shù)據(jù)傳輸方面采用通信衛(wèi)星和安全的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)洪澇災(zāi)害；在七大江河流域建立以RGIS技術(shù)為支撐的包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)、水體、水利工程、地形、土地利用、行政邊界、交通、通信、生命線工程等數(shù)據(jù)層的分布式防洪基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；完善水文及災(zāi)害預(yù)報(bào)這些以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的虛擬地球的技術(shù)；以及災(zāi)前作洪水預(yù)報(bào)及對(duì)未來(lái)各種降雨情況下的水情進(jìn)行模擬等直接為決策提供依據(jù)的綜合服務(wù)。尤其是目前，正值西部大開(kāi)發(fā)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性的實(shí)施運(yùn)作階段，城鎮(zhèn)建設(shè)作為區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的中心，正需要有一個(gè)這樣的信息基礎(chǔ)，也就是說(shuō)不可避免地談到數(shù)字建設(shè)；密切部門(mén)間的聯(lián)系與合作，相互協(xié)調(diào)，形成合力，從而有效的提高保護(hù)城市環(huán)境能力。

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