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遙感觀測技術范文1
【關鍵詞】遙感技術；水質監測；污染水體；光譜
1水體遙感監測的基本理論
水質參數的遙感監測過程。首先，根據水質參數選擇遙感數據，并獲得同期內的地面監測的水質分析數據?，F今廣泛使用的遙感圖象波段較寬，所反映的往往是綜合信息，加之太陽光、大氣等因素的影響，遙感信息表現的不甚明顯，要對遙感數據進行一系列校正和轉換將原始數字圖像格式轉換為輻射值或反射率值。然后根據經驗選擇不同波段或波段組合的數據與同步觀測的地面數據進行統計分析，再經檢驗得到最后滿意的模型方程。
2水質遙感監測常用的遙感數據
2.1多光譜遙感數據。在水質遙感監測中常用的多光譜遙感數據，包括美國Landsat衛星的MSS、TM、ETM+數據，法國SPOT衛星的HRV數據，氣象衛星NOAA的AVHRR數據，印度遙感IRS系統的LISS數據，日本JERS衛星的OPS（光學傳感器）接收的多光譜圖像數據，中巴地球資源1號衛星（CBERS--1）CCD相機數據等。
Landsat數據是目前應用較廣的數據。1972年Landsat1發射后，MSS數據便開始被用于水質研究中。如解亞龍等用MSS數據對滇池懸浮物污染豐度進行了研究，明確了遙感數據與懸浮物濃度的關系；張海林等用MSS和TM數據建立了內陸水體的水質模型；Anne等人用TM和ETM+數據對芬蘭的海岸水體進行了研究。
2.2高光譜遙感數據
2.2.1成像光譜儀數據。成像光譜儀也稱高光譜成像儀，實質上是將二維圖像和地物光譜測量結合起來的圖譜合一的遙感技術，其光譜分辨率高達納米數量級。國內外的學者主要利用的有：美國的AVIRIS數據、加拿大的CASI數據、芬蘭的AISA數據、中國的PHI數據以及OMIS數據、SEAWIFS數據等進行了水體水質遙感研究，對一些水質參數，如葉綠素濃度、懸浮物濃度、溶解性有機物作了估測。
2.2.2非成像光譜儀數據。非成像光譜儀主要指各種野外工作時用的地面光譜測量儀，地物的光譜反射率不以影像的形式記錄，而以圖形等非影像形式記錄。常見的有ASD野外光譜儀、便攜式超光譜儀等。如對我國太湖進行水質監測時，水面光譜測量就用了GRE-1500便攜式超光譜儀，光譜的響應范圍0.30～1.1um，共512個測量通道，主要將其中0.35～0.90um的316個通道的數據用于水質光譜分析。并且非成像光譜儀與星載高光譜數據的結合，可望研究出具有一定適用性的水質參數反演模型。
2.3新型衛星遙感數據。新的衛星陸續升空為水質遙感監測提供了更高空間、時間和光譜分辨率的遙感數據。如美國的Landsat ETM+、EO--1ALI、MODIS，歐空局的Envlsat MERIS等多光譜數據和美國的EO-1Hyperion高光譜數據。Koponen用AISA數據模擬MERIS數據對芬蘭南部的湖泊水質進行分類，結果表明分類精度和利用AISA數據幾乎相同；Hanna等利用AISA數據模擬MODIS和MERIS數據來研究這兩種數據在水質監測中的可用性時發現；MERIS以705nm為中心的波段9很適合用來估算葉綠素a的濃度，但是利用模擬的MODIS數據得到的算法精度并不高。Sabine等把CASI數據和HyMap數據結合，對德國梅克萊堡州湖區水質進行了監測，為營養參數和葉綠素濃度的定量化建立了算法。
3水質遙感存在的問題與發展趨勢
3.1存在的問題：①多數限定于定性研究，或進行已有的航空和衛星遙感數據分析，卻很少進行定量分析。②監測精度不高，各種算法以經驗、半經驗方法為主。③算法具有局部性、地方性和季節性，適用性、可移植性差。④監測的水質參數少，主要集中在懸浮沉積物、葉綠素和透明度、渾濁度等參數。⑤遙感水質監測的波段范圍小，多集中于可見光和近紅外波段范圍，而且光譜分辨率大小不等，尤其是缺乏微波波段表面水質的研究。
3.2發展趨勢
3.2.1建立遙感監測技術體系。研究利用新型遙感數據進行水質定量監測的關鍵技術與方法，形成一個標準化的水安全定量遙感監測技術體系，針對不同類型的內陸水體，建立多種水質參數反演算法，實現實驗遙感和定量遙感的跨躍，從中獲得原始創新性的成果。
3.2.2加強水質遙感基礎研究。加深對遙感機理的認識，特別是水質對表層水體的光學和熱量特征的影響機理上，以進一步發展基于物理的模型，把水質參數更好的和遙感器獲得的光學測量值聯系起來；加深目視解譯和數字圖象處理的研究，提高遙感影象的解譯精度；增強高光譜遙感的研究，完善航空成像光譜儀數據處理技術。
3.2.3開展微波波段對水質的遙感監測。常規水質遙感監測波段范圍多數選擇在可見光或近紅外，尤其是缺乏微波波段表面水質的研究情況。將微波波段與可見光或近紅外復合可提高對表面水質參數的反演能力。
3.2.4拓寬遙感水質監測項?，F階段水質遙感局限于某些特定的水質參數，葉綠素、懸浮物及與之相關的水體透明度、渾濁度等參數，對可溶性有機物、COD等參數光譜特征和定量遙感監測研究較少，拓寬遙感監測項是今后的發展趨勢之一。應加強其他水質參數的光譜特征研究，以擴大水質參數的定量監測種類，進一步建立不同水質參數的光譜特征數據庫。
3.2.5綜合利用“3S”技術。利用遙感技術視域廣，信息更新快的特點，實時、快速地提取大面積流域及其周邊地區的水環境信息及各種變化參數；GPS為所獲取的空間目標及屬性信息提供實時、快速的空間定位，實現空間與地面實測數據的對應關系；GIS完成龐大的水資源環境信息存儲、管理和分析。將“3S”技術在水質遙感監測中綜合應用，建立水質遙感監測和評價系統，實現水環境質量信息的準確、動態快速，推動國家水安全預警系統建設。
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遙感觀測技術范文2
