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RS為基礎(chǔ)，談數(shù)字城市RGIS的發(fā)展
摘要 ：上海是我國長江經(jīng)濟(jì)帶的龍頭和長江三角洲的發(fā)展前緣，其區(qū)位的優(yōu)勢和快速的發(fā)展，對GIS信息庫的建設(shè)提出了特大城市化的要求。本文指出了如今GIS的誤區(qū)，即采用含有少量信息的地形圖作為GIS基本平臺(tái)。并提出了以RS信息為主的地理信息系統(tǒng)--RGIS，RGIS采用RS技術(shù)捕獲城市的面貌，直接以高分辨率的遙感影像作為GIS基礎(chǔ)平臺(tái)，建立一個(gè)大比例尺的航空與航天遙感信息場，使得城市管理者和建設(shè)者有一個(gè)能在計(jì)算機(jī)上就能看到全市綜合特征的信息庫，即綜合信息場。
RGIS不僅適用于上海這樣的特大城市，也適用于各省大、中、小城市。
關(guān)鍵詞 ： 城市信息化 遙感影像 RGIS 綜合信息場
DIGITAL CITY RGIS Development Based On RS
Chen Aili1 Sun Jianzhong2
(1 Department of Geography , East China Normal University, Shanghai 200062)
(2 Shanghai City Development Information and Research Center 200032)
Abstract:
Shanghai is the center of the Yangtse River Economic Area and the developing front line
of the Yangtse Delta. Her area advantage and accelerating changes require metropolitan
information for the GIS database construction.
This paper points out the GIS common failing of using topographic maps with little
information and suggests RGIS in which RS information is the main content. It catches the
general view of the whole city by RS technology and takes high resolution RS Images as
GIS basic platform directly. It builds up a large-scale aviation RS digital information field and the managers and planners can have a
general picture with characteristics of the city on PC from this information database, i.e.
the General Information Field.
This System is not only effective to the metropolis of Shanghai but also applicable to cities
of different scale.
Key words: City informatization RS image RGIS General Information Field
2001/7/17
RS為基礎(chǔ)，談數(shù)字城市RGIS的發(fā)展
陳愛麗1 孫建中2
（1 華東師范大學(xué)地理系）
（2上海城市發(fā)展信息研究中心 ）
上海是我國的國際化大都市,也是我國長江經(jīng)濟(jì)帶的龍頭和長江三角洲的發(fā)展前緣；其區(qū)位優(yōu)勢和快速的變化對城市的管理提出了很高的要求，需要依靠現(xiàn)代化、自動(dòng)化的管理設(shè)施和手段，提高城市管理的科學(xué)化，減少?zèng)Q策的主觀性、盲動(dòng)性。1998年6月江澤民主席在接見兩院院士的講話中明確指出，要重視數(shù)字地球的研究。此后，對應(yīng)數(shù)字地球的數(shù)字城市的重要概念，應(yīng)運(yùn)而生。因此也對航空遙感的GIS信息庫的建設(shè)提出了特大城市信息化的要求。本文旨在為信息管理體制上，還是在RS技術(shù)上，或者就是GIS研究開發(fā)的思路，形成一個(gè)數(shù)字的人口資源環(huán)境的城市基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)，為把上海市建設(shè)成為國際經(jīng)濟(jì)、金融、貿(mào)易、航運(yùn)中心之一的信息化服務(wù)。
1、國內(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Gemedia Web Map工具，動(dòng)態(tài)生成地圖，支持GIS數(shù)據(jù)庫的屬性等，也能在“Hot Spot”功能下產(chǎn)出靜態(tài)地圖。MapInfo公司的MapInfo Professional 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)，以及高級的制圖工具、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫存取等。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.海量無縫地圖數(shù)據(jù)庫管理功能，3.高效的空間分析功能。? ???車牡贗賈仆既砑?⑹?菘餿砑?約笆?莘治鋈砑?δ芑慵?揭桓鐾騁壞鈉教ǎ?傭??嘣吹匱??蕕淖酆掀蘭塾詵治觶?叢熗艘桓隼硐氳幕肪場?/P>
