遙感衛(wèi)星DOM元數(shù)據(jù)自動(dòng)填寫軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王賓偉，王一起

（61175部隊(duì)，江蘇 南京 210049）

目前，隨著國(guó)內(nèi)遙感衛(wèi)星發(fā)射的越來(lái)越多，其獲取的遙感影像種類也越來(lái)越豐富，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，影像處理技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，在影像處理工序基本實(shí)現(xiàn)了正射影像生產(chǎn)的自動(dòng)化。而作為正射影像成果配套成果——元數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，市場(chǎng)上相關(guān)成熟軟件廠商關(guān)注的不多，自動(dòng)化程度不高。在實(shí)際的影像處理生產(chǎn)項(xiàng)目中，大部分遙感衛(wèi)星影像正射處理成果的元數(shù)據(jù)都會(huì)有相應(yīng)的填寫模板，每個(gè)（幅）測(cè)繪成果的元數(shù)據(jù)填寫由人工逐個(gè)（幅）根據(jù)模板進(jìn)行手工或者半自動(dòng)填寫。在任務(wù)量只有幾個(gè)（幅）或者幾十個(gè)（幅）的情況下，雖然效率不高且容易出錯(cuò)，但是還是可以完成的。但是當(dāng)任務(wù)量達(dá)到幾百個(gè)（幅）甚至上千個(gè)（幅）時(shí)，元數(shù)據(jù)的填寫就變成了讓作業(yè)人員頭疼的工作。針對(duì)此情況，我們根據(jù)遙感衛(wèi)星測(cè)繪成果元數(shù)據(jù)填寫的作業(yè)實(shí)際，區(qū)分人工填寫和自動(dòng)填寫的項(xiàng)目，統(tǒng)籌考慮作業(yè)進(jìn)程，設(shè)計(jì)了元數(shù)據(jù)填寫軟件，因?yàn)閳D歷簿部分內(nèi)容與元數(shù)據(jù)相同，也統(tǒng)籌考慮了圖歷簿填寫的功能，實(shí)現(xiàn)了元數(shù)據(jù)和圖歷簿填寫的自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率。下面以高分七號(hào)遙感衛(wèi)星生產(chǎn)正射影像成果的元數(shù)據(jù)填寫為例，介紹該元數(shù)據(jù)自動(dòng)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線，以為相關(guān)單位測(cè)繪成果元數(shù)據(jù)和圖歷簿的填寫提供參考[1]。

1 元數(shù)據(jù)概述

元數(shù)據(jù)的英文原文為Metadata，最早出現(xiàn)于美國(guó)航空與宇宙航行局的《目錄交換格式》手冊(cè)中，是指描述一個(gè)資源屬性的數(shù)據(jù)，通常稱為“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（data about data）”或“描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（data describes other data）”。攝影測(cè)量成果的元數(shù)據(jù)作為測(cè)繪成果一個(gè)重要組成部分，描述了攝影測(cè)量成果的相關(guān)屬性信息。常見(jiàn)的元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)格式有txt文本格式、Excel格式、mdb格式及xml格式等。格式雖然不同，但是元數(shù)據(jù)內(nèi)容基本是一致的，以現(xiàn)行的國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)字正射影像（DOM）成果為例，其元數(shù)據(jù)包含產(chǎn)品信息、安全信息、空間坐標(biāo)系信息、生產(chǎn)及資料信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、更新資料信息、分發(fā)信息等，每一部分含有多個(gè)子項(xiàng)。

2 元數(shù)據(jù)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線

對(duì)正射影像成果的元數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以知道，同批任務(wù)的每幅圖多個(gè)子項(xiàng)是相同的，可以統(tǒng)一制訂模板填寫。針對(duì)每幅圖不同的子項(xiàng)再具體分析，區(qū)分與其相關(guān)的填寫資料來(lái)源，而后選擇最佳的輸入方式。最終確定了自動(dòng)填寫需要的6種輸入文件。分別為該測(cè)區(qū)的圖號(hào)圖名文件（文本文件）、圖幅質(zhì)量評(píng)價(jià)表文件（Excel表格）、原始影像問(wèn)題記錄表文件（Excel表格）、圖幅成果落圖文件（shp格式）、原始衛(wèi)星影像落圖文件（shp格式）和精度檢查點(diǎn)文件（shp格式）。實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線見(jiàn)圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)填寫的前提是要準(zhǔn)備相應(yīng)的6個(gè)支撐文件。分別是：根據(jù)完成的實(shí)際任務(wù)，準(zhǔn)備測(cè)區(qū)完成成果所有圖幅的圖號(hào)圖名文件（文本文件）；在作業(yè)中要對(duì)原始影像進(jìn)行逐景檢查，填寫的原始影像問(wèn)題記錄表文件（Excel表格）；根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的三級(jí)檢查驗(yàn)收結(jié)論，填寫的圖幅質(zhì)量評(píng)價(jià)表文件（Excel表格）；對(duì)正射影像成果進(jìn)行精度檢測(cè)，并制作的檢查點(diǎn)文件（shp格式）。根據(jù)正射成果影像數(shù)據(jù)（tif、tfw）和原始衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的圖幅成果落圖文件（shp格式）、原始衛(wèi)星影像落圖文件（shp格式）被用于元數(shù)據(jù)信息提取模塊的數(shù)據(jù)匹配和解析。本軟件專門為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備提供了基于原始衛(wèi)星影像自帶xml文件制作落圖文件和基于正射影像成果制作圖幅成果落圖文件的功能[2]。軟件界面見(jiàn)圖2。

