基于影像目錄的多源多尺度影像數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

廈門精圖信息技術(shù)股份有限公司 劉 果 李旭芳

一、引言

隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，影像的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。研究如何有效地管理呈幾何級(jí)增長的多來源、多尺度、多分辨率的影像，既有理論價(jià)值又有實(shí)際意義。傳統(tǒng)的影像數(shù)據(jù)管理通常采用分幅文件式管理，或者將合幅影像存入數(shù)據(jù)庫，前者結(jié)構(gòu)松散且不利于對影像空間范圍的檢索，后者占用存儲(chǔ)且影像質(zhì)量缺失。本文采用文件結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的模式，利用ESRI的Geodatabase模型中的柵格目錄，借助ARCSDE這一空間數(shù)據(jù)通路，實(shí)現(xiàn)對海量影像數(shù)據(jù)的管理。

二、影像數(shù)據(jù)庫的組織與設(shè)計(jì)

本文所論述影像數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，首先是將海量分幅的影像按照產(chǎn)品類型＋影像尺度＋衛(wèi)星類型＋成圖年份＋坐標(biāo)系統(tǒng)＋文件格式的規(guī)則分級(jí)存儲(chǔ)于文件服務(wù)器中，完成后通過ARCSDE（連接資源計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)單元）引擎按照相應(yīng)的命名規(guī)則建立柵格目錄，將文件服務(wù)器中對應(yīng)的影像數(shù)據(jù)加載進(jìn)來，建立文件索引關(guān)系存放入ORACLE數(shù)據(jù)庫中，如圖1。

圖1 影像數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)圖

影像的存儲(chǔ)采用文件結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的方式，影像數(shù)據(jù)本身以文件系統(tǒng)方式管理，在數(shù)據(jù)庫中記錄影像文件的相對存儲(chǔ)路徑和名稱，ORACLE數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的是影像的快視圖及其元數(shù)據(jù)，具體的模型結(jié)構(gòu)如圖2。

三、影像數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

影像數(shù)據(jù)庫建設(shè)采用的ARCGIS10.0＋ORACLE10G，主要經(jīng)過以下幾個(gè)過程：空間參考的定義、影像數(shù)據(jù)的壓縮、影像的文件存儲(chǔ)分幅影像存放入文件服務(wù)器、影像壓縮、柵格目錄建庫、金字塔建設(shè)。

（1）空間參考的定義。影像數(shù)據(jù)都必須有一個(gè)空間參考，因此在建庫前一定要預(yù)先定義空間參考，地理坐標(biāo)系統(tǒng)或投影坐標(biāo)系統(tǒng)。

（2）影像數(shù)據(jù)的壓縮。由于影像數(shù)據(jù)量的多源、多尺度、多分辨率，因此在導(dǎo)入到柵格目錄前需對分幅影像進(jìn)行壓縮，節(jié)省存儲(chǔ)空間，從總體上提高性能。本文采用無損壓縮，保證其柵格像元值不改變。

（3）影像的文件存儲(chǔ)。按照影像文件的存放規(guī)則（如圖1），在保證每幅影像文件的坐標(biāo)參考及質(zhì)量無誤的情況下，按照規(guī)則存放到文件服務(wù)器中。

（4）柵格目錄的建立。目前，ARCSDE管理影像的方式主要有柵格數(shù)據(jù)集、柵格目錄、鑲嵌數(shù)據(jù)集。而柵格目錄每個(gè)柵格是獨(dú)立的，便于更新與維護(hù)；相比鑲嵌數(shù)據(jù)集，柵格目錄模型較為成熟，且保留原來的色彩。因此，采用柵格目錄RasterCatalog這種方式存儲(chǔ)影像數(shù)據(jù)，將海量的影像加載到柵格目錄中。

（5）金字塔的建立。通過建立影像金字塔，采用分而治之的方法將影像分塊索引儲(chǔ)存，在應(yīng)用時(shí)直接取其中某一級(jí)作為操作對象，分塊查詢繪制，這樣可以大幅度提高整體效率。具體操作方法為：待影像入庫后，選中影像數(shù)據(jù)庫，點(diǎn)擊右鍵，創(chuàng)建金字塔。

（6）元數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。元數(shù)據(jù)是解釋影像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，其包含如數(shù)據(jù)源、成像日期、傳感器、分辨率、波段數(shù)、投影信息、比例尺、隸屬單位、生產(chǎn)情況等信息。傳統(tǒng)的做法是采用純文本文件的方式存放，而采用柵格目錄的方式，可以直接將元數(shù)據(jù)以記錄的方式存放在對應(yīng)分塊影像的記錄上。

四、影像數(shù)據(jù)庫的更新及實(shí)例

（1）更新。良好的更新機(jī)制決定了影像數(shù)據(jù)庫的生命力，采用柵格目錄儲(chǔ)存和管理影像的優(yōu)勢正在于此，針對每一年份的影像，直接采用新建該時(shí)態(tài)的柵格目錄，即實(shí)現(xiàn)增量更新。對于同一年份新增的影像，由于每個(gè)柵格是單獨(dú)儲(chǔ)存于柵格目錄之中，因此只需更換相應(yīng)的柵格數(shù)據(jù)即可，將新增影像賦上時(shí)間綴導(dǎo)入，就會(huì)在空間上覆蓋原來的影像。如果想看該年份的最新影像，可以重新選擇并創(chuàng)建圖層，即可瀏覽該年份的不同影像。本更新方法也可在重疊區(qū)查看到同一圖幅影像的不同代次。

（2）實(shí)例。本文以廈門市為例，采用ARCGIS10＋ORACLE10G，運(yùn)用文件與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式，選用柵格目錄的方式存儲(chǔ)和管理從2007年到2011年航片和衛(wèi)片，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)從空間和時(shí)間上的無縫存儲(chǔ)。通過該存儲(chǔ)方式，用戶可以將多個(gè)時(shí)態(tài)的影像進(jìn)行疊加，展示不同代次的影像，觀察出環(huán)境的變遷及某一空間位置的地表變化情況。采用柵格目錄，對影像數(shù)據(jù)的有序和規(guī)范化管理，一方面可以降低ORACLE數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)量相對于柵格數(shù)據(jù)集僅有30%；另一方面可以降低客戶和服務(wù)器間的數(shù)據(jù)交換量，方便快速地瀏覽及調(diào)用影像數(shù)據(jù)。

五、結(jié)束語

本文將海量影像按照統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)分幅分層進(jìn)行有效組織和管理，采用文件與數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式，通過柵格目錄實(shí)現(xiàn)對海量影像數(shù)據(jù)的集成管理。該模式可以高效率的、無縫集成的、有效的管理多數(shù)據(jù)源多尺度多分辨率的影像，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)從鳥瞰到細(xì)看、從高尺度到低尺度、從全貌到細(xì)節(jié)的無縫式的快速瀏覽、漫游、調(diào)用。

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