许继楠　霍　娜

“最早的GIS(地理信息系统)和遥感影像属于不同的行业领域,但到今天,它们已经完全融合,就像是一枚硬币的正反两面,缺一不可:遥感影像赋予GIS更多活力,使GIS变得动态且具有实时性,一改之前静态、古板的形象,变得更生动;而在遥感影像进入GIS的核心之后,GIS仍然能将丰富的数据层覆盖于影像之上,让人们不仅能看到最新的影像,还能利用数据层进行深层分析,这才是GIS的精髓所在。”

9月10日,第六届国际数字地球会议上,已有40年历史的世界知名GIS厂商ESRI的企业级遥感影像部门总监Lawrie Jordan 的一席话引起了业界人士热议和广泛共鸣,他认为遥感影像与GIS的一体化是多年以来该行业最有意义的一次行业转型。

天然的一体化

许多GIS与遥感专家都注意到一个应用趋势,即遥感影像和图像分析功能可以作为核心组成部分与GIS实现一体化,同时,这种技术上的融合也将会促使两者在操作、工作流程以及思维方式上实现一体化。

说到遥感影像与GIS的一体化发展,中国科学院遥感应用研究所研究员田国良表示,二者注定就是要走向一体化集成应用的。遥感影像是GIS系统实时性很强的数据来源,越来越多的GIS应用,比如灾害防治、土地资源调查、数字城市建设管理等越来越需要提取、分析、应用遥感数据;而同时遥感影像也需要结合三维地形、地理权属、空间信息预算等地理信息,通过GIS系统做更有效的分析应用。

国内知名GIS厂商中地数据集团副总经理吴量博士在接受记者采访时表示,遥感影像与GIS的融合其实已经不算是一个新的方向。很长时间以来,影像就已经是地理信息系统的一个很重要的方面了。中地数码作为国产GIS软件的领头厂商之一,其实一直将集RS(遥感)、GIS、 GPS(全球定位系统,现在发展为GNSS——Global Navigation Satellite System,全球卫星导航系统),这“三S”的集成应用作为技术研发和产品应用创新的基本理念。

而ESRI(中国)北京有限公司遥感事业部产品技术推广经理邓书斌在接受记者采访,分析遥感与GIS的关系时也表示,遥感是空间数据采集和分类的有效手段,GIS是管理和分析空间数据的有效工具;遥感数据已经成为GIS的主压迫信息源,将是GIS的核心组成部分之一,遥感数据有赖于GIS的有效管理与共享,而强大的GIS空间分析功能将全面提升遥感影响价值。二者的一体化,从理念产生、明晰,到实际技术、应用的推进,目前要做的是实现遥感影像与GIS更多的整合。

三个层面的整合

如何整合?

GIS研究的数据是地理空间数据,这是区别于其他系统的根本所在。以二维矩阵的形式来表示空间地物或现象分布的栅格数据和用直线、圆弧或者光滑曲线等基本几何元素表示图形的矢量数据是地理信息系统中空间数据组织的两种最基本的方式。

邓书斌向记者解释说,遥感影像类似于GIS中的栅格数据,遥感和GIS在数据层次上实现集成其实应该是比较容易的,在功能上可以是遥感图像处理软件集成GIS功能,也可以是GIS软件提供完善的遥感数据处理功能。但目前整合二者方法,比如通过翻译接口将两个系统联通起来等一些方法,存在着集成层次过低、系统过于庞大、功能不能专注、系统操作复杂、不同领域用户的可操行性不强等问题。

而要解决上述问题,邓书斌介绍说就要实现三个层次的一体化:数据一体化管理与共享,平台一体化分析,系统一体化集成开发。在数据层面要实现一体化,ESRI的做法是从数据存储、数据互操作和数据共享等三个方面进行,通过在空间数据库分类分级别存储栅格和矢量数据,并通过建立索引将其关联,通过转换通用中间格式或者数据格式互相支持等形式实现数据间的互操作,并通过分布式的数据库发布、通过浏览器异地浏览、访问下载数据等形式实现数据和服务的共享。而从平台层面,需要将GIS工作流和遥感图像处理工作流无缝地链接在一起,比如将影像分析和处理数据的过程挪到GIS系统中。记者在第八届ESRI中国用户大会上所看到的工程师在GIS界面下直接打开GooglEarth等遥感影像进行处理的情节正是这一点的体现。而在系统开发层面上,二者的一体化集成体现在开发定制遥感与GIS一体化平台。

