10　3S技術(shù)與風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃

■本章提示

1.了解RS、GPS、GIS技術(shù)的概念及特征；

2.掌握RS、GPS、GIS技術(shù)在風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃中的基本應(yīng)用。

3S技術(shù)是遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）、地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，GIS）和全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）的統(tǒng)稱。它們在3S體系中各自充當(dāng)著不同的角色，RS是信息采集（提?。┑闹髁?；GPS是對遙感圖像（像片）及從中提取的信息進(jìn)行定位，賦予坐標(biāo)，使其能和“電子地圖”進(jìn)行套合；GIS是信息的“大管家”。

長期以來，人們以地圖為工具對風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)的風(fēng)景資源等全面情況進(jìn)行調(diào)查、評價(jià)和綜合分析，在此基礎(chǔ)上作出規(guī)劃。規(guī)劃的成果包括文字、表格、圖件等，全部用手工編制，修改、保存極不方便?！?S”是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、可視的、不斷更新的、通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸?shù)?、三維立體的、不同地域和層次都可以使用的系統(tǒng)。對空間數(shù)據(jù)具有有效輸入、存儲、更新、加工、查詢檢索、運(yùn)算、分析、輸出等功能，表達(dá)形象、直觀，空間定位實(shí)時(shí)、精度高，是風(fēng)景園林規(guī)劃的一種強(qiáng)有力的工具，在景觀規(guī)劃分析過程中尤為重要。

10.1　RS技術(shù)

遙感（Remote Sensing），從廣義上說是泛指從遠(yuǎn)處探測、感知物體或事物的技術(shù)。即不直接接觸物體本身，從遠(yuǎn)處通過儀器（傳感器）探測和接收來自目標(biāo)物體的信息（如電場、磁場、電磁波、地震波等信息），經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，識別物體的屬性及其分布等特征的技術(shù)。

通常遙感是指空對地的遙感，即從遠(yuǎn)離地面的不同工作平臺上（如高塔、氣球、飛機(jī)、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等）通過傳感器，對地球表面的電磁波（輻射）信息進(jìn)行探測，并經(jīng)信息的傳輸、處理和判讀分析，對地球的資源與環(huán)境進(jìn)行探測和監(jiān)測的綜合性技術(shù)。

當(dāng)前遙感形成了一個(gè)從地面到空中，乃至空間，從信息數(shù)據(jù)收集、處理到判讀分析和應(yīng)用，對全球進(jìn)行探測和監(jiān)測的多層次、多視角、多領(lǐng)域的觀測體系，成為獲取地球資源與環(huán)境信息的重要手段。

RS技術(shù)的特點(diǎn)：

（1）感測范圍大，具有綜合、宏觀的特點(diǎn)；

（2）信息量大，具有手段多、技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)；

（3）獲取信息快，更新周期短，具有動(dòng)態(tài)監(jiān)測特點(diǎn)；

遙感已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)礦產(chǎn)、水文、氣象、地理、測繪、海洋研究、軍事偵察及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，深入到很多學(xué)科中，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展。遙感成果獲取的快捷以及所顯示出的效益是傳統(tǒng)方法不可比擬的。遙感正以其強(qiáng)大的生命力展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。

圖10.1　高分辨率商業(yè)衛(wèi)星IKONOS影像（南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)）

利用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行城市綠地資源調(diào)查已越來越多，特別是對整個(gè)城市的綠地覆蓋面積的調(diào)查非常有用。如廣州等城市利用LandSAT TM數(shù)據(jù)和SPOT衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行城市綠地資源的調(diào)查。隨著高分辨率影像的廣泛應(yīng)用，如IKONOS（全色1m），QUICKBIRD（0.61m）等的使用（圖10.1），必將促進(jìn)衛(wèi)星遙感技術(shù)在城市綠地資源調(diào)查中的應(yīng)用。

10.2　GPS技術(shù)

GPS是美國從1970年代開始研制，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)（圖10.2）。GPS是由空間星座、地面控制和用戶設(shè)備等三部分構(gòu)成的。GPS測量技術(shù)能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供點(diǎn)、線、面要素的精確三維坐標(biāo)以及其他相關(guān)信息，具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事、民用交通（船舶、飛機(jī)、汽車等）導(dǎo)航、大地測量、攝影測量、野外考察探險(xiǎn)、土地利用調(diào)查、精確農(nóng)業(yè)以及日常生活（人員跟蹤、休閑娛樂）等不同領(lǐng)域（圖10.3）。

圖10.2　GPS衛(wèi)星分布示意

圖10.3　GPS手持式接收器

在風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃的研究中，利用GPS可以準(zhǔn)確地確定旅游景觀任意點(diǎn)（景象、單元）的空間坐標(biāo)（經(jīng)緯度和高程）。

