上海市遥感影像云服务平台设计与实现

邓迅

（上海市测绘院，上海 200063）

上海市遥感影像云服务平台设计与实现

邓迅*

（上海市测绘院，上海 200063）

针对上海市遥感影像管理和应用现状，采用镶嵌数据集为数据管理基本单元，云端影像处理服务为影像共享应用的基本手段，构建了上海市遥感影像云服务平台。解决了大规模遥感影像管理和应用存在的诸多问题，大幅缩短了影像应用的时间周期，并丰富了传统影像应用的手段，使遥感影像具有更强的适用性。

遥感影像；镶嵌数据集；影像共享；影像处理服务

1　引 言

遥感影像是重要的地理信息资源，但同时，对海量遥感影像数据的高效管理和快速处理也是其广泛应用的瓶颈［1］。上海市测绘院拥有丰富的遥感影像数据资源，包括卫星遥感影像、航空遥感影像以及各种影像数据成果，这些数据从建国前延续至今，具有多时相的特点，蕴含着上海城市的历史变迁。近年来，上海市测绘院针对遥感影像数据，在存储管理和应用方面做了大量的研究探索工作，并依托上海市地理信息公共服务平台实现了多个行业应用。但是，仍然存在一些问题:首先影像数据管理的技术手段不够先进，造成影像生产中产生大量的冗余数据，并且从生产到应用所需工序多、时间长，难以应对快速多变的应用需求；其次，影像服务类型单一，多以正射影像制作的切片服务为主，虽然有很好的视觉效果，但由于丢失了很多原始信息，无法做深入的影像专业化分析。因此，需要构建一个遥感影像平台，实现海量遥感影像数据的高效有序组织管理，并能快速响应各行各业多样化的应用需求。

2　遥感影像云服务平台设计与实现

2.1平台总体架构

平台总体设计思路是从快速应用的目的出发，让影像生产直接面向应用，实现生产到应用的全过程管理。平台基于云计算技术构建，实现高效的影像数据读取和处理；软件体系结构C/S和B/S相结合，C/S系统侧重于影像数据的日常使用和管理，B/S系统侧重于影像的共享应用。平台总体架构如图1所示，数据层负责影像数据的存储和访问支持，平台支持对不同格式的成果影像数据访问，如TIFF、GRID、IMG等以及不同卫星原始影像数据的访问和处理，如WorldView-1/2、QuickBird、IKONOS、GeoEye-1、SPOT、ZY3-1、GF-1等；业务层基于镶嵌数据集构建C/S架构的多源遥感影像数据管理系统，实现数据入库、数据编辑和统计分析功能；服务层利用Web服务器、ArcGIS Server和FTP服务器提供在线影像服务；应用层即B/S架构的多源遥感影像共享服务系统，按照特定权限，为用户提供数据查询、在线影像显示和浏览、多时态回放和对比分析、影像下载和共享等能力，为高级遥感影像分析提供支撑。

图1　平台总体架构

2.2基于镶嵌数据集的影像数据管理

遥感影像数据管理需要考虑存储读取效率、影像数据预处理、影像镶嵌和共享访问等问题。图2所示为ESRI公司的镶嵌数据集影像管理模式，其利用空间数据库和文件系统分别存储影像索引和影像文件［4］，并且具有影像动态镶嵌、实时处理和服务共享等特性，具备管理大规模遥感影像的能力。

图2　镶嵌数据集管理模式

我们以镶嵌数据集为核心，构建了一套完善的影像更新和维护工具:多源遥感影像数据管理系统。该系统采用C/S架构，紧密结合影像数据生产业务流程，主要功能包括影像数据及元数据的建库、入库、查询、浏览、删除和成果统计等，如图3所示。系统充分利用了镶嵌数据集动态镶嵌和实时处理的特性，实现了影像数据入库批量化、自动化，加快了构建TB级海量遥感影像库的速度，节约了处理时间，减小了数据冗余。

图3　遥感影像编辑和入库

2.3基于Image Extension的影像共享

Image Extension是Esri公司的产品，具备管理和处理海量影像数据的能力，既可独立使用，也可作为ArcGIS Server的扩展使用。它支持在服务端对大规模影像进行动态镶嵌和实时处理，并且能够访问影像的全部信息内容（像元值、元数据等）［5］。我们将影像数据库中的镶嵌数据集直接通过Image Extension发布为影像服务，供用户在线使用，实现影像共享，如图4所示。这种做法的最大优势在于可以直接访问影像原始数据，无需生成特定格式的临时文件，通过服务器端的实时处理，动态提供影像服务，既降低了影像数据生产的难度和工作量，也能适应终端用户对影像的差异化需求，用户可以利用服务里包含的影像信息进行专业的影像分析处理。

