多源遙感數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究

秦 凱，趙英俊，陸冬華，張東輝，吳文歡

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，遙感信息與圖像分析技術(shù)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029）

多源遙感數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究

秦 凱，趙英俊，陸冬華，張東輝，吳文歡

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，遙感信息與圖像分析技術(shù)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029）

針對(duì)多源遙感數(shù)據(jù)管理問題進(jìn)行探索研究，主要運(yùn)用鑲嵌數(shù)據(jù)集模型和影像與解譯數(shù)據(jù)集成顯示方法?；贏rcGIS和IMINT特征知識(shí)庫平臺(tái)，使用C#和其他編程工具進(jìn)行開發(fā)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多源遙感數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能模塊，可以高效、簡便地管理多源遙感數(shù)據(jù)。

多源遙感數(shù)據(jù)；鑲嵌數(shù)據(jù)集；IMINT特征知識(shí)庫

目前，遙感技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了多平臺(tái)（地面、 航空和航天）， 全譜段 （可見光、 紅外、熱紅外和微波）提供各種遙感信息和數(shù)據(jù)（包括多源遙感影像、解譯數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)）的新階段，針對(duì)不同的應(yīng)用需求，需要有效集成運(yùn)用多種遙感傳感器所提供的數(shù)據(jù)和信息來進(jìn)行分析處理，而當(dāng)前主流的基于RDBMS空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)［1］難以滿足多源遙感數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的需求。

關(guān)于遙感影像數(shù)據(jù)管理解決方案，先后出現(xiàn)過4種管理模式：文件模式、文件結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理模式、全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理模式和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理模式［2］。遙感影像數(shù)據(jù)庫經(jīng)歷了從文件系統(tǒng)到 “雙數(shù)據(jù)庫”系統(tǒng)、全關(guān)系數(shù)據(jù)庫再到對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷程［3］。其中，面向?qū)ο蟮倪b感影像數(shù)據(jù)庫管理模式是當(dāng)前解決 “如何有效提高探測數(shù)據(jù)的處理能力”的有效途徑之一［4-5］。

基于傳統(tǒng)的RDBMS和基于面向?qū)ο蟮慕M件開發(fā)建立的多源遙感數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的影像數(shù)據(jù)庫不同在于可以集成顯示、分析和處理影像數(shù)據(jù)與解譯數(shù)據(jù)，可以有效對(duì)比分析、測量多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的特征參數(shù)。

1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用ArcGIS文件數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)多源遙感影像數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，采用Postgre數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)多源遙感影像遙感解譯數(shù)據(jù)；基于IMINT特征知識(shí)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和GeoDatabase數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)存儲(chǔ)管理解譯數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)及相關(guān)信息；基于ArcObject組件，使用C#語言開發(fā)了系統(tǒng)的客戶端。系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能模塊

多源遙感數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)分為多源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、顯示、分析和管理 5個(gè)模塊，系統(tǒng)的功能模塊如圖2所示。其中存儲(chǔ)模塊的多源影像數(shù)據(jù)上傳功能可以將多源影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在ArcGIS文件數(shù)據(jù)庫的鑲嵌數(shù)據(jù)集中；基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)上傳功能可以將基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在ArcGIS文件數(shù)據(jù)庫的矢量數(shù)據(jù)集中；解譯數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在IMINT特征知識(shí)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中；查詢模塊可以查詢影像元數(shù)據(jù)、解譯數(shù)據(jù)和相關(guān)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)；顯示模塊通過ArcGlobe控件；影像對(duì)話框和WebBrowser控件的開發(fā)可以集成顯示基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)；影像數(shù)據(jù)和解譯數(shù)據(jù)；分析模塊可以對(duì)多時(shí)相的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析；管理模塊可以對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除、更新等操作。

基于ArcObject組件，使用C#語言開發(fā)了系統(tǒng)的主要功能模塊，其中多源影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的程序開發(fā)是基于 IMosaicDataset、IRasterType、IDataSourceCrawler、IMosaicDataset Operation、IAddRastersParameters等AO組件，該模塊可以將遙感影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文件數(shù)據(jù)庫的鑲嵌數(shù)據(jù)集中；通過 IThumbnailBuilder組件開發(fā)，可以建立多源遙感數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)接口，并可以自定義多種遙感數(shù)據(jù)類型，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；基于鑲嵌數(shù)據(jù)集模型及其相關(guān)組件開發(fā)了多源遙感影像數(shù)據(jù)的管理模塊；利用IWorkspaceFactory、IWorkspace、IMosaicWorkspaceExtensionHelper、 IMosaic WorkspaceExtension和IMosaicDataset等AO組件，可以對(duì)鑲嵌數(shù)據(jù)集中的多源遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和管理。

3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)、解譯數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的高效管理、提高查詢速度、影像元數(shù)據(jù)邏輯上的獨(dú)立性和滿足不同時(shí)相數(shù)據(jù)檢索的需要，基于ArcGIS 10的柵格數(shù)據(jù)模型（Mosaic Dataset），設(shè)計(jì)了多元遙感數(shù)據(jù)模型（圖3），多元遙感數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立了遙感影像元數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、目標(biāo)專題數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和解譯數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。

