杭州市1∶2 000正射影像數(shù)據(jù)入庫若干問題初探

張長(zhǎng)榮

數(shù)字正射影像圖(Digital Orthophoto Map,縮寫 DOM)是數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品(4D產(chǎn)品)的重要組成部分。它是利用數(shù)字高程模型(DEM)對(duì)經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空相片,逐像元進(jìn)行投影差改正、鑲嵌,按基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)集;它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像,具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)、周期短、見效快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。近年來,正射影像數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用層次不斷發(fā)展,已逐步在國土、交通、電力、城管等領(lǐng)域拓展。為了對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的應(yīng)用、管理和分發(fā),各城市都在建立自己的正射影像數(shù)據(jù)庫,以空間數(shù)據(jù)庫的形式管理影像數(shù)據(jù)已成為業(yè)界的共識(shí)。本文結(jié)合杭州市的實(shí)際情況,對(duì)正射影像數(shù)據(jù)入庫的若干技術(shù)問題進(jìn)行探討。

1 ArcSDE影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

杭州市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)建設(shè)與管理采用的基礎(chǔ)平臺(tái)是ArcGIS,為了平臺(tái)的統(tǒng)一,影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)選用ArcSDE是合適的。ArcSDE管理影像方式有連續(xù)的柵格數(shù)據(jù)集(RasterDataset)和柵格目錄(RasterCatalog)兩種。柵格數(shù)據(jù)集是所有影像拼接成一個(gè)柵格,存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中,柵格目錄是每個(gè)影像存儲(chǔ)成一個(gè)柵格數(shù)據(jù)集,是表的一條記錄,數(shù)據(jù)庫表可以有多行記錄。柵格目錄具有以下優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)柵格都是獨(dú)立的,利于更新和數(shù)據(jù)庫維護(hù);可查詢?cè)L問單個(gè)數(shù)據(jù)集,可以根據(jù)用戶定義的屬性在表中加入用戶定義字段,每個(gè)柵格數(shù)據(jù)集可以用不同的顯示選項(xiàng)。DOM正射影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方式采用RasterCatalog,DEM柵格數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理采用RasterDataset方式。

2 影像壓縮與影像金字塔

影像數(shù)據(jù)在入庫時(shí),要選擇合適的壓縮方式,DOM選用JEPG2000壓縮方式,DEM采用LZ77。影像建庫時(shí)要?jiǎng)?chuàng)建影像金字塔,以提高服務(wù)器和客戶端之間數(shù)據(jù)的優(yōu)化顯示性能,金字塔就是采取逐層降低分辨率的方法表達(dá)數(shù)據(jù)集。在金字塔中,選取當(dāng)前需要的分辨率的數(shù)據(jù),可以加速圖像數(shù)據(jù)的顯示。目前有三種方法構(gòu)建金字塔：相鄰采樣法、雙線性采樣法、立方采樣法。本次影像數(shù)據(jù)庫的建立是采用相鄰采樣法建立金字塔。金字塔的建立可在服務(wù)器端,也可在客戶端完成。在ArcSDE中建立RasterCatalog數(shù)據(jù)集：采樣間隔：0.2 m;像素類型：8位無符號(hào)整型;金字塔級(jí)別：5;重采樣類型：Nearest Neighbor;壓縮方式：JEPG2000無損壓縮,其他選擇默認(rèn)設(shè)置。

3 影像數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)

DOM影像數(shù)據(jù)應(yīng)建立相應(yīng)的元數(shù)據(jù),包括圖號(hào)、圖名、攝影時(shí)間等,如表1所示。

表1 DOM影像數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)

4 影像數(shù)據(jù)庫建立

影像數(shù)據(jù)庫采用客戶/服務(wù)器(C/S)體系結(jié)構(gòu)?？蛻舳嘶贏rcObjects或ArcEngine對(duì)象模型和 Visual C#開發(fā),服務(wù)器端采用WINDOWS 2003 SERVER操作系統(tǒng)及ORACLE 9I數(shù)據(jù)庫和ArcSDE。圖1是影像數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)圖。

5 影像數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)管理

采用兩種方式實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)管理：1)ArcSDE的版本管理方式。ArcSDE中有一個(gè)缺省版本“Default”,該版本是作為所有版本的父版本,影像數(shù)據(jù)的管理與運(yùn)行過程中,可以按不同的時(shí)間段建立版本,影像導(dǎo)入、導(dǎo)出時(shí),可以指定版本;2)采用“歷史庫”的方式。建立“歷史庫”,DOM影像數(shù)據(jù)入庫時(shí)建立相應(yīng)的元數(shù)據(jù)庫,以特定字段記錄影像的狀態(tài),以區(qū)分是作為當(dāng)前數(shù)據(jù)還是作為歷史數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)中設(shè)計(jì)“狀態(tài)”(Status)字段,該字段記錄了該幅DOM的現(xiàn)勢(shì)狀態(tài),“0”表示最新。該幅影像更新時(shí),新入庫的影像的狀態(tài)值設(shè)為“0”,數(shù)據(jù)庫中的已有影像的狀態(tài)值遞增“1”,成為“n”,代表第“n”次更新前的影像。

6 影像數(shù)據(jù)入庫軟件開發(fā)

6.1 基礎(chǔ)平臺(tái)

操作系統(tǒng)：Windows XP。

GIS 平臺(tái) ：ArcEngine。

6.2 開發(fā)工具

MicroSoft Visual Studio 2005,C#。

6.3 軟件功能

影像數(shù)據(jù)入庫及管理應(yīng)有以下基本功能：1)影像數(shù)據(jù)輸入。提供交互方式單幅影像入庫和交互方式批量影像入庫兩種方式;2)影像數(shù)據(jù)顯示和瀏覽。a.按比例尺顯示影像。b.按坐標(biāo)范圍顯示。c.按區(qū)域顯示。d.導(dǎo)航窗口：導(dǎo)航窗口顯示影像范圍的略圖,導(dǎo)航窗口和地圖主窗口實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。e.視圖放大、縮小、漫游等功能;3)影像查詢分析;4)影像數(shù)據(jù)輸出。分為按地理范圍輸出、按圖幅號(hào)輸出兩種方式,用戶可以根據(jù)需要選擇。

6.4 關(guān)鍵接口

影像數(shù)據(jù)入庫工具開發(fā)涉及三個(gè)核心接口組件：1)Raster-Dataset格式影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入：IRasterLoader。該接口是ArcObjects組件庫的一個(gè)接口,屬于“ESRI.ArcGIS.DataSourcesRaster”命名空間(NameSpace),可以借用該接口以特定方式將分幅的DEM導(dǎo)入到柵格數(shù)據(jù)集,支持單幅與批量輸入;2)RasterCatalog格式影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入：IRasterCatalogLoader。該接口屬于“ESRI.ArcGIS.DataSourcesRaster”命名空間(NameSpace),可以利用該接口實(shí)現(xiàn)單幅數(shù)字正射影像或衛(wèi)星影像的導(dǎo)入,支持單幅和批量方式;3)影像數(shù)據(jù)導(dǎo)出：IRasterExporter。該接口屬于“ESRI.ArcGIS.Carto”命名空間(NameSpace),可以利用該接口實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。

[1]陳文通.大比例尺彩色數(shù)字正射影像地圖制作及建庫技術(shù)初探[J].城市勘測(cè),2005(4)：11-14.

[2]王玲蘭.數(shù)字正射影像圖建庫的思考[J].山西建筑,2004,30(1)：135-136.