10.3　GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，GIS）是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點(diǎn)。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲和處理的信息是經(jīng)過地理編碼的，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統(tǒng)中，現(xiàn)實(shí)世界被表達(dá)成一系列的地理要素和地理現(xiàn)象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個(gè)部分組成。

地理信息系統(tǒng)的定義是由兩個(gè)部分組成的。一方面，地理信息系統(tǒng)是一門學(xué)科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科；另一方面，地理信息系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫（Geospatial Database）為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。

GIS具有以下三個(gè)方面的特征：

第一，具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力，具有空間性和動(dòng)態(tài)性；

第二，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)；

第三，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持是地理信息系統(tǒng)的重要特征，因而使得地理信息系統(tǒng)能快速、精確、綜合地對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和過程動(dòng)態(tài)分析。

與普通的信息系統(tǒng)類似，一個(gè)完整的GIS主要由四個(gè)部分構(gòu)成，即計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)（或空間數(shù)據(jù)）和系統(tǒng)管理操作人員。其核心部分是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（軟件和硬件），空間數(shù)據(jù)反映GIS的地理內(nèi)容，而管理人員和用戶則決定系統(tǒng)的工作方式和信息表示方式。

GIS系統(tǒng)包含了處理地理信息的各種功能（圖10.4），在風(fēng)景園林規(guī)劃等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。例如，美國威斯康星州大學(xué)的Janet Silbernagel用GIS方法進(jìn)行了密西根半島東端景觀變遷分析；Ferdinando Villa等借助GIS決策支持系統(tǒng)進(jìn)行公園綠地的規(guī)劃；Richard G.Lathrop等應(yīng)用GIS進(jìn)行景觀放感度比估；David V.Pullar等借助Arcview GIS和可視化軟件創(chuàng)建三維效果協(xié)助進(jìn)行建筑環(huán)境評估。

圖10.4　GIS系統(tǒng)功能界面

目前國內(nèi)的風(fēng)景園林規(guī)劃主要借助于計(jì)算機(jī)輔助制圖（CAD）技術(shù)。這種軟件具有制圖精確，成圖效果好等特點(diǎn)，但不具備空間查詢與分析等功能，因此規(guī)劃成果難以用于輔助分析。由于CAD軟件存在的不足，許多國內(nèi)學(xué)者在一些風(fēng)景園林規(guī)劃項(xiàng)目中引入GIS技術(shù)對敏感地段的景觀安全格局進(jìn)行了分析，并取得不錯(cuò)的效果。

要想充分發(fā)揮GIS的作用，就需要建立城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫等，即解決數(shù)據(jù)源的問題?，F(xiàn)在，我國大多數(shù)城市都沒有完善的城市信息空間數(shù)據(jù)庫，這也是阻礙GIS在風(fēng)景園林規(guī)劃中大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)因素。

案例10.1　江蘇省茅山風(fēng)景名勝區(qū)四個(gè)景區(qū)規(guī)劃——專項(xiàng)GIS輔助分析與評估

1　植被資源評估（圖10.5）

茅山地區(qū)植被資源類型有山林、園地、耕地和水生植被。山林植被資源尤為豐富，森林覆蓋率達(dá)90％，主要植被類型有麻櫟、榆樹、松樹、楓樹、欒樹、胡枝子、衛(wèi)矛、鼠李、胡頹子及竹類等長綠闊葉林與落葉闊葉林，園地主要為果園（板栗）和茶園，濕地水生植物的培育對水質(zhì)凈化及水源涵養(yǎng)有重要作用，但是現(xiàn)狀濕地植被較少，很難有效發(fā)揮其生態(tài)功能。

2　水資源敏感度評估（圖10.6）

茅山地區(qū)的水體多為飲用水源地或備用水源地，且多為自然匯水，因此水庫上游匯水區(qū)域的環(huán)境條件對水庫水質(zhì)有重要影響，屬于水源敏感地區(qū)，應(yīng)控制污染類項(xiàng)目的布局，或者施行較高的污染處理標(biāo)準(zhǔn)，確保匯入水庫的水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)；現(xiàn)狀作為水源的水庫水體敏感度高，開發(fā)實(shí)行更嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)；水庫下游地區(qū)對水體水質(zhì)影響較小，屬于水資源敏感度較低的區(qū)域，可適當(dāng)布置一些開發(fā)強(qiáng)度較大的項(xiàng)目，但是應(yīng)采取措施，控制地下水的污染。

3　生態(tài)價(jià)值評估（圖10.7）

從生態(tài)價(jià)值的角度進(jìn)行分析，茅山風(fēng)景區(qū)可界定四個(gè)等級的生態(tài)價(jià)值區(qū)，即：一級生態(tài)價(jià)值區(qū)、二級生態(tài)價(jià)值區(qū)、三級生態(tài)價(jià)值區(qū)、山體破壞區(qū)。