面向海上臺風監測、海上溢油監測和森林火災監測等典型應用主題對多源遙感衛星協同觀測的復雜任務要求，研究面向應用主題的多源遙感衛星需求建模方法，開展典型應用主題的多樣化需求建模、多源衛星觀測能力建模和多源衛星協同觀測策略建模研究，并基于上述模型開展多源衛星協同觀測策略建模研究，為多星協同任務規劃提供優化目標和約束條件，并完成相關模型方法的軟件實現。
【關鍵詞】遙感衛星 應用主題 需求建模 協同觀測
1 問題概述
1.1 研究現狀
遙感衛星需求建模是對衛星觀測任務的要求進行定義、量化和綜合的過程，也是對不同類型的應用需求進行統籌、提高應用需求滿足度的過程，是衛星任務規劃的優化目標，是確保任務規劃結果的正確性、合理性的基礎，也是衛星觀測應用效能充分發揮的基礎。早期遙感衛星需求建模以簡單的軌道覆蓋需求為主，主要用于單一遙感衛星、單一觀測任務的訪問時間窗任務規劃；隨著遙感衛星功能性能的提升、應用領域的擴展和衛星數量的增多，遙感衛星需求建模開始關注空間分辨率、載荷譜段、側擺范圍等多要素的整體需求建模，為多源衛星的多任務規劃提供支撐。
1.2 主要問題
目前遙感衛星需求建模存在的主要問題是：在需求模型要素體系構建方面，雖然在觀測需求模型中已開始考慮分辨率、載荷譜段等觀測能力指標要求，但這些單純的指標要求并不能全面完整反映衛星遙感應用，例如國土、海洋、林業、減災等業務應用領域的應用需求，缺乏將最終應用需求轉化為衛星觀測能力指標和工作約束條件的模型；在多星協同觀測需求建模方面，雖然在需求模型中已開始引入多星、多任務及任務協作的觀測要求，但這種需求模型通常與具體的應用場景聯系不密切，沒有從應用目的對多源衛星協同觀測的要求出發開展協同觀測需求建模。
上述傳統的遙感衛星需求建模方法，在當今衛星遙感應用在響應時效性、手段綜合性、任務精準性等要求日益突出，遙感衛星多星組網協同觀測能力持續提升的背景下，愈來愈難以適應滿足復雜多樣應用需求、提升任務規劃有效性、發揮多源衛星系統綜合效能的要求。因此亟需面向若干典型應用主題，開展多源遙感衛星需求建模方法研究，為充分發揮多源遙感衛星針對復雜應用任務的綜合效能奠定技術基礎。
2 基本模式
面向應用主題的多源遙感衛星需求建模與任務規劃的基本模式是：
（1）首先進行典型應用主題的多樣化需求建模，采用統一的需求定義模板，將不同應用主題的差異化需求轉化為結構統一、參量各異的定量化需求模型；
（2）其次進行多源衛星觀測能力建模，同樣采用統一的約束定義模板，將不同衛星的軌道、姿態、成像等觀測能力約束條件轉化為統一的觀測能力模型；
（3）然后進行多源衛星協同觀測策略建模，根據不同應用主題的觀測要求，按照觀測任務間的邏輯與時序關系，構建多源衛星的協同觀測策略組合；
（4）進而開展應用需求與衛星觀測能力模型關聯分析，通過應用需求模型各參量與觀測能力模型各參量間的映射關系，將各自應用主題的應用需求轉化為衛星觀測能力約束條件，篩選出觀測能力約束條件滿足應用需求的衛星及其載荷資源；
（5）最后進行多源衛星協同任務規劃，基于模型關聯分析得到的可用衛星及其載荷資源，按照上文構建的觀測策略組合，針對觀測目標進行訪問時間窗計算，在消解訪問沖突后得到任務規劃結果；如果結果不滿足應用需求，則可通過調整應用需求或衛星觀測能力的模型設置，通過迭代修正進行優化
面向應用主題的多源遙感衛星需求建模與任務規劃的基本模式如圖 1所示。
3 建模與分析方法
3.1 典型應用主題的多樣化需求建模方法
傳統的遙感衛星任務調度方法對觀測需求通常只考慮任務目標區域可覆蓋、任務時間不超出給定范圍等指標，很少從特定應用對觀測資源和能力的要求出發，包含分辨率、觀測譜段、協同觀測時序等應用能力指標的觀測需求模型。典型應用主題的多樣化需求建模方法流程如圖 2所示。
（1）確定所需觀測的應用主題，例如海上臺風監測、海上溢油監測、森林火災監測等應用主題，記為A；
（2）基于給定的應用主題A，提取和篩選應關注的重點觀測目標，目標形態可以是點目標、線目標或區域目標，目標數量可以是單個也可以是多個，目標狀態可以是靜止目標、固定時敏目標或位置移動目標，這些觀測目標記為T1，T2……Tm，m為觀測目標數量；
（3）針對觀測目標Ti（i=1，2……m），從發現、識別、確認、量測、屬性分析等應用要求與觀測信息提取程度出發，構建相應目標的觀測特征要素體系，例如位置、尺寸、形態、色調、紋理、光譜、空間結構等，這些特征記為S1，S2……Sn，n為觀測目標Ti數量；
（4）針對特征要素Sj（j=1，2……n），使用通用的觀測指標體系，例如覆蓋范圍、空間分辨率、光譜譜段、觀測頻次、響應時長等，對每一個觀測目標特征要素的觀測需求進行定量化的描述，這些指標記為X1，X2……Xr，r為觀測目標Ti的特征Sj數量；
（5）根據應用主題A對上述特征要素S1，S2……Sn觀測需求的優先度差異，以及獲取不同類型特征要素間內在的邏輯關系，構建不同特征要素在時序與優先級上的邏輯關系，用函數表示為F（X1，X2……Xr）。
完成上述流程后，面向給定典型應用主題的多樣化需求模型即構建完成，該需求模型是面向應用主題的多源遙感衛星需求建模的初始條件，也是多源衛星協同任務規劃的規劃目標。
3.2 多源衛星觀測能力建模方法
對遙感衛星及其載荷的觀測能力建模，定量描述衛星及其載荷能力約束條件，是多源遙感衛星需求建模和任務規劃的基本要求。傳統的遙感衛星任務調度方法的衛星及載荷能力約束條件一般只考慮軌道、姿態、載荷視場等特性，某些場合增加一些衛星能源、數據存儲方面的約束，但很少考慮成像質量、響應時效性、信息獲取能力等衛星應用能力約束條件。多源衛星存在應用對象復雜、衛星性能多樣、應用能力不一等特點，若采用傳統方法存在衛星及載荷能力約束與應用需求相脫節的問題。多源衛星及載荷多樣化能力建模方法基于不同衛星各自的平臺、載荷等性能指標及其成像能力，構建跨衛星、跨載荷的多源衛星觀測能力指標體系，將個別的、具體的衛星觀測能力指標轉為一般的、通用的衛星觀測能力模型，以適應多源衛星協同觀測的需要。多源衛星觀測能力建模方法如圖 3所示。
