測繪衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

摘 要：針對測繪衛(wèi)星海量影像數(shù)據(jù)的不斷增長，本文提出了一種遙感衛(wèi)星原始碼流數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了對衛(wèi)星原始碼流數(shù)據(jù)的信息管理，并設(shè)計(jì)了可視化用戶界面予以實(shí)現(xiàn)，工作實(shí)踐證明，該系統(tǒng)可有效的提高工作效率。

關(guān)鍵詞：測繪衛(wèi)星；原始碼流；信息管理

中圖分類號：P237

隨著遙感和航天技術(shù)的不斷發(fā)展，高分辨率遙感測繪衛(wèi)星的數(shù)量不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，衛(wèi)星拍攝的影像數(shù)據(jù)也呈幾何基數(shù)增長，達(dá)到了GB、TB甚至是PB的級別，因此，對海量影像數(shù)據(jù)的高效組織、管理已顯得越來越重要[1]。衛(wèi)星地面接收站所接受的衛(wèi)星直接下傳的數(shù)據(jù)是其中最重要、最核心的數(shù)據(jù)，本文稱之為原始碼流數(shù)據(jù)，更高等級的影像產(chǎn)品均是由原始碼流數(shù)據(jù)生產(chǎn)形成，因此，對這些數(shù)據(jù)的管理是一項(xiàng)重要且有挑戰(zhàn)的工作。

1 設(shè)計(jì)目的

為對日益增長的原始碼流數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，本文設(shè)計(jì)了一種信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對原始碼流數(shù)據(jù)各類參數(shù)信息進(jìn)行組織管理，并能對部分統(tǒng)計(jì)工作自動化處理，提高了生產(chǎn)效率，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對影像產(chǎn)品的初步質(zhì)量檢測及歷史信息查詢等功能。

1.1 影像產(chǎn)品生產(chǎn)的一般流程

測繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品的生產(chǎn)流程一般包括如下流程：地面站接收采集原始碼流數(shù)據(jù)—磁盤陣列臨時存儲—生產(chǎn)更高等級影像產(chǎn)品—原始碼流數(shù)據(jù)備份（轉(zhuǎn)存盤陣、磁帶刻錄等方式），如圖1所示：

圖1 影像產(chǎn)品生產(chǎn)的一般流程

1.2 實(shí)現(xiàn)思路

本系統(tǒng)在win7系統(tǒng)下采用C#編程實(shí)現(xiàn)，編程環(huán)境采用Microsoft Visual Studio 2010，系統(tǒng)主要由用戶界面與各功能模塊組成，主界面菜單中可以修改參數(shù)設(shè)置，主要包括原始碼流數(shù)據(jù)存放的目錄、網(wǎng)絡(luò)盤陣、服務(wù)器等的IP地址、端口號等，達(dá)到對數(shù)據(jù)文件讀取分析的目的，用戶界面如圖2所示。

圖2 用戶界面

2 系統(tǒng)功能

基于衛(wèi)星原始碼流數(shù)據(jù)的重要性，在地面站接收到衛(wèi)星下傳的數(shù)據(jù)后一般要進(jìn)行各類參數(shù)統(tǒng)計(jì)，以便于后期數(shù)據(jù)再查詢生產(chǎn)；同時，在對原始碼流數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)后，需進(jìn)行影像產(chǎn)品的初步質(zhì)量檢測，若符合質(zhì)量要求，則進(jìn)一步生產(chǎn)更高級別的影像產(chǎn)品；為方便日后數(shù)據(jù)重生產(chǎn)，需要提供歷史信息查詢功能，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)上述功能模塊。

2.1 參數(shù)自動化統(tǒng)計(jì)

