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AGRS遥感影像数据管理系统设计和实现

摘要：遥感影像数据特点是其数据量庞大，种类繁多，结构复杂。利用成熟关系数据库和 GIS 平台，搭建一个方便实用遥感影像数据库是提升影像管理效率有效手段。文章介绍了 AGRS 遥感影像数据库系统设计和实现，具体描述了系统结构、影像数据元数据、影像数据安全策略、和影像数据库管理系统和网络查询服务系统功效实现。

关键词：影像数据库；元数据；网络查询服务
1 引言
中国国土资源航空物探遥感中心在利用遥感技术进行地质找矿及其它相关领域应用研究已经有二十多年历史。前后完成数百个包含地质找矿、地质灾难、环境监测、土地利用、城市计划等方面项目，积累了大量 MSS、TM、Spot、RadarSat、中巴资源卫星、Quickbird、Ikonos 等航天数据及其结果图像，同时完成了全国约数百万平方公里不一样百分比尺、不一样片种航空摄影。这些结果大多以硬拷贝或数字光盘形式存放，数据量达成近 100TB，而且在逐年增加。如此庞大数据采取人工管理存在着效率低、安全性差缺点。引入信息化管理手段，建立一个航天、航空遥感图像数据库管理系统，将大大提升各类遥感影像管理和使用效率。

2遥感影像数据库系统结构
遥感影像数据库依靠海量存放设备和高性能服务器共同组建光纤存放局域网。系统管理员使用工作站经过局域网对系统进行维护管理，遥感影像元数据和图形索引信息经过广域网进行公布。

图 1 遥感影像数据库系统实体结构图

遥感影像数据库系统由影像数据库管理系统、网络检索服务系统、影像数据库、遥感影像元数据库、影像空间索引数据组成。
1）影像数据库管理系统
影像数据库管理系统实现影像数据导入导出、影像元数据自动提取和人工编辑、自动生成图形索引数据和影像元数据，并依据影像元数据和图形索引查询检索原始图像、实现图形索引数据网络公布和共享、和数据库维护、更新管理等功效。
2）网络检索服务系统
网络检索服务系统实现用户在广域网上能依据影像元数据和图形索引查询检索原始图像。
3）影像数据库
影像数据库是一个图像集，全部遥感影像数据经过数据加密打包后，采取关系数据库和文件系统相结合方法进行存放管理。
4）影像元数据库
影像元数据库是遥感影像结构化描述信息。遥感数据录入过程中，管理系统自动从遥感数据中提取元数据信息。
5）影像空间索引数据
依据影像元数据信息中空间位置坐标，系统为每一景影像全部建立同一坐标系下空间索引数据。

图2 遥感影像数据库系统逻辑结构图

3遥感影像数据元数据分析研究
元数据是描述影像数据数据，它包含遥感影像多种属性，是影像数据检索依据。遥感影像按其传感器所搭载平台能够分为两大类，即航天遥感图像和航空遥感图像。
在遥感应用领域广泛使用航天遥感影像有 TM、ETM、Spot、Aster、中巴资源卫星、Radarsat、Ikonos、QuickBird 等。经过分析发觉，航天遥感图像因为其起源、使用目标、传感器、年代、搭载卫星、地面接收站不一样，其元数据内容存在着较大差异。以 TM 为例，1994 年中国卫星地面站处理 TM 图像和 年生产 TM 图像，存在数据格式、坐标系统和投影方法区分。影像数据库管理系统必需考虑兼容全部图像数据格式，而且能实现不一样坐标系统和投影方法之间转换。
航空遥感影像包含自然彩色航空影像、彩红外航空影像、黑白航空影像、航空多光谱扫描图像、航空高光谱图像等。航空影像特点是航片数量多、数据量大，早期航片地理位置难以描述，同一测区可能有多个获取时间等。
影像数据库中针对航天遥感图像和航空遥感图像特点分别建立了能正确描述图像不一样元数据表。航天图像关键选择了其轨道号、搭载卫星、传感器、数据采集时间、图像四角坐标、太阳高度角、太阳方位角等信息。航空遥感图像描述了测区、航线、航片号、片种或传感器类型、百分比尺，航片中心点坐标等信息。
表1 航天影像元数据表