（1）根據給定的應用主題A，以及給定可用的多源遙感衛星W1，W2……Wr（r為衛星數量），識別出衛星及其載荷觀測能力的共性要素，例如軌道、姿態、成像質量、信息獲取能力等，記為P1，P2……Pm，m為共性要素數量；
（2）針對要素Pi（i=1，2……m），按照不同觀測能力要素的特點，分別用不同方法構建要素Pi的描述模型，例如：對于軌道要素可用二體運動模型、J2模型、兩行根數模型等進行公式化的描述，對于姿態要素可用姿態參數序列等進行序列化的描述，對于成像質量要素可用包含空間分辨率、光譜譜段、視場角、信噪比等參量進行指數化的描述，對于信息獲取能力可用是否具備立體觀測能力、是否具備全天候觀測能力等進行模板化的描述；
（3）針對要素Pi（i=1，2……m）的描述模型，確定其模型參數，記為Q1，Q2……Qn，n為模型參數數量，從而使得要素Pi的模型可用函數G（Q1，Q2……Qn）表示，例如：對于軌道模型中的二體模型可用軌道六根數作為模型參數，對于姿態模型可用滾動、俯仰、偏航三軸姿態角的時序參數作為模型參數；
（4）從全部給定可用衛星中，選定衛星Wj（j=1，2……r），其中若一顆衛星有多個載荷，因不同載荷的觀測能力存在差異，可將同一衛星的不同載荷也等同于多個衛星；
（5）對選定的衛星Wj（j=1，2……r）的模型參數Q1，Q2……Qn進行量化，具體參數量化值可來自于衛星設計參數、地面測試參數或在軌運行監測參數。
上述步驟即是多源衛星觀測能力建模方法的基本流程，完成這一過程即為多源衛星需求建模和協同任務規劃提供了基本約束條件。
3.3 多源衛星協同觀測策略建模方法
上述衛星觀測能力建模完成后，各個衛星自身的觀測能力即可得到定量化描述，但是多源遙感衛星協同觀測與單星觀測的區別除了衛星數量的增多、重訪周期的縮短等外部特點以外，其本質特點在于通過多個遙感衛星及其載荷間的引導、互補、覆蓋、接力、融合、多視角等關聯性，實現單個衛星、單一觀測手段難以實現的觀測能力，使得多源衛星協同觀測的整體觀測能力大于各個單一衛星獨立觀測能力的總和。多源衛星協同觀測主要有以下幾種策略：
（1）引導協同策略：指的是以某一顆或某一類遙感衛星的觀測結果，作為其它遙感衛星進行觀測的引導信息，從而實現不同遙感衛星間的信息引導觀測。例如：在森林火災監測這一典型應用主題中，首先使用大幅寬但是空間、光譜分辨率較低衛星進行大范圍的區域普查，發現疑似火點信息，然后再引導高光譜、高空間分辨率的衛星進行精細識別，從而實現森林火災等目標的快速感知與精細識別的統一，提高衛星用于應急響應的應用能力；
（2）互補協同策略：指的是具備不同觀測能力的多顆、多類遙感衛星，根據不同的觀測條件，選擇滿足觀測條件最優的衛星進行觀測，從而實現不同遙感衛星信息獲取手段上的互補，提高觀測可靠性與有效性。例如：在海上船只識別這一典型應用主題中，當觀測時段為白天、天氣條件良好的情況下優先選用光學遙感衛星進行觀測，而當觀測時段為黑夜或天氣條件惡劣的情況下則優先選用SAR遙感衛星進行觀測，從而實現光學和SAR兩種類型遙感衛星間的互補協同，最終實現對海上船只的全天候觀測能力；
（3）覆蓋協同策略：指的是多顆遙感衛星針對大范圍區域目標，為各顆衛星分別指定不同觀測區域，從而實現多顆遙感衛星對大范圍區域的快速觀測，減少或避免無效的重復觀測，縮短整體觀測周期，提升信息獲取時效性；
（4）接力協同策略：指的是對同一目標，通過多個衛星在短時間內依次過境進行多次觀測，延長對同一目標的整體觀測時長，實現對同一目標特別是固定時敏目標或位置移動目標的連續觀測能力。例如：在海上船只監測這一典型應用主題中，可以通過多顆衛星在短時間內連續通過目標區，實現十余分鐘至數十分鐘的連續監視，從而實現對海上船只運動過程、運動狀態的觀測；
（5）融合協同策略：指的是對同一目標，通過多種不同類型衛星或載荷分別進行觀測，獲取不同類型觀測信息，對這些觀測信息進行像素、特征或決策等不同尺度的信息融合處理，實現多種信息源的融合應用。例如：全色衛星載荷與多光譜衛星載荷融合便是典型的融合協同觀測，可以實現對同一目標的高空間分辨率與高光譜分辨率信息融合應用。
（6）多視角協同策略：指的是對同一目標，通過多顆遙感衛星從多個角度同時或在較短時間內進行多次觀測，從而不僅可以獲取目標各個方向、各個角度的信息，更可以通過攝影測量處理獲取目標的三維立體信息。
多源衛星協同觀測策略建模的基本方法如圖 4所示。
（1）確定協同觀測策略類型：基于給定的典型應用主題A，從上述協同觀測策略或更多的協同觀測策略中，選取一種或多種多源遙感衛星協同觀測策略類型，記為C；
（2）篩選協同觀測衛星及其載荷資源：在給定的協同觀測策略類型C條件下，從給定可用的多源遙感衛星W1，W2……Wr（r為衛星數量）中，選取若干遙感衛星及其載荷作為參與協同觀測的衛星資源，記為K1，K2……Kl（l為參與協同觀測的衛星數量）；
（3）定義多源衛星及其載荷觀測時序：根據協同觀測策略類型C，以及應用主題A和參與協同觀測的衛星資源K1，K2……Kl等條件，同時考慮不同衛星及其載荷間的數據特征依賴關系，定義多顆遙感衛星協同觀測的時序，包括一般意義上的時間順序，也包括邏輯上的前后承接關系，例如：假設Ki為大幅寬、中低分辨率衛星資源，Kj為小幅寬、高分辨率衛星資源，在觀測時Ki衛星首先進行大范圍普查觀測，Kj衛星然后進行小區域精細觀測，則上述兩顆衛星觀測的時序可記為KiKj；
