3S技术在风景名胜区规划中的应用

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1、第六章 3S技术在风景名胜区规 划中的应用南京林业大学 风景园林学院风景名胜区规划风景名胜区规划主要内容v3S技术概述v专题一：基于3S技术的风景区资源调查v专题二：风景区景观数据与空间分析基础v专题三：风景区总体规划的3S辅助设计v专题四：风景区详细规划的3S辅助设计v专题五：虚拟现实(VR)技术在风景区规划中的运用3S技术概述v“3S”技术是英文遥感技术（Remote Sensing， RS）、地 理信息系统（Geographical information System， GIS） 、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）这三 种技术名词中最后一个单词

2、字头的统称。v它们在3S体系中各自充当着不同的角色：RS是信息采集（提 取）的主力；GPS是对遥感图像（像片）及从中提取的信息 进行定位，赋予坐标，使其能和“电子地图”进行套合； GIS是信息的“大管家”。v“3S”是一个动态的、可视的、不断更新的、通过计算机网 络能够传输的、三维立体的、不同地域和层次都可以使用的 、“活“的系统。3S技术简介：GIS技术v地理信息系统（GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。v简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一

3、种技术系统。GIS技术的特点v1、公共的地理定位基础；v2. 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力 ；v3. 系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态 预测能力，并能产生高层次的地理信息；v4. 以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空 间决策支持系统。用户界面系统和数据库管理产品生成 产品输出空间数据处理 空间数据分析数据输入 数据库建立3S技术简介： RS技术v遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可 见光、红外线结目标进行探测和识别的技术。例如航空摄影 就是一种遥感技术。v现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环 节。完成上述功能的全套

4、系统称为遥感系统,其核心组成部 分是获取信息的遥感器。RS技术的特点v1、获取的数据具有综合性v2、能动态反映地面事物的变化v3、探测范围广、采集数据快3S技术简介： GPS技术vGPS是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成， 具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫 星导航与定位系统。vGPS系统是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成 的。三峡地区卫星影像图GPS技术的特点vGPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素 的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、 自动化、高效益等显著特点。v在风景区规划的研究中，利用GPS可以准确的确定旅

5、游景观 任意点（景象、单元）的空间坐标（经纬度和高程）。常用GIS与RS软件介绍vGIS软件1、ArcGIS 9.2（美国）2、MapInfo 9.0（美国）3、SuperMap GIS 2008 Deskpro (中国)vRS软件1、Erdas 2010(美国)2、ENVI 4.5(美国)3、ER mapper(美国)常用3S数据文件格式介绍v常用矢量数据文件格式：1、shp 2、coverage3、mapinfov矢量数据： 矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地 表示点、线和多边形等地理实体，坐标空间设为连 续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。 矢量结构的显著特点：定位明显，属

6、性隐含。常用3S数据文件格式介绍v常见栅格数据文件格式： 1、img 2、tif 3、grid 4、jpgv栅格数据： 栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分 布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象 的非几何属性特征。栅格结构的显著特点：属性明显，定位隐含，即数 据直接记录属性的指针或数据本身，而所在位置则 根据行列号转换为相应的坐标。关于3S的基本概念v1、投影:光学上指物体的影子投到一个面上,数学上指图形的影子投到一个面或一条线上. v2、大地坐标:地坐标系中的坐标分量，即大地经度、大地纬度、大地高。 v平面坐标:在同一个平面上有公共原点的两条数轴构成的平面坐标系 v3、6度带

7、、3度带：v12.5万及15万的地形图采用6度分带投影，即经差为6度，从零度子午线开始，自西向东每个经差6度为一投影带，全球共分60个带，用1，2，3，4，5，表示即东经06度为第一带，其中央经线的经度为东经3度，东经612度为第二带，其中央经线的经度为9度。 11万的地形图采用3度分带，从东经1.5度的经线开始，每隔3度为一带，用1，2，3，表示，全球共划分120个投影带，即东经1.5 4.5度为第1带，其中央经线的经度为东经3度，东经4.57.5度为第2带，其中央经线的经度为东经6度我省位于东经113度东经120度之间，跨第38、39、40共计3个带，其中东经115.5度以西为第38带，其

8、中央经线为东经114度；东经115.5118.5度为39带，其中央经线为东经117度；东经118.5度以东到山海关为40带，其中央经线为东经120度。 地形图上公里网横坐标前2位就是带号，例如：15万地形图上的横坐标为20345486，其中20即为带号，345486为横坐标值。 v4、配准：v配准(registration)是指同一区域内以不同成像手段所获得的不同图像图形的地理坐标的匹配。包括几何纠正、投影变换与统一比例尺三方面的处理。在多时相、多信息的复合综合分析时 常需进行各种配准处理。是产生一个空间校准集合或匹配某一区域图像的过程。一般步骤为： 选取同名地物控制点；输入计算机，实现控制点

9、的相应配准。即作几何纠正、投影变换和 比例尺配准处理。配准方法有：相互配准。以多图像的一个分量作为参考图像，其它图像与 其配准；绝对配准。即定义一个控制格网，使所有图像与其配准。此外，在多光谱影像进行 彩色合成时，必须进行不同波段影像的配准，以保证相同景物的有关像元能一一对应。v5、几何精校正：几何校正是指消除或改正遥感影像几何误差的过程。遥感的几何校正：遥感成 像的时候，由于飞行器的姿态、高度、速度以及地球自转等因素的影响，造成图像相对于地面目标发生几何畸变，这种畸变表现为象元相对于地面目标的实际位置发生挤压、扭曲、拉伸和 偏移等，针对几何畸变进行的误差校正就叫几何校正。 v6、数字高程模型