圖10.5　江蘇省茅山風(fēng)景名勝區(qū)四個(gè)景區(qū)現(xiàn)狀植被分析評價(jià)圖

圖10.6　江蘇省茅山風(fēng)景名勝區(qū)四個(gè)景區(qū)水資源敏感度分析圖

圖10.7　江蘇省茅山風(fēng)景名勝區(qū)四個(gè)景區(qū)生態(tài)價(jià)值分級評價(jià)圖

圖10.8　江蘇省茅山風(fēng)景名勝區(qū)四個(gè)景區(qū)文化安全格局分析圖

圖10.9　江蘇省茅山風(fēng)景名勝區(qū)四個(gè)景區(qū)視域分析圖

圖10.10　江蘇省茅山風(fēng)景名勝區(qū)四個(gè)景區(qū)游賞價(jià)值分級評價(jià)圖

一級生態(tài)價(jià)值區(qū)，包括山林地區(qū)，主要位于兩市交界處，以喬木和灌木等植被類型為主，人為破壞較少，環(huán)境生態(tài)植被條件好，具有生態(tài)保留地的功能。

二級生態(tài)價(jià)值區(qū)，包括低山丘陵地區(qū)，主要位于茅山風(fēng)景區(qū)的核心區(qū)外圍，具有一定的植被基礎(chǔ)。

三級生態(tài)價(jià)值區(qū)，包括山凹和坡地，以園地景觀為主，主要分布在金牛洞景區(qū)入口地區(qū)和二茅東景區(qū)。

山體破壞區(qū)，現(xiàn)狀主要為采石場遺留下來的礦坑，屬滯留用地，主要位于金牛洞景區(qū)和郁崗峰景區(qū)。

4　文化安全格局評估（圖10.8）

頂宮（九霄萬福宮）為茅山三宮之一，乾元觀是茅山五觀之一，元陽觀是在原址上恢復(fù)建設(shè)的最大的宮觀建筑群，三者均具有較高的文化考察和觀賞價(jià)值，且周邊地區(qū)歷史景觀豐富，屬高安全水平等級；其他現(xiàn)存或已湮沒（有據(jù)可考）的歷史文化景觀比較密集的地區(qū)為中安全水平等級，主要位于金牛洞景區(qū)，元陽觀南側(cè)、海底溝、紅山門周邊地區(qū)、海底水庫上游地區(qū)；高安全水平和中安全水平周邊地區(qū)屬文化安全格局中的低安全水平等級。

5　視覺安全格局評估（圖10.9）

視覺安全格局是維護(hù)景觀視覺感知過程的關(guān)鍵性景觀元素和空間聯(lián)系，本規(guī)劃選擇入口、頂宮、海底溝、登龍道、萬花谷、養(yǎng)生園、彩葉園和乾元觀為視點(diǎn)，劃定可視區(qū)域和不可視區(qū)域，可視頻率越高，敏感度越高。

6　游賞價(jià)值評估（圖10.10）

基于對茅山風(fēng)景區(qū)的植被條件、生態(tài)價(jià)值、文化價(jià)值、視覺景觀、水體景觀的綜合分析與評價(jià)，將頂宮、元陽觀和乾元觀周邊地區(qū)、海底溝和海底水庫北部界定為一級景觀價(jià)值區(qū)；景區(qū)入口地區(qū)、山林防火景觀道沿線以及海底水庫上游地區(qū)界定為二級景觀價(jià)值區(qū)；風(fēng)景區(qū)范圍內(nèi)的其他地區(qū)及外圍山林地區(qū)界定為三級景觀價(jià)值區(qū)；外圍地區(qū)基本為四級景觀價(jià)值區(qū)。

10.4　3S應(yīng)用實(shí)例

10.4.1　風(fēng)景名勝區(qū)空間樣點(diǎn)定位與信息采集

假彩色影像風(fēng)景名勝區(qū)的空間信息主要由植被、水體、地形地貌、建筑群、交通、村落、土地利用等資源組成。通常，這些空間信息的獲取都是借助于地形圖進(jìn)行實(shí)地采集的?，F(xiàn)有的地形圖一般都存在內(nèi)容陳舊、更新速度慢的缺點(diǎn)，特別對常用的等高線地形圖而言，立體效果差，對風(fēng)景名勝區(qū)資源的空間定位精度較低。為了改善這些不足，我們在空間定位與信息采集的過程中使用了具體實(shí)時(shí)更新效果的中等分辨率TM遙感影像，以其為信息定位工具，并借助于GPS的實(shí)地信息采集，進(jìn)行風(fēng)景名勝區(qū)空間信息的精確定位與采集。