（4）定義多源衛星及其載荷多次觀測的間隔時間要求：在確定多源衛星及其載荷觀測時序后，進一步定義相鄰時序的前序衛星資源觀測事件與后續衛星資源觀測事件的間隔時間要求，包括最小間隔時間和最大間隔時間，例如：對于衛星觀測時序KiKj，其最小間隔時間記為ΔTmin，最大間隔時間記為ΔTmax；
（5）量化描述單次觀測的特定觀測條件：對于任意一次觀測事件Ki，對其特定的觀測條件，例如：衛星觀測指向角、單次連續觀測時長、是否要求立體成像等用量化指標進行描述，可以是指數型參數，也可以是狀態型參數，記為Y1，Y2……Yh（h為單次觀測的特點觀測條件參數數量）。
通過上述步驟，即完成了多源衛星協同觀測策略建模，為多源衛星需求建模和協同任務規劃提供了協同觀測約束條件。
3.4 應用需求與衛星觀測能力模型關聯分析方法
在典型應用主題的多樣化需求建模、多源衛星觀測能力建模和多源衛星協同觀測策略建模完成后，以同類模型參數為紐帶，構建典型應用主題的多樣化需求模型的需求指標參數與多源衛星觀測能力模型的衛星及載荷能力指標參數間的映射關系，實現“應用任務需求參數――衛星及載荷能力參數”的關聯與轉化；同時以衛星軌道運動模型為基礎，將多源衛星協同觀測策略模型的相關策略參數轉化為時間序列事件，并引入衛星軌道運動時間序列中，從而實現將多源衛星協同觀測策略模型參數轉化為多源衛星觀測能力模型附有時間條件的約束參數；最終基于衛星軌道運動模型及目標訪問計算進行任務規劃，得到滿足給定應用需求與衛星觀測能力的可用任務集。
應用需求與衛星觀測能力模型關聯分析基本流程如圖 5所示。
（1）獲取典型應用主題的多樣化需求模型的模型參數集：這里的模型參數主要指需求模型特征參數X；
（2）獲取多源衛星觀測能力模型的模型參數集：這里的模型參數主要指衛星及載荷觀測能力指標參數Q；
（3）需求與觀測能力模型參數關聯與轉化：構建典型應用主題的多樣化需求模型的模型參數集X與多源衛星觀測能力模型的模型參數集Q兩者間的同類型模型參數間的映射關系，例如：應用需求模型的空間分辨率參數為Xi，衛星觀測能力模型的某衛星資源空間分辨率指標參數為Qj，則建立Xi到Qj的映射；
（4）衛星及載荷資源篩選：根據需求與觀測能力模型參數的關聯關系，通過模型參數比對分析，計算衛星觀測能力參數是否滿足應用需求參數的要求，篩選出滿足要求的衛星及載荷資源；
（5）獲取多源衛星協同觀測策略模型參數集：這里的模型參數主要指策略條件參數Y；
（6）策略分解為時序事件：將設置的多源衛星協同觀測策略Y按照策略中定義的事件的時間序列分解，構建時序事件Y（t），將協同觀測策略用一系列衛星動作事件的時間序列來表示；
（7）策略時序事件關聯與轉化：將多源衛星協同觀測策略時序事件Y（t）與經過衛星與載荷資源篩選的多源衛星觀測能力模型的模型參數集Q進行關聯，根據策略時序事件Y（t），分別為每一步時序事件設置對應的衛星觀測能力模型參數；
（8）目標訪問任務規劃：在上述模型參數關聯分析的基礎上，基于衛星軌道模型進行目標訪問計算，得到滿足應用需求與衛星觀測能力要求的觀測任務序列。
上述步驟完成后，即完成了整個的面向應用主題的多源遙感衛星需求建模，從而將用戶的觀測應用需求，轉化為符合衛星及載荷觀測能力約束條件，并通過任務規劃得到滿足應用需求的觀測任務，從而為衛星觀測任務計劃制定提供依據。
4 軟件實現
基于上文所述的建模方法，面向海上臺風監測、海上溢油監測和森林火災監測等典型應用主題，以目前在軌的高分、資源、環境等國產遙感衛星為衛星資源，研制多源遙感衛星協同數據獲取需求建模軟件，實現面向應用主題的多源遙感衛星需求建模方法軟件實現。
整個軟件采用“平臺+插件”的體系架構，構建統一的基礎支撐平臺，實現對處理數據、計算資源和模塊插件的統一管理；上文所述的各個模型開發為相對獨立的算法模塊插件，可被軟件基礎支撐平臺靈活調用，并通過不同插件之間的組合，形成不同的處理流程和完整的面向應用主題多源遙感衛星需求建模功能。
軟件主要包括三大組成部分：觀測需求分析軟件、觀測任務管理軟件、分析結果可視化軟件。觀測需求分析軟件實現對典型應用主題多樣化需求的建模和多源衛星觀測能力的建模，觀測任務管理軟件實現對多源衛星協同觀測策略的定制以及任務規劃分析，分析結果可視化軟件實現對基于需求建模的任務規劃分析結果三維可視化展示。
觀測需求分析軟件的整體界面及典型應用主題多樣化觀測需求配置界面分別如圖 6和圖 7所示。
觀測任務管理軟件的整體界面及多源衛星協同觀測策略配置界面分別如圖 8和圖 9所示。
分析結果可視化軟件的需求建模與任務規劃分析結果界面如圖 10所示。
5 結論
本文面向多源遙感衛星的協同觀測應用需求，針對典型應用主題開展了了多樣化需求建模研究；針對多星、多載荷的差異化觀測能力與協同觀測要求，開展了多源遙感衛星觀測能力建模與多源衛星協同觀測策略建模研究；并基于上述建模結果，開展了應用需求與衛星觀測能力模型關聯分析研究，實現應用需求向衛星觀測能力的轉化；最后對相關模型開發相應軟件，完成面向應用主題的多源遙感衛星需求建模軟件實現。
本文所述的面向應用主題的多源遙感衛星需求建模方法可以為復雜衛星對地觀測任務的任務規劃提供技術支撐，也可以為衛星遙感應用效能優化提供驗證手段。同時，本文所研究的建模方法還只以若干典型應用主題為個別應用場景開展研究，模型所用的衛星資源也只是常規遙感衛星資源，后續一方面應對所研究的應用主題進行拓展，使本文所述建模方法成為具有應用主題普適應的需求模型構建方法，另一方面應將敏捷衛星、靜止軌道凝視衛星、視頻衛星等新型衛星資源開展納入建模體系并開展研究，應對衛星技術發展的需要。
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作者簡介
