GIS及RS的應(yīng)用實習(xí)報告

1、GIS及RS的應(yīng)用實習(xí)報告1.南京師范大學(xué)院 GIS的1.2.校遙感學(xué)院:MODIS 相2.中科院南京地理與湖泊研究所：太湖藍(lán)藻水華監(jiān)測及系統(tǒng)實31. 實習(xí)內(nèi)32.實 習(xí) 小為了更深入地學(xué)習(xí)和認(rèn)識地理信息系統(tǒng)和遙感系統(tǒng)在環(huán)境信息系統(tǒng)中的具體應(yīng)用和重要應(yīng)用，在環(huán)境信息系統(tǒng)實習(xí)周中，我們進(jìn)行了一次對GIS的實習(xí)學(xué)習(xí)與參觀和兩次對 遙感應(yīng)用的學(xué)習(xí)參觀。在這三次的實習(xí)中，我對自己以前所 學(xué)習(xí)的抽象的理論知識有了更具體和深入的理解和掌握，對GIS及RS的廣泛應(yīng)用和重要性有了更清楚的認(rèn)識。三次實習(xí)具體地報告相關(guān)的實習(xí)內(nèi)容與我的實習(xí)小結(jié)，也就 是我對實習(xí)內(nèi)容的思考和感想。南京師范大學(xué)地理院 GIS的實習(xí)1.

2、實習(xí)內(nèi)容 學(xué)習(xí)、興趣與潛心 GIS的思考和行為GIS作為一門綜合的學(xué)科，涉及多個領(lǐng)域的知識，包括地理學(xué)、地圖學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、測繪科學(xué)與技術(shù)、管 理科學(xué)等，而且 GIS作為一個信息系統(tǒng)，在各個領(lǐng)域有著廣 泛與重要的應(yīng)用，經(jīng)常作為一個具體的領(lǐng)域的應(yīng)用信息系統(tǒng)的子系統(tǒng)甚至是系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，把GIS集成到具體的專業(yè)應(yīng)用信息系統(tǒng)中去已經(jīng)得到普遍的認(rèn)識和充分地挖掘。因此 學(xué)習(xí)并掌握好GIS對于專業(yè)人員和我們都具有重要的實際意義，那么我們應(yīng)該如何來學(xué)習(xí)并掌握好GIS這門學(xué)科和技能 呢，地理院的院長向我們介紹了他的經(jīng)驗、方法和思考。他把實現(xiàn)的過程分為學(xué)習(xí)GIS,興趣GIS，潛心GIS三個階段， 通過這三

3、個階段的階梯式達(dá)到和上升，最終實現(xiàn)掌握和熟練 應(yīng)用GIS的目標(biāo)。學(xué)習(xí)GIS階段的漸進(jìn)過程和應(yīng)掌握的東西是：基本概念與方法T GIS軟件平臺T空間數(shù)據(jù)庫建庫TGIS相關(guān)算法文檔編寫。基本概念有GIS的定義，這是最基礎(chǔ)的概念，通 過理解GIS的組成框架、操作對象、基本功能、應(yīng)用領(lǐng)域四 個方面的內(nèi)容，把它們組合起來就是一個比較完整和準(zhǔn)確的GIS的定義。GIS的組成框架是計算機(jī)硬件平臺、基礎(chǔ)軟件平臺和應(yīng)用軟件平臺，操作對象是空間數(shù)據(jù)，基本功能有數(shù)據(jù)采集與XX、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)處理與變換、空間分析與統(tǒng)計、產(chǎn)品制作與輸出、二次開發(fā)與編程，應(yīng)用領(lǐng)域有資 源管理、區(qū)域規(guī)劃、國土監(jiān)測、輔助決策、環(huán)境管理、災(zāi)

4、害監(jiān)測等。綜合起來就可以得到GIS的一個準(zhǔn)確的定義：GIS 是計算機(jī)硬件、軟件集成而建立起來的信息系統(tǒng)，支持空間 數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和輸出，以解決各種復(fù)雜的涉及空間的規(guī)劃和管理問題。GIS中的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是我們應(yīng)該掌握的基本概念，它們是學(xué)習(xí) GIS的基礎(chǔ)?；痉椒ㄊ侵缚臻g分析的基本方法，因為空間分析是GIS最基本也是最強(qiáng)大的功能，這些 方法有疊置分析、網(wǎng)絡(luò)分析、緩沖區(qū)分析、空間統(tǒng)計分析。其中最重要的是緩沖區(qū)分析，它是針對點、線和面實體自動 建立周圍一定范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形，可進(jìn)行點要素、線要 素和面要素的緩沖區(qū)分析。掌握了基本的概念和方法后，就