举一个在飓风、地震或者洪水等灾害中进行灾情缓解、规划和分析的例子。通常,收集各种必要信息需要花费很长时间,但是通过卫星获取影像数据却是瞬间能完成的事情。在紧急情况下,影像数据不仅能够为我们节约大量时间,而且其信息也具有相当高的准确性。这使得决策者能够迅速准确地部署资源,以尽快去营救那些处于危险当中的人们。而传统的、静态的信息源在此时往往会凸显劣势,甚至可能会导致救援人员和救援物资的错误部署。

就我国实例来说,国家应急和灾害处理的各个部门对各种数据的实时性要求很强,但汶川地震之后人们发现各部门的数据共享存在问题。为做好震后评估工作,中国地震局地壳应力研究所就集成GIS与遥感,结合ArcGIS Engine和ENVI/IDL开发了遥感震害快速评估技术系统。这个系统的主要功能包括遥感和GIS无缝结合,实现近地表数据的处理、遥感影像快速校正和增强,用面向对象等实用的分类技术进行震害识别和损失评估,与数据库结合,实现成果图像的快速显示和制图,并实现专用的评估流程和集体评估的集成。通俗地讲,该系统通过将遥感和GIS集成应用,梳理整合了老数据,通过遥感快速更新了新信息,并无间隙地进行了成果发布,高效地保障了震后评估工作的展开。

企业级应用的潜力

在过去GIS的应用历程中,遥感影像使用及图像处理已出现重要转变,那就是使用上的简化。过去,遥感影像主要是一些小范围内的科研学者在使用,这些影像资料不仅难于获得,也难于使用,而且还很昂贵。而GIS技术的发展,GIS与遥感的一体化改进,各种先进的算法,都使得用户可以更简便地从影像中获取丰富的信息。换句话说,许多用户无需渊博的科学知识就能更好更快地从影像资料中获取信息。

影像天然地具有企业级应用的潜力,因为人们总是喜欢影像胜过那些干巴巴的数字。手机电子地图是3G服务引发的一个市场漩涡。遥感影像作为更新GIS数据库的数据源,通过移动终端设备、应用平台、网络服务等,整合成手机电子地图应用,实现共享和移动应用。

无论是通过内嵌软件(即手机自身安装GPS模块,需要即时无线上网使用)还是将电子地图资料全部下载到手机供日常使用,手机地图已然成为人们日常生活的好帮手。

在3G时代,电子地图内容想要更加丰富、详细,完全依赖由遥感影像提供的GIS数据。高分辨率遥感影像服务非常适宜绘制大比例尺地图,因此提供这项服务的公司将成为这一市场漩涡的中心。甚至,如果带宽允许,基于优质的高分辨率遥感影像的三维手机地图也会出现。

对于遥感与GIS一体化后的企业级应用,吴量表示,在实现数据一体化管理的基础之上,中地数码接下来的重点是研发更多的模型,包括更贴近需求的业务模型、预算模型等,不仅满足用户看一看、查一查等需求,更重要的是满足企业级用户基于实时数据进行分析和决策支持的需求,例如,商业区选址、污染源扩散模拟等应用。

用户需要遥感影像与GIS的更紧密结合。他们需要对海量的影像数据进行更加及时有效的访问,希望找到一种可以与现有系统良好兼容并且能够为其地理信息系统带来额外收益的企业级影像解决方案。

遥感,通过与GIS集成,将不再是科研工作者的专利,将越来越接近企业和个人用户,也会迎来其自身技术和市场的更大发展。