遥感数据库（共11篇）
遥感数据库 篇1
遥感技术的发展准确来说应该开始于人类第一颗人造卫星发射。经过几十年来的发展, 遥感影像的应用范围越来越广泛, 涉及到了军事、科学研究、气象预报等等多个行业领域, 也正是由于遥感影像的应用越来越广泛, 遥感影像数据量越来越大。遥感影像数据量与日剧增以后, 遥感影像的发展必然呈现出越来越繁荣的趋势, 数据量也会越来越大, 面对这样的情况, 对建设遥感影像数据库管理系统提出了更高的标准。
1 遥感影像数据库管理系统所具备的要求分析
遥感影像是记录电磁波的胶片, 与我们日常的影像数据存在很大的区别, 从遥感影像数据特征来进行分析, 遥感影像数据库管理系统需要具备以下几点要求:
1.1 在实际当中, 遥感影像的来源
有很多渠道, 如航空影像、卫星影像等等, 因此, 遥感影像数据库管理系统的兼容性要强。
1.2 遥感影像具有一个很明显的
特点就是能够表现立体空间, 支持空间表达对于应高影像来说是至关重要的, 所以遥感影像数据库管理系统对于空间数据索引和数据查询具有一定的能力。
1.3 由于遥感影像数据库来源于很
多的渠道, 影像数据也没有统一的标准, 所以对于遥感影像要满足多尺度的特性。
1.4 遥感影像数据库管理系统必
须具备“无缝性”, 主要表现在其一集合空间的无缝, 遥感影像的存储一般来说具有固定的存储模式, 而无缝性的要求就是要打破这种模式, 构建一个无缝的区域, 用户在使用的时候图幅是透明的。二是色彩空间的无缝性, 遥感影像数据库管理系统在一定区域和分辨率范围内, 影像色彩的变化应当是平滑的, 不能出现明显的差异。其三是尺度空间的无缝性, 在操作遥感影像数据缩放的时候, 应该保持不同尺寸之间的遥感影像能够平稳的过渡。其四是影像数据和元数据的无缝性, 该性质是遥感影像数据库管理系统建设当中需要着重强调的。
1.5 遥感影像应用较为广泛, 对于商业用途来说, 系统的通用性、扩展性以及维护性是非常重要的。
1.6 随着社会经济的发展, 遥感影
像数据量急剧增加, 遥感数据库管理系统的储存量也应该是海量的, 必须要达到TB级。
1.7 从数据可视化的角度上来说, 遥感影像数据库管理系统的建设应该以零延迟为目标。
2 遥感影像数据库系统管理模式研究
从大体上来说, 遥感数据库系统管理的主要方式可以分为三大类, 一个是基于文件的方式, 其次是基于数据库的方式, 最后就是文件和数据库混合的方式, 下面文章对三种方法进行简单的分析:
2.1 基于文件的方式
遥感影像数据库管理系统基于文件方式进行管理的主要优点就是结构不复杂, 并且维护的费用也不高, 技术相对来说较为成熟。同时也存在一定的缺点, 主要表现为安全性能不高, 不能支持多用户进行并发操作, 元数据管理效率较低等等。因此, 对于这种管理方式来说在多数据量的环境下性能表现力不从心, 大多数情况下只能适用于遥感影像数据量较小的环境下。
2.2 文件和数据库混合的方式
文件和数据库混合的方式的主要原理是将遥感影像数据以文件的形式保存在服务器上, 但是与之对应的元数据却分隔开来保存在了数据库当中, 这种管理方式的主要优点是遥感影像数据存储的效率高, 但是相对难度也会增大很多, 并且随着时间的推移, 遥感影像数据量会不断增多, 并且后期的维护难度也非常大。
2.3 基于数据库的方式
基于数据库的遥感影像管理模式主要以分布式对象对应关系数据库管理遥感影像数据, 该方式不仅可以给中央服务器减负, 还可以减少产生瓶颈的几率, 提高数据的传送率、查询以及更新效率, 可以大大缩短相应时间, 并且能够支持多用户的并发访问, 这些都是其他管理模式无法比拟的。除此之外目前的数据库都设置了安全访问控制机制, 这样的设置能够为开发人员省下了不少的麻烦, 提高效率。
3 遥感影像数据库管理系统建设对比分析
由于工作的需要, 遥感影像数据库管理系统的功能要求越来越高, 为了更好的进行分析研究, 文章对比了传统遥感影像数据库系统来论述。
3.1 传统遥感影像数据库管理系统分析
3.1.1 关系数据库系统
传统的关系数据库对于遥感影像数据的处理仅限于数值和字符串, 并没有丰富的数据类型, 这对于遥感影像的使用、研究来说是极其不方便的, 建立在对象层来挖掘面向对象应该是目前的主流, 对于对象数据库的存储和访问不能优化, 其效率不高, 而且技术上也存在严重的问题。
3.1.2 对象数据库系统
在上个世纪八十年代以来, 对了遥感影像数据的最好技术就是面对象技术, 这种技术的应用能够使得系统当中的数据模型表现的更加直观、并且性能更加的问题, 后期维护也较为方便, 同时这种系统也存在致命的缺陷, 对于SQL的支持很少, 实际的工作当中, 许多软件需要应用到SQL接口。
3.2 对象一关系数据库系统
对象一关系数据库管理系统具备最大的优势就是具有面向对象的建模能力, 对于复杂的遥感影像数据都能进行分析, 用户可以直接使用数据管理工具, 将遥感影像应用的具体范围与系统实现无缝结合, 极大的提高了工作效率。