多源遙感數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于鑲嵌數(shù)據(jù)集中，鑲嵌數(shù)據(jù)集由3個(gè)部分組成：柵格數(shù)據(jù)、輪廓矢量數(shù)據(jù)和解譯矢量數(shù)據(jù)。

柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式是：柵格數(shù)據(jù)文件保留在外部，而采用屬性表來保存柵格數(shù)據(jù)的引用，其中，AMD__ART表存儲(chǔ) Mosaic Dataset中 存 儲(chǔ) 的 柵 格 的 歷 史 信 息 ；AMD__BND表 存 儲(chǔ) 柵 格 的 邊 界 信 息 ；AMD__CAT表存儲(chǔ)所有的柵格數(shù)據(jù)信息；AMD__CSL 表 存 儲(chǔ) 柵 格 單 元 信 息 ；AMD__LOG表存儲(chǔ)所有的日志信息；還有AMD__CCA、AMD__OVR其他相關(guān)的存儲(chǔ)表。所有的柵格數(shù)據(jù)（包括金字塔）全部都以切片（默認(rèn)128×128像素）形式存儲(chǔ)在每條記錄中。

輪廓矢量數(shù)據(jù)是上載柵格數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中時(shí)自動(dòng)生成的矢量數(shù)據(jù)，用于查詢遙感影像范圍和相關(guān)的元數(shù)據(jù)，其中元數(shù)據(jù)信息包括：分辨率（空間、光譜和時(shí)間）、圖像范圍信息（空間矢量數(shù)據(jù)）、 時(shí)間信息、 關(guān)鍵詞、快視圖信息、訪問安全信息、數(shù)據(jù)格式和空間參照系信息等。通過輪廓矢量數(shù)據(jù)可以進(jìn)行需要進(jìn)行分塊顯示和不同分辨率多源數(shù)據(jù)的調(diào)用，提取元數(shù)據(jù)的影像生成時(shí)間，建立時(shí)間序列屬性表，可以在存儲(chǔ)遙感數(shù)據(jù)的同時(shí)，標(biāo)識(shí)影像的時(shí)間，并基于時(shí)間序列表，開展多時(shí)相影像的查詢工作。

解譯矢量數(shù)據(jù)是與輪廓矢量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的矢量數(shù)據(jù)，用于查詢遙感影像解譯數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和目標(biāo)專題數(shù)據(jù)。通過解譯矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)了IMINT特征知識(shí)數(shù)據(jù)庫中的解譯文件的 ID，建立了影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)與解譯數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。

4 結(jié)束語

提出利用ArcObject組件開發(fā)和IMINT特征知識(shí)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)相結(jié)合的方式管理多源遙感數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了很好的作用，解譯數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)以及地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的集成顯示，可以更好地進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)分析，有利于多時(shí)相影像數(shù)據(jù)和其解譯數(shù)據(jù)的對(duì)比分析。

應(yīng)用AO組件庫的面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，建立了一種面向?qū)ο?，與操作系統(tǒng)、機(jī)器平臺(tái)無關(guān)，可以在應(yīng)用程序之間互相訪問對(duì)象的機(jī)制，以這種方式開發(fā)的程序更加容易進(jìn)行二次開發(fā)，可以針對(duì)不同的應(yīng)用開發(fā)新的功能模塊。

總之，多源遙感數(shù)據(jù)模型建立了影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)與解譯數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)庫可以支持遙感解譯數(shù)據(jù)類型，滿足了存儲(chǔ)、管理和分析大量多源遙感數(shù)據(jù)的需要。

［1］湯國安.地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)［M］.北京：科學(xué)出版社，2005:15-17.

［2］苗作化.基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.軟件導(dǎo)報(bào)，2007，（17）:59-60.

［3］Worboys MF.Objected-oriented approaches to georeferenced information［J］. Int J.Geographical Information Systems，1994，8（4）:385-389.

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［5］Hanssen G. Concurrency control in distributed geographical database systems［C］//Proceeding of the 9th Scandinavian Research Conference on Geographical Information Science.Espoo Kivenlahti：［s.n.］，2003:167-180.

Multi-source remote sensing datamanagement system

QIN Kai，ZHAO Ying-jun，LU Dong-hua，ZHANG Dong-Hui，WUWen-huan（National Key Laboratory of Remote Sensing Information and Image Analysis Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

In this thesis，the author explored multi-source management problems of remote sensing data.The main idea is to use the mosaic datasetmodel，and the ways of an integreted display of image and its interpretation.Based on ArcGIS and IMINT feature knowledge platform，the author used the C#and other programming tools for developmentwork，so as to design and implementmultisource remote sensing datamanagement system function module which is able to simply，conveniently and efficientlymanagemulti-source remote sensing data.

multi-source remote sensing data；mosaic dataset；IMINT feature knowledge base

V557+.3;TP311.132.4

A

1672-0636（2014）01-0045-03

10.3969/j.issn.1672-0636.2014.01.008

2013-07-09；

2013-10-09

秦 凱（1981—），男，山西長治人，工程師，在讀博士研究生，主要從事遙感技術(shù)方法研究與GIS系統(tǒng)開發(fā)。E-mail:bugs1903@sohu.com