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  • 作 者 信 息 薛 娇,胡平昌,卢 刚,颜怀成(江苏省测绘工程院,江苏 南京 210013)“ 【摘要】通过统一多源异构遥感影像元数据建库标准,解决多源遥感影像数据信息异构。将元数据库与瓦片分级管理机制相结合,...

    作 者 信 息

    薛 娇,胡平昌,卢 刚,颜怀成

    (江苏省测绘工程院,江苏 南京 210013)

    【摘要】通过统一多源异构遥感影像元数据建库标准,解决多源遥感影像数据信息异构。将元数据库与瓦片分级管理机制相结合,即时融合多源多时相遥感影像数据,有效解决多源遥感影像数据组织方式和版本异构问题。运用GIS、Web等技术搭建遥感影像即时服务云平台,实现多源异构影像数据高效查询检索、统筹管理与即时服务,提高影像数据共享与应用效率。

    【关键词】多源异构;元数据;影像管理;查询;共享

    【中图分类号】P237 【文献标识码】A 【文章编号】1672-1586(2020)02-0110-04

    引文格式:薛 娇,胡平昌,卢 刚,等. 基于元数据的多源异构遥感影像管理技术研究与实现[J].地理信息世界,2020,27(2):110-113.

    正文

    0 引 言

    随着遥感影像数据获取方式多样性及便捷性的不断提升,海量多源异构遥感影像数据不断累积。然而目前管理模式下的成果多数以图幅、景、测区等形式存储与组织,数据生产、分发周期长,难以满足国土、水利、环保等行业事前、事中监管的需求,难以充分发挥遥感影像数据价值,严重制约遥感影像应用,影响各行业发展,故急需更高效新型的遥感影像管理模式。

    元数据用于描述数据的内容、覆盖范围、质量、管理方式、数据格式等信息,是数据共享的重要基础性信息。现有管理方式下,多源异构遥感影像元数据具有如下特征:

    1)数据来源种类多。遥感影像数据获取方式多样,包括卫星影像、无人机影像、航空影像等,每种影像数据都有特有的元数据信息,有部分存在相同的属性字段,也存在不同的属性字段。

    2)数据组织方式多。根据不同的生产方式和用户需求,遥感影像数据可以按分幅、景、测区划分等组织方式存储、发布,每种组织方式的元数据项均存在差别,坐标系不统一,统筹应用困难。

    3)没有统一的元数据标准。元数据项内容丰富,包括成果数据基本信息、数据源情况、数据生产过程信息、数据分发信息、多级质量检查情况、成果验收情况等方面,根据来源、用途以及处理方法等不同,元数据项存在一定差别,数据统一管理、查询和利用困难。

    针对现有管理模式下,元数据存在多样化、难以统一等问题,本文汇总了卫星影像、无人机影像、航空影像等多源遥感数据并提取了基本元数据信息,统一影像数据元数据建库标准,建立多源异构遥感影像元数据库,从而解决遥感影像数据信息、格式及版本异构问题,统筹管理影像数据,实现快速查询检索以获取目标影像数据,提高多源异构遥感影像数据管理、分发与应用效率。

    1 多源异构遥感影像元数据研究与设计

    1.1 元数据解决影像数据多源异构的问题研究

    1)属性信息异构

    多源遥感影像来源包括卫星影像、无人机影像、航空影像,每种影像的元数据项呈现多样化,有相同的公共属性字段也有各来源影像个性属性字段。为了便于管理多源遥感影像,提取其公共属性为基本元数据字段,其余个性属性字段为各来源专题元数据字段,如图1所示,从而解决多源遥感影像数据信息异构的问题,便于统一管理多源遥感影像数据。

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    1 解决属性信息异构

    Fig.1 Solve heterogeneous attribute information

    2)组织方式异构

    遥感影像组织方式多样化,包括按景、分幅、测区等方式,影像大小不一。为了解决组织方式多样化带来的统一存储、管理问题,通过ArcGIS Server进行影像切片,将多种格式的影像切成统一大小的瓦片,按照层级、行、列的层次管理瓦片数据,如图2所示。由于切片地图服务中的图片不需要服务器实时生成,本身存在服务器的硬盘上,所以极大地提高了服务器的性能;同时,图像的详细程度不会对服务器分发副本的速度造成显著影响,极大地提高了用户查询效率。