10、DEM：数字高程模型(Digital Elevation Model),简称DEM。它是用一组有序数 值阵列形式表示地 面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简 称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。一般认为,DTM是描述包括高程在内的 各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子 在内的线性和非线性组合的空间分布，其中 DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡 度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基 础上派生 v7、 ASCII文件：ASCII文件ASCII File），只含有用标准ASCII字符集编码的字符的数据和文

11、本 文件。文本文件（如字处理文件、批处理文件和源语言程序）通常都是ASCII文件，因为它们只含有字母、数字和常见的符号。 专题一：基于3S技术的风景区 资源调查v风景区资源主要包括:岩性、构造(断层、褶皱、地质剖面) 、地貌(山峰、断崖、峡谷、峰林、岛屿、滩地等)、植被、 水文(海洋、河流、湖泊、水库、瀑布等水体)、村落、大型 建筑群、交通、土地利用等空间信息。v通常,这些空间信息的获取都是借助于地形图进行实地采集 的。由于地形图是以等高线来表示地形的,立体感较差,空间 定位亦较困难。为弥补上述缺陷,在调查中我们采用遥感影 像为空间信息采集的载体,并用GPS定位。v根据中山陵风景区的特 点,选

12、用 TM图像的三个 波段,经过几何纠正、灰 度调整等一系列处理后, 合成为彩色图像。v该图像作为风景区空间 信息采集的底图,它不仅 地形起伏一目了然,而且 对于风景区的植被分布 和土地利用状况的调查 非常有用。紫金山风 景区TM合 成影像与 该地区等 高线叠加紫金山风景名胜区地类图准噶尔盆地专题二：风景区数据与空间分析基础v风景区景观数据主要是在规划设计过程中对分析决 策可能用到的数据：v（1）遥感影像数据v（2）风景区地形图v（3）GPS点位数据v（4）风景区往年的统计数据v（5）各种文字报告、立法文件等风景区景观遥感数据采集包括1、景观的遥感信息提取2、几何模型信息提取风景区景观数据的输入

13、v景点、节点性 (点状数据)的输入v线状数据(带状)的输入v多边形（区域）数据的输入v相关属性信息的输入风景区景观数据处理和编码景区景观的逻辑数据 和物理数据空间数据集： 图层1 图层2图层n景观描述： 基础信息：地理环境 单元编码：名称， 关联度，类型， 特征等属性数据模型： 属性1 属性2 . 属性n景观数据质量的影响因素及 预处理v景观自身地理现象不稳定性导致的数据质量 问题v数据采集导致的数据质量问题v数字化处理过程导致的数据质量问题v数据使用和分析过程导致的数据质量问题明确景观类型明确景观类型 选择景观类型描述的语义和属性选择景观类型描述的语义和属性 确定景观单元的几何表示确定景观单

14、元的几何表示 景观之间的关系描述景观之间的关系描述 景观群几何关系表示景观群几何关系表示 景观属性编码景观属性编码美国旧金山金门大桥GIS空间分析基础vGIS空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数 据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。空 间分析是地理信息系统的主要特征。它对地理空间 数据的这种处理分析功能，组成了地理信息系统的 实际应用的主要方面。v空间分析能力(特别是对空间隐含信息的提取和传输 能力)是地理信息系统区别于一般信息系统的主要方 面，也是评价一个地理信息系统成功与否的一个主 要指标。GIS的基本分析功能v输入v查询v编辑v分析v输出空间分析功能的分类v（1）基于空间图形

15、数据的分析运算v（2）基于非空间属性的数据运算v（2）空间和非空间数据的联合运算空间分析的主要内容v数字高程模型v空间查询v空间叠置分析(Overlay)v缓冲区分析（buffer）v网络分析v三维分析空间分析的主要内容- DEMv数字高程模型(DigitalElevationModel，DEM)将数 字地形模型的地面特征用于描述地面高程，这时的 DTM被称为“数字高程模型”，简称DEM。v数字高程模型是建立各种数字地形模型的基础，通 过DEM可以方便地获得地表的各种特征参数，其应用 可遍及整个地学领域。可用于绘制等高线、坡度图 、坡向图、立体透视图、立体景观图，并应用于制 作正射影像图、立体

16、景观片、立体地形模型及地图 的修测。空间分析的主要内容-空间查询v空间查询是地理信息系统的最基本的功能， 从数据类别上可分图形查询属性、属性查询 图形、图形与属性混合查询。图形查询属性 是根据图形的空间位置来查询有关属性信息; 属性查询图形是根据一定的属性条件来查询 满足条件的空间实体的位置;图形与属性的混 合查询则是一种更复杂的查询，查询的条件 则是属性与空间范围两者的综合。空间分析的主要内容-空间叠置分析 (Overlay)v空间叠置就是将两个或多个图层以相同的空间位置重叠在一 起，经过图形和属性运算，产生新的空间区域的过程。它不 同于通常所说的视觉信息复合，这主要是因为叠置分析的结 果不仅产生视觉效果，更主要的是形成新的目标，对空间数 据的区域进行了重新划分，属性数据中包含了参加叠置的多 种数据项。v叠加的每幅图层称为一个叠置层，每个叠置层带有一个将用 于综合运算的属性，一个叠置层反映了某一方面的专题信息 。空间分析的主要内容-缓冲区分析（ buffer）v是以某类图形元素(点、线、