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，如國內(nèi)行業(yè)以為地理信息基礎(chǔ)平臺(tái)，都是測繪地圖，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)地測量和調(diào)繪成直接成果，是國家最基本地地圖，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)來作GIS，顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。又因?yàn)�，�?dāng)代地理學(xué)傾向于對人地關(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，幾乎無法去進(jìn)行地理分析研究，沒聽說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。2.專題成果相互之間的迭置分析尚未真正地建立。3.沒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，好像是無標(biāo)準(zhǔn)的記錄系統(tǒng)，無法更新續(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)早被國家土地資源管理與監(jiān)督所證實(shí)。充分說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(以上海城市航空遙感信息系統(tǒng)為例）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程，是一種非接觸式的獲取信息的系統(tǒng)，它是對目前以地形圖為數(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的地形圖作為基礎(chǔ)地理信息那樣缺乏綜合性。上海航空遙感信息系統(tǒng)雖然是早在第一輪航空遙感綜合調(diào)查(1988-1992)的后期開始設(shè)想，并在第二輪航空遙感綜合調(diào)查（1993－1997）期中的1994年開始研制。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)是對信息的容納和調(diào)用存在問題，盡管通稱為“遙感信息系統(tǒng)”， 冠名為“上海城市建設(shè)和規(guī)劃航空遙感信息系統(tǒng)”，簡稱SARSIS。對第一輪、第二輪航空遙感綜合調(diào)查各子課題所取得的專題圖和調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理并開發(fā)一些軟件模型，試滿足遙感信息查詢、數(shù)據(jù)庫管理、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? ??碌腞S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)系到遙感信息庫的建庫定位和相關(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、文檔庫服務(wù)；2.面對越來越多的遙感圖像數(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)管理部門對城市建設(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)開發(fā)平臺(tái)，或者說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信息化需求的關(guān)注，否則將落后于社會(huì)，對政府和企業(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，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，即綜合信息場。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絕對離開不了綜合信息場，也即信息場可視基礎(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，GIS中社會(huì)和國民經(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
所有的行業(yè)信息能包容的綜合信息的圖。現(xiàn)在已經(jīng)明朗，最好是以包含了定位與定量內(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)? 饕?緣匭甕甲魑??蠫IS基礎(chǔ)地理信息圖，這必將引起對地形圖的應(yīng)用精度和使用期限等問題。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)字影像來解決問題，即解決“統(tǒng)計(jì)邊界”信息落地的問題，這就為人口資源環(huán)境問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)分不出來的，常見一樣的形狀；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? 噶肯呋?澩锏男畔ⅲ?讕鶯嬌找８械匚鐨畔ⅲ?純苫竦梅淺＞嚀宓淖酆閑畔ⅲ?蛭?詰匭甕忌夏闥?玫降男畔⑻?伲?碌娜鮮陡?伲?凳翟詰拿揮幸桓齔鞘薪ㄉ韜凸芾碚噠嫻氖怯玫匭甕祭椿竦霉芾硇畔⒌模?虼耍?荒芤攬康匭甕既コ械；?〉乩硇畔⒌鬧厝危??揮幸攬扛叻直媛實(shí)囊８行畔⒉拍芑竦茫?⒋锏秸庖荒勘輟；謊災(zāi)??噶康匭甕加肫淥?幸倒芾硎?只?際峭?恢?jǐn)S嘈偷男畔ⅲ??嵌際導(dǎo)噬俠叢從詰乇碚媸敵湊盞囊８杏跋瘛?/P>
4、RGIS的展望
RGIS不僅適用于象上海這樣的特大城市，還適用于各省大、中、小城市，尤其是目前，正值西部大開發(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)，也就是說不可避免地談到數(shù)字城市建設(shè)；密切部門間的聯(lián)系與合作，相互協(xié)調(diào)，形成合力，從而有效的提高城市管理的效能。
數(shù)字城市：概念來源于數(shù)字地球。1992年阿爾。戈?duì)栐凇稙l臨失衡的地球》中寫道：。。。。。。稱為數(shù)字地球的計(jì)劃，旨在建造一個(gè)新的全球氣候模型。1998年1月31日阿爾。戈?duì)栐俅蚊枋觯何覀冃枰粋�(gè)“數(shù)字地球”，一個(gè)可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多分辨率的、真實(shí)地球的三維表示。在我國21世紀(jì)的發(fā)展中，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的全面的可持續(xù)發(fā)展，城市是第一與人密切相關(guān)的人類棲息地，為此保持國際和平、社會(huì)安定的大好局面，數(shù)字城市的研究將要與城市信息化緊密結(jié)合。全世界的大多數(shù)人口居住的區(qū)域，不是城市就是城鎮(zhèn)，因此數(shù)字城市也好，城市信息化也好，都以城市為目標(biāo)，要以人為本的進(jìn)行研究，也就是說，先要建立城市信息化的理論體系。城市信息化的理論體系將與數(shù)字地球、數(shù)字城市等直接相關(guān)。其中，將直接會(huì)以RGIS的概念來加速數(shù)字城市的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗寻萘?S或多S。
參考文獻(xiàn)：
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