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    2 解决组织方式异构

    Fig.2 Solve heterogeneous organization

    3)版本异构

    随着遥感影像数据不断获取、更新,会产生多个年度版本影像数据,同时也会产生多个小版本元数据。为了解决多源遥感影像数据版本异构的问题,需建立历史版本元数据库,提高历史版本影像管理与利用效率,并根据历史版本元数据库构建时间戳数据实现影像数据历史版本的浏览,如图3所示。

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    3 解决版本异构

    Fig.3 Solve heterogeneous multi-version image data fusion

    1.2 元数据库设计

    元数据库由影像元数据、瓦片元数据、历史版本元数据组成,如图4所示,其中影像元数据包括提取的基本元数据和卫片、航片、无人机影像专题元数据库。

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    4 元数据库结构图

    Fig.4 Structural diagram of metadata base

    1)多源遥感影像元数据库设计

    ①基本元数据库设计

    元数据基本信息提取了多源异构遥感影像共有的重要信息,涉及卫星影像、航空影像、无人机影像等数据的共性属性,便于对多源异构遥感影像进行统一管理。关于元数据字段的确定,主要依据用户查询的重点及频次提取,设置影像唯一识别号为主键,影像名称、分辨率、数据格式和获取时间等信息作为用户常用信息储存于基本元数据表中,是多源遥感影像元数据的关键部分,便于后期影像数据统筹管理、查询检索,见表1。

    1 影像基本元数据表

    Tab.1 Image basic metadata table

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    ②卫星遥感影像专题元数据提取

    专题属性信息是描述各类型影像数据特有的属性,往往根据影像不同的需求、来源、用途而设置,对遥感影像数据的描述更加详细,可以为影像数据提供更多内容的查询。除提取的多源异构遥感影像基本元数据信息,卫星遥感影像包含一些专题属性信息,包括卫星型号、轨道号、行号、列号、产品号、传感器型号、含云量等。

    ③航空影像专题元数据提取

    除提取的多源异构遥感影像基本元数据信息,航空影像包含航摄仪型号、航摄比例尺、焦距以及摄区代号等专题属性信息。

    ④无人机影像专题元数据提取

    除提取的多源异构遥感影像基本元数据信息,无人机影像包含无人机类型、平均飞行高度、航向重叠度以及旁向重叠度等专题属性信息。

    2)瓦片元数据库设计

    为了便于瓦片数据管理、存储、查询,针对形成的瓦片数据集,采用数据库管理方式,将瓦片数据集录入数据库。针对每一张瓦片影像,统一存储对应的元数据信息,生成瓦片块唯一标识号,提取瓦片块层级、块行号、块列号、坐标信息、更新时间等瓦片元数据信息,见表2。瓦片元数据库与瓦片版本库的分离,以便在客户端查询某一点或范围的具体信息时,连接到瓦片元数据库进行检索。

    2 瓦片元数据表

    Tab.2 Tile metadata table

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    3)历史版本元数据库设计

    随着遥感技术的不断发展,遥感数据的数据量越来越庞大、更新速度越来越快,会产生多个历史版本影像数据。为了对多版本的历史影像统筹存储、管理,方便用户查询,制定了版本唯一识别号,编号规则如下:更新时间+更新数据源类型+其他,通过版本唯一识别号快速检索查询历史版本数据属性信息,包括影像数据源类型、时期、数据组成等情况,见表3。

    3 历史版本元数据表

    Tab.3 Historical version metadata table

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    2 多源异构遥感影像管理实现

    根据建立的多源遥感影像元数据库,解决影像数据异构管理屏障的问题;运用GIS、Web等技术开发多源多时相遥感影像即时服务云平台,实现多源异构遥感影像数据一体化存储、更新、管理及查询,提升影像数据分发、服务及应用效率。

    2.1 多源异构遥感影像服务管理

    统一多源异构遥感影像坐标系为CGCS2000,按照CH/Z 9011-2011《地理信息公共服务平台电子地图数据规范》制作瓦片,建立影像元数据,并发布瓦片数据服务,实现遥感影像统一管理,如图5所示。

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    5 遥感影像服务管理

    Fig.5 Image service management

    2.2 多源异构遥感影像浏览

    多源多时相遥感影像即时服务云平台依据提取的基本元数据属性和专题元数据属性可实现多源遥感影像数据快速查询浏览,如图6所示。在查询条件中输入行政区划、获取时间、分辨率等信息即可查询出符合需求的数据清单,同时可查看数据的其他元数据信息,方便用户快速获取目标影像数据。

