GIS及RS的应用实习报告
一、 南京师范大学地理院GIS的实习 .......................................................................... 1 1. 实习内容 ........................................................................................................................... 1 2. 实习小结 ........................................................................................................................... 2 二、 校遥感学院：MODIS相关基础及资料应用实习 ................................................. 2 1. 实习内容 ........................................................................................................................... 2 2. 实习小结 ........................................................................................................................... 3 三、 中科院南京地理与湖泊研究所：太湖蓝藻水华监测及系统实习 ....................... 3 1. 实习内容 ........................................................................................................................... 3 2. 实习小结 ........................................................................................................................... 4
GIS及RS的应用实习报告
为了更深入地学习和认识地理信息系统和遥感系统在环境信息系统中的具体应用和重要应用，在环境信息系统实习周中，我们进行了一次对GIS的实习学习与参观和两次对遥感应用的学习参观。在这三次的实习中，我对自己以前所学习的抽象的理论知识有了更具体和深入的理解和掌握，对GIS及RS的广泛应用和重要性有了更清楚的认识。下面将分三次实习具体地报告相关的实习内容与我的实习小结，也就是我对实习内容的思考和感想。
一、 南京师范大学地理院GIS的实习
（地理所的简介：其实力、历史、人物、成绩等）
1. 实习内容
（1） 学习、兴趣与潜心GIS的思考和行为
GIS作为一门综合的学科，涉及多个领域的知识，包括地理学、地图学、计算机科学与技术、测绘科学与技术、管理科学等，而且GIS作为一个信息系统，在各个领域有着广泛与重要的应用，经常作为一个具体的领域的应用信息系统的子系统甚至是系统的基础平台，把GIS集成到具体的专业应用信息系统中去已经得到普遍的认识和充分地挖掘。因此学习并掌握好GIS对于专业人员和我们都具有重要的实际意义，那么我们应该如何来学习并掌握好GIS这门学科和技能呢，地理院的院长向我们介绍了他的经验、方法和思考。他把实现的过程分为学习GIS，兴趣GIS，潜心GIS三个阶段，通过这三个阶段的阶梯式达到和上升，最终实现掌握和熟练应用GIS的目标。
学习GIS（Learn GIS）阶段的渐进过程和应掌握的东西是：基本概念与方法→GIS软件平台→空间数据库建库→GIS相关算法→文档编写。基本概念有GIS的定义，这是最基础的概念，通过理解GIS的组成框架、操作对象、基本功能、应用领域四个方面的内容，把它们组合起来就是一个比较完整和准确的GIS的定义。GIS的组成框架是计算机硬件平台、基础软件平台和应用软件平台，操作对象是空间数据，基本功能有数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析与统计、产品制作与输出、二次开发与编程，应用领域有资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策、环境管理、灾害监测等。综合起来就可以得到GIS的一个准确的定义：GIS是由计算机硬件、软件集成而建立起来的信息系统，支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和输出，以解决各种复杂的涉及空间的规划和管理问题。GIS中的基本数据结构：矢量数据结构和栅格数据结构也是我们应该掌握的基本概念，它们是学习GIS的基础。