5、要學(xué)會去應(yīng)用和加深理解，這就要進(jìn)入第二個過程：掌握個GIS的軟件平臺。GIS的軟件平臺是學(xué)習(xí)和應(yīng)用GIS的工具，必不可少，目前主要的GIS軟件平臺有國外的 ArcGIS、Map Info、Ma pGIS GeoMedia 等，國內(nèi)的 Sup erma p 系列、Mirage、Topmap等。ArcGIS是國際上功能最強(qiáng)大、最為流 行的GIS軟件之一，可以選擇為掌握的平臺。接下來的空間 數(shù)據(jù)庫建庫需要掌握基本的數(shù)據(jù)庫知識和空間數(shù)據(jù)知識，然后通過GIS軟件平臺上的經(jīng)常具體練習(xí)，就可以實現(xiàn)。而GIS 的相關(guān)算法如最短路徑算法、緩沖區(qū)算法等的掌握需要深厚 的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。文檔編寫是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)、產(chǎn)品輸

6、出等必 不可少的環(huán)節(jié)，而且關(guān)系重大，而且其有著強(qiáng)制的標(biāo)準(zhǔn)和要 求，我們應(yīng)該通過不斷地頻繁練習(xí)來達(dá)到熟練的程度。興趣GIS階段是一個過渡的階段，也是一個學(xué)習(xí)升華的過程階段，通過第一階段的任務(wù)式學(xué)習(xí)， 上升到興趣式學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)GIS提升為興趣。這個過程是在上一階段的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)的，在學(xué)習(xí)和掌握了一定的基礎(chǔ)知識后，每個人都會為GIS的強(qiáng)大 功能和廣泛應(yīng)用而激動，都會產(chǎn)生很多的問題像這些功能是 如何實現(xiàn)的，正是這樣的一些心理過程會讓人產(chǎn)生好奇心， 進(jìn)而激發(fā)強(qiáng)烈的深入的興趣，當(dāng)我們不斷地去加強(qiáng)我們的好 奇心和興趣時，我們就成功了，我們就會進(jìn)入到第三個階段。潛心GIS(Research GIS)階段是最終

7、階段，在興趣的激發(fā)下，我們從兩個層次深入地去研究GIS： 工具GIS平臺和應(yīng)用GIS 平臺，通過深入的研究，可以在已經(jīng)深刻掌握的平臺上進(jìn)行次開發(fā)，以開發(fā)的產(chǎn)品作為專業(yè)領(lǐng)域的有效解決方案。最 終我們將會實現(xiàn)一個質(zhì)的轉(zhuǎn)變：從一名學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)橐幻?價值的創(chuàng)造者，這也就是我們的目標(biāo)。案例：昆山市危險化學(xué)品環(huán)境污染事故應(yīng)急GIS系統(tǒng)GIS的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的，而且現(xiàn)在還在不斷地挖掘，但是具體的應(yīng)用系統(tǒng)案例我們以前沒有見過，因此地理院的老師向我們展示了一個GIS系統(tǒng)的應(yīng)用案例。該系統(tǒng)是 地理院花了三個多月的時間自行開發(fā)的，并且已經(jīng)應(yīng)用到昆 山市的環(huán)境污染事故應(yīng)急系統(tǒng)中去了。系統(tǒng)五個子系統(tǒng)組 成，分別是

8、危險品管理子系統(tǒng)、重點風(fēng)險源管理子系統(tǒng)、應(yīng) 急單位管理子系統(tǒng)、應(yīng)急分析子系統(tǒng)、應(yīng)急預(yù)案管理子系統(tǒng)。老師向我們詳細(xì)展示了各子系統(tǒng)的功能和使用方法、流程。GIS作為整個系統(tǒng)的平臺，集成了多個數(shù)據(jù)庫，有危險品數(shù) 據(jù)庫、風(fēng)險源和應(yīng)急單位數(shù)據(jù)庫等，同時提供看可視化的系統(tǒng)界面和決策支持與輸出。GIS在系統(tǒng)中的典型功能應(yīng)用有 最短路徑和緩沖區(qū)分析，以確定應(yīng)急單位趕往事故現(xiàn)場的最 短路徑和事故可能影響及應(yīng)疏散的最大范圍，這屬于危險化 學(xué)品環(huán)境污染事故應(yīng)急中最重要的事情。2.實習(xí)小結(jié)GIS既是一門綜合的學(xué)科和有著復(fù)雜結(jié)構(gòu)的技術(shù)，也是個有著強(qiáng)大功能的系統(tǒng)和有著廣泛應(yīng)用的工具。把GIS應(yīng)用到環(huán)境科學(xué)與工程中是必要的