張曉（1985-），男，四川省合江縣人。碩士學位?，F為航天恒星科技有限公司系統設計師、工程師。主要研究方向為天地一體化對地觀測系統仿真、效能評估與數據處理。
遙感觀測技術范文3
關鍵詞：遙感測繪；遙感技術；地質測繪
1、 引言
“遙感”，顧名思義，就是遙遠地感知,在測繪方面來說，遙感技術的發展離不開全球定位系統。科學家發現地球上的各種物體的電磁波特性是有差異的。遙感測繪就是按照這個原理來工作的，并從而提取所需的信息，從而完成遠距離的測繪。但在這一測繪過程中需要一些遙感平臺，如衛星、飛機、氣球等，遙感平臺的作用就是穩定地運載傳感器。現階段工程師們已經開發出了多種傳感器，這些傳感器會把接收到的電磁輻射按照一定的規律轉換為原始圖像。原始圖像被地面站接收后，要經過一系列復雜的處理，才能提供給不同的用戶使用。
2、GPS 技術及其能力
現階段的導航和定位用得最多的也比較出名的是GPS，在一些地質測繪作業中發揮著重要的作用，并可以進行精度的定位。GPS 不僅可以用來做地質的遙感測繪，還可以用于各方面的攝影測量。GPS在測繪中通過事先設好的大地參考點和無人機上載的GPS 設備進行波相位差分的測量。這種測量的精度相當高，滿足現階段的空中三角測量是不在話下的。這一技術的精度在一定的測量工作范圍是可達到±3~ 5cm的。衛星上載的GPS 設備，如美國的Landsat-5，它的精度可以達到±l0m（垂直方向定位精度）。在現階段GPS定位系統的應用已經擴展到了建筑測繪方面、航空遙感測量等。
3、雙頻GPS遙感測繪的實踐
通過對GPS 技術實踐的總結，以建筑物變形遙控監測及振動測繪作為應用實踐對象。目前GPS 測量技術已廣泛用于各類時變系統的遙控測繪。根據其監測對象的特點，有三種不同作業和監測模式：周期性重復測量、固定連續GPS 測站陣列和實時動態監測。對于橋梁的變形檢測主要是第三種的實時監測T 程建筑物的動態變形。這種測量的特點是采樣密度高，例如1 秒鐘甚至0.1 秒采樣一次，而且要計算每個歷元的位置。本文重點討論并分析一種雙頻GPS 單歷元算法。該方法又被稱為雙頻P 碼偽距（或高精度C/A 碼）法。即利用雙頻P 碼偽距（或高精度C/A 碼）觀測值，利用單歷元數據先
通過確定寬波模糊度，進而確定Ll、L2 模糊度的動態定位算法。該
算法對初始坐標精度沒有特別要求，單點定位的值就能滿足要求，因而此方法可以用于高動態的情況。
3.1 模糊度初值及搜索空間的確定
站星雙差寬波整周模糊度初值可以根據下式決定：
式中，符號表示雙差，Nw 表示寬波(LW)的模糊度，fl、f2 分別表示Ll、L2 的頻率，辦表示寬波(LW)的相位觀測值，Pl、P2 分別表示Ll、L2 的偽距，丑、五分別表示Ll、L2 的波長一寬波模糊度不受電離層的影響，且由于式中系數項較?。ń茷?.124），可有效地減小碼觀測萬+‘的誤差，因而精度較高，由此得到的寬波模糊度還與基線長度無關。這一方法在短基線定位和長基線定位中應用極為廣泛，是用于確定Ll、L2 模糊度的重要途徑。搜索計算的原則是最小二乘準則，利用上面所述的模糊度空間，將每一個模糊度組合的向量作為已知值進行固定解平差計算便可以得到對應于每個模糊度向量的殘差平方和PV 與坐標，選擇具有最小殘差平方和的坐標為最優坐標，最后進行Ratio 值的檢驗，當Ratio 值大于某一閥值時，可以認為解算成功，然后利用寬波解算的結果計算Ll、L2 頻率的整周模糊度，最后利用Ll、L2 頻率的觀測值進行最小二乘解算得到最終坐標。上述搜索方法是利用每個雙差觀測值的搜索范圍建立模糊度搜索組合，然后對每個組合進行最小二乘計算，當歷元共視衛星數目較多時組合就很多，計算的速度就比較慢，而且由于每個歷元的共視衛星數不盡相同這對計算分析也帶來不便，因此為了計算速度的方便，在搜索計算時可以借用坐標搜索法的方法。另外，由于該方法是通過先解算寬波組合的結果，再利用寬波結果計算Ll、L2頻率的整周模糊度，所、以同樣會出現直接取整法中在寬波解算正確的情況下Ll、L2 頻率的整周模糊度取整相差一周的情況，處理辦法與一般的直接取整法相同。
3.2 雙頻P 碼偽距法的遙感測繪過程及實現
綜上，對雙頻P 碼偽距法的計算思路歸納為如下步驟：(1)選擇4 顆衛星組成搜索空間。4 顆衛星應滿足以下條件：①高度角大于150;②在參考站和待定測站上都有其Ll、L2 相位觀測值（基星選擇高度角較高的衛星）；③由它們構成的PDOP 最小，PDOP的定義如式
其中A 為站星之間相位雙差所對應的設計矩陣。構成雙差時，選擇一顆高度角大且兩測站均有其L2 相位觀測值的衛星作為參考衛星。
(2)利用4 顆衛星的寬波組成雙差觀測值，計算寬波模糊度初值并以±l 周組成模糊度空間，對每個組合進行雙差固定解解算坐標形成候選坐標組合。（計算時近似坐標可以取單點定位值，并進行迭代計算）。
(3)由上述方法獲得的待定點可能的位置，計算同一歷元其他寬波相位雙差觀測整周模糊度（取整）。對于每一組模糊度組合，列出寬波相位觀測雙差“固定解”的觀測方程，用最小二乘原理解待定點的坐標和估算單位權中誤差（后驗方差因子）或殘差二次型。選擇具有最小殘差二次型的解為最優解，同時進行Ratio 檢驗，通過Ratio 檢驗則認為解算成功。
四、結語
在科學技術快速發展的今天，遙感測繪是今后幾年的發展趨勢，這種趨勢表現在現代測繪新理論的概括性增強，測繪新技術的技術綜合程度提高，各專業學科之間的相互交叉與滲透，測繪學與其它門類科學的聯系增強加大，測繪學吸收和移植其它學科成果的速度加快，這種學科內外的綜合化發展，將使現代測繪學不斷開拓出新的領域。
參考文獻：
[1]錢樂祥. 遙感數字圖像處理與地理特征提?。跰］. 北京：科學出版社，2004.