1）RS在空間信息采集中的應(yīng)用

對鐘山風(fēng)景名勝區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，充分了解景區(qū)資源配置結(jié)構(gòu)，即鐘山風(fēng)景名勝區(qū)植被資源占據(jù)主導(dǎo)地位。在對遙感影像進(jìn)行幾何校正、輻射校正等預(yù)處理的基礎(chǔ)上，對TM遙感影像進(jìn)行了有針對性的假彩色合成處理，通過比對最優(yōu)指數(shù)（OIF）值，最終選擇4、3、2三個(gè)波段的假彩色合成方案（圖10.11）。此假彩色影像突出顯示了植被資源的信息特征，使其他各類風(fēng)景資源的色彩差異都一目了然，為影像的信息采集提供了良好的基礎(chǔ)。因此，該影像可作為鐘山風(fēng)景名勝區(qū)空間信息采集的底圖。

圖10.11　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)TM（4、3、2）假彩色影像

2）GPS在空間信息定位中的應(yīng)用

以上述生成的遙感影像作為底圖，結(jié)合鐘山風(fēng)景名勝區(qū)現(xiàn)有的等高線地形圖（圖10.12），通過數(shù)字化生成鐘山風(fēng)景名勝區(qū)矢量圖層，通過設(shè)置30m×30m網(wǎng)格線，結(jié)合實(shí)地網(wǎng)點(diǎn)調(diào)查，共確 定信息采集樣點(diǎn)38個(gè)（圖10.13）。為了避免由于影像地圖幾何誤差帶來的定位偏差，我們采用了實(shí)地單點(diǎn)GPS定位測量方法。雖然單點(diǎn)測量的精度不高（100m），但由于風(fēng)景區(qū)的范圍較大，該測量精度尚能滿足工作要求。

圖10.12　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)等高線地形圖底圖

圖10.13　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)GPS定位實(shí)測點(diǎn)

此外，對于風(fēng)景資源、核心景區(qū)邊界劃定等都可用GPS進(jìn)行準(zhǔn)確定位并落圖。

10.4.2　風(fēng)景名勝區(qū)總體規(guī)劃的計(jì)算機(jī)制圖

根據(jù)《風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃規(guī)范（GB 50298—1999）》對風(fēng)景區(qū)總體規(guī)劃圖件的要求，規(guī)劃圖必須以地形圖作為底圖。通常要求的總體規(guī)劃圖件包括：綜合現(xiàn)狀圖、景源評價(jià)與現(xiàn)狀、規(guī)劃設(shè)計(jì)總圖、地理位置和區(qū)域分析、風(fēng)景游賞規(guī)劃、旅游設(shè)施配套規(guī)劃、居民社會(huì)調(diào)整規(guī)劃、風(fēng)景保護(hù)培育規(guī)劃、道路交通規(guī)劃、基礎(chǔ)工程規(guī)劃、土地利用規(guī)劃和近期發(fā)展規(guī)劃，共計(jì)12張。

地理信息的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)兩種。對計(jì)算機(jī)專題制圖而言，矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是常用的制圖格式。主要原因是矢量結(jié)構(gòu)通過記錄坐標(biāo)的方式來表示點(diǎn)、線、面等地理實(shí)體，具有定位明顯、屬性隱含的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)量比較小，易于數(shù)據(jù)存儲與圖形的輸出。因此，在編制規(guī)劃圖時(shí)，首先要對地形底圖進(jìn)行矢量化，為了保證矢量化過程的精度，目前采用的地形圖矢量化過程仍然是手工數(shù)字化。在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中，由于地形平緩，等高線數(shù)量少，其手工數(shù)字化工作量相對小，所以已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了城市規(guī)劃的計(jì)算機(jī)制圖。但是，對于風(fēng)景區(qū)，特別是山岳型風(fēng)景區(qū)，地形底圖的手工矢量化工作量太大，制約著風(fēng)景區(qū)規(guī)劃圖件的計(jì)算機(jī)編制。在風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃實(shí)踐中，采用柵格制圖方法實(shí)現(xiàn)規(guī)劃圖的計(jì)算機(jī)編制。該方法是在地形圖掃描輸入后，不作矢量化處理，只按柵格圖像處理方式產(chǎn)生地形底圖。柵格制圖格式遠(yuǎn)比矢量格式信息量大，需要大容量的計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的圖像處理軟件。如今的微機(jī)容量和計(jì)算速度均能滿足要求，亦足以支持柵格制圖方法的實(shí)施。

1）地形底圖的生成

南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)總體規(guī)劃圖件的比例尺為1：5萬。目前可用的資源是一幅1：10萬的紙質(zhì)地形圖，首先要對此圖進(jìn)行掃描數(shù)字化。掃描輸入時(shí)，根據(jù)制圖精度，選擇合適的掃描精度（線/寸）和灰度級，獲取符合要求的掃描柵格地圖。對掃描獲取的圖像進(jìn)行后續(xù)處理，包括幾何校正、圖像增強(qiáng)、灰度調(diào)整，最終獲得一張合格的黑白地形底圖（圖10.12）。