基本方法是指空间分析的基本方法，因为空间分析是GIS最基本也是最强大的功能，这些方法有叠置分析、网络分析、缓冲区分析、空间统计分析。其中最重要的是缓冲区分析，它是针对点、线和面实体自动建立周围一定范围内的缓冲区多边形，可进行点要素、线要素和面要素的缓冲区分析。掌握了基本的概念和方法后，就要学会去应用和加深理解，这就要进入第二个过程：掌握一个GIS的软件平台。GIS的软件平台是学习和应用GIS的工具，必不可少，目前主要的GIS软件平台有国外的ArcGIS、MapInfo、MapGIS、GeoMedia等，国内的Supermap系列、Mirage、Topmap等。ArcGIS是国际上功能最强大、最为流行的GIS软件之一，可以选择为掌握的平台。接下来的空间数据库建库需要掌握基本的数据库知识和空间数据知识，然后通过GIS软件平台上的经常具体练习，就可以实现。而GIS的相关算法如最短路径算法、缓冲区算法等的掌握需要深厚的数学基础。文档编写是进行系统设计开发、产品输出等必不可少的环节，而且关系重大，而且其有着强制的标准和要求，我们应该通过不断地频繁练习来达到熟练的程度。
兴趣GIS（Interest GIS）阶段是一个过渡的阶段，也是一个学习升华的过程阶段，通过
第一阶段的任务式学习，上升到兴趣式学习，把学习GIS提升为兴趣。这个过程是在上一阶段的基础上来实现的，在学习和掌握了一定的基础知识后，每个人都会为GIS的强大功能和广泛应用而激动，都会产生很多的问题像这些功能是如何实现的，正是这样的一些心理过程会让人产生好奇心，进而激发强烈的深入的兴趣，当我们不断地去加强我们的好奇心和兴趣时，我们就成功了，我们就会进入到第三个阶段。潜心GIS(Research GIS)阶段是最终阶段，在兴趣的激发下，我们从两个层次深入地去研究GIS：工具GIS平台和应用GIS平台，通过深入的研究，可以在已经深刻掌握的平台上进行二次开发，以开发的产品作为专业领域的有效解决方案。最终我们将会实现一个质的转变：从一名学习者转变为一名高价值的创造者，这也就是我们的目标。
（2） 案例：昆山市危险化学品环境污染事故应急GIS系统
GIS的应用领域是非常广泛的，而且现在还在不断地挖掘，但是具体的应用系统案例我们以前没有见过，因此地理院的老师向我们展示了一个GIS系统的应用案例。该系统是地理院花了三个多月的时间自行开发的，并且已经应用到昆山市的环境污染事故应急系统中去了。系统由五个子系统组成，分别是危险品管理子系统、重点风险源管理子系统、应急单位管理子系统、应急分析子系统、应急预案管理子系统。老师向我们详细展示了各子系统的功能和使用方法、流程。GIS作为整个系统的平台，集成了多个数据库，有危险品数据库、风险源和应急单位数据库等，同时提供看可视化的系统界面和决策支持与输出。GIS在系统中的典型功能应用有最短路径和缓冲区分析，以确定应急单位赶往事故现场的最短路径和事故可能影响及应疏散的最大范围，这属于危险化学品环境污染事故应急中最重要的事情。
2. 实习小结
GIS既是一门综合的学科和有着复杂结构的技术，也是一个有着强大功能的系统和有着广泛应用的工具。把GIS应用到环境科学与工程中是必要的也是一种趋势，因为环境研究和保护离不开环境信息的采集和处理，而环境信息85%以上与空间位置有关，这正是GIS最强大的功能所在。因此，作为一名环境科学专业的学生，掌握GIS的基本技术和熟练使用这个工具就是专业学习的基本目标之一。兴趣是最好的方向、老师和动力，在学习GIS的基本理论知识的过程中，逐渐地培养起自己对GIS的兴趣是可行的也很重要，因而我们可以把学习GIS阶段和兴趣GIS阶段融合到一起来参与和实现。作为一名本科生，我觉得我们现在能够完成的也就是前两个阶段，其实兴趣GIS阶段和潜心GIS阶段也应该是融合到一起来参与和实现的，只是这个融合要到研究生或是工作中去进行。
对于GIS或是相关信息系统的教学方法在本次实习中，我有一些想法。我一直觉得结合具体的案例教学是最好的教学，这样可以让学生在具象的应用中理解和把握抽象的理论和方法。就像本次实习中的案例介绍中，很多同学就对GIS中的一些功能有了更清晰的认识，对其强大的功能感到吃惊，而这在当时我们上理论课时就没有反应。因此我非常赞成老师在其课程中介绍具体的结合课程的案例，也建议多采取这种有效的教学方法。
二、 校遥感学院：MODIS相关基础及资料应用实习
1. 实习内容
（1） MODIS相关基础及资料应用简介
遥感学院的老师向我们简要地介绍了一下MODIS的相关内容，主要有MODIS的背景、技术指标及产品介绍，DVB-S卫星数据接收系统和MODIS资料应用简介。MODIS是美国宇航局（NASA）EOS计划中的一小部分，在EOS计划中，NASA发射了两颗卫星Terra（上午星）和Aqua(下午星)，两颗星分别在上午和下午通过几十个通道大、中、小三级分辨率观测地球表面，并实时向地面传送观测数据。MODIS是其中的中分辨率成谱观测子系统，
