1、中學地理教師操作使用遙感影像的一個具體案例中學地理教師操作使用遙感影像的一個具體案例作者: 文合平單位: 東莞市長安中學時間: 2014年10月三、三、 中學地理教師面對遙感產生的新問題：中學地理教師面對遙感產生的新問題：1 相關的地理信息數據從哪里獲得？（大數據在哪？）相關的地理信息數據從哪里獲得？（大數據在哪？）2 相關的地理信息數據格式是如何的？相關的地理信息數據格式是如何的？3 使用什么軟件來操作相關地理信息數據？使用什么軟件來操作相關地理信息數據？4 相關軟件如何操作？相關軟件如何操作？5 如何把相關數據應用到教學當中，提高教學效率和效果？如何把相關數據應用到教學當中，提高教學效率和

2、效果？四、具體案例：四、具體案例： 以下以遙感影像數據為例，具體介紹如何從零開始，制作本市以下以遙感影像數據為例，具體介紹如何從零開始，制作本市的不同年代的真彩和假彩遙感影像合成。的不同年代的真彩和假彩遙感影像合成。 可能應用的教學方面：可能應用的教學方面： 1、3S教學的需要教學的需要 2、土地利用的教學、土地利用的教學 3、城市化進程教學、城市化進程教學 4、鄉土地理教學、鄉土地理教學 5、學生探究研究性學習、學生探究研究性學習 6、其他、其他(發揮無限想象力和創造力發揮無限想象力和創造力.)4.1 原始的遙感影像數據的獲取原始的遙感影像數據的獲取 能夠免費提供遙感影像數據下載的網站極多，

3、國內國外都有，能夠免費提供遙感影像數據下載的網站極多，國內國外都有，數據精度雖然比不上商業遙感影像數據精度雖然比不上商業遙感影像(更比不上軍用更比不上軍用)，但是已經完全，但是已經完全能夠滿足我們日常地理教學的需要。能夠滿足我們日常地理教學的需要。如：如：1 地理空間數據云：地理空間數據云：2 國際科學數據服務平臺：國際科學數據服務平臺：http:/ 地球系統科學數據共享平臺：地球系統科學數據共享平臺：http:/ 風云衛星遙感數據網下載：風云衛星遙感數據網下載：http:/ GLCF：/6 美國聯邦地質調查局：美國聯邦地質調查局：http:/gl

4、/7 LANDSAT：/ortho/index.php8 馬里蘭大學：馬里蘭大學：:8080/esdi/index.jsp.4.1.1 國內免費下載遙感數據網站：國內免費下載遙感數據網站：地理空間數據云：地理空間數據云： http:/注意：注意：1 要下載數據，需要先注冊要下載數據，需要先注冊2 搜索得到的結果很多，注意進行二次篩選，選擇遙感衛星、時間等，搜索得到的結果很多，注意進行二次篩選，選擇遙感衛星、時間等， 尤其注意選擇云量，一般最好設置云量尤其注意選擇云量，一般最好

5、設置云量10%3 下載一景遙感影像基本在幾百兆以上，注意網絡速度下載一景遙感影像基本在幾百兆以上，注意網絡速度4.1.2 國外免費遙感數據下載：國外免費遙感數據下載：美國聯邦地質調查局：美國聯邦地質調查局：美國聯邦地質勘探局（美國聯邦地質勘探局（United States Geological Survey，簡稱，簡稱USGS），），又譯美國聯邦地質調查局，是美國內政部所屬的科學研究機構。其官網又譯美國聯邦地質調查局，是美國內政部所屬的科學研究機構。其官網上提供最新、最全面的全球衛星影像，包括上提供最新、最全面的全球衛星影像，包括Landsat、Mod

6、is等。等。其他地理教學素材也十分豐富。其他地理教學素材也十分豐富。在在glovis下載遙感數據請參閱：下載遙感數據請參閱：http:/ 遙感數據格式遙感數據格式用戶從遙感衛星地面站獲得的數據一般為通用二進制數據，外加一個用戶從遙感衛星地面站獲得的數據一般為通用二進制數據，外加一個說明性頭文件。其中，說明性頭文件。其中，generic binary數據主要包含三種數據類型：數據主要包含三種數據類型：BSQ格式、格式、BIP格式，格式，BIL格式。但這些數據格式一般不直接提供給格式。但這些數據格式一般不直接提供給普通遙感用戶普通遙感用戶.遙感數據格式本質上是一種柵格數據格式遙感數據格式本質上是一

