海量卫星影像质检软件设计与实现

李焕达，张宏伟，赵俊霞，武 昊

(国家基础地理信息中心，北京 100830)

海量卫星影像质检软件设计与实现

李焕达，张宏伟，赵俊霞，武 昊

(国家基础地理信息中心，北京 100830)

卫星影像从获取地理空间信息补充手段转变为主要的手段，能否对海量卫星影像快速质检关系到影像分发服务和生产的进度。笔者结合海量卫星影像快速质检的需求，基于局域网工作环境和.NET技术，设计并实现了质检软件，可对海量卫星影像进行自动化预处理，满足多人同时进行质检的要求。该软件质检内容全面、可靠性高、易于扩展，已成功应用于多个项目。

卫星影像；质量检查；软件设计

近年来，WorldView、Pleiades等境外高分卫星和资源三号、天绘、高分系列等国产卫星种类和数量不断增多，覆盖、重访等获取能力不断增强，卫星影像已从过去的获取地理空间信息补充手段转变为地理空间信息的重要来源。基础测绘中使用大量卫星影像进行1∶50 000到1∶10 000比例尺4D产品的生产和更新；自2012年以来，国家航空航天影像获取项目中，卫星影像的获取面积和采购经费已超过航空摄影；地理国情监测也以卫星影像作为主要数据源[1-3]。

快速获取海量卫星影像并向多个生产单位进行分发服务给质量控制带来了巨大挑战。传统的单个作业员利用ERDAS等软件对影像进行逐景检查的方式远远不能满足需求。笔者详细分析了多人协作模式下的卫星影像快速质检工作流程，设计并实现了基于局域网的海量卫星影像质检软件系统。

1 系统设计与实现

1.1 系统功能设计

海量卫星影像质检本质是提取包括卫星影像文件名、侧视角等影像信息和云雪区域、有效覆盖面积等质量信息在内的元数据的过程。针对海量原始卫星影像质检流程，设计了相应的功能模块，如图1所示。

图1 海量卫星影像质检软件功能模块

(1) 原始卫星影像预处理。由于原始卫星影像一般是分块或分波段存储的高比特位(16 bit或12 bit)影像数据，不能直接进行质量检查，需要对原始影像进行影像拼接、比特位调整、影像拉伸、波段组合、影像重采样等预处理，生成具有地理坐标的快视图，预处理也是对原始影像进行数据检核的过程。

(2) 任务分配和进度监控。在地理国情监测等项目中，需要在一周内完成上万景新获取影像的分发，分发前必须进行质量检查，为了提高质检效率，需要按照影像位置、类型向多个操作员分发任务，实时监控检查进度和问题。

(3) 质量问题检查。以预处理得到的快视图作为检查对象，提取文件名、侧视角、获取时间等影像信息；确定云、雪等质量问题范围，制作矢量范围。

(4) 元数据管理。导入已有的质量元数据进行编辑；导出检查结果，作为质检报告和生产作业的依据。

1.2 系统实现

海量卫星影像质量检查工作环境为局域网内的多个节点，工作环境如图2所示。依据各阶段工作流的特点，综合采用了Web数据服务、B/S、C/S的模式，基于Oracle数据库，实现了各模块的功能。

图2 海量卫星影像质检软件工作环境示意图

(1) 采用Web数据服务的形式进行影像预处理。对于特定的卫星影像类型，预处理流程是确定的，可以实现完全自动化预处理。采用自动化的Web服务方式，实时处理新增数据，能大大减小I/O数据量，提高数据传输速度和预处理效率，同时兼容局域网内多种类型的设备。影像预处理服务采用.NET技术，编程语言为C #。处理流程如图3所示。

(2) 采用B/S结构(浏览器/服务器模式)管理质检进度。在服务器搭建了进度管理网站，管理员可在局域网内任一个终端通过浏览器创建工程、添加作业人员、分配任务并随时查看进度，简化了管理方法，提高了工作效率。进度管理模块为采用.NET技术的Web Form程序，编程语言为C #。处理流程如图4所示。

