基于GeoSOT的遙感影像移動服務(wù)系統(tǒng)

摘要 當(dāng)前移動地圖服務(wù)存在著基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新周期長的問題，而遙感影像具有直觀性和現(xiàn)勢性以及更新周期短的特點，因此，可考慮將遙感影像用于移動終端的地圖服務(wù)中。然而，遙感影像普遍采用景和圖幅為單位進(jìn)行分發(fā)服務(wù)，在移動地圖服務(wù)中依然會制約更新效率，針對這一情況，本文采用GeoSOT全球剖分網(wǎng)格為基礎(chǔ)，提出基于GeoSOT的遙感影像快速更新機(jī)制，基于該機(jī)制，開發(fā)和實現(xiàn)了遙感影像移動服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)對遙感影像數(shù)據(jù)的存儲、檢索、請領(lǐng)與分發(fā)各個應(yīng)用環(huán)節(jié)形成統(tǒng)一的小影像塊服務(wù)單元，并采用成熟的ACE通信框架，為移動用戶提供快速的的地圖、局部更新、訂閱和主動推送等遙感影像服務(wù)。

關(guān)鍵詞 GeoSOT；語義統(tǒng)一；局部更新

中圖分類號 P209 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0161-01

隨著高分辨率對地觀測技術(shù)以及衛(wèi)星、航空產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，遙感影像已成為人們實際生活中重要信息來源。天地圖、百度和谷歌等手機(jī)地圖服務(wù)為眾多移動用戶提供出行便利，但地圖服務(wù)更新周期一般較長且更新過程復(fù)雜，在地貌發(fā)生變化區(qū)域，移動用戶采用未更新的歷史數(shù)據(jù)服務(wù)容易被誤導(dǎo)，因而，用戶渴求最新周期短的地圖服務(wù)模式。因此，采用更新周期短的遙感影像作為的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成為移動地圖服務(wù)的新發(fā)展方向。然而，當(dāng)前遙感影像的請領(lǐng)與分發(fā)主要以景、圖幅為單位，數(shù)據(jù)量較大，特定目標(biāo)區(qū)域的影像一般需要進(jìn)行切割、拼接、融合等處理，也就是說遙感影像更新需要耗費(fèi)很長時間。針對這些因素，本文提出了基于GeoSOT的遙感影像快速更新機(jī)制，基于該機(jī)制，開發(fā)和實現(xiàn)了遙感影像移動服務(wù)系統(tǒng)，統(tǒng)一了遙感影像的存儲、索引、請領(lǐng)與分發(fā)各個應(yīng)用環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)單位（剖分網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊）。該系統(tǒng)采用成熟ACE通信框架保障了移動通信傳輸可靠性，為移動用戶提供全球范圍內(nèi)的地圖服務(wù)、局部更新、訂閱和主動推送等遙感影像服務(wù)。

1 遙感影像剖分化存儲與索引

1.1 GeoSOT概述

全球剖分網(wǎng)格GeoSOT（Geographical coordinate global Subdivision based on One-dimension-integer and Two to n-th power），全稱為基于2n一維整型數(shù)組地理坐標(biāo)的全球剖分網(wǎng)格，其核心思路是：通過三次地球擴(kuò)展（將地球擴(kuò)展為512°×512°、將1°擴(kuò)展為64′、將1′擴(kuò)展為64″），實現(xiàn)整度、整分的四叉樹剖分，形成一個上至地球（0級）、下至厘米級面元（32級）的多尺度四叉樹網(wǎng)格。網(wǎng)格編碼設(shè)計有四種形式：四進(jìn)制1維編碼、二進(jìn)制1維編碼、二進(jìn)制2維編碼、十進(jìn)制2維編碼。這四種形式是完全對應(yīng)、一致的。該系統(tǒng)采用二進(jìn)制1維編碼，可以轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格的定位角點的經(jīng)緯度，定位角點的定義與網(wǎng)格所在區(qū)域有關(guān)。

全球剖分網(wǎng)格GeoSOT具有全球無縫覆蓋、多尺度、全整型編碼等特性，采用GeoSOT作為數(shù)據(jù)組織的基礎(chǔ)，可實現(xiàn)海量遙感影像數(shù)據(jù)的高效存儲、快速檢索與按需分發(fā)。

1.2 GeoSOT遙感影像快速更新機(jī)制

遙感快速更新機(jī)制核心思路是：1）遙感影像數(shù)據(jù)按照GeoSOT網(wǎng)格進(jìn)行金字塔構(gòu)建。2）把變化區(qū)域表達(dá)為最小外包剖分網(wǎng)格的集合。3）按照影像金子塔進(jìn)行局部更新服務(wù)。

