遙感影像資料庫

遙感影像資料庫是指組織、存儲和管理遙感影像數據的一類資料庫。遙感影像資料庫並不是僅僅包含圖像數據本身，而且還包含大量的圖像元數據信息。

基本介紹

• 中文名：遙感影像資料庫
• 外文名：Remote sensing image database
• 定義：管理遙感影像數據的資料庫
• 管理對象：遙感影像數據
• 套用：地理勘測等
• 涉及領域：資料庫技術

研究背景

地理信息系統(Geographic Information System , GIS)是一種為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數據而建立的計算機化的資料庫管理系統(1998年，美國國家地理信息與分析中心定義)。這裡空間數據是指採用不同方式的遙感與非遙感手段所獲得的數據，它有多種數據類型，包括地圖、遙感、統計數據等。

隨著遙感(RS)、全球定位技術(GPS)和地理信息系統(GIS)日益緊密的結合，遙感影像數據成為GIS重要的數據來源之一，其數據量正呈幾何級數增長。然而現有的GIS軟體卻難以組織、調度、存儲和管理這樣的海量數據，更沒有考慮多數據源、多比例尺、多時相影像數據的統一管理和集成的問題，國家基礎地理信息產業建設也迫切需要高效、快捷地存儲與管理海量影像數據。

發展現狀

最著名的基於 Internet 影像資料庫是微軟的Microsoft TerraServer 資料庫，這是美國微軟公司藉助其 網路化的資料庫管理軟體SQL Server 和強大的綜合研發能力，聚集美國地質調查局、美國航空影像局和俄羅斯空間署，於1998年6月建成的。TerraServer 開始的目的是想綜合技術、資料和硬體設備的優勢，把美國和俄羅斯數十年由高精度衛星拍攝的衛星照片在Internet上展示給全世界 ，供感興趣的人查詢和使用。這些照片的最高精度可以達到每像素覆蓋 1m 至 1．56m，而資料庫的信息容量達到了5TB，並且每月都在增加。僅在美國，這些衛片就已經覆蓋了其 30%的國土。開發者組織建立了一個金字塔型的圖形查詢機制，將處理後的衛片進行了無縫拼接。通過Internet，訪問者可以在其中自由地漫遊和縮放查詢。微軟還將自己的電子百科全書的虛擬地球與衛片有機地結合，組建了地名資料庫，通過這些地名也可以搜尋到需要訪問的目標。不過，在數據的選擇上，Temaserver僅選擇了8位灰度的單波段圖像，數據入庫後以JPEG壓縮方式存儲。影像數據按四種解析度進行組織，因而，Terraserver中的影像僅能用作瀏覽顯示，不能做進一步的處理、分析。

美國農業部農產品外銷局(FAS)衛星圖像磁帶檔案和檢索系統(ITARS )也是一個較大的影像資料庫系統，是由LNK公司根據與美國農業部農產品外銷局(FAS)合作開發的。ITARS主要對衛星圖像磁帶建檔和進行檢索，資料庫中主要存放衛星圖像磁帶的相關數據，包括快視圖等，真正的影像數據存放在磁帶庫中。ITARS於1995年1月起就開始投人使用，作為農作物分析人員的一個基本工具，大大方便了他們對於分析中使用的大量衛星圖像的管理。

另外，相關的產品還有Erdas公司的Image Catalog，這是IMAGINE系列軟體之一，這是一個基於檔案型的資料庫管理系統，能夠進行圖像庫及圖像信息管理，包括與矢量地圖結合的圖像庫索引查詢、管理和存取。

國產的影像資料庫有武漢吉奧信息工程有限公司的GeoImageDB。GeoImageDB主要功能有：多尺度數字影像的金字塔結構，圖像工程、子工程、圖像工作區的組織與調度，影像數據的無損壓縮，時態數據的管理，數據產品的快速分發，影像數據的調度與顯示，快速實時的漫遊和任意開窗放大縮小與快速瀏覽，跨工程、工作區的切換訪問與查詢，無縫拼接，影像空間數據交換與共享。

結構設計

基本元素

遙感影像資料庫的基本構成元素包括圖像數據和大量的圖像元數據信息。這裡的圖像數據是指遙感影像圖像數據；而圖像元數據信息是指圖像數據的信息，例如圖像類型、攝影日期、攝影比例尺等信息。

數據存儲模型

遙感影像庫中的數據採用空問單元分割技術統一管理。空間分割和空問區域數據鏈技術就是將不同感測器數據按照地形圖的方式進行分幅，對於同一空間區域數據形成不同尺度的影像數據鏈，而不同區域則按照地形圖示準形成單元分割的規範化數據。空間分割和空間區域影像數據鏈技術為研究尺度問題提供了標準單元數據，實現了影像數據的尺度管理；也為海量影像數據能夠在網路上高效傳輸提供可能性。

欄位類型的選擇

每個資料庫都包含影像表和屬性表，以及元數據表。影像表存儲的是每幅影像的縮微快視圖；屬性表存儲的是從遙感影像說明檔案中獲取的每幅影像的屬性信息；元數據表存儲的是每個影像數據檔案的元數據信息。

遙感影像屬性數據表的欄位主要包括ID號，檔案名稱稱，成像日期，影像的行、列數，軌道號，空間解析度，感測器類型和波段號等。其中，ID號用於和屬性數據表關聯；影像欄位類型為IMAGE類型，用於以二進制方式存儲影像。元數據檔案的欄位主要有檔案名稱稱、太陽方位角、4個角點的經緯度坐標、影像中心點的經緯度坐標和投影類型等。元數據表以檔案名稱稱與屬性表相關聯。這樣建庫可以最大限度地避免數據冗餘，有利於提高影像檢索速度。

運行機制

遙感影像資料庫運行機制如下所示，當客戶端提出訪問資料庫的請求時，伺服器回響清求調用元資料庫，通過檔案管理系統得到影像數據，返回到客戶端，但由於影像數據檔案的特殊性，為了降低傳輸時問，在這裡採用快視圖和數據部分傳輸的技術實現影像快視圖數據在網路環境下的高效傳輸；影像數據的另一個大的功能模組就是客戶端可以提出處理影像數據的請求到伺服器，伺服器回響請求調用遙感圖像處理子系統來完成數據的處理，然後上傳到伺服器中統一管理，此處的處理子系統就是基於空間配準的快速算法以及一些必要的處理過程來完成數據的處理，產生影像序列化所需的標準數據格式。它們的實現工具分別是：客戶端採用客戶端腳本HTML來實現；伺服器端採用ASP腳本語言以及功能模組COM組件來實現；資料庫利用功能強大的ORACLE來管理，它負責影像屬性數據的管理以及調用檔案系統來完成影像檔案與伺服器的互動；圖像處理子系統的實現完全是從用戶友好角度以及圖像處理功能角度選取軟體，它採用用戶界面友好的軟體VB作為其界面，然後用VB調用IDL提供的一個功能控制項實現二者的結合，IDL負責圖像的處理。