標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃圖件要求風(fēng)景名勝區(qū)邊界內(nèi)外的各功能區(qū)塊都要以不同顏色區(qū)分。因此，采用密度分割法給上述黑白的地形底圖賦色，生成不同類型斑塊色彩差異分明的彩色地形底圖。在計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)中，通常斑塊賦色是不透明的，將把該塊底圖的全部信息覆蓋掉。

2）總體規(guī)劃圖件的編制

上述生成的不同斑塊類型的彩色底圖，按風(fēng)景名勝區(qū)的規(guī)劃內(nèi)容，包括風(fēng)景名勝區(qū)邊界、分區(qū)界線、道路和管線等線狀符號；景點(diǎn)、居民點(diǎn)、服務(wù)設(shè)施等點(diǎn)狀符號；文字注記等以數(shù)字化和人機(jī)交互方式輸入，由GIS的制圖子系統(tǒng)生成矢量文件。它們分別疊加在各自的彩色底圖上，再加標(biāo)題、圖例、圖框等，編制成總體規(guī)劃圖件。它們以柵格文件存儲于計(jì)算機(jī)，或?qū)懺诠獗P中，并由噴墨輸出設(shè)備按1∶5萬比例尺打印成彩圖。

10.4.3　風(fēng)景名勝區(qū)的植被分類專題圖

風(fēng)景名勝區(qū)的植被分類，是保育規(guī)劃和土地利用規(guī)劃的基礎(chǔ)。利用遙感影像分類的方法提取植被信息，是目前常用的方法。

（1）植被分類方法　遙感影像分類有監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類兩種方法。監(jiān)督分類利用對研究區(qū)已有類別的先驗(yàn)知識從遙感圖像上選取若干有代表性的訓(xùn)練區(qū)作為樣本，據(jù)此估計(jì)出各類別的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)（均值向量和協(xié)方差矩陣）進(jìn)而建立判別函數(shù)，然后利用判別函數(shù)實(shí)現(xiàn)對待分類像元進(jìn)行分類的方法，即監(jiān)督分類利用的是多元統(tǒng)計(jì)的判別分析方法。對風(fēng)景名勝區(qū)植被進(jìn)行監(jiān)督分類的話，先要根據(jù)風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)植被分布狀況，在遙感影像上選擇相應(yīng)的訓(xùn)練區(qū)，由訓(xùn)練區(qū)樣本計(jì)算出每一已知植被類別的先驗(yàn)概率，再分別計(jì)算待分個(gè)體屬于各已知類別的概率，屬某一植被類別的概率最大，就判定歸屬該植被類。非監(jiān)督分類指的是在對研究區(qū)不了解的情況下，只是依據(jù)每一類型地物所具有的相似性（Similarity，類似度），把反映各類型地物特征值的分布按相似分割和概率統(tǒng)計(jì)理論將各像元?dú)w并成不同的空間集群，然后結(jié)合地面實(shí)地調(diào)查來確定各集群的地物類型從而達(dá)到識別分類目的的分類方法，即非監(jiān)督分類利用的是聚類分析方法，對景區(qū)的植被分類而言，每一類究竟代表地面何種植被，還須通過實(shí)地調(diào)查由景區(qū)植被的分布實(shí)況來確定。

不管哪一種分類，都必須對風(fēng)景名勝區(qū)植被類型進(jìn)行實(shí)地考察，選擇合適的樣點(diǎn)。在監(jiān)督分類時(shí)，由它們決定訓(xùn)練區(qū)的選擇；在非監(jiān)督分類時(shí)，分類結(jié)果每類所對應(yīng)地面植被類別也必須由它們確定。因此，分類結(jié)果的精度很大程度依賴于樣點(diǎn)的選擇是否恰當(dāng)。

另外，由于地形造成的光照條件的差異，如陰坡與陽坡，使同類植物在遙感圖像上出現(xiàn)不同的灰度或異類植物卻呈現(xiàn)相同的灰度，導(dǎo)致誤分類。所以，分類時(shí)必須注意地形的影響，并予以排除。

（2）植被分類結(jié)果　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)植被分類圖是由TM影像通過監(jiān)督分類中的最大似然方法分類所得。分為13類：包括常綠喬灌木、農(nóng)用地、未成林地、水域、疏林地、竹林、苗圃地、草坪、針葉林、針闊混交林、闊葉林、難利用地及其他土地（圖10.14）。分類結(jié)果通過不同的色彩差異制成分類專題圖。

