航空与卫星遥感影像数据管理系统的设计与实现

姚丽丽

（辽宁地质工程职业学院 辽宁省丹东市 118008）

2022年7月29日，遥感三十五号03 组卫星在我国西昌卫星发射中心成功发射升空，自2006年至今我国已发射近40 余颗遥感卫星，航天遥感技术日趋成熟，同时随着无人机航测技术的飞速发展，低空遥感的应用也越来越普及，航空与卫星遥感技术主要用于国土普查、城市规划、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等领域。随着航空与卫星遥感影像获取方式日新月异，由此形成了大量的影像数据，因此在遥感产业迅速发展的同时，也产生了大量的影像管理工作，这项工作并且越来越引起测绘行业的关注。自高分辨率对地观测系统重大专项（简称高分专项）被列为国家重大科技专项以来，数据管理更是成为热门话题。很多数据分发单位建立了自有的影像数据管理平台，资源卫星应用中心、卫星测绘应用中心等单位提供了对外的影像查询检索平台。各类检索平台，一方面满足了测绘企事业单位内部对影像管理、分发的需求，另一方面也方便数据的外部调用，极大地发挥了影像数据的使用价值[1]。

根据我国各省“数字城市”、“智慧城市”的建设要求，各市级地理信息共享服务平台以长期积累的基础地理空间信息资源为基础，对这些呈分布式和异构化的地理信息数据资源进行组织和管理，在多重与不同网络环境下对各种各样的地理信息资源进行整合共享，实现各类信息在线服务。其中的航空与卫星遥感影像数据以其内容丰富、获取方便等特点，是共享服务平台的重要内容，需要将大批量影像数据入库并实现在线管理。

目前，随着我国大部分省市国土资源部门已经存储和管理了自50年代以来，不同时期的原始和成果影像。但因为影像数据多以开展的项目形式进行归档，分别存储在不同的磁带和硬盘中，不便于对其进行科学化的查询、检索和管理。日积月累，影像数据不断的增加，使得对影像数据的保管、检索、分发、应用的压力越来越大，让影像数据的科学价值不能体现，与此同时，各个部门对影像数据的应用需求不断多样化[2]。

基于上述原因，开发航天航空影像数据管理系统的科学意义有如下三点。

（1）实现对大批量航天航空影像数据的科学、高效的管理和使用。

（2）满足数据加工中心盘活影像档案，最大限度发挥影像资产使用价值。

（3）提升影像数据使用的精准化服务区域经济发展的大数据支撑能力。

1 影像数据管理系统研究现状

目前国内中东部、南方等经济发达的部分城市已经开展关于影像数据管理系统方面的开发，《一站式”遥感影像管理与共享平台设计与实现》文中提到，福建省基础地理信息中心基于多源遥感影像管理平台的服务链，提出并建立统一地理信息标准的多源遥感元数据处理方法，搭建多源遥感影像管理平台，并在平台上尝试以服务为驱动，整合多类需求、服务和数据，构建服务链，实现遥感影像数据的在线实时处理。而我省目前各市区国土资源规划部门，针对大批量遥感影像数据管理系统的开发尚处于探讨研究阶段。

2 航空与卫星遥感影像数据管理系统的需求分析

目前，测绘行业中的影像数据主要分为航空影像数据与卫星遥感数据，通过调研，了解到我省各市国土资源部门对数据的管理功能主要有以下几点需求。

2.1 原始航片管理

需要实现原始航片管理，通过本地数据库存储，不进行对外共享[3]。数据类型包括地形数据和倾斜摄影测量数据。

2.2 空三数据

需要实现航空相片空三成果数据管理。

2.3 原始卫星影像

需要利用影像管理系统实现原始卫星影像数据管理，包括多种传感器影像，如SPOT，IKONOS，以及资源三号影像数据。该部分数据需要实现在线共享。

2.4 航片及卫星正射影像成果

只考虑1:2000 的正射分幅数据管理，配套数据有CAD 接幅表以及扫描的PDF 验收报告。该部分数据需要通过多源遥感影像共享服务系统进行在线共享，提供给需要的相关单位部门使用。

3 航空与卫星遥感影像数据管理系统的系统功能

系统功能如图1。

图1：系统功能

3.1 多源遥感影像管理系统（C/S端）

多源遥感影像管理系统是面向中心内部数据管理人员的系统。该系统采取C/S 的模式，对接相应项目业务实施过程，在ArcMap 软件上构成。它的主要功能包括影像数据的建库、影像数据入库、元数据编辑与统计等，用于满足遥感影像库的常态化应用与管理。

3.2 多源遥感影像共享服务系统（B/S端）

多源遥感影像共享服务系统是面向内部人员和外网用户使用的B/S 系统。根据用户使用权限，可对用户提供影像数据的查询、检索、显示、下载和共享等功能，同时也可为高等级的遥感影像分析工作提供强大的支撑[4]。

4 航空与卫星遥感影像数据管理系统的研究技术路线

本系统的核心研究内容主要包括多源遥感影像数据库建设、多源遥感影像管理系统、多源遥感影像共享服务系统三大模块，具体技术路线如下。

4.1 多源遥感影像数据库建设

基于ArcGIS 企业级空间数据库和成熟先进的镶嵌数据集模型，建成满足多源遥感影像元数据规范的影像成果库。

4.2 多源遥感影像管理系统

多源遥感影像管理系统是面向中心内部数据管理人员的系统。它的主要功能包括影像数据的建库、影像数据入库、元数据编辑与统计等，用于满足常的影像库使用和管理。系统采用C/S 模式，紧密结合业务流程，在ArcMap 软件上建成。