4 基于文件系统影像数据库数据安全性
遥感影像属于高成本资料，部分资料属于国家机密，所以数据安全是遥感影像数据库所面临一个较为突出问题。系统提供了以下多个方案来确保影像系统数据安全。
1)数据加密。
为预防影像数据非法拷贝，全部影像数据在进入数据库时进行数据加密处理，密匙被存放在 Oracle 数据库中，存放在文件系统中文件名是一个由系统产生序列号。只有正当用户才能经过管理系统利用存放在Oracle 数据库中密匙对加密影像数据解密。系统提供三级数据加密，影像数据在导入时必需定义加密等级，高级加密将需要更多时间对数据进行导入和导出。
2)一致性检验
遥感影像和元数据信息必需一一对应。针对文件系统中影像数据误删除、修改、存放位置移动等问题，系统提供了数据库一致性检验和数据库恢复功效。系统经过一致性检验，能够发觉被删除和修改影像文件，数据库恢复功效能够将被移动影像数据恢复到所在位置。
3)其它安全机制。
管理系统结适用户身份判别、用户权限控制、操作日志、数据备份等功效，加强数据库中数据安全。

5 遥感影像数据库功效实现
1)影像数据库管理系统
影像数据库管理系统是一个基于 C/S 结构，采取 MapObjects2.2 开发面向局域网用户系统，实现影像数据导入导出、图形索引数据网络公布和查询、数据库维护等包含大数据量操作。

图 3 管理系统主界面
影像数据导入和导出是管理系统基础功效，影像数据在导入过程中系统将对原始影像进性分级加密打包、自动提取影像元数据、
自动生成图形索引数据。其工作步骤以下图所表示：

图 4 影像数据导入导出步骤图
图像检索和查询实现了影像数据任意条件查询和空间条件查询。用户能够经过输入需要影像分辨率、图像获取时间、搭载平台、传感器种类等信息查询所需图像。用户也能够经过使用鼠标勾画或输入超出 3 个以上经纬度坐标点给定任意多边形和其它约束条件，系统能够查询和此多边形相交满足约束条件全部遥感影像。同时系统还提供了基于行政区图像查询，能够经过指定一个行政区，
系统能够查询此行政界线范围内遥感影像。

图 5、依据结构多边形和条件进行查询
系统数据库维护功效关键针对遥感影像数据库、元数据库和空间索引数据一致性等问题开发工具。能够实现数据库一致性检验、数据库恢复等功效。 系统提供用户和日志管理功效，对于任何进入系统用户经过权限点对其权限进行限制，用户任何操作被统计如系统日志。系统还含有部分辅助管理功效，比如卫星影像头文件显示、查询结果导出到 Excel 系统、数据批量导入导出、坐标位置
显示等。
2 )网络检索服务系统
网络检索服务系统是一个基于 B/S 结构遥感影像数据查询和服务系统。系统采取了 ESRI 企业 ArcIMSInternet Map Server所提供基于 Internet/Intranet GIS 处理方案。使用支持多种浏览器，含有高度可定制性 HTMLViewer 作为 ArcIMS 用户端。用户能够在用户端经过输入查询条件和空间位置实现数据查询，经过系统数据定购功效，用户能够将定单直接发送给系统管理者。

图 6、网络检索服务系统

7 结论
遥感影像数据库建设涉众多技术问题。因为遥感影像数据量庞大、种类繁多、结构复杂，系统设计是系统成功关键。对各类遥感影像数据格式、数据量大小、影像元数据分析研究是系统设计中最为关键工作，只有做好了各类数据类型分析研究，才能在系统设计中全方面考虑多种类型遥感图像，从而建立一套稳定图像数据库管理系统。