遥感与地理信息科学_张加龙等编著_9787030483102

《遥感与地理信息科学》是作者在总结多年的教学与实践、国际合作与研究的基础上编写完成的，全书共分两部分，上篇包括地理信息科学的形成与发展、地理信息基础、空间数据结构和数据库、空间数据的采集和处理、地理信息数据的查询和分析、地理信息数据的可视化与制图、地理信息科学研究的热点技术与发展趋势：下篇包括遥感科学的现状与发展、遥感科学基础、遥感传感器与遥感平台、遥感数字图像处理、专题遥感、遥感科学研究热点。教材在归纳遥感与地理信息科学基本理论的基础上，收集和整理了前沿的科研文献案例及国土、林业、农业、海洋、交通、经济等领域的实践，尝试将地理信息科学和遥感科学两部分知识与素材有效地结合，从而提高阅读者的认知水平和学习兴趣。　　《遥感与地理信息科学》可供地理信息、遥感、地理学、测绘学、环境学、城市规划学、计算机科学、林学、农学等相关专业人员使用，也可为科学研究、工程设计与管理等部门的人员提供参考，同时启迪人们对地学科学的研究与实践。

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　《遥感与地理信息科学》：
　　第二种观点认为，地理信息科学是面向地理空间数据处理的信息科学分支，从信息科学概念出发，地理信息科学定义为地理信息的收集、加工、存储、传输和利用的科学。
　　第三种观点认为，地理信息是人类对地理空间的认知，地理信息科学是人们直接或间接地（借助计算机等）认识地理空间后形成的知识体系。在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取，以及管理和分析的过程中逐步完善形成了地理信息科学技术体系。
　　综上，地理信息科学是研究在应用计算机技术对地理空间信息进行收集、处理、存储、提取，以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，包括基础理论、技术和应用的完整体系。地理信息机理研究是地理信息科学的重要理论基础。正确认识地理信息科学的学科性质和地位，有利于从地理学学科建设和产、学、研互动的高度把握我国地理信息科学的发展。
　　2.地理信息科学基本理论体系
　　地理信息科学大致包括六大理论问题（崔铁军等，2010；李德仁，2003）。
　　1）地理空间认知理论
　　空间认知是指人们对物理空间或心理空间三维物体的大小、形状、方位和距离的信息加工过程。它研究人们怎样认识自己赖以生存的环境，包括其中的诸事物、现象的相关位置、空间分布、依存关系，以及它们的变化和规律。简言之，空间认知就是研究空间信息的处理过程，它主要包括对地理实体及其空间关系的理解和表示。地理空间认知作为认知科学与地理科学的交叉学科，从认知过程的角度对地理空间认知研究进行综述，包括地理知觉、地理表象、地理概念化、地理知识的心理表征和地理空间推理。
　　空间认知理论是地理信息可视化的重要理论基础。地理空间认知分为地理空间感知、表象、记忆和思维4个过程。感知过程是指刺激物作用于人的感觉器官产生对地理空间的感觉和知觉的过程；表象过程是通过回忆、联想使在知觉基础上产生的映象再现出来；记忆过程对输入的信息进行编码、存储和提取；思维过程提供关于现实世界客观事物的本质特性和空间关系的知识，实现“从现象到本质”的转化。在所有感官器官中，眼睛是接收输入刺激的主要感觉器官，因此视觉是人空间认知的主要形式。
　　2）地理信息时空理论和基准
　　地球是一个时空变化的巨大系统，其特征之一是在时间及空间尺度上演变和变化的不同现象。地理信息时空理论一方面从地理信息机理入手，揭示地理信息的时空变化特征和规律，并加以形式化描述，形成规范化的理论基础。应用时空理论使地球传统的静态描述转化为对过程的多维动态描述和监测分析；通过不同时间尺度和空间尺度的组合，解决不同尺度下地理信息的衔接、共享、融合和变化检测等问题。
　　地理学是研究地球表层空间分布规律的科学。地理学的空间是一个定义在地球表层空间实体集上的关系总和。地球上空间实体之间有无数种关系，定义一种关系就自然定义了一种空间，几何关系是所有这些关系中的基础关系，物理距离是这些关系中的一种度量关系，空间位置、拓扑关系和几何关系联系在一起的，是地理信息中重要的空间关系。空间关系描述与推理是地理信息系统、语言学、认知科学和人工智能等学科的重要理论问题之一，在空间查询、空间分析、空间推理、空间数据理解、遥感影像解译、基于关系的匹配等过程中起着重要作用，也是智能化地理信息系统的理论基础。
　　3）地理信息表达与可视化理论
　　地理信息的表达方式包括语言、文字、地图和录像多媒体等多种形式。计算机技术的引入，更加丰富了地理信息的表达内容。在现有的地理认知和地理概念计算模型研究背景下，探讨多维、动态的空间数据表达模型，用非结构化表示点、线、面几何形状，用地理信息的属性表表示关系，还可以用时间描述自然现象和社会发展的时序变化。由于地理信息表达的抽样性、概括性和多态性等特征，同种信息采用不同的表达方式，虽然满足了不同应用的实际需要，但也给信息共享带来了极大困难。因此，近几年来科学工作者试图用本体论研究地理信息本原。通过对地理客观存在的概念和关系的描述，揭示基于自然语言的空间关系认知表达与形式化空间关系的映射机制。
　　地理信息可视化为人们提供一种空间认知的工具。地图是地理信息可视化的主要视觉样式。为了更好地揭示地理信息的本质和规律，便于人类认识并改造世界，需借助一些规则，直观、形象、系统的符号或视觉化形式来表达和传输地理信息。这些符号或形式不仅易于人类辨别、记忆、分析，并能被计算机所识别、存储、转换和输出。传统的表达方式有图形与图像类，如地形图、专题地图和遥感图等；文字数据类，如原始的测绘数据、文字报表等，为了满足可视化需求，设计和发展了相应的符号系统和运算规则。计算机技术出现后，地理空间数据可视化借助计算机图形学和图像处理等技术，用几何图形、色彩、纹理、透明度、对比度等技术手段，以图形图像信息的形式，直观、形象地表达出来，并进行交互处理。
　　4）空间尺度理论地理信息可视化载体必须具有空间尺度。空间尺度理论是空间认知、地理信息表达和可视化理论的产物。人类信息获取实际上是以一种有序的方式对思维对象进行各种层次的抽象，以便使自己既看清细节，又不被枝节问题扰乱了主干。因为“超过一定的详细程度，一个人能看到的越多，他对所看到的东西能描述的就越少”。尺度影响着地理信息可视化的表达内容，分析结果并最终影响人类的认知。不同尺度的变化不仅表现为尺度的缩放，而且带来了空间结构的重新组合。随着比例尺变小，图形符号和图形间距离也成比例缩小，当比例尺缩小到一定程度后，屏幕图形将拥挤难辨。空间尺度理论对地理信息的获取、数据组织、表达和分析有着重要影响。

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