图4　利用Image Extension实现快速发布共享

2.4基于云计算的影像处理服务

平台运行在云环境中。采用云计算技术，主要是为了满足在线影像处理服务的需要。比如用户下载镶嵌数据，服务器就需要动态裁剪和拼接影像数据并返回给用户；一些专业复杂的遥感分析模型，也可能需要多台服务器并行计算。在平台建设中，所有TB级的影像数据都通过云盘存储，实现高效共享和下载；通过负载均衡，动态调配服务器硬件资源，实现并行处理，为用户按需获取影像资源和分析处理结果提供了环境支撑。云计算技术使得平台不仅能提供传统的影像数据服务，还能提供强大的影像处理服务，如图5所示，再借助多源遥感影像共享服务系统（详见第2.5节），用户可以零编程实现多种影像分析功能。

图5　借助云计算提供影像处理服务

2.5多源遥感影像共享服务系统

遥感影像云服务平台扩充了上海市地理信息公共服务平台的服务能力，而多源遥感影像共享服务系统就是能力扩充的载体。该系统是在有效管理影像数据的基础上，共享应用遥感影像的集中体现。系统基于B/S架构，主要包括影像查询、浏览、下载和共享功能。影像查询可以根据元数据信息或空间范围检索对应的影像，并在线显示。影像浏览除了基本的浏览功能外，还可以动态调整数据波段、增强显示和动态镶嵌显示；此外，可以通过分屏浏览多时相影像，目视解译感兴趣区地物变化，辅助决策，如图6所示。为适应不同的应用场景，系统提供多种数据下载选择，包括小范围影像导出为图片下载、原始影像下载和镶嵌数据下载。共享功能主要通过影像服务实现，用户通过设定影像类型和空间范围，获取影像服务地址，再进行后续的集成应用。

图6　分屏浏览多时相影像

3　平台在地表变化检测的应用

平台提供丰富的遥感影像服务，用户可以在平台上在线进行基本的影像分析功能，也可以集成平台服务，构建自己的应用系统。本节以地表变化检测为例，介绍基于平台的应用实现。地表变化检测以B/S系统为载体，实现了硬质地表、水体、建筑物和绿地的变化检测，如图7所示。该系统用于检测分析的源数据是遥感影像云服务平台提供的多时相影像服务和DSM数据服务，变化检测的算法模型和功能则利用ENVI Services Engine开发实现。由于遥感影像云服务平台和ENVI Services Engine平台一样，都是面向服务架构（SOA），所以二者可以轻松实现集成。变化检测经服务器分布式计算后，结果传递到客户端进行展示。

图7　地表变化检测应用

4　结 语

上海市遥感影像云服务平台是对上海多年遥感影像数据积累的重新组织和升级应用。平台运行在云环境中，利用镶嵌数据集组织管理底层影像数据，利用Image Extension实现影像动态共享。通过研发数据管理系统和共享服务系统，实现了数据生产到共享应用的全流程一体化管理，一方面提升了影像数据管理效率，生产直接面向应用；另一方面实现了影像服务到影像处理服务的升级，丰富了影像应用手段。平台建设为大规模遥感影像数据应用奠定了基础，对影像数据挖掘和增值服务拓展具有重要意义。

［1］栾峰，宁方辉，滕惠忠.面向海量遥感影像的数据模型与管理模型设计［J］.海洋测绘，2014，34（5）：76～78.

［2］刘伟，刘露，陈荦等.海量遥感影像数据存储技术研究［J］.计算机工程，2009，35（5）：236～239.

［3］ESRI海量影像管理与共享解决方案白皮书［R］.2011.

［4］董杰，黄炎，董平.基于镶嵌数据集的大规模遥感影像管理研究［J］.红外，2012，33（10）：30～32.

［5］Manage，Process，and Visualize Your Imagery［EB/OL］.

［6］康俊锋.云计算环境下高分辨率遥感影像存储与高效管理技术研究［D］.杭州：浙江大学，2011.

［7］廖克，成夕芳，吴健生等.高分辨率卫星遥感影像在土地利用变化动态监测中的应用［J］.测绘科学，2006，31 （6）：11～15.

［8］徐迪峰.海量遥感影像管理系统的研究与实现［D］.苏州：苏州大学，2009.

Research and Implementation of Shanghai Cloud Service Platform for Remote Sensing Image

Deng Xun
（Shanghai Institute of Surveying and Mapping，Shanghai 200063，China）

In view of the present situation of remote sensing image management and application in Shanghai City，the cloud service platform of Shanghai remote sensing image is constructed by using Mosaic Dataset as the basic unit of data management and the cloud image processing service as the basic method of image sharing.It solved the problems of massive remote sensing image data management and application，greatly shortened the time cycle of imaging applications，and enriched the means of traditional image application，enabled remote sensing image has stronger applicability.

remote sensing image；mosaic dataset；image sharing；service of image processing

1672-8262（2016）04-24-04

P208.2

B

2016—02—01

邓迅（1984—），男，工程师，主要从事GIS行业应用系统建设研究。