基于ArcEngine的城市影像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開發(fā)

郭范春，郭祥龍，侯 雪

（1.遼寧省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，遼寧 沈陽 110034；2.遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽 110034；3.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)測繪院，遼寧 沈陽 110004）

隨著衛(wèi)星遙感以及數(shù)字航空攝影技術(shù)的發(fā)展，人們可以快速、廉價(jià)地獲得各種分辨率的影像。影像數(shù)據(jù)形象、直觀、易于識別，是人們獲取信息的重要途徑，人們越來越重視影像數(shù)據(jù)的管理和使用。在數(shù)字城市基礎(chǔ)地理空間框架建設(shè)中，影像數(shù)據(jù)作為其中核心數(shù)據(jù)之一已成為重要的建設(shè)內(nèi)容。一般包括0.5m 分辨率的二調(diào)DOM 數(shù)據(jù)、國家局支持的0.2m 分辨率的航空攝影和各地方大比例尺航測獲得更高分辨率影像，以及歷年獲得的遙感影像和地圖更新獲得的航飛影像。這些數(shù)據(jù)具有多源、多分辨率、多時(shí)相的特點(diǎn)，為方便這些數(shù)據(jù)的管理和利用，需對它們進(jìn)行高效地組織管理。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料的查詢和歸納，影像管理可大致歸納為4類：①以文件形式存儲；②以數(shù)據(jù)庫形式存儲，主要包括利用ORACLE Spatial存儲影像數(shù)據(jù)以及利用ESRI 公司的空間數(shù)據(jù)庫中間件ArcSDE配合傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Server＼Oracle＼DB2來存儲影像數(shù)據(jù)；③文件數(shù)據(jù)庫混合存儲管理；④網(wǎng)絡(luò)化的集群高性能存儲。綜合分析上面的存儲形式，純文件形式存儲可維護(hù)性、安全性差，部署、移植數(shù)據(jù)煩瑣，在動(dòng)態(tài)顯示時(shí)以塊狀相繼出現(xiàn)，視覺上不連續(xù)等；數(shù)據(jù)庫形式存儲和網(wǎng)絡(luò)化的集群高性能存儲數(shù)據(jù)組織繁瑣、投資大；文件數(shù)據(jù)庫混合存儲管理是可接受的一種方式。本文主要研究采用文件數(shù)據(jù)庫混合存儲，基于ArcEngine組件開發(fā)影像管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的開發(fā)與架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)的開發(fā)

城市影像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的主要功能包括對遙感衛(wèi)片、城市高分辨率影像、街景影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理、入庫、查詢展示、分析決策、數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)等，其實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)路線如下：

1）系統(tǒng)采用C／S模式構(gòu)建，在C／S模式下實(shí)現(xiàn)相關(guān)影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、渲染展示、分發(fā)服務(wù)功能。

2）系統(tǒng)采用CJHJ 作為開發(fā)語言，采用Microsoft Visual Studio 2005 作為開發(fā)環(huán)境；部分工具利用C＋＋語言實(shí)現(xiàn)。

3）采用ESRI的ArcEngine作為GIS 平臺，利用其相關(guān)組件實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)瀏覽展示等功能。

4）采用Oracle作為數(shù)據(jù)庫管理軟件，采用編目文件展示、基于元數(shù)據(jù)查詢影像的方式對影像成果數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

城市影像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)在邏輯上主要?jiǎng)澐譃橹螌印?shù)據(jù)層、組件層、應(yīng)用層和用戶層，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

1）支撐層主要指支撐系統(tǒng)運(yùn)行的軟件和硬件設(shè)備，這里主要包括服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等必須的硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)等支撐系統(tǒng)運(yùn)行必備的軟件環(huán)境。

2）數(shù)據(jù)層主要為系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)資源，主要包括影像數(shù)據(jù)庫、矢量數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)運(yùn)行庫等內(nèi)容。其中，影像庫存儲各類專題影像；矢量數(shù)據(jù)庫為與影像相關(guān)聯(lián)的矢量類型數(shù)據(jù)，為矢量柵格一體化瀏覽提供數(shù)據(jù)支撐；元數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)查詢、瀏覽、下載影像提供數(shù)據(jù)支撐；系統(tǒng)運(yùn)行庫主要保存了系統(tǒng)運(yùn)行所需的用戶、權(quán)限及日志等數(shù)據(jù)庫表。

3）組件層主要根據(jù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)需要，完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)功能組件，包括影像數(shù)據(jù)預(yù)處理組件、影像數(shù)據(jù)入庫組件、影像管理組件、影像分發(fā)組件，為應(yīng)用層各功能提供支撐。