圖2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備界面

2.2 模板制作

每項(xiàng)任務(wù)的元數(shù)據(jù)填寫通常都會(huì)有新的要求，這就需要重新制作模板，因此軟件提供了默認(rèn)模板。模板制作是在提供默認(rèn)模板樣式的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)任務(wù)需求和詳細(xì)信息進(jìn)行模板內(nèi)容的編輯填寫。在制作時(shí)軟件對(duì)每個(gè)填寫項(xiàng)區(qū)分模板填充、軟件填充兩種方式，模板填充項(xiàng)可以統(tǒng)一填寫好保存。一般由技術(shù)負(fù)責(zé)人根據(jù)本次任務(wù)的要求統(tǒng)一填寫好模板，下發(fā)給作業(yè)人員，保證元數(shù)據(jù)圖歷簿填寫的一致性，軟件填充項(xiàng)目則由軟件根據(jù)提供的本測(cè)區(qū)6個(gè)支撐文件自動(dòng)填充。軟件模板制作界面見(jiàn)圖3。

圖3 模板填寫界面

2.3 元數(shù)據(jù)信息提取

根據(jù)圖號(hào)圖名文件（文本文件）自動(dòng)計(jì)算圖幅范圍，并根據(jù)圖幅范圍匹配成果影像落圖、原始影像落圖和檢查點(diǎn)數(shù)據(jù)，解析圖幅質(zhì)量評(píng)價(jià)表和原始數(shù)據(jù)問(wèn)題記錄表，提取圖幅的元數(shù)據(jù)填寫的相關(guān)信息。根據(jù)圖號(hào)自動(dòng)匹配圖幅質(zhì)量評(píng)價(jià)表填寫數(shù)據(jù)質(zhì)量信息，根據(jù)圖幅范圍匹配原始衛(wèi)星影像落圖文件填寫生產(chǎn)及資料信息，根據(jù)圖幅范圍匹配精度檢查點(diǎn)文件進(jìn)行高斯正反算填寫中誤差等質(zhì)量信息。

2.4 人工檢查

將解析出的元數(shù)據(jù)信息根據(jù)用戶操作提取顯示到界面進(jìn)行檢查和修改，可以逐幅檢查也可以重點(diǎn)檢查。以圖幅質(zhì)量評(píng)價(jià)表文件為參考，檢查對(duì)應(yīng)的圖幅信息是否正確提取等。

2.5 成果輸出

將解析無(wú)誤或者檢查完畢的圖幅進(jìn)行導(dǎo)出，生成最終任務(wù)需要元數(shù)據(jù)（格式可以是doc、mdb和pdf等）成果文件。因圖歷簿與元數(shù)據(jù)部分內(nèi)容相同，本軟件在設(shè)計(jì)中也集成了導(dǎo)出圖歷簿的功能。

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)中需注意的問(wèn)題

3.1 注意圖幅成果落圖文件生成的要求

設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了元數(shù)據(jù)填寫工程的可移植性，即方便元數(shù)據(jù)填寫工程數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)，軟件在生成圖幅成果落圖文件時(shí)，一并提取了正射影像成果tif文件的創(chuàng)建時(shí)間、文件大小、上下左右圖幅有無(wú)等信息并寫入圖幅成果落圖文件相應(yīng)屬性字段中。這些信息的提取保證了在重新填寫或者修改元數(shù)據(jù)時(shí)，可以脫離數(shù)據(jù)量較大的正射影像成果限制。特別注意的是，建議圖幅成果落圖文件要在測(cè)區(qū)所有成果取得后一次性生成，避免元數(shù)據(jù)成果中接邊信息出錯(cuò)。

3.2 注意原始衛(wèi)星影像落圖功能的可擴(kuò)展性

在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意留有接口以備新型傳感器衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)落圖的生成。目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)包括世界上新發(fā)射的遙感衛(wèi)星越來(lái)越多，原始衛(wèi)星影像的xml文件格式也多種多樣，甚至同一顆衛(wèi)星不同處理方式其xml文件格式也不同，因此留有開(kāi)放的接口很有必要。本次設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)分析現(xiàn)有遙感衛(wèi)星，如高分七號(hào)不同渠道獲取的xml不同，有針對(duì)性地考慮了多字段匹配區(qū)分傳感器接口。接口以明碼配置文件的形式開(kāi)放給使用者，用于增刪傳感器及屬性字段，具體如圖4所示。

圖4 傳感器接口示例

3.3 注意誤差的解算要在高斯坐標(biāo)下進(jìn)行

不論是利用空三平差的保密點(diǎn)檢核成果精度，還是利用參考正射影像與生產(chǎn)成果影像進(jìn)行同名的檢核，正射影像精度檢核結(jié)果作為本軟件中誤差計(jì)算的初始數(shù)據(jù)，建議盡量格式化為文本文件，而后轉(zhuǎn)換為SHP文件，在計(jì)算時(shí)如果是地理坐標(biāo)成果，注意要將高斯正反算歸化到高斯坐標(biāo)下計(jì)算中誤差。

4 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)繪產(chǎn)品的元數(shù)據(jù)作為測(cè)繪成果之一，在制作和填寫中，各填寫項(xiàng)目用到的數(shù)據(jù)來(lái)源較多，關(guān)系復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)在不同數(shù)據(jù)之間提取相應(yīng)的信息并填寫到元數(shù)據(jù)相應(yīng)項(xiàng)目中，本文從當(dāng)前的作業(yè)軟件實(shí)際出發(fā)，介紹了如何設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)填寫遙感衛(wèi)星正射影像成果元數(shù)據(jù)圖歷簿的技術(shù)路線，本軟件提高了元數(shù)據(jù)圖歷簿填寫的作業(yè)效率和準(zhǔn)確度。但是如何與現(xiàn)有正射影像生產(chǎn)軟件鑲嵌工程結(jié)合，提取準(zhǔn)確的鑲嵌影像信息還有待進(jìn)一步的探索和研究?！?/p>