其观测数据向地面传送，全球可以免费接收，从而充分地实现了数据的共享并降低了获取数据的成本。MODIS是一套传感器，通过近红外和红外遥感方式观测地球表面而获得观测数据，并把数据通过卫星广播（DVB-S）方式向地面传送。因此为了获取MODIS数据，地面必须建立相关的DVB-S卫星数据接收系统。MODIS的传感数据资料在很多领域有着重要的应用，例如在计算地面的植被覆盖率方面的应用。通过计算植被指数可以指示地面的植被覆盖率，植被指数可以通过MODIS获得的数据来计算：NVDI=（NIR-R）/(NIR+R).其中NIR,R分别是MODIS中的近红外和红外遥感数据。
（2） MODIS及风云卫星数据接收系统的参观
在听完MODIS的基础和应用简介之后，我们参观了我校的MODIS及风云卫星数据实时接收系统。这些实时数据量是巨大的，每天的数据量可达到30G左右，一个月将接收1TG的数据量，这对于平时我们所处理的数据量是无法比较的。在气象楼顶有两个卫星数据接收雷达，在龙王山有一个接收雷达，通过这些雷达实时地接收通讯卫星传送的数据，并把数据利用线路传送到下面的接收终端中，终端实时地接收数据并进行数据预处理，然后把数据通过局域网络发送到其它的处理终端中进行更进一步的处理和存储。
2. 实习小结
由于我们之前没有学过遥感的基础知识，因而对老师所讲的一些内容如MODIS的技术指标、产品分级、数据格式、遥感方式等不是很理解。但是通过老师的介绍和对数据接收系统的参观之后，对于MODIS的概念、产品、数据和资料的应用等我还是有了初步的认识和理解。尤其是在对数据接收系统的参观和老师的介绍后，我对整个MODIS数据的接收过程，数据格式及其使用和应用有了比较深刻的了解。MODIS数据及风云卫星个观测数据对于进行气象研究、环境科学研究和地学研究等具有重要的价值，特别显得突出的是，所有的数据都是实时的，这是的基于这些数据的研究成果具有更大的实际意义。
三、 中科院南京地理与湖泊研究所：太湖蓝藻水华监测及系统实习
（地理所的简介：其实力、历史、人物、成绩等）
1. 实习内容
（1） 水色遥感和太湖蓝藻水华卫星监测
段老师向我们简要地介绍了他们的研究内容之一：湖泊水体的水色和太湖蓝藻水华的卫星监测的研究原理、方法、数据和结果。水色遥感（RS）就是通过红外遥感得到水体的反射光谱曲线，然后通过对曲线特征与水体叶绿素的浓度的响应的研究来确定水体的质量。湖泊水体中的叶绿素会吸收红外线，然后发射出荧光，在光谱曲线上体现为荧光峰，通过对不同湖泊水体的荧光峰特征的计算和研究，并实地测得水体中的叶绿素浓度后，可以建立模型，进而获得荧光峰特征（位置、高度和面积）与叶绿素浓度的响应方程。利用经过验证的响应模型，就可以通过输入水体水色遥感（RS）数据而计算出水体的叶绿素浓度（模型输出），从而可以进一步地对水质进行评价。响应模型的建立和实现使我们可以不必去实地测量考察来获得相关的数据，在任何地方只要能获得水色遥感的数据就可以间接地得到我们所需的水质数据，大大降低了成本和工作量，也更为高效和快速。
太湖蓝藻水华已经成为一个严重的环境污染问题，并影响着周围居民的生活用水等各个生活方面，对其进行实时监测以预警以及加大治理措施、改善水质是我们必须采取的措施。太湖蓝藻水华的卫星监测同样是利用遥感（RS）来实现的，通过RS获得水体的近红外反射光谱曲线，比较发生水华现象的水体与正常水体的光谱曲线的差异，我们可以对太湖水体进
行卫星实时监测。而且通过卫星遥感还能获得太湖水体的实时影像，从而能进行具体的空间监测和定位分析。
（2） 地理与湖泊数据库及太湖蓝藻在线监测系统 地理与湖泊的研究需要大量的数据，同时也将产生大量的数据，实现数据的高效共享将节省巨大的成本和重复工作，我们参观了地理与湖泊研究所的地理与湖泊数据库。数据库分多主题子数据库，由专门的人员进行数据库的管理和维护，数据库的访问需要身份验证，在研究所内部的人员均可免费获得数据库中的海量数据，同时注册人员还可以上传其研究数据，并通过上传可以获得一定的下载权限。该数据库对于地理和湖泊研究而言是具有重大价值的。
段老师还向我们展示了太湖蓝藻在线监测系统的操作端界面。研究所在太湖水下建立了一个传感器子系统，利用电信的GPRS网络把获得的传感数据实时（每3秒）地传送到研究所，从而实现研究所在南京就可以对太湖进行实时监测，并利用监测的数据进行进一步的研究。研究所打算在太湖建立十个到二十个传感器，进而构建一个太湖传感器监测网络，实现对太湖的全面在线监测。
2. 实习小结
对于遥感（RS），我们虽然没有进行相关课程的学习，但通过这两次的实习，我已经对其在环境科学中的重要应用有了初步的认识，相信利用RS工具和技术将大大提高环境科学研究工作的效率和有效性。作为目前3S(GIS、RS、GPS)集成技术中的一大组成部分，RS具有和GIS同等重要的地位和应用。RS加强地实现了空间数据的获取和采集，而GIS则加强地实现了空间数据的分析和处理。
传感器从地面补充了RS的数据采集和获取，实现了GIS的数据采集和获取，可以作为GIS的数据采集终端。传感器网络将是一个未来的发展方向，只是目前传感器子系统建设费用过高，已建立的一个太湖子系统就花了二百多万，相信随着相关技术的发展，费用会大大地下降。当其建设费用下降巨大后，将获得更广泛的应用，在环境在线监测的各个领域及其它领域都将出项传感器网络的身影。