7、種柵格數據格式,直接提供給普通用戶的遙感直接提供給普通用戶的遙感影像格式很多影像格式很多,不同的衛星不同的衛星,不同的遙感軟件都可能使用不同的文件格式不同的遙感軟件都可能使用不同的文件格式,但是但是GeoTIFF是其中最通用的遙感影像格式是其中最通用的遙感影像格式,被每一種遙感軟件支持被每一種遙感軟件支持.GeoTiff文件格式簡介：文件格式簡介：文獻文獻1: 陳端偉等陳端偉等:,華東師大學報自然科學版華東師大學報自然科學版,2006年年3月月 TIFF (Tag Image File Format) 圖像文件是圖形圖像處理中常用的格式之圖像文件是圖形圖像處理中常用的格式之一一, 其圖像格式很

8、復雜其圖像格式很復雜, 但由于它對圖像信息的存放靈活多變但由于它對圖像信息的存放靈活多變, 可以支持很可以支持很多色彩系統多色彩系統, 而且獨立于操作系統而且獨立于操作系統, 因此得到了廣泛應用。因此得到了廣泛應用。GeoTIFF 作為作為TIFF 的一種擴展的一種擴展, 在在TIFF 的基礎上定義了一些的基礎上定義了一些GeoTag (地理標簽地理標簽) , 來對來對各種坐標系統、橢球基準、投影信息等進行定義和存儲各種坐標系統、橢球基準、投影信息等進行定義和存儲, 使圖像數據和地使圖像數據和地理數據存儲在同一圖像文件中。是當前遙感影像最常使用的文件格式之一理數據存儲在同一圖像文件中。是當前遙

9、感影像最常使用的文件格式之一.文獻文獻1對對GeoTIFF有詳細的專業說明和解析有詳細的專業說明和解析.LANDSAT衛星簡介：衛星簡介：美國美國NASA的陸地衛星的陸地衛星(Landsat)計劃，從計劃，從1972年年7月以來，月以來， 已發射已發射8顆顆（第（第6顆發射失敗）。目前顆發射失敗）。目前Landsat14均相繼失效，均相繼失效，Landsat 5仍在超仍在超期運行（從期運行（從1984年年3月月1日發射至今）。日發射至今）。Landsat6發射失敗發射失敗, Landsat 7于于1999年年4月發射成功但多故障。月發射成功但多故障。Landsat8 于于2013年年2月發射升

10、空，目月發射升空，目前工作狀態良好。前工作狀態良好。Landsat遙感影像是最為廣泛使用的免費遙感影像遙感影像是最為廣泛使用的免費遙感影像, 主要波段的分辨率主要波段的分辨率為為30米米,能夠滿足大部分的日常科研和教學的需要能夠滿足大部分的日常科研和教學的需要. 對于我們地理教師對于我們地理教師而言而言,多使用多使用Landsat5(歷史遙感影像歷史遙感影像)和和Landsat8(較新的遙感影像較新的遙感影像)遙感影像遙感影像.大部分提供大部分提供Landsat遙感影像下載的網站都使用遙感影像下載的網站都使用GeoTIFF文件格式文件格式.4.3 遙感應用軟件遙感應用軟件商業遙感軟件：商業遙感

11、軟件： PCI ENVI Erdas ArcGIS開源遙感軟件：開源遙感軟件： Saga-GIS gvSIG Grass QGIS有了數據之后有了數據之后,下一步就要考慮選擇使用的遙感應用軟件下一步就要考慮選擇使用的遙感應用軟件.4.3.1 為什么選擇為什么選擇Saga-GISSaga-GIS是一個開源的是一個開源的GIS軟件軟件, 尤其在處理柵格數據方面功能強大尤其在處理柵格數據方面功能強大.為了說明為什么選擇為了說明為什么選擇Saga-GIS,首先說明為什么選擇開源軟件：首先說明為什么選擇開源軟件：1 不想破解那么麻煩不想破解那么麻煩2 不想受到潛在的木馬和病毒的威脅不想受到潛在的木馬和病

12、毒的威脅3 開源軟件多屬于輕量級軟件開源軟件多屬于輕量級軟件,下載和安裝比較容易下載和安裝比較容易4 功能不遜于商業軟件功能不遜于商業軟件5 對于普通地理老師而言對于普通地理老師而言,Saga-GIS和其他商業遙感應用軟件一樣和其他商業遙感應用軟件一樣,都是新軟件，學習成本和學習曲線都差不多都是新軟件，學習成本和學習曲線都差不多6 我是開源軟件的用戶、愛好者和開發者我是開源軟件的用戶、愛好者和開發者Saga-GIS簡介：簡介：Saga-GIS是是System for Automated Geoscientific Analyses的簡稱的簡稱,使一款使一款著名的開源著名的開源GIS系統系統,尤