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    6 数据查询主界面

    Fig.6 Data query home interface

    2.3 多源异构遥感影像更新

    通过云平台,以卫片、航片、无人机等多源遥感影像数据为基础,利用GIS、RS、网络等技术实现统筹航空航天遥感数据,即时高效地存储、更新和发布遥感影像数据,实现云服务瓦片等数据与机顶盒数据根据许可范围定期进行更新,保证影像数据的现势性。同时更新过程中做好各影像元数据版本记录,记录不同时期不同类型的更新影像的信息,实现历史版本的管理,如图7所示。

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    7 影像更新前后对比图

    Fig.7 The comparison of before and after image update

    3 结束语

    通过研究并建立影像元数据库统一标准,解决了多源异构遥感影像数据信息、组织方式、版本异构等问题,创新了多源遥感影像服务管理、浏览与更新方式。遥感影像即时服务云平台在改善影像数据难以统筹、服务效率低、更新范围有限等方面效果显著,从多源多时相遥感影像数据在存储、管理、更新与服务等方面的需求出发,实现了多源异构遥感影像数据的高效管理与即时服务。云平台在遥感影像内容检索方面有待进一步研究,加强影像内容特征提取、提取算法与模型、多维检索等技术研究,通过影像检索幅面包含的绿地、河流、道路、居民地等信息;同时,有待推广并应用于防灾减灾、变化检测、规划建设等多个行业及单位。

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    本期回顾

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    时空大数据与新型城镇化研究

    · 新型城镇化定量研究的时空大数据应用需求分析

    · 基于多元时空数据的新型城镇化动态监测指标体系研究

    · 基于人群流动大数据的新型城镇化质量与对外交通协同发展研究

    · 基于城市微博签到数据的人群活动时空特征分析

    · 基于多源时空数据的粤港澳大湾区建设用地扩张及动力机制研究

    · 基于多源大数据的武汉城市圈城际通勤分布及影响因素研究

    · 基于夜间灯光遥感的城市垂直空间扩展研究——以武汉为例

    · 基于深度学习的公民参与城市治理的时空格局研究 ——以苏州市为例

    · 基于百度大数据的城市公共厕所空间布局合理性评价

    理论研究

    · 面向无测风区域的复杂地形风场模拟研究

    · 基于卷积长短期记忆网络的NDVI预测方法研究

    · 粤港澳大湾区人口与经济空间格局演变

    · 一种改进的多边形网格化填充方法

    · 基于深度学习的城市建筑物阴影提取方法

    · 基于TOPSIS模型的凉山州空间贫困特征及障碍因素分析

    · 诗词行吟地图下唐代景观吟咏的时空分布研究

    · 基于全卷积神经网络的高分辨率航空影像建筑物提取方法研究

    技术探讨

    · 测绘服务自然资源督察的探索与思考

    邮箱变更声

    ·《地理信息世界》邮箱变更声明

    网站开通公告

    ·关于开通《地理信息世界》网站的公告

    诚聘特约审稿专家

    ·诚聘|《地理信息世界》诚聘特约审稿专家

    专题组稿

    ·约稿函|《地理信息世界》关于开辟“博士综述论坛”专栏的约稿函

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    2021-03-13 17:04:34
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    前  言

    规划不合理,环境两行泪

           2018年召开的全国生态环境保护大会强调,要加强生态保护修复,构筑生态安全屏障。建立统一的空间规划体系和协调有序的国土开发保护格局,严守生态保护红线,坚持山水林田湖草整体保护、系统修复、区域统筹、综合治理,完善自然保护地管理体制机制。在近期召开的两会“部长通道”采访中,自然资源部部长陆昊也明确表示国土空间规划体系建设将全面启动。

           环境需保护,城市要发展,规划是龙头。建立统一的国土空间规划体系,前提是实现海量数据的整合与展示。本文以江苏省试点项目为例进行国土空间规划多源异构数据分析,总结经验,为国土空间规划数据建库奠定基础。

    多源异构数据分析

     数据完整性

           基于试点项目共收集了原国土、发改委、住建委、规划等20余部门提供的相关数据,包括现状数据、规划数据、管理数据、社会经济数据四大类。其中,前三类含有大量的图属数据,社会经济数据多为文字报告或图件。目前仍存在少量数据缺失,一方面由于管理不当、技术条件限制等历史原因,部分数据未做系统化整理;另一方面部分数据掌握在上级部门或商业主体手中,有待进一步协调获取。数据收集工作仍需加大力度推进。

    表1:试点项目数据收集情况

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     数据格式

           国土空间规划涉及部门繁多,各单位数据管理方式各有差异,在已收集的数据中,既有shp、dwg格式的图属数据,也有doc、jpg格式的图文数据,另有部分资料尚未电子化,仍以纸质档案形式保存。为便于今后的管理应用,需对数据格式进行梳理和统一转换。