在專題圖最終輸出前，必須再次結(jié)合風(fēng)景名勝區(qū)樹種調(diào)查數(shù)據(jù)，對分類結(jié)果進(jìn)行細(xì)化與修正，并通過制圖工具修飾，添加圖例、指北針、比例尺等工具，并完善與添加色彩，形成完整的樹種分類地圖，打印輸出（圖10.15）。

圖10.14　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)植被分類專題圖（ArcMap）

圖10.15　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)植被分類專題地圖

10.4.4　風(fēng)景名勝區(qū)景觀數(shù)據(jù)采集與分析

空間海量信息的采集、存儲、加工、分析和傳輸?shù)募夹g(shù)以及現(xiàn)代化處理過程產(chǎn)生了風(fēng)景名勝區(qū)景觀的數(shù)字化革命，并利用景觀信息揭示了景觀實(shí)體（尺度、形態(tài)、色調(diào)、結(jié)構(gòu)、規(guī)模、成景因素）的本質(zhì)和實(shí)體內(nèi)在及外在的相互關(guān)系（自然景觀、人文景觀、生態(tài)景觀、旅游地質(zhì)景觀等）。從數(shù)據(jù)的本質(zhì)分析，風(fēng)景名勝區(qū)景觀信息屬于空間信息的一種，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、空間信息技術(shù)使景觀信息的管理、景觀的保護(hù)和開發(fā)決策更具智能化，數(shù)字風(fēng)景區(qū)景觀將成為數(shù)字旅游的重要組成部分。

風(fēng)景名勝區(qū)景觀空間特征數(shù)據(jù)具有四大要素：①空間特征描述；②屬性特征描述；③時(shí)間特征描述；④尺度特征描述（圖10.16）。其包含了信息的客觀性、適用性、可傳輸性及共享等一般特征，可用圖片、文字、數(shù)字、符號、語言等介質(zhì)來傳遞承載景觀體、景觀現(xiàn)象、景觀品質(zhì)等的內(nèi)容、數(shù)量或旅游價(jià)值特征。

風(fēng)景名勝區(qū)景觀數(shù)據(jù)由景觀背景信息、景觀規(guī)模信息、景觀結(jié)構(gòu)特征信息、景觀尺度信息、景觀形態(tài)特征信息、景觀成景因素信息等六類基本信息組成。對于不同的空間數(shù)據(jù)模型，景觀實(shí)體將被抽象為點(diǎn)、線、面、表面、體、像素等多種類型。具有代表性的是矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型。從地理空間到地理信息空間既包含有景觀自身的幾何信息、屬性信息和時(shí)間信息，還有與景觀之間的拓?fù)潢P(guān)系和語義關(guān)系。視風(fēng)景區(qū)景觀信息空間為地理信息空間的一個(gè)子空間，由空間特征、屬性特征、時(shí)間特征和尺度特征構(gòu)成了具有尺度維的四維狀態(tài)的空間特征數(shù)據(jù)。

圖10.16　風(fēng)景名勝區(qū)景觀數(shù)據(jù)類型

（1）空間特征描述　景觀實(shí)體的空間特征包含空間位置特征和景觀的空間關(guān)系特征，空間位置特征是指某景觀的位置、大小、形狀、分布狀況等幾何特征；空間關(guān)系是指地理空中景觀之間存在的拓?fù)潢P(guān)系、順序關(guān)系、度量關(guān)系等。

（2）屬性特征描述　屬性特征包括定性屬性特征和定量屬性特征。定性屬性特征由景觀的名稱、類型、特性等數(shù)據(jù)表述；定量屬性特征由數(shù)量、等級、層次等表述。在整個(gè)風(fēng)景名勝區(qū)景觀空間信息系統(tǒng)中，各景觀類型的劃分是根據(jù)景觀的結(jié)構(gòu)特性和功能作用語義組成的多層次分類結(jié)構(gòu)。多級別、多層次的屬性特征描述了景觀屬性多級分類體系中的從屬關(guān)系、聚類關(guān)系和關(guān)聯(lián)程度。屬性特征描述的方法多種多樣，主要目的是為了表達(dá)景觀子類間的上下級或包含關(guān)系、相似性和關(guān)聯(lián)性等關(guān)系。

（3）時(shí)間特征描述　時(shí)間特征信息可以描述為風(fēng)景名勝區(qū)景觀單元隨著時(shí)間而變化的特性，有的景觀的空間位置和旅游效果屬性會(huì)隨時(shí)間出現(xiàn)相互獨(dú)立的變化。如雪山景觀季節(jié)性積雪景象，湖泊景觀水體顏色在不同的季節(jié)呈現(xiàn)周期性變化等。