首先把海量遙感影像存儲在剖分集群里，由于集群中的各個存儲單元與剖分網(wǎng)格關(guān)聯(lián)在一起，可以依據(jù)網(wǎng)格編碼直接定位到關(guān)聯(lián)的物理存儲單元，提高存取訪問效率。

單個遙感影像采用與全球剖分編碼相結(jié)合的壓縮影像金子塔存儲，將同一區(qū)域不同剖分層級對應(yīng)分辨率的影像用金子塔組合起來，根據(jù)用戶需要區(qū)域的大小來分發(fā)不同尺度，不同分辨率的影像，達(dá)到按需分發(fā)的效果。并且基于Hilbert編碼建立了剖分金字塔的索引機(jī)制。

對熱點區(qū)域最新遙感影像數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動或手工提取變化區(qū)域，把變化區(qū)域表達(dá)為最小外包剖分網(wǎng)格的集合。當(dāng)進(jìn)行影像更新時，只需傳輸覆蓋變化區(qū)域的影像面片即可，從而減少影像更新時的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)擔(dān)。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

遙感影像移動服務(wù)體系結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)層和應(yīng)用層，如圖1所示：

其中：1）數(shù)據(jù)層包括遙感影像數(shù)據(jù)、熱點區(qū)域的變化影像數(shù)據(jù)和剖分金字塔索引數(shù)據(jù)的管理。 2）網(wǎng)絡(luò)層包括3G、WiFi、電臺和集群內(nèi)部局域網(wǎng)的通信保障。3）服務(wù)層提供地圖、局部更新、訂閱和主動推送服務(wù)。4）應(yīng)用層包括智能手機(jī)、PAD和筆記本等移動設(shè)備的應(yīng)用。

3 系統(tǒng)組成與功能

遙感影像移動服務(wù)系統(tǒng)由剖分存儲子系統(tǒng)、高效檢索子系統(tǒng)、通信保障子系統(tǒng)、影像服務(wù)子系統(tǒng)和移動終端子系統(tǒng)組成，其中：1）剖分存儲子系統(tǒng)，基于剖分集群管理所有服務(wù)數(shù)據(jù)，為影像服務(wù)子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)檢索功能，通過通信保障子系統(tǒng)為移動應(yīng)用子系統(tǒng)提供影像數(shù)據(jù)。2）通信保障子系統(tǒng)，基于ACE自適配通信環(huán)境的反應(yīng)器模式框架，為其它子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸功能，支持?jǐn)帱c續(xù)傳。3）影像服務(wù)子系統(tǒng)，為移動用戶提供地圖服務(wù)、局部更新服務(wù)、訂閱服務(wù)和主動推送服務(wù)。主要功能包括處理移動應(yīng)用子系統(tǒng)請求，根據(jù)請求在剖分存儲子系統(tǒng)檢索相應(yīng)影像數(shù)據(jù)，根據(jù)檢索結(jié)果啟動影像數(shù)據(jù)傳輸鏈路功能。4）移動應(yīng)用子系統(tǒng)，為移動設(shè)備用戶提供遙感數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用，主要功能包括基于剖分網(wǎng)格編碼提交數(shù)據(jù)請領(lǐng)申請、接收遙感影像數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)可視化。

4 技術(shù)特點

1）該系統(tǒng)對遙感影像數(shù)據(jù)的存儲、檢索、請領(lǐng)與分發(fā)采用了

統(tǒng)一全球剖分網(wǎng)格，在各個應(yīng)用環(huán)節(jié)形成區(qū)域概念的語義統(tǒng)一，可以提高系統(tǒng)效率。

2）依托變化影像數(shù)據(jù)管理，結(jié)合移動設(shè)備屏幕特征，為熱點區(qū)域提高局部更新服務(wù)，可以彌補(bǔ)現(xiàn)在地圖服務(wù)更新周期長、更新過程復(fù)雜，提高遙感應(yīng)用服務(wù)的實時性。

3）提供地圖、局部更新、訂閱和主動推送等多種服務(wù)，可以滿足移動用戶各種差異化應(yīng)用需求。

5 結(jié)束語

基于GeoSOT全球剖分網(wǎng)格，提出了遙感影像快速更新機(jī)制，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了遙感影像移動服務(wù)系統(tǒng)，經(jīng)過實際系統(tǒng)開發(fā)與測試驗證，系統(tǒng)用戶可以在任意時刻任意地點快速獲得影像服務(wù)，進(jìn)而獲得更加直觀和詳細(xì)的移動地圖服務(wù)。

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