    数学基础

           统一的数学基础是数据进行叠加展示与分析应用的前提。收集到的数据来源于国土、规划、环保等不同部门,各部门数据标准不同,空间参考不一。为提升多源数据分析利用价值,需先统一数据的空间参考。

    表2:部分原始数据空间参考

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    数据精度

           由于行业管理方式、数据采集时间、用途不同,收集的数据比例尺、分辨率也不尽相同。部分数据精度较高,满足使用需要;部分数据精度较低。整合处理过程中,要对不满足使用要求的低精度无效数据进行整理清洗。

    表3:部分成果图件精度

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    数据表达

           采集时间不同、更新频率不一,因此数据现势情况也不同。土地利用现状、资源禀赋、社会经济、人口情况等都在不断变化,收集到的资料有些与现实状况不相符,且时间相距越久相符程度越低。现势性差的数据往往难以满足国土空间规划编制和应用的需要,甄别过时数据或数据中的过时内容极其重要。

    1.存在现行国标或行标:

           现行有统一的国家或行业标准规范,如第三次全国国土调查数据、土地利用总体规划数据。

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    2.无国标或行标,业内有统一标准:

           尚未制定统一的国标或行标,沿用业内约定俗成的符号方案,如耕地质量等级评价数据。

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    3.无国标或行标,业内无统一标准:

           国家或行业内未制定统一标准,地方根据数据管理需要选用符号,如三区三线数据。

           对比分析了第三次全国国土调查、土地利用总体规划、(试点项目地区)城乡规划的制图规范发现,部分相同要素的制图符号存在差异或冲突,不便于空间要素的直观判读和叠加展示。鉴于上述分析,国土空间规划数据符号体系亟待完善,以适应未来海量空间规划数据的管理与展示需要,提升数据可视化效果。

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    数据现势性

           由于采集时间不同、更新频率不一,数据现势情况也不同。土地利用现状、资源禀赋、社会经济、人口情况等都在不断变化,收集到的资料有些与现实状况不相符,且时间相距越久相符程度越低。现势性差的数据往往难以满足国土空间规划编制和应用的需要,甄别过时数据或数据中的过时内容极其重要。

    数据规范性

           各类数据的内容与组织形式需与国家或业内规范保持一致,如第三次全国国土调查遵循《第三次全国国土调查技术规程》相关规定。

    数据法定性

           权威法定是数据可利用的根本和前提,需对数据是否由具备资质的部门出具进行分析和严格把关。

           本期基于国土空间规划多源异构数据展开分析,总结经验,望给数据建库工作提供一些思路。后续将结合分析结果着手数据转换处理,为开展规划辅助编制做好准备。

    本期供稿:杜永乐

    本期责编:朱莹

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    一、多源异构

    1、定义

    多源异构简单而言就是指一个整体由多个不同来源的成分而构成,既有混合型数据(包括结构化和非结构化)又有离散性数据(数据分布在不同的系统或平台),互联网就是一个典型的异构网络,融合传播矩阵就是一个典型的多源异构数据网络。

    2、示例解释

    在这里插入图片描述

    “音、视、报、网、微、端、场”的传播矩阵构成了主流媒体融合传播的全媒体路径,在提升主流媒体融合传播影响力的同时也带来了融合传播效果评估的“多源异构”困难。

    此处“多源异构”就是指在媒体融合发展的过程中,由于各传播路径的建设和实施数据管理系统的阶段性、技术性以及其它经济和人为因素等要素的影响,导致媒体在融合发展过程中积累了大量采用不同存储方式的传播路径数据,从简单的文件数据库到复杂的网络数据库构成了媒体的异构数据源

    二、异构同源

    1、定义

    异构同源不强求物理上的集中,而是保持组织数据的分布现状,将各个系统的数据通过接口包装成服务,注册到组织服务总线,通过组织服务总线提供统一的数据服务,从而实现数据在逻辑上的整合。

    也就是说:由不同的成分构成一个整体来共同实现某种功能。

    2、示例解释

    在这里插入图片描述
    传统的数据整合思路是建立组织的数据中心,将数据从各个系统抽取过来进行集中,再统一提供数据服务。随着大数据与人工智能技术的应用普及,海量多源异构数据急剧增加,特别是非结构化数据的增加,传统大数据平台在面临多源异构数据处理时,面临数据采集处理能力不足、数据结构难以统一,数据运维困难等挑战,为洞察数据的价值带来了层层阻碍。

