数字图像处理的技术及其在GIS中的应用

张坤平

摘要：数字图像处理技术是科学技术进步的产物，图片是人类获取信息与认识世界最主要的途径，因此数字图片技术的广泛应用，使图片的传播更加的便利，使人类更加深入的认识世界，本文重点探讨了数字图像处理的技术应用，以及在地理信息系统中的具体应用，以及数字图像处理技术在地理信息系统中的作用。

关键词：数字图像处理 GIS 技术应用

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00

数字图像处理就是利用计算机对图像信息进行加工来满足人类视觉或心理需求的行为，实质上是一串能够被计算机还原显示和输出为一幅图像的数字码，在科学技术高度发展的现代社会，人类对信息的获取与传输主要依靠图像，所以图像对于人类认识世界，认识社会都有着很重要的作用。图像处理技术发展时间并不长，其技术起源是在20世纪20年代，至今还不到一个世纪，因此数字图像技术还未被完全的开发和利用，现如今除了对图片作出处理之外，也在GIS（地理信息系统）中被充分应用。数字图像处理技术在GIS中的应用，为地理信息系统的发展完善作出了巨大的贡献。

1数字图像技术的发展与现状

数字图像技术的应用就是图片通过计算机网络传递的过程中将图片转化成一组具有特定规律的计算机可以接受的数字形式，一般是用数字矩阵来表达的。所以数字图像处理技术的发展是在计算机基础上发展来的，主要是靠计算机水平和数学理论作为发展动力，换言之就是计算机的发展推动数字图像处理技术的发展。

随着计算机的发展，数字图像技术也开始发展，数字图像技术的起源是20世纪20年代，但真正的发展是在20世纪40年代计算机技术开始发展之后，其最早期的处理是以傅里叶变换为基础对图像进行简单的处理，但是由于当时的计算机的容量很小，而图片的容量却很大，因此这个阶段的图像处理通常是分段进行，并且时间也较慢，所以在当时的实用性并不是很强[1]。

一直到了20世纪80年代，随着计算机技术实现质的飞跃后，数字图像处理才真正的在计算机中实现，其真正的价值意义才被发掘，并且随着数字化仪与扫描仪的生产与运用、遥感技术的发展与数学算法的成熟都在一定程度上促进了数字图像技术的进步与完善，其主要的应用范围是在通讯技术、宇宙探索、遥感技术、生物医学、工业生产、气象预测、计算机科学军事技术、侦缉破案考古以及测绘等等方面，数字图像处理技术的应用为这些领域的发展打开了新的发展领域。

2数字图像处理的基本理论与技术

数字图像处理自从其发展以来一直在不断的发展与完善，不断的寻求新的理论与算法，在不断的发展探索中形成了多种理论。

（1）小波理论。小波理论相对于傅里叶变换有着很大的优越性，但是小波理论的真正突破是从20世纪80年代开始的，虽然经过了长时间的发展但还是存在很多的问题亟待解决。小波理论还被成为数学的“显微镜”[2]，当前对小波理论的应用还大多数在2维，目前仍然在探讨阶段。

（2）分形理论。分形理论是由英国人创立的，是非线性代数中的一个分支，它在自然科学中被广泛的应用，在自然界中的物质大都可以分为两种情况，一种的有形状尺度的，例如一棵树的高度，也有没有具体的形状尺度的，比如雨雪，而这些没有尺度的就是分形，在图像中分形几何的物质大量的存在，所以在数字图像处理中分形理论被大量的运用。

（3）人工神经网络。人工神经网络顾名思义就是模仿人脑在工作中的方式而设计的一种机器，它具有不断的获取知识而解决问题的能力，在快速的运算以及学习理论的能力都有着非常重要的成果。人工神经网络已经被应用到很多领域，对于图像处理领域主要应用于字体字符的识别、语音、签字、指纹、人脸等的识别，以及对癌细胞的识别，心电图与脑电图的分类等等。虽然在人工神经网络方面取得了一定的成果，但是仍然是处于初级阶段，发展道路仍然很漫长。

（4）遗传算法。遗传算法在近几年来的研究中广受欢迎，其主要是依据生物学中的遗传规律来研究生物个体之间的关系，数字图像处理中主要是运用遗传算法来对图像进行分类，并且也取得了一定的成果，但是遗传算法的价值不仅在于此，更多的价值有待发掘。

（5）数学形态学。形态学本是生物学种研究植物、动物的结构的一个分支，后来被应用于以形态为基础对图形进行分析的一种数学工具。数学形态学在数字图像处理中可以简化图片的数据，保持图像的基本图形。

3 熟悉图像处理在GIS中的应用

GIS（地理信息系统）是一门在诸多学科的基础上发展起来的一门学科，有独立的学科体系，GIS中融合了地理学、地图学、测量学以及计算机等科学，它主要作为获取、整理、分析和管理地理空间数据的重要工具与技术手段，近年来被广泛的关注与发展，并且取得了一定的成果，但是GIS是具有非常鲜明的时代性的学科，所以随着时代的不断进步，GIS也会不断的发展。当前我国对GIS的研究仅停留在了3维，所以发展研究的空间仍然很大。

当前我国运用的GIS系统主要是以数字图像处理技术为基础的，GIS的编辑、存储以及查询等都是运用的图像处理技术；根据GIS的发展动向来看，今后的GIS将会主要依据遥感技术，而遥感技术就是图像处理技术中的技术要领；GIS中运用到的数据分析也是依靠的数字图像处理技术理论来对数据进行压缩和编码的，因此GIS的发展与完善都离不开数字图像处理，并且随着数字图像处理的不断的发展，GIS也会随之不断的前进。

4结语

数字图形处理技术主要依据电子计算机的发展而发展，因此数字图形处理的发展受计算机行业的发展速度影响，今后其应用也会越来越广泛，并且也会一直影响GIS的发展与创新，数字图形处理在GIS中的应用也会越来越深入。

参考文献

[1] 徐飞，施晓红.MATLAB应用图像处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.

[2] 胡圣武，潘正风，梅天灿.数字图像处理的技术及其在GIS中的应用[J].测绘通报，2004（5）.