9、也是一種趨勢，因為環(huán)境研究和保護(hù)離不開環(huán)境信息的采集和處理，而環(huán)境信息85%以上與空間位置有關(guān)，這正是 GIS最強(qiáng)大的功能所在。因此，作為一名環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)生，掌握GIS的基本技術(shù)和熟練 使用這個工具就是專業(yè)學(xué)習(xí)的基本目標(biāo)之一。興趣是最好的方向、老師和動力，在學(xué)習(xí)GIS的基本理論知識的過程中， 逐漸地培養(yǎng)起自己對 GIS的興趣是可行的也很重要，因而我 們可以把學(xué)習(xí)GIS階段和興趣GIS階段融合到一起來參與和 實現(xiàn)。作為一名本科生，我覺得我們現(xiàn)在能夠完成的也就是前兩個階段，其實興趣GIS階段和潛心GIS階段也應(yīng)該是融 合到一起來參與和實現(xiàn)的，只是這個融合要到研究生或是工 作中去進(jìn)行。對于GIS

10、或是相關(guān)信息系統(tǒng)的教學(xué)方法在本次實習(xí)中，我有一些想法。我一直覺得結(jié)合具體的案例教學(xué)是最好的教 學(xué)，這樣可以讓學(xué)生在具象的應(yīng)用中理解和把握抽象的理論和方法。就像本次實習(xí)中的案例介紹中，很多同學(xué)就對GIS中的一些功能有了更清晰的認(rèn)識，對其強(qiáng)大的功能感到吃 驚，而這在當(dāng)時我們上理論課時就沒有反應(yīng)。因此我非常贊 成老師在其課程中介紹具體的結(jié)合課程的案例，也建議多采 取這種有效的教學(xué)方法。校遙感學(xué)院：MODIS相關(guān)基礎(chǔ)及資料應(yīng)用實習(xí)1.實習(xí)內(nèi)容MODIS相關(guān)基礎(chǔ)及資料應(yīng)用簡介遙感學(xué)院的老師向我們簡要地介紹了一下MODIS的相關(guān)內(nèi)容，主要有 MODIS的背景、技術(shù)指標(biāo)及產(chǎn)品介紹， DVB-S 衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收

11、系統(tǒng)和 MODIS資料應(yīng)用簡介。MODIS是美國宇 航局EOS計劃中的一小部分， 在EOS計劃中，NASA發(fā)射了兩顆衛(wèi)星Terra和Aqua（下午星），兩顆星分別在上午和下午通過幾十個通道大、中、小三級分辨率觀測地球表面，并實時向地面?zhèn)魉陀^測數(shù)據(jù)。 MODIS是其中的中分辨率成譜觀測子 系統(tǒng)。其觀測數(shù)據(jù)向地面?zhèn)魉停蚩梢越邮?，從而充分地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享并降低了獲取數(shù)據(jù)的成本。MODIS是一套傳感器，通過近紅外和紅外遙感方式觀測地球表面而獲得觀測 數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星廣播方式向地面?zhèn)魉汀Ｒ虼藶榱双@ 取MODIS數(shù)據(jù)，地面必須建立相關(guān)的 DVB-S衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系 統(tǒng)。MODIS的傳感數(shù)據(jù)資料在

12、很多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，例如在計算地面的植被覆蓋率方面的應(yīng)用。通過計算植被指數(shù)可以指示地面的植被覆蓋率，植被指數(shù)可以通過MODIS獲得 的數(shù)據(jù)來計算：NVDI=/(NIR+R).其中NIR,R分別是MODIS中 的近紅外和紅外遙感數(shù)據(jù)。MODIS及風(fēng)云衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的參觀 在聽完MODIS的基礎(chǔ)和應(yīng)用簡介之后，我們參觀了我校的MODIS及風(fēng)云衛(wèi)星數(shù)據(jù)實時接收系統(tǒng)。這些實時數(shù)據(jù)量是巨大的，每天的數(shù)據(jù)量可達(dá)到30G左右，一個月將接收 1TG 的數(shù)據(jù)量，這對于平時我們所處理的數(shù)據(jù)量是無法比較的。在氣象樓頂有兩個衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收雷達(dá)，在龍王山有一個接收 雷達(dá)，通過這些雷達(dá)實時地接收通訊衛(wèi)星傳送的數(shù)據(jù)，并

13、把 數(shù)據(jù)利用線路傳送到下面的接收終端中，終端實時地接收數(shù) 據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后把數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到其它 的處理終端中進(jìn)行更進(jìn)一步的處理和存儲。2.實習(xí)小結(jié) 于我們之前沒有學(xué)過遙感的基礎(chǔ)知識，因而對老師所講的一些內(nèi)容如MODIS的技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品分級、數(shù)據(jù)格式、遙 感方式等不是很理解。但是通過老師的介紹和對數(shù)據(jù)接收系 統(tǒng)的參觀之后，對于 MODIS的概念、產(chǎn)品、數(shù)據(jù)和資料的應(yīng) 用等我還是有了初步的認(rèn)識和理解。尤其是在對數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的參觀和老師的介紹后，我對整個MODIS數(shù)據(jù)的接收過程，數(shù)據(jù)格式及其使用和應(yīng)用有了比較深刻的了解。MODIS數(shù)據(jù)及風(fēng)云衛(wèi)星個觀測數(shù)據(jù)對于進(jìn)行氣象研究、環(huán)境科學(xué)研究