    因此,传统大数据中心已经无法适应现在的组织数据整合要求,需要考虑一种新的整合方式,基于服务的逻辑数据整合,而不是基于数据集中的物理整合。

    三、综合举个简单栗子:

    一辆汽车的制造可以有不同的国家或厂家来分别制造零部件,这些零部件共同构成了这辆汽车。

    就汽车零部件生产渠道数据、行驶数据而言可以说这辆汽车的数据是多源异构的。

    但汽车最终是要落到汽车购买者和使用者的拥有者载体上,如果从汽车的拥有者角度洞察这辆汽车的生产数据、行驶数据以及汽车拥有者的消费数据、行为数据则是以汽车的拥有者为同源的异构数据

    Ending!
    更多课程知识学习记录随后再来吧!

    就酱,嘎啦!
    

    在这里插入图片描述

    注:
    1、人生在勤,不索何获。
    2、解释示例源自:【从“多源异构”到“异构同源”的主流媒体融合传播价值评估】
    https://cloud.tencent.com/developer/news/440081

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    指  导:仙麦龙、强建华

    统  稿:许  将

    提供素材:罗东海、刘俊蓉、童  锋

    编  审:徐  阳

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  • 多源异构超紧组合非线性信息互耦合方法及特征分析
  • 基于模型误差平方和最小的融合准则,构建了适用于开采沉陷动态预测的多源异构变形预测模型,利用实测数据求取了多源异构融合模型下沉、水平移动预测模型权系数,并对模型的预测性能进行了检验。结果表明多源异构融合...
  • 针对智能健康管 理中对信 息集成 的要 求,深入分析信 息资源 的异构特 性 ,对基于 多级多中心的 多源异构 数据融合方法进行研 究 ,提 出智 能健康 管理 中多源异构 数据 的融合树体 系结构 ,并介绍 融合 系统 的...
  • 人工智能多源异构大数据处理实践经验分享 刘岩 泰康保险集团股份有限公司 报告主题 云计算 大数据 人工智能 融合应用 1. 科技浪潮是普惠的商机 2. 智慧城市大数据人工智能处理 3. 金融保险大数据人工智能处理 科技...
  • 在大数据环境下,多源舁构知识的融合为研究者从众多分散 、异构的数据源和知识源 中挖掘 出隐含 的、有...实验结果表明,所提出的多源异构知识融合算法有效可行 ,并能够有效显著地提高多源异构知识融合算法的性能。
  • 针对这一问题,提出了大数据平台下多源异构数据的访问控制模型。该模型根据属性动态地确定角色权限,并构建基于数据组的层次结构,实现数据属性的简单管理。对该模型进行了形式化定义,阐述了在 Hadoop 平台中的实现...
  • 依托并集成了现有网络技术装备,结合国内外网络应用技术的特点,构建了集有线、无线技术相结合的传输网络,构建了集视频信息、控制数据、无线语音为一体的井下多源异构传输平台,建立了综采工作面多源异构数据融合的远程...
  • 基于D-S理论和模糊数学理论,建立了煤矿冒顶监测系统中多源异构信息融合模型,并提取某矿冒顶危险性数值特征,应用隶属度函数概念得出危险征兆的信度函数分配,最后利用判决规则判断其融合结果并预测该矿冒顶危险等级。...
  • 针对电网大数据时代普遍存在的"一个电网,多套参数"的问题,文中提出一种基于电力大数据的多源异构参数融合方法,通过电网各专业部门、各级调度中心的不同参数数据进行纵向和横向的参数融合技术消除多源电网间的数据...
  • 针对多源异构配电网的实时调度不能积极消纳分布式电源的问题,在日前调度模型的基础上提出一种基于实时调度优化模型,该模型在负荷预测的前提下充分利用分布式电源和储能设备的供电能力,降低了在用电高峰期对主网供电...
  • 多源异构大数据下综合能源系统用户用能行为预测分析研究_马天男
  • 多源异构环境下数据同步复制技术的研究 电子技术应用 2016-02-21 13:44 摘 要: 针对多源异构环境下数据的特点,提出一种数据同步复制新方案。该方案解决了多源异构环境下数据库的访问,数据的获取与复制,动态...
  • 并在控制图模型中将不同属性的专家先验信息结合起来综合利用,提出一种新的广义标准灰数概念,将不同属性的专家信息结合在同一个空间上,用统一架构进行表征,并提出新的运算法则来计算这些多源异构的专家灰信息....

空空如也

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多源异构