4）應(yīng)用層通過對組件層各功能組件的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)信息查詢、影像快視圖或原始影像瀏覽、矢柵一體化展示、影像數(shù)據(jù)分發(fā)等業(yè)務(wù)功能。

2 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

城市影像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（見圖2）實(shí)現(xiàn)了從影像預(yù)處理、影像數(shù)據(jù)入庫、影像查詢?yōu)g覽、分發(fā)提取能力。主要包括影像預(yù)處理工具集、影像入庫工具集、影像查詢?yōu)g覽工具集、影像分發(fā)服務(wù)工具集，影響數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)界面如圖3所示。

2.1 影像預(yù)處理

2.1.1 元數(shù)據(jù)采集

支持不同類型影像數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)采集，從影像數(shù)據(jù)提供的相關(guān)文件中提取元數(shù)據(jù)信息，生成符合入庫要求的元數(shù)據(jù)文件，包括各種專題影像。

2.1.2 快視圖采集

在提取影像元數(shù)據(jù)的同時(shí)，預(yù)處理工具提供影像數(shù)據(jù)快視圖采集功能，并進(jìn)行坐標(biāo)配準(zhǔn)。

2.1.3 快視圖提取

重采樣大數(shù)據(jù)量的影像數(shù)據(jù)（百兆甚至大于1GB），生成數(shù)據(jù)量較?。?00～200KB）能進(jìn)行快速瀏覽的影像，支持JPG、TIF、BMP 格式的快視圖輸出。

2.1.4 快視圖配準(zhǔn)

對生成的快視圖進(jìn)行坐標(biāo)配準(zhǔn)，使影像能落到正確的空間位置上。

2.1.5 影像質(zhì)檢

影像質(zhì)檢實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢查影像像元大小、影像范圍、影像命名以及元數(shù)據(jù)一致性檢查，并提供質(zhì)檢報(bào)告。

2.2 影像入庫

數(shù)據(jù)入庫：影像數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、快視圖入庫，并在數(shù)據(jù)庫中生成影像范圍索引，支持實(shí)時(shí)入庫、“掃描式”入庫。

2.3 影像管理

2.3.1 影像查詢

包括關(guān)鍵字查詢、空間查詢、屬性查詢、復(fù)合查詢。

2.3.2 影像瀏覽

影像覆蓋范圍瀏覽：提供快速查看某個(gè)項(xiàng)目或某種類型影像數(shù)據(jù)在全市范圍內(nèi)的空間分布。

2.3.3 元數(shù)據(jù)查看

查看單幅或多幅影像數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)詳細(xì)信息。

2.3.4 影像疊加瀏覽

支持將影像快視圖疊加到地圖上進(jìn)行快速瀏覽。

2.3.5 目錄管理

目錄管理提供針對影像數(shù)據(jù)庫管理的目錄展示配置的功能。

2.3.6 安全管理

對系統(tǒng)功能操作權(quán)限和數(shù)據(jù)訪問權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格控制，支持功能角色安全管理，并實(shí)時(shí)記錄用戶的系統(tǒng)操作日志信息，保障數(shù)據(jù)庫信息安全。

2.3.7 存儲管理

存儲管理對系統(tǒng)正常運(yùn)行所需數(shù)據(jù)的存儲進(jìn)行管理，包括空間數(shù)據(jù)源管理、關(guān)系數(shù)據(jù)源管理。

2.4 影像分發(fā)

主要管理用戶影像數(shù)據(jù)的分發(fā)申請、審批，并根據(jù)用戶需求提取影像分發(fā)。

3 結(jié)束語

系統(tǒng)采用C／S 模式，CJHJ作為開發(fā)語言，ArcEngine作為GIS 平臺，Oracle作為數(shù)據(jù)庫管理軟件。系統(tǒng)提供了4個(gè)數(shù)據(jù)庫支持，影像庫存儲各類專題影像，矢量數(shù)據(jù)庫為與影像相關(guān)聯(lián)的矢量類型數(shù)據(jù)，為矢量柵格一體化瀏覽提供數(shù)據(jù)支撐，元數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)查詢、瀏覽、下載影像提供了數(shù)據(jù)支撐，系統(tǒng)運(yùn)行庫主要保存了系統(tǒng)運(yùn)行所需的用戶、權(quán)限及日志等數(shù)據(jù)庫表。系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了常規(guī)的影像數(shù)據(jù)信息查詢、影像快視圖或原始影像瀏覽、矢柵一體化展示、影像數(shù)據(jù)分發(fā)等業(yè)務(wù)功能，而且通過目錄管理解決了多源、多時(shí)相、多分辨影像數(shù)據(jù)的組織問題，實(shí)現(xiàn)了影像數(shù)據(jù)的有效組織和管理。

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