14、和 地學(xué)研究等具有重要的價值，特別顯得突出的是，所有的數(shù) 據(jù)都是實時的，這是的基于這些數(shù)據(jù)的研究成果具有更大的 實際意義。中科院南京地理與湖泊研究所：太湖藍(lán)藻水華監(jiān)測及系統(tǒng)實習(xí)1.實習(xí)內(nèi)容 水色遙感和太湖藍(lán)藻水華衛(wèi)星監(jiān)測 段老師向我們簡要地介紹了他們的研究內(nèi)容之一：湖泊水體的水色和太湖藍(lán)藻水華的衛(wèi)星監(jiān)測的研究原理、方法、 數(shù)據(jù)和結(jié)果。水色遙感就是通過紅外遙感得到水體的反射光 譜曲線，然后通過對曲線特征與水體葉綠素的濃度的響應(yīng)的 研究來確定水體的質(zhì)量。湖泊水體中的葉綠素會吸收紅外 線，然后發(fā)射出熒光，在光譜曲線上體現(xiàn)為熒光峰，通過對 不同湖泊水體的熒光峰特征的計算和研究，并實地測得水體 中的葉綠

15、素濃度后，可以建立模型，進(jìn)而獲得熒光峰特征與 葉綠素濃度的響應(yīng)方程。利用經(jīng)過驗證的響應(yīng)模型，就可以 通過輸入水體水色遙感數(shù)據(jù)而計算出水體的葉綠素濃度，從 而可以進(jìn)一步地對水質(zhì)進(jìn)行評價。響應(yīng)模型的建立和實現(xiàn)使 我們可以不必去實地測量考察來獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，在任何地 方只要能獲得水色遙感的數(shù)據(jù)就可以間接地得到我們所需 的水質(zhì)數(shù)據(jù)，大大降低了成本和工作量， 也更為高效和快速。太湖藍(lán)藻水華已經(jīng)成為一個嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，并影響著周圍居民的生活用水等各個生活方面，對其進(jìn)行實時監(jiān) 測以預(yù)警以及加大治理措施、改善水質(zhì)是我們必須采取的措 施。太湖藍(lán)藻水華的衛(wèi)星監(jiān)測同樣是利用遙感來實現(xiàn)的，通 過RS獲得水體的近紅

16、外反射光譜曲線，比較發(fā)生水華現(xiàn)象 的水體與正常水體的光譜曲線的差異，我們可以對太湖水體行衛(wèi)星實時監(jiān)測。而且通過衛(wèi)星遙感還能獲得太湖水體的實時影像，從而能進(jìn)行具體的空間監(jiān)測和定位分析。地理與湖泊數(shù)據(jù)庫及太湖藍(lán)藻在線監(jiān)測系統(tǒng)地理與湖泊的研究需要大量的數(shù)據(jù)，同時也將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，實現(xiàn) 數(shù)據(jù)的高效共享將節(jié)省巨大的成本和重復(fù)工作，我們參觀了 地理與湖泊研究所的地理與湖泊數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫分多主題子 數(shù)據(jù)庫，專門的人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的管理和維護(hù)，數(shù)據(jù)庫的訪 問需要身份驗證，在研究所內(nèi)部的人員均可獲得數(shù)據(jù)庫中的 海量數(shù)據(jù)，同時注冊人員還可以上傳其研究數(shù)據(jù)，并通過上 傳可以獲得一定的下載權(quán)限。該數(shù)據(jù)庫對于地理和湖泊研究 而言是具有重大價值的。段老師還向我們展示了太湖藍(lán)藻在線監(jiān)測系統(tǒng)的操作端界面。研究所在太湖水下建立了一個傳感器子系統(tǒng)，利用 電信的GPRS網(wǎng)絡(luò)把獲得的傳感數(shù)據(jù)實時地傳送到研究所， 從而實現(xiàn)研究所在南京就可以對太湖進(jìn)行實時監(jiān)測，并利用 監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。研究所打算在太湖建立十個個傳感器，進(jìn)而構(gòu)建一個太湖傳感器監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對太湖的全面在線監(jiān)測。2.實習(xí)小結(jié) 對于遙感，我們雖然沒有進(jìn)行相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，但通過這兩次的實習(xí)，我已經(jīng)對其在環(huán)境科學(xué)中的重要應(yīng)用有了初步的認(rèn)識，相信利用RS工具和技術(shù)將大大提高環(huán)境科學(xué)研究工作的效率和有效性。作為目前3S(G