當(dāng)?shù)孛娼邮照静杉叫l(wèi)星下傳的原始碼流數(shù)據(jù)后，為便于管理，需記錄一圈次數(shù)據(jù)的各類參數(shù)，如攝影時間、數(shù)據(jù)量大小、數(shù)據(jù)來源等；同時，在原始碼流數(shù)據(jù)解壓、解密、成像過程中，需統(tǒng)計(jì)誤碼率、記錄遙測數(shù)據(jù)等，為此，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動化統(tǒng)計(jì)功能，以降低人工工作量，最后記錄進(jìn)后臺數(shù)據(jù)庫以后備查。

2.2 質(zhì)量監(jiān)測

質(zhì)量評價是影像成產(chǎn)過程中不可或缺的環(huán)節(jié)，通過對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、測試和評估，可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)算法參數(shù)，使整個成像處理過程得到優(yōu)化。目視判讀不能完全客觀地理解圖像的質(zhì)量信息，客觀方法則以一系列的指標(biāo)進(jìn)行定量評價，目前常用客觀評價法有信息熵法、方差法、信噪比、信息容量、清晰度、平均剃度、偏差指數(shù)、相關(guān)系數(shù)等等一系列的指標(biāo)[2]，本文主要研究對原始碼流數(shù)據(jù)和初級影像產(chǎn)品的初步質(zhì)量檢測。

原始碼流一般采用采用空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會（CCSDS）編碼算法，具有固定的格式，如圖3所示，因此對原始碼流數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢測主要是判斷幀同步頭是否正確以及后面數(shù)據(jù)是否連續(xù)，通過對同步信息搜索，定位同步字和輔助信息的位置，檢查這些信息段，以確定數(shù)據(jù)質(zhì)量是否正常[3]。

圖3 CCSDS編碼格式

測繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品一般根據(jù)包含參數(shù)信息分為不同級別產(chǎn)品，并且是逐級生產(chǎn)的，以天繪衛(wèi)星產(chǎn)品為例，分級如表1所示：

表1 天繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品介紹

對初級影像產(chǎn)品的質(zhì)量檢測本文主要采用數(shù)據(jù)量對比的方法進(jìn)行，以發(fā)現(xiàn)原始碼流質(zhì)量問題或生產(chǎn)流程的故障，由于影像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)一般采用CCSDS編碼及固定的加密壓縮算法，在成像過程中，數(shù)據(jù)在解壓解密等處理后的數(shù)據(jù)量是以按照一定的算法比例釋放的，因此，通過計(jì)算成像后的數(shù)據(jù)與原始碼流的數(shù)據(jù)量對比可初步檢測成像是否正常。

2.3 信息查詢

在影像產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對某圈次數(shù)據(jù)再生產(chǎn)或查詢某圈次數(shù)據(jù)的各類參數(shù)，為此，該信息管理系統(tǒng)提供查詢功能，可使用常用約束條件進(jìn)行查詢，如攝影計(jì)劃號、采集時間、攝影時間段、衛(wèi)星代號等，如圖4所示。

圖4 查詢功能界面

3 結(jié)束語

本文提出了一種測繪衛(wèi)星原始碼流數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，可以對原始碼流數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效組織管理，并提供參數(shù)自動統(tǒng)計(jì)、影像產(chǎn)品初步質(zhì)量監(jiān)測、歷史信息查詢等功能，工作實(shí)踐證明，該方法可以有效提高工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]王華斌，唐新明，李黔湘.海量遙感影像數(shù)據(jù)存儲管理技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].測繪科學(xué)，2008（11）.

[2]蒲德祥，胡艷，董竹.衛(wèi)星遙感數(shù)字產(chǎn)品質(zhì)量評價方法研究[J].測繪與空間地理信息，2013（03）.

[3]楊仁忠，石璐，韋宏衛(wèi)，林波濤.遙感衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)研究.第二十三屆全國空間探測學(xué)術(shù)交流會，2010.

作者簡介：王志前，男，山東即墨人，助理工程師，碩士，研究方向：航天測繪。

作者單位：中國天繪衛(wèi)星中心，北京 102012