（4）尺度特征描述　風(fēng)景區(qū)景觀尺度特征就是景象空間信息在被抽象與演繹、概化與細(xì)化過程中的描述能力，采取由細(xì)到粗的空間分辨率序列，可以從不同層次上采集景觀被觀察的詳細(xì)特征數(shù)據(jù)。空間尺度表達(dá)了景觀的空間范圍大小和規(guī)模的大小特征，通過這些特征能夠從不同數(shù)據(jù)源采集到滿足空間尺度的數(shù)據(jù)集。時(shí)間尺度描述的是與景觀的形成、利用、保護(hù)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間周期數(shù)據(jù)，根據(jù)時(shí)間周期的長短，時(shí)間尺度又分為季節(jié)尺度數(shù)據(jù)、年尺度數(shù)據(jù)、段尺度數(shù)據(jù)、人類歷史尺度數(shù)據(jù)和地質(zhì)歷史尺度數(shù)據(jù)，不同尺度的空間數(shù)據(jù)在信息處理過程中需要采取不同的方法和途徑。

衛(wèi)星遙感是風(fēng)景名勝區(qū)景觀獲取數(shù)據(jù)的主要途徑之一。景觀的遙感信息采集，包括了景觀的屬性信息和形態(tài)信息的獲取。屬性信息和形態(tài)信息共同的特征有空間特性、幾何特性、輻射特性、光譜特性及其動(dòng)態(tài)變化的時(shí)間特性。這些特性數(shù)據(jù)的采集，能實(shí)現(xiàn)構(gòu)建準(zhǔn)確地描述風(fēng)景區(qū)景觀特征信息的空間數(shù)據(jù)模型的目的。

風(fēng)景名勝區(qū)景觀遙感信息的高空間分辨率影像信息提取過程可歸納為：數(shù)據(jù)輸入（原始影像）—分割不同尺度的對象（對象生成）—分類信息—輸出結(jié)果。以景觀單元為采集對象，目視解譯遙感影像可采集 一部分很有用的景觀單元的解譯標(biāo)志信息。這種面向風(fēng)景名勝區(qū)景觀對象的遙感信息提取方法，可讓風(fēng)景名勝區(qū)景觀視圖從二維化的圖像信息陣列中恢復(fù)出圖像所反映的景觀景域中景群或景觀單元間的空間形狀及組合方式，將像素形成不同尺度上的對象，如景觀的斑廊基結(jié)構(gòu)的不同尺度、不同級別和不同層次對象等。每一個(gè)對象與其他尺度的對象間還可能存在父對象或鄰對象、子對象等關(guān)聯(lián)關(guān)系。這些信息的提取可以滿足景觀的表達(dá)，追求更好的可視和利用效果。

對大尺度景觀域，可利用像對建模工具來提取遙感影像中的景觀立體像對等高線（DEM），從而快速建立起景觀表面形態(tài)模型（DOM），快速恢復(fù)景觀地理模型。提取不同類型景觀的組成和結(jié)構(gòu)、形狀，包括斑塊多樣性、類型多樣性和格局多樣性以及背景的相關(guān)信息。

10.4.5　風(fēng)景名勝區(qū)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

隨著數(shù)字地球、數(shù)字城市、數(shù)字流域等概念的相繼提出，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來越多地受到人們的關(guān)注。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的推廣，為GIS提供了一種新的分析地學(xué)數(shù)據(jù)和探索地學(xué)問題的技術(shù)平臺，推動(dòng)著GIS技術(shù)同虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和可視化技術(shù)的融合。

隨著網(wǎng)絡(luò)媒體的發(fā)展，為風(fēng)景名勝區(qū)的旅游提供了大量的旅游信息介紹，但目前旅游網(wǎng)站、旅行社網(wǎng)站中都是各大酒店、旅游線路介紹，旅游者最終關(guān)心的風(fēng)景名勝區(qū)資料卻不夠詳細(xì)，深度廣度都不夠，不能滿足旅游者獲取信息的需求。建立一套基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維信息系統(tǒng)，不僅可以通過現(xiàn)代科技手段讓更多的人能了解景區(qū)的特色，而且可與旅游景區(qū)的實(shí)際相結(jié)合，對旅游區(qū)進(jìn)行科學(xué)的模擬和演示，為評估旅游區(qū)歷史文化景觀提供真實(shí)的三維虛擬場景，達(dá)到運(yùn)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段有效地推動(dòng)景區(qū)旅游和保護(hù)的目的。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過創(chuàng)建一個(gè)三維視覺、聽覺和觸覺的環(huán)境為用戶提供人機(jī)對話工具，同虛擬環(huán)境中的物體交互操作，能為用戶提供現(xiàn)場感和多感覺通道，并依據(jù)不同的應(yīng)用目的，探尋一種最佳的人機(jī)交互界面形式。其可以最現(xiàn)時(shí)、最真實(shí)、最清楚地將風(fēng)景名勝區(qū)的整體風(fēng)貌展現(xiàn)出來，極具渲染性和說服力。對于旅游部門，能夠從空中指點(diǎn)景區(qū)，用立體畫面推銷旅游資源；而且有助于旅游資源普查，以及指導(dǎo)旅游景點(diǎn)景區(qū)的規(guī)劃、開發(fā)、建設(shè)。虛擬三維景區(qū)的建立可以讓旅游部門的規(guī)劃人員充分了解旅游景區(qū)的實(shí)際，通過對旅游區(qū)進(jìn)行科學(xué)的模擬和演示，輔助最終決策。