遙感觀測技術范文4
關鍵詞：遙感技術 應用
中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）02-0200-01
1 遙感的簡單介紹
“遙感”顧名思義就是：“遙遠的感知”，也就是：不直接接觸到有關目標而能收集到信息，而且還能進行分類和分析。遙感所收集的信息是由目標物反射或發射的電磁波。收集電磁波息信的裝置就叫傳感器。裝載傳感器的設備，如：人造衛星和飛機等稱為遙感平臺?，F代遙感技術從空中利用遙感設備在地面進行物體性質檢測。它有許多功能：
1.1 觀測的面積大
根據陸地衛星軌道910km左右的高度與航攝飛機可達10km左右的高度來看由得高，觀測的面積就廣闊。每張陸地衛星圖像覆蓋的地面面積高達3000kmg2。而我國要覆蓋全部陸地面積只需要600多張左右衛星圖像就可以了。這就為人們展示了一種宏觀的景象，對于地球資源及環境要素的分析極其有利。
1.2 收集信息的速度快，周期短
在以前用一般方法進行一次實地測繪地圖，通常要十年或幾十年重復一次，而應用了航攝測量的方法以后，確只要幾年才能重復一次，在衛星圍繞地球運轉的同時，便能訊速收取所經地區的各種自然現象的最新資料。以陸地衛星4、5為例，每16天可以覆蓋地球一遍。因此，利用遙感技術以后，地圖的更新時間可以大大縮短，一些地區自然現象的動態變化也能很快地反映出來，并及時做出預報。
1.3 局限性少
在對于惡劣的自然條件，如高山、沙漠、冰川、沼澤等難以開展工作的區域，或由于國界的限制不可達到的地區，用航天遙感的方法，則很容易收取所需要的資料。
1.4 方法多，收集的信息量大
遙感技術能夠適應各種不同的任務和目的，先用不同的遙感儀器使用不同的波段來收取所需要的資料?，F代的遙感技術能利用紅外線、紫外線、微波波段和可見光波波段來進行探，不但能探測到地面的性質也能探測到目標的一定深度。有些波段具有對干沙土、植被、云、霧、冰等的穿透性和識別性。
遙感技術可以根據不同的目的和任務，選 用不同的波段和不同的遙感儀器，取得所需的信息?，F代的遙感技術不僅能利用可見光波段探測物體，而且能利用人眼看不見的紫外線、紅外線和微波波段進行探測，不僅能探測地表的性質，而且可以探測到目標物的一定深度。某些波段具有對云、霧、冰、植被、干沙土等的穿透性，可深化對被測目標的認識。例如：對水具有一定穿透性的有可見光的藍光波段，它可采用較長的微波雷達探測冰層，還可以穿透冰層到達下面的水體或地底面。微波波段具有長時間的工作能力。因此它獲取的信息量大，根據有關資料顯示“以四波段陸地衛星多光譜掃描圖像為例，像元點的分辨率為79m×57m，每一波段含有7600000個像元，一幅標準圖像包括四個波段，共有3200萬個像元點”。
1.5 作用廣
現在遙感技術的應用領域很廣泛。因為遙感主要是進行測繪方面的應用，而測繪數據又是應用于全行業的基礎使用，不僅用于軍事的偵察，還廣泛應用于地理、地質、氣象、水文、農林業、規劃和建設及環境保護并多領域，具有較高的經濟、生態和社會效益。
2 遙感技術系統和基本過程
遙感技術系統是實現遙感目的的方法、設備和技術的總稱，它是一個多維、多平臺多層次的立體化觀測系統。從總體上看，任何一個遙感任務的實施，均由遙感數據獲取、有用信息抽取及遙感應用三個基本球節組成。而每個環節的進行，都要有相應的基礎研究和技術手段的支持。
遙感過程是指遙感信息的或取、傳輸、處理分析判讀應用的全過程，它是通過以衛星、飛機和汽車為觀測平臺，在距離目標物幾米至幾千真米的距離以外，采用光學、電子光學等探測設備，接收的反射，散射，電磁輻射目標對象在圖像膠片或數字磁帶記錄的形式發射能量，然后將信息發送到地面站，接收站將這些遙感數據進一步加工成遙感資料產品，以提取有用的信息，如（圖1）：
遙感技術系統是一個通用的系統實施方法、設備和技術。現已成為從地面到高空的多維觀測系統。大量的研究，包括遙感數據采集，基礎研究，運輸，處理，分析和應用遙感物理研究等。遙感技術系統包括：
2.1 遙感平臺
（1）地面平臺：三角架、遙感塔、遙感車和遙感船等與地面接觸的平臺。（2）航空平臺：包括飛機和汽球。（3）航天平臺：包括衛星、火箭、航天飛機、宇宙飛船等。
2.2 遙感儀器
傳感器是接受、記錄目標物電磁波譜特征的儀器，是遙感技術系統的核心。（如掃描儀、雷達、攝影機、攝像機等）
2.3 信息的傳輸與記錄
遙感器接收到地物目標的電磁波信息被記錄在膠片或數磁帶上。
2.4 信息處理
遙感衛星地面站，接收、處理、存檔、分發各類地球資源遙感衛星數據并進行相關的研究，為遙感應用提供數據服務。
2.5 分析應用
包括對遙感數據根據某種目的進行分析，處理，測繪，制圖的一系列的設備，技術和方法的遙感數據的應用程序。遙感技術系統是一個非常復雜的系統。對于一個特定的遙感目的。能以發揮技術優勢和整體系統的各個子系統選擇最佳經濟效益的最佳結合。遙感數據收集是在由遙感平臺和傳感器構成的數據采集系統中或得技術支持下實現的，由于各種平臺和遙感器都有自已的適用范圍和局限性，因此往往根據具體任務的性質和要求的不同而采用的組合方式，以取得較好的應用效果。片面地強調某種平臺或遙感器的重要性，甚至把它們對立起來，是不適宜的。
參考文獻
[1]劉丹丹.《遙感技術與應用》[M].哈爾濱地圖出版社，2009.