4.3 多源遥感影像共享服务系统

多源遥感影像共享服务系统是面向内部人员和外网用户使用的B/S 系统。根据用户使用权限，可对用户提供影像数据的查询、检索、显示、下载和共享等功能，同时也可为高等级的遥感影像分析工作提供强大的支撑。

5 系统技术指标

本系统属于应用技术研究，主要提供影像数据的管理与共享服务功能，预期达到的技术指标如表1所示。

表1：预期达到的技术指标

6 航空与卫星遥感影像数据管理系统的实施与完成

6.1 影像数据库建设

利用面向对象的数据模型GeoDatabase 和镶嵌数据集的形式将海量影像存储在地理数据库中，分别建立原始影像库、成果影像库以及航片成果数据库。

原始影像库为用户获取到的最初影像，主要包括原始卫片影像。原始影像按照传感器类型进行分类，包括GF 系列、ZY3 系列、天绘系列、SPOT 系列、Worldview 及其他影像数据类型[5]。成果影像库是对原始影像进行数字正射生产后的正射成果影像进行建库管理，正射成果影像需经过正射纠正、影像拼接、色彩融合、色彩匀色、影像压缩、影像金字塔建立和瓦片生成等处理，可与其他矢量地理信息叠加表现。航片成果数据库主要是针对摄区范围，提取摄区名称、摄区编号、摄影方式、影像类型、航摄单位等信息。

6.2 海量影像数据管理系统

已完成C/S 端海量影像数据管理系统的功能开发任务，其功能主要包括影像建库、影像入库、元数据编辑、数据删除、基于任务的数据实时更新等功能。

6.2.1 影像目录树

影像目录树提供系统最为核心的数据管理功能，其中涵盖本地影像数据库的构建，数据的导入等几大能力。

6.2.2 海量影像建库工具

创建满足元数据规范的镶嵌数据集。用户可以指定镶嵌数据集投影、波段等信息。

6.2.3 海量影像入库工具

批量的将原始影像、成果影像等进行入库管理。如果存在符合规范的元数据文件，在入库过程中自动解析元数据文件，并更新影像库中对应的元数据字段。

6.2.4 影像入库工具扩展

针对中心影像数据的类型，定制资源3 系列、高分系列、天绘等常用传感器类型的入库。对于多种压缩格式的tar 包数据实现元数据信息提取、入库。

6.2.5 元数据编辑工具

元数据编辑工具可以添加、编辑、复制和删除影像元数据属性值。

6.2.6 元数据影像数据浏览

基于ArcMap 平台提供元数据/影像数据的详细信息浏览和显示功能。

6.2.7 元数据影像数据删除工具

此功能提供对镶嵌数据集中元数据/影像数据的删除功能。

6.2.8 影像快视图输出

系统提供了快视图输出工具，通过读取本地数据库，检查影像路径，分数据类型进行快视图的快速输出。每次出快视图之前会对更新任务做检查，支持由于前一次任务突然关闭，没有全部生成完毕，下一次点击快视图输出时，则根据上一次的输出情况完成剩余影像的输出。

6.2.9 系统设置

系统运行前，需提前设置好影像入库管理底图、系统数据库路径、本地数据库配置、本地库入库工具设置和快视图等模块路径，系统提供了系统设置模块进行路径配置。

6.3 海量影像数据共享服务系统

已完成B/S 端海量影像数据共享服务系统的功能开发任务，包括系统概览、影像查询、影像对比、订单管理、用户管理、日志管理。

6.3.1 系统概览

提供全部影像数据的元数据概览信息查询。可以通过影像类型、影像采集时间、分辨率、传感器类型等元数据信息实现数据检索。

6.3.2 影像查询

提供全部影像数据的元数据、空间数据联合查询。可以根据空间几何位置框选等方式实现影像检索，也可以通过传感器类型、影像采集时间等元数据信息实现数据检索。

6.3.3 影像对比

实现同期影像双屏对比。

6.3.4 用户管理

实现用户管理相关的功能，具体涵盖新用户建立、密码更改、权限设置等。

6.3.5 日志管理

记录用户登录、订单申请、订单审批日志。

7 航空与卫星遥感影像数据管理系统的技术创新点

航空与卫星影像数据管理系统的技术创新点主要包括以下2 点。

7.1 实现多源影像数据的综合管理

长期以来，不同时期的原始和成果影像，完成了众多数字正射影像制作项目的生产和归档管理[6]。但因为影像数据多以项目形式归档，不便于查询检索和科学管理。随着时间推移，影像数据不断增大，这就造成对影像数据的管理、检索以及分发的压力越来越大，影像数据价值很难体现。本系统的开发可实现对海量影像数据的科学化、高效化管理。

7.2 实现多源影像数据的共享应用

本系统中的多源遥感影像共享服务系统模块可根据用户使用权限，为用户提供影像数据的查询、检索、显示、下载和共享等服务，同时也可为高级遥感影像分析提供强大的支撑。包括影像数据目录查询、多时相影像数据显示、影像数据基本显示、影像元数据基本显示、基本影像量测、多时相影像下载和输出等具体功能的提供，最后可以按照检索条件获取检索结果，支持将查询到的影像结果发布为新的影像服务，并共享至公共服务平台，为各省市的“智慧城市”建设提供测绘大数据支撑[7]。

8 结束语

航空与卫星影像数据管理系统的建设与应用，在各市区“智慧城市”建设方面发挥大数据支撑、管理、分享的高效作用[8]，具体体现在“四个有利于”，一是有利于提高各市、区测绘行业的影像数据管理水平；二是有利于测绘行业与其他行业数据的深入融合；三是有利于创新各省市测绘成果资源的共享方式；四是有利于提高省、市区测绘领域信息化管理水平和对外的综合服务能力，提升城市形象，改善城市投资环境。