在風(fēng)景名勝區(qū)景觀虛擬重建過程中，景觀的三維模型的建立需要依托遙感技術(shù)。航空或航天攝影測量特別是數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)可以提供一系列重要數(shù)據(jù)：旅游景觀的三維重建模型、數(shù)字高程模型和數(shù)字正射影像。GIS數(shù)據(jù)是構(gòu)建虛擬景區(qū)的信息基礎(chǔ)，它提供了景觀二維數(shù)碼影像中的地圖和三維模型的信息。同時(shí)，GIS依靠面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供管理、存儲和維護(hù)虛擬景區(qū)的海量數(shù)據(jù)庫的手段。虛擬三維景區(qū)正是這三種技術(shù)的集成：運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言（VRML）技術(shù)把GIS的信息在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，把GIS的空間分析和查詢功能增加到虛擬環(huán)境中，并為GIS用戶提供了交互式的用戶界面和網(wǎng)絡(luò)所固有的對象管理要素，而RS則提供了相應(yīng)的航空或衛(wèi)星影像紋理映射，使整個(gè)虛擬視景逼真。

虛擬三維景區(qū)數(shù)據(jù)庫的建立是風(fēng)景名勝區(qū)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)建設(shè)的一項(xiàng)最基本和最重要的任務(wù)，虛擬三維景區(qū)數(shù)據(jù)主要可分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩大類。其中數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)三維地形可視化的基本數(shù)據(jù)。數(shù)字地形模型最初是為了高速公路的自動(dòng)設(shè)計(jì)提出來的。此后，它被用于各種線路選線（鐵路、公路、輸電線）的設(shè)計(jì)以及各種工程的面積、體積、坡度計(jì)算，任意兩點(diǎn)間的通視判斷及任意斷面圖繪制。在測繪中被用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖以及地圖的修測。在遙感應(yīng)用中可作為分類的輔助數(shù)據(jù)。它還是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可用于土地利用現(xiàn)狀的分析、合理規(guī)劃及洪水險(xiǎn)情預(yù)報(bào)等（圖10.17）。

圖10.17　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)數(shù)字地面模型（DEM）

用三維模塊處理DEM數(shù)據(jù)，生成風(fēng)景名勝區(qū)三維地形圖像（圖10.18），并且在DEM上疊加影像紋理，生成逼真的三維地形地面（圖10.19）。接下來，運(yùn)用VRML技術(shù)進(jìn)行風(fēng)景區(qū)三維地形的可視化研究?；赩RML技術(shù)支持下的三維地形生成包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、投影變換、格式轉(zhuǎn)換，地形模型建立、紋理疊加等步驟。

圖10.18　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)數(shù)字地面模型垂直拉伸效果

圖10.19　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)DEM與影像疊加3D透視圖

將景區(qū)的DEM及疊加的影像紋理導(dǎo)出并通過VRML編輯器，把背景條件和轉(zhuǎn)化的三維數(shù)據(jù)輸入該系統(tǒng)，并對它們進(jìn)行處理，最終完成網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)虛擬景區(qū)。當(dāng)然，也可疊加專題地圖，實(shí)現(xiàn)景區(qū)不同專題內(nèi)容的虛擬場景（圖10.20）。

圖10.20　南京鐘山風(fēng)景名勝區(qū)植被分類專題3D透視圖

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為風(fēng)景名勝區(qū)帶來了全新的展示手法，給旅游產(chǎn)品提供了立體的、動(dòng)態(tài)的展示效果。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的建立，集三維GIS和RS以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)于一體，可以多方位、多視角、多媒體地介紹風(fēng)景名勝區(qū)資源，將景區(qū)從二維抽象到三維形象，加強(qiáng)風(fēng)景名勝區(qū)的視覺形象，刺激旅游動(dòng)機(jī)，并且可輔助旅游規(guī)劃部門更加科學(xué)合理地進(jìn)行風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃管理，實(shí)現(xiàn)旅游資源的可持續(xù)發(fā)展。

■課后習(xí)題

1.RS、GPS、GIS技術(shù)的概念及特征是什么？

2.RS、GPS、GIS技術(shù)在風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃中基本應(yīng)用有哪些？