图3 影像预处理Web服务处理流程

图4 进度管理模块处理流程

(3) 采用C/S结构进行质量检查和元数据管理。质量检查模块需要具有数据加载、影像增强、矢量编辑、元数据导入导出等功能，采用C/S结构可以集成多种功能，减少服务器与质检终端间的数据交换。在客户端登录后，获取已分配的任务，在可视化交互界面下，同时加载带有地理坐标的影像快视图和矢量，对影像进行增强显示；创建或编辑已有矢量，新建、合并、擦除问题区域多边形，编辑属性项；导出质量元数据，向进度管理模块提交进度。程序实现形式为Windows Form，编程语言为C #。处理流程如图5所示。

2 系统特点及应用情况

2.1 系统特点

(1) 质检元数据内容齐全。质检元数据包括文件信息、影像信息、几何信息、质量信息、管理信息等5类元数据，共34项，具体内容见表1。质检元数据能够全面描述卫星影像的质量状况，可以直接作为项目质量检验报告的附件，是影像生产的可靠参考。

图5 质量检查模块处理流程

类型内容文件信息影像ID、文件名、影像索引号影像信息卫星类型、传感器类型、接收时间、影像(文件)类型、处理级别、波段数、比特位、行数、列数、数据量几何信息沿轨侧视角、跨轨侧视角、太阳方位角、采集高度角、分辨率(GSD)、单景/立体标识、坐标基准、投影类型、所在1∶5万图幅质量信息云雪量、云雪面积、获取面积、有效覆盖面积、噪声、条带丢失、质量等级管理信息存储位置、介质编号、供应商、移交时间、所属项目

(2) 支持多种卫星影像，易于扩展。质检系统支持测绘行业内使用过的22种卫星影像，对于可能出现的新型卫星影像，在交互界面添加预处理流程和属性项对应字段，无需编程即可添加到系统支持列表。

(3) 最大程度的自动化，操作简便。系统实现了影像数据预处理、影像信息读取、覆盖面积计算、质检信息导入导出等功能的自动化处理，仅在任务分配和问题区域矢量范围确定两个过程中需要人工干预，在保证准确性的基础上实现了最大程度的自动化处理。

(4) 各模块相对独立，对工作环境兼容性强。影像预处理、进度管理和质量检查3个模块功能独立，相互之间依赖程度低，在单机模式下无需登录也能够进行质量检查，提高了系统的稳定性和实用性。

2.2 应用情况

本文中卫星影像质量检查系统是为满足地理国情监测中海量卫星影像快速质检开发的，现已在地理国情监测、国家航空航天影像获取等重大项目中得到应用，检查卫星影像超过10万景，保障了影像获取的质量，提高了影像分发服务的速度，为项目顺利进行提供了数据源基础。质量检查操作界面如图6所示。

图6 质检软件操作界面

3 结 语

面向多任务协同的卫星影像质检软件采用了当前较先进的架构，可靠性强，易于扩展。大量应用证明该软件界面友好、实用性强、质检结果准确率高，极大地提高了海量卫星影像的质检效率。随着项目组根据卫星影像新特点对软件进行不断改进，该软件将在各项目卫星影像获取中发挥更大的作用。

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Design and Implementation of Quality Inspection Software for Mass Satellite Image

LI Huanda,ZHANG Hongwei,ZHAO Junxia,WU Hao

(National Geomatics Center of China, Beijing 100830， China)

Satellite image is becoming main means of geospatial information acquisition. Whether quality inspection of massive satellite images can be completed quickly related to the image distribution service and production progress. The author designed and implemented a quality control software based on LAN working environment and .NET technology. Using this software, massive satellite images can be pre-processed automatically and then carry out quality inspection with many inspectors at the same time. The software featured comprehensive inspection, high reliability, easy extention has been successfully applied to multiple projects.

satellite image; quality inspection; software design

李焕达，张宏伟，赵俊霞，等.海量卫星影像质检软件设计与实现[J].测绘通报，2017(4)：77-79.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0124.

2016-08-15；

2017-01-19

国家基础地理信息中心科技创新发展基金(2016-KJ-G05)；测绘成果公益性快速影像处理

李焕达(1986—)，男，硕士，工程师，主要研究方向为海量卫星影像获取、快速处理。 E-mail：lihuanda@ngcc.cn

P23

A

0494-0911(2017)04-0077-03