遙感觀測技術范文5
【關鍵詞】工程地質測繪；地質條件；遙感影像
地質測繪是巖土工程勘察的基礎工作，在勘察中最先進行。工程地質測繪是運用地質、工程地質理論，對與工程建設有關的各種地質現象進行觀察和描述，初步查明已建成地段或各建筑地段的工程地質條件。將工程地質條件某要素采用不同的顏色、符號，按照精度要求標繪在一定比例尺的地形圖上，并結合勘探、測試和其他勘察工作的資料，編制成工程地質圖。
1地質測繪的主要內容
在設計之前，工程地質工作者要詳細查明測區工程地質條件的空間分布規律。工程地質測繪中，要查明各種性質不同的巖石分布變化規律、地質構造、地貌、水文地質條件、自然地質現象、工程地質現象等。通過觀察區內的地質條件、查閱以往勘察資料、施工編錄或通過訪問，按一定比例尺如實地把它們反映在地形地圖上，作為工程地質預測的基礎提供設計部門使用，并編制工程地質圖。
2遙感影像技術及其特征
2.1 遙感技術的應用
遙感(Remote Sensing)簡稱 RS，遙感技術主要是通過遙感平臺上設置的傳感器遠距離不與目標接觸，接收目標反射線或發射的各種不同波段的電磁波信息, 經過對這些信息的處理和解譯, 達到對遠距離目標的探測和識別的手段。應用遙感資料，可獲取工程地質實時、動態、綜合的信息源，對工程地質環境進行監測，為工程地質環境保護提供決策支持。遙感技術在找礦、工程地質條件研究、煤層頂底板研究等方面都已得到應用。
2.2 遙感影像特征
⑴ 遙感影像上某個像素的值因傳感器不同，獲取的波段數不同，其值由不同波段的相應位置點的值來共同表示。
⑵ 遙感影像都不進行有損壓縮。有損壓縮會帶來圖像信息損失，而普通圖像為了節省空間常常進行壓縮。
⑶傳感器種類不一，產生的文件組織方式也各不相同。遙感軟件生產公司眾多，所組織的影像數據格式也各不相同，難以用一種方式來讀取、解譯影像信息。
3 遙感圖像三維可視化及影像動態在地質測繪中的應用
與傳統方法比較，應用遙感圖像三維可視化及影像動態分析方法選擇野外地質觀測路線有諸多優勢，可達事半功倍之效果。
⑴通過遙感影像的宏觀和微觀分析，選擇和布置的觀測路線能完全控制測區主要地質體和構造形跡的空間展布，研究、分析測區不同地質體和地質構造的影像特征及其相互關系，確定地質體劃分原則及其特征解譯標志。
⑵ 通過三維影像分析并根據測區建立的遙感地質解譯標志，地質觀測路線可布置在通行條件最好、穿越的影像巖石單位最多的地區。
⑶ 地質觀測路線一般以垂直于區域構造線方向的穿越路線為主，適當輔以追索路線。如果巖性巖相變化較大，地質體走向延伸關系不清，為了解某些重要接觸關系、礦化帶及重要構造現象的空間延伸情況等，穿越路線又不能達到目的，可布置專門追索路線加以控制。以上工作，利用遙感圖像三維可視化與影像動態分析方法都容易實施。
4應用實例
4.1地震災害中的應用
地震的發生受地質構造控制，因而，研究地震與構造的關系、建立活動構造與地震響應關系、劃分不同地震構造類型是地震構造環境研究的主要內容。利用震前、震后，不同時效的衛星影像信息，結合地震構造，尤其是活動構造研究，地震地質工作者尋求衛星影像動態變化與孕震過程的關系，對地震預報研究作出了有益的嘗試。利用衛星遙感技術提供的宏觀、快速、動態的信息源，可為地震預報工作做好充分的準備條件。
4.2 在水文地質勘查中的應用
在水文地質勘查的各個階段, 充分運用航空像片、衛星圖像的解譯和其它遙感手段,使我們能更準確地掌握該地區地下水形成、貯存、運動特征、水質、水量的變化規律, 為地下水利用和排除措施的制訂, 提供水文地質依據。
⑴水文地質測繪。水文地質測繪是一項綜合性較強的工作，利用遙感圖像解譯地貌、水體和含水巖體, 具有效果明顯的特點。通過對遙感圖像的解譯, 能夠迅速地總結出該地區的水文地質規律。
⑵地下水資源的調查。用遙感地質方法尋找地下水及估算地下水資源,由于遙感圖像解譯得到的含水層和含水構造的邊界相當準確, 所以用遙感技術進行地下水資源調查, 可以取得非常好的效果。
⑶礦區水文地質勘查。利用遙感圖像的解譯,就可以有效地查明含水層的分布和地質構造, 能夠做到合理布置礦井，進行有計劃開采。這對于有效地減少礦井透水事故的發生, 減少人員傷亡和財產損失具有重大意義。
⑷ 水利工程的水文地質勘查。在我國三峽水利樞紐、二灘水電站、飛來峽水利樞紐等許多大型工程都應用了遙感技術, 并取得重要成果。
5地質測繪發展的趨勢
⑴ 測繪產品多元化。社會的需求，將促使測繪產品形成多元化。
⑵產品的多樣化。多樣化包括形式的多樣化、比例尺的系列化、精度等級化、表達內容的實用化。
⑶產品的集成化。以“3S”為代表的測繪行業技術集成化產品，如全球定位技術與地理信息技術集成的車載導航系統技術與其它技術集成化的產品。
⑷ 產品的可視化。測繪信息的表達形式將更加直觀、形象，軟件界面將更加友好。
⑸ 產品的實用化。既能夠方便日常工作、生活對地理信息咨詢之需，又便于出行攜帶。上述多元化需求對測繪的發展將產生深遠的影響，推動測繪技術的進步，促使測繪資料使用的思維方式、觀念的更新。
6 結語
地質測繪是地質礦產勘查開發的基礎性工作，在經濟社會快速發展的今天，正面臨著眾多的挑戰和機遇?，F代測繪技術不僅是高技術發展的重要代表，也是國家綜合實力的代表。發展空間技術，建立衛星導航定位系統和衛星遙感系統，實施自主衛星對地觀測，不僅需要先進的技術支持，也需要雄厚的經濟實力支撐。高精度、高分辨率的遙感衛星系統是測繪領域的一門高科技技術，在地質測量中提高了作業效率，優化了制圖方案，保證精度的同時，減少了外業作業，達到事半功倍的效果。
遙感觀測技術范文6
關鍵詞：GPS、GIS、RS、3S;應用與研究
3S（GPS、GIS、RS）集成技術在發達國家已經得到廣泛的應用，隨著計算機技術的廣泛應用，空間技術的交叉滲透，信息科學技術蓬勃發展，3S集成技術正在不斷的完善和發展，全球定位技術（GPS）、地理信息技術（GIS）、遙感技術（RS）等各種新技術在工程測量中得以應用和研究。
一、工程測量中的全球衛星定位技術（GPS）
GPS系統包括三大部分：空間部分――GPS衛星星座；地面控制部分――地面監控系統；用戶設備部分――GPS信號接收機。GPS接收機的改進，廣域差分技術、載波相位差分技術的發展，使得GPS技術在導航、運載工具實時監控、城市規劃、工程測量等領域有了更為廣泛的應用。