13、其在處理柵格數據方面功能強大尤其在處理柵格數據方面功能強大. 既可以運行在各種既可以運行在各種開源的電腦操作系統開源的電腦操作系統,如各種如各種Linux和和BSD系統系統,也可以運行在也可以運行在Windows操作操作系統上系統上.早期由著名的哥廷根大學自然地理系開發早期由著名的哥廷根大學自然地理系開發,目前主要由漢堡大學自然地理系目前主要由漢堡大學自然地理系支持開發支持開發.當前當前Saga-GIS的最新版本是的最新版本是2.1.2, 官方主頁是官方主頁是: 為什么選擇為什么選擇Saga-GIS:1 功能強大功能強大,尤其在處理柵格數據方面尤其在處理柵格數據

14、方面,如對高程數據如對高程數據,遙感影像數據等遙感影像數據等的處理和分析能力強大的處理和分析能力強大2 綠色環保綠色環保體積小體積小,安裝文件安裝文件30+M(想想想想ArcGIS,800+M)綠色安裝綠色安裝,沒有繁多的沒有繁多的dll文件和注冊表的修改等文件和注冊表的修改等3 完全開源完全開源,免費使用免費使用,不用擔心破解和侵權的麻煩不用擔心破解和侵權的麻煩4 德國產品我喜歡德國產品我喜歡(雖然說開源是全世界的雖然說開源是全世界的)不足之處不足之處:沒有中文版本沒有中文版本,資料和文檔雖然豐富資料和文檔雖然豐富,但都是外文但都是外文 :(4.4 制作過程制作過程我們這個案例時通過對兩幅原

15、始的遙感影像我們這個案例時通過對兩幅原始的遙感影像(1994年和年和2013年年),進行裁減進行裁減和影像合成等一系列工作和影像合成等一系列工作,得到不同時期本市得到不同時期本市(東莞市東莞市)的標準假彩色遙感的標準假彩色遙感圖像圖像,從而直觀地反應出本市近年來的植被變化從而直觀地反應出本市近年來的植被變化.4.4.1 數據準備：數據準備：i) 本市早期本市早期1994年年LANDSAT5遙感影像一景遙感影像一景(500+M)ii) 本市近期本市近期2013年年LANDSAT8遙感影像一景遙感影像一景(900+M)iii) 本市矢量數據文件本市矢量數據文件注注: i)和和ii)都從地理數據云網

16、站下載都從地理數據云網站下載iii) 來自于國家行政區劃來自于國家行政區劃shape文件，使用文件，使用QGIS抽取本市數據獲得抽取本市數據獲得 4.4.2 打開打開Saga-GIS并載入數據：并載入數據：初始打開的初始打開的Saga-GIS主要由四部分組成，當然可以調整定制。主要由四部分組成，當然可以調整定制。在管理窗口中，使用在管理窗口中，使用Tools-Import/Export-GDAL/OGR-GDAL:Import Raster分別打開下載并解壓后的本地區分別打開下載并解壓后的本地區1994年年LANDSAT5和和2013年年LANDSAT8的全波的全波段遙感影像。段遙感影像。在管

17、理窗口中，使用Tools-Import/Export-GDAL/OGR-GDAL:Import Vector Data載入東莞市矢量地圖shape文件4.4.3 裁剪出東莞市的遙感影像部分：*首先要確保遙感影像和本市矢量地圖使用相同的坐標系和投影方式。*通過查看屬性窗口當中的Description屬性，*當前兩者不一致，*需要把矢量地圖的投影方式修改為WGS84/UTMzone49N 使用Tools-Projection-Pro.4-Coordinate Transformation(shapes)將本市矢量地圖的坐標投影方式轉換為UTM zone 49N之后將新的矢量文件另存使用Tools-

18、Shapes-Grid-Clip Grid with Polygon進行裁剪；完成后在屬性窗口改名以便于后面的使用；最后再將柵格文件另存以利于今后的重復使用4.4.4 多波段合成并顯示使用工具Tools-Grid Visualisation-RGB Composite進行多波段合成，在彈出的對話框中選擇Grid系統，并分別設置Red,Green和Blue為B4,B3和B2波段進行標準假彩色合成，注意如果是Landsat8衛星，則相應的波段式543。影像合成之后，取名另存以備用；然后再屬性窗口中分別設置合成影像的顏色類型為RGB，就得到了本市1994年和2013年的LANDSAT衛星標準假彩色合成影像；在這里紅色代表植被，明顯植被減少LANDSAT衛星其他波段組合：衛星其他波段組合： 1.TM321（RGB）：均是可見光波段，合成結果接近自然色彩。對淺水透視效）：均是