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卫星遥感影像数据库

/satellite image database/
条目作者张宏伟

张宏伟

最后更新 2024-12-05
浏览 192
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综合利用数据库技术、网络技术和地理信息系统(GIS)等技术,将卫星遥感影像及其附属数据,经过编辑处理,建成的空间定位型关系数据库。

英文名称
satellite image database
所属学科
测绘学

由各类卫星遥感影像数据及数据库管理系统组成。各类卫星遥感影像数据包括卫星影像数据、附属数据等。卫星影像数据通过卫星获取原始地面遥感影像,以及经过几何、辐射、裁切、拼接等简单处理形成的卫星影像数据产品。元数据是卫星影像源文件中包含的核心元数据,以及在存储、管理过程中形成的业务元数据。数据库管理系统需具备卫星遥感数据快速录入、整理、转换、融合、查询、浏览、统计、维护等功能,从而实现卫星遥感数据的安全存储、统一管理、业务化与高效分发服务。

卫星遥感影像是开展国土资源调查、基础测绘、环境监测等工作的重要数据来源之一。随着遥感技术的快速发展,卫星遥感影像的光谱、空间、辐射以及时间分辨率不断提高,影像类型和数据总量飞速增长。如何实现海量卫星遥感影像的归档、存储和管理,构建卫星遥感影像数据库,成为促进数据共享和应用的重要问题。

1997年,美国国家航空航天局(NASA)建立了地球观测系统数据信息系统(EOSDIS),用于管理卫星遥感影像数据的获取、保存、处理、分发等业务。1998年,美国建立了Microsoft TerraServer数据库,采用金字塔的查询机制,将处理后的图像进行了无缝拼接,通过Internet供访问者使用。此后,随着数据库和云存储等技术的不断进步,空间关系型数据库、文件管理系统、分布式文档管理数据库等技术被引入到海量卫星遥感影像数据库的建设中,卫星遥感影像数据库建设如雨后春笋般蓬勃发展。例如,World Wind、Google Maps、Google Earth、Bing Maps、天地图等基于瓦片影像格式进行存储的数据库,以及中国资源卫星应用中心,国家基础地理信息中心、国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心等基于卫星遥感数据产品格式进行存储的数据库。

基本内容包括元数据和卫星遥感影像数据。

主要是卫星遥感影像数据的各种元数据信息。元数据内容应包括遥感数据的卫星类型、传感器、分辨率、波段及光谱、定位、获取时间、处理级别等基本属性项,满足不同的索引需求。就存储技术而言,元数据库多采用关系型数据库进行存储,如Oracle、SQL Server等。

包括卫星影像数据及附属数据等。影像数据是指不同分辨率光学卫星影像、星载合成孔径雷达(SAR)影像等,分辨率介于30米至0.5米,并根据处理级别不同,分为传感器校正影像、几何纠正影像、正射纠正影像等;附属数据包括影像获取过程中同时获取的卫星轨道位置和姿态参数和进一步处理生成的RPC等定向参数以及卫星成像时其他辅助参数。

卫星遥感影像数据可根据数据量大小以及不同的应用需要,采用关系型数据库或文档型数据库进行存储。主要的数据组织方式包括两种:①基于球面格网的多分辨率金字塔瓦片,主要应用于卫星遥感影像数据的无缝组织和可视化视图,解决基于影像的现实世界的真实表达与呈现问题。②基于时空记录体系的分幅(分景)存储管理方式,主要应用于解决航空遥感数据的共享、处理与分析应用问题。

卫星遥感影像数据库管理系统是要实现数据的录入、整理、转换、融合,建立元数据与卫星遥感影像数据的对应关系,根据不同条件对数据进行查询、浏览、统计、维护;并建立有效的空间混合索引机制,对不同类型和用途的数据提供不同的空间索引技术,以满足对卫星遥感影像数据的安全存储、集成管理、业务化运行与高效分发服务的需要。

数据库实现了对全部卫星遥感成果资料的集成管理,针对卫星遥感影像数据和附属数据等,采用统一有效的数据组织方式,设计构建不同层次结构的在线、近线、离线的高速数据存储网络,实现对卫星遥感成果资料的分布式存储和统一化管理,确保存储管理的集成性和可靠性。

卫星遥感影像数据库所存储与管理的卫星遥感成果资料属于国家的基础测绘数据源,一旦损坏或丢失将带来严重的后果,数据库的安全性、稳定性尤为重要。数据库安全从数据存储安全和数据管理安全两个方面进行考虑,采取基于分级存储模式的数据存储,同时设计可靠的数据库备份机制和恢复机制,以及多种存储介质的备份策略,确保成果数据的存储安全;另外,实行卫星遥感资料的专人专职管理,对不同用户设置不同的数据访问权限,区分查询用户、分发用户、库房管理用户、系统用户等,进行对数据访问的权限控制,保证数据的管理安全。

卫星遥感影像数据库可提供方便快捷卫星遥感成果资料查询索引服务,满足不同用户不同方式的数据检索查询要求,快速地定位显示所查找的数据信息,准确迅速地确定所需资料的种类、内容及范围。分发人员可以利用分发服务功能进行数据提供订单的录入制作,便捷有效查找到所需的数据和资料,通过网络快速地将需要分发服务的数据传输到本地,完成卫星遥感成果资料的打包分发与提供应用服务。

数据库可实现各种各样的数据统计,如库房管理中的入库情况统计、库存情况统计、库存资料分布情况统计、问题片情况统计等,如分发服务中的资料借用情况统计、资料提供情况统计、资料归还情况统计、借用单位统计、提供单位统计等。

卫星遥感影像数据逐步呈现多源、多尺度、多时相、全球覆盖和高分辨率特征,数据量爆炸性增长。大型卫星遥感影像数据库已成为国内外相关领域的研究建设重点。其不仅可以提高遥感影像的管理应用效率、促进行业内多源数据的集成与共享;而且对于推动更多领域的深层次服务与应用,促进国家经济和社会发展具有深远意义。

  • 廖安平,严荣华,王东华,等.国家基础多源数字正射影像数据库的设计与建立.地理信息世界,2006,10-14.
  • 王密,龚健雅,李德仁.大型遥感影像数据库的空间无缝数据组织.武汉大学学报·信息科学版,2001,26 (5):419-424.

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