RTK（Real Time Kinematics，實時動態）技術是在GPS基礎上發展起來的、能夠實時提供流動站在指定坐標系中的三維定位結果，并在一定范圍內達到厘米級精度的一種新的GPS定位測量方式，是GPS應用的重大里程碑。RTK測量是將1臺GPS接收機安裝在已知點上對GPS衛星進行觀測，將采集的載波相位觀測量調制到基準站電臺的載波上，再通過基準站電臺發射出去;流動站在對GPS衛星進行觀測并采集載波相位觀測量的同時，也接收由基準站電臺發射的信號，經解調得到基準站的載波相位觀測量;流動站的GPS接收機再利用0TF（運動中求解整周模糊度）技術由基準站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量來求解整周模糊度，最后求出厘米級精度流動站的位置。RTK測量可以不布設各級控制點，僅依據一定數量的基準控制點，便可以高精度、快速地測定圖根控制點、界址點、地形點、地物點的坐標，利用測圖軟件可以在野外一次生成電子地圖。同時，也可以根據已有的數據成果快速的進行施工放樣。因此，RTK被廣泛應用于圖根控制測量，地籍、房地產測繪、數字化測圖及施工放樣等各種工作中。
二、工程測量中的地理信息（GIS）技術
GIS是集計算機科學、空間科學、信息科學、測繪遙感科學、環境科學和管理科學等學科為一體的新興學科。已成為多學科集成并應用于各領域的基礎平臺和地學空間信息顯示的基本手段與工具。
地理信息系統就是一個專門管理地理信息的計算機軟件系統，它不但能分門別類、分級分層的去管理上述信息；而且還能將它們進行各種組合、分析、再組合、再分析等；還能查詢、檢索、修改、輸出、更新等。地理信息系統還有一個特殊的"可視化"功能，就是通過計算機屏幕把所有的信息逼真地再現到地圖或遙感像片上，成為信息可視化工具，清晰直觀的表現出信息的規律和分析結果，同時還能動態的在屏幕上監督"信息"的變化?？傊浼夹g優勢不僅在于它的集地理數據采集存儲、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數據流程，還在于它的空間提示、預測預報和輔助決策功能。
三、工程測量中的遙感（ RS）技術
遙感（RS）技術由于大面積的同步觀測、時效性、數據的綜合性和可比性及經濟性等優勢，得到快速的普及，多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛星將成為對地觀測獲取基礎地理信息的重要手段。各種中小比例尺地形圖都可以利用遙感影像來獲取，為應用于工程測量領域的城市基本地形圖、地籍圖以及各種大、中、小比例地形圖的快速更新提供了十分便利的方法和手段。
遙感數據的處理――通常是圖像形式的遙感數據的處理，主要包括糾正（包括輻射糾正和幾何糾正）、增強、變換、濾波、分類等功能。
（一）圖像糾正圖像糾正是消除圖像畸變的過程，包括輻射糾正和幾何糾正。輻射畸變通
常由于太陽位置，大氣的吸收、散射引起；而幾何畸變的原因則包括遙感平臺的
速度、姿態變化，傳感器，地形起伏等，幾何糾正包括粗糾正和精糾正兩種，前
者根據有關參數進行糾正；而后者通過采集地面控制點（GCPs, Ground Control
Points），建立糾正多項式，進行糾正。
（二）增強增強的目的是為了改善圖像的視覺效果，并沒有增加信息量，包括亮度、
對比度變化以及直方圖變換等。
（三）濾波濾波分為低通濾波、高通濾波和帶通濾波等，低通濾波可以去除圖像中的
噪聲，而高通濾波則用于提取一些線性信息，如道路，區域邊界等。濾波可以在
空域上采用濾波模板操作，也可以在頻域中進行直接運算。
（四）變換包括主成分分析(Principal Component Analyst)，色度變換以及傅立葉
變換等，還包括一些針對遙感圖像的特定變換，如纓帽變換。
（五）分類 利用遙感圖像的主要目的是為了提取各種信息，一些特定的變換可以用于提取信息，但是最主要的手段則是通過遙感圖像分類(Classification)。
四、GIS與遙感的集成及具體技術
地理信息系統是用于分析和顯示空間數據的系統，而遙感影象是空間數據的一種形式，類似于GIS中的柵格數據。因而，很容易在數據層次上實現地理信息系統與遙感的集成，但是實際上，遙感圖像的處理和GIS中柵格數據的分析具有較大的差異，遙感圖像處理的目的是為了提取各種專題信息，其中的一些處理功能，如圖像增強、濾波、分類以及一些特定的變換處理等，并不適用于GIS中的柵格空間分析，目前大多數GIS軟件也沒有提供完善的遙感數據處理功能，在一個遙感和地理信息系統的集成系統中，遙感數據是GIS的重要信息來源，GIS則可以作為遙感圖像解譯的強有力的輔助工具，而遙感圖像處理軟件又不能很好地處理GIS數據，這需要實現集成的GIS。
在軟件實現上，GIS與遙感的集成，可以有以下三個不同的層次:1）分離的數據庫，通過文件轉換工具在不同系統之間傳輸文件；2）兩個軟件模塊具有一致的用戶界面和同步的顯示；3）集成的最高目的是實現單一的、提供了圖像處理功能的GIS軟件系統。
五、GIS與全球定位系統的集成及具體技術
GPS作為實時提供空間定位數據的技術，可以與地理信息系統進行集成，GPS與GIS集成也是最有發展前景的集成，也是最容易實現的集成。這種集成的主要思路是把DGPS的實時數據通過串口實時進入GIS中，然后對數據進行處理，如通過投影變換將經緯度坐標轉換為GIS數據所采用的參照系中的坐標，最后進行各種分析運算，其中坐標數據的動態顯示以及數據存儲是其基本功能。
六、工程測量中的3S集成技術
3S（GPS、GIS、RS）技術的結合，取長補短，是一個自然的發展趨勢， 3S集成不是GPS、GIS、RS的簡單組合，而是一種利用現代化技術、遙感技術、定位技術、圖像和圖像處理技術與計算機于一體，向GIS和RS數字圖像處理系統提供足夠的數量、精度、可靠性、完備性的空間數據，通過空間分析、預測、決策，確保地理系統問題的優化、系統解決。3S集成是高度自動化、實時化、智能化對地觀測系統，并有自動、實時地采集、處理和更新數據的功能。單純從軟件實現的角度來看，開發3S集成的系統在技術上并沒有多大的障礙。目前一般工具軟件的實現技術方案是：通過支持柵格數據類型及相關的處理分析操作以實現與遙感的集成，而通過增加一個動態矢量圖層以與GPS集成。對于3S集成技術而言，最重要的是在應用中綜合使用遙感以及全球定位系統，利用其實時、準確獲取數據的能力，降低應用成本或者實現一些新的應用。3S集成技術的發展，形成了綜合的、完整的對地觀測系統，提高了人類認識地球的能力；相應地，它拓展了傳統測繪科學的研究領域。作為地理學的一個分支學科，Geomatics產生并對包括遙感、全球定位系統在內的現代測繪技術的綜合應用進行探討和研究。同時，它也推動了其它一些相聯系的學科的發展，如地球信息科學、地理信息科學等，它們成為“數字地球”這一概念提出的理論基礎。