在目前来说, 对象一关系数据库管理模式还处在研发阶段, 只能说是一种新兴的技术, 其应用的行业领域也较窄, 相比上文论述的遥关系数据库管理来说还尚不成熟, 关系数据库系统的所有操作只是按照既定的操作标准来执行, 相对来说非常简单, 但是其致命缺点有限的数据类型以及程序设计中数据结构是制约关系数据库系统发展的最大障碍。而遥感影像数据对象一关系数据库管理系统能够将面向对象的建模能力和关系数据库的功能实现了有机的结合, 理论上来说都优于上述两种遥感影像数据库管理系统, 还能将关系数据库系统缺点转换成优势, 具有高度的扩展性、管理复杂遥感影像数据的能力也大大提高, 用户通过自定义的功能和索引表达, 对于各种类型的遥感影像数据实现访问、存储以及恢复等功能。
遥感影像数据对象一关系数据库管理系统通过开放SQL平台, 可以最大限度的避免定义复杂对象的专有数据结构, 使得遥感影像数据库管理系统的应用更加广泛。
4 遥感影像数据库管理系统建设的技术分析
随着遥感技术的不断发展, 遥感影像数据量增长速度越来越快, 在这样的背景下, 必须要研发出一套高效的管理应用系统, 将遥感影像的分发以及处理能力提升到新的高度, 与此同时还需要很好的契合遥感影像数据制作影像海图等各方面应用需求。高效科学的遥感影像数据库管理系统建设成为了业内关注的焦点。鉴于此, 文章对遥感影像数据库管理系统建设的总体构架以及相关的技术问题提出了几点愚见。
4.1 遥感影像数据库管理系统建设的总体架构
针对日常生产生活对遥感影像数据库管理系统提出的功能和要求, 总的来说, 系统的总体框架可以分成四层:基础设施层、数据层、逻辑层和应用层。在这四个层次当中, 基础设施层是整个遥感影像数据库管理系统运行的基础, 主要包含了系统的软硬件运行环境以及网络运行环境的建设;第二层数据层对于整个遥感影像数据库管理系统来说, 是非常关键的组成部分, 也应该是建设的重中之重, 其主要的功能是对采集的原始遥感影像、影像元数据以及矢量数据等等进行储存;而对于逻辑层来说, 主要的工作就是对客户端访问遥感影像数据库所需的功能部件进行优化升级;最后的应用层主要就是对遥感影像数据库管理系统当中的集成影像进行日常的管理和维护, 同时提供查询、分析以及分发等等功能。
4.2 遥感影像数据库管理系统功的能设计
结合上文对遥感影像数据库管理系统总体架构分析, 所提出的四层主要架构需要实现的功能, 可以将遥感影像数据库管理系统分为五个子系统。
4.2.1 质检入库子系统
遥感影像采集后需录入到系统当中, 但是在此之前需要对遥感影像进行质检, 主要检查的内容包括了遥感影像的完整性、一致性等等, 并且通过工程化方式对遥感影像、元数据等等实现快速入库, 支持断点续传、后台任务同时进行。
4.2.2 组织管理子系统
该子系统是对遥感影像数据管理的核心部分, 主要对数据库当中遥感影像的参数进行配制、同时还包含了数据建模、数据备份以及数据共享等等应用, 方便遥感影像数据的共享和管理系统的集成。
4.2.3 分发服务子系统
需要在系统中引入电子商务模式的影像分发服务, 实现对数据库中遥感影像的查询、分发等功能, 同时在改子系统当中提供开放的数据接口。
4.2.4 技术支援子系统
对入库的遥感影像数据进行规范化处理, 包括了元数据的采集、快视图提取、镶嵌、配准等。
4.2.5 配置维护子系统
主要的工作是支持和维护遥感影像数据库管理系统的运行, 提供一系列的安全管理配套功能, 如用户管理、日志信息维护等。
结语
遥感技术随着社会经济的发展, 应用越来越广泛, 面对与日俱增的遥感影像数据, 必须要建立一个强大的遥感影像数据库管理, 这也是遥感影像发展的必然趋势。遥感影像信息系统核心技术设计的范围较广、难度较大, 目前有很多的学者在进行这方面的研究, 本文对遥感影像数据库管理系统的建设只是进行了粗浅的探讨, 相信随着研究的深入和科技的发展, 遥感影像数据库管理系统建设相关研究会更加的深入, 遥感影像也会更加方便的应用于我们的各项工作当中。
参考文献
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遥感数据库 篇2
卫星遥感数据浏览查询技术的研究
遥感卫星图像数据的浏览查询系统作为遥感卫星地面站数据处理系统中的一个重要环节,向遥感数据用户提供查询和检索卫星原始数据以及各级产品数据的服务.针对每天需获取上百GByte的遥感数据并进行存储管理而导致的并发用户进行浏览查询时等待时间过长的现象,从卫星遥感图像数据库的`设计和管理方面,介绍了Oracle数据库技术在新一代高码速率遥感卫星地面数据处理的浏览查询系统研制中的应用.
作 者：李莹 王风华 范士明 LI Ying WANG Fenghua FAN Shiming 作者单位：中空间技术研究院卫星应用系统部,北京,100086 刊 名：航天器工程 ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING 年，卷(期)： 17(1) 分类号：V19 V474.2 关键词：遥感卫星 浏览查询 Oracle论外空遥感数据的法律保护 篇3
关键词：外层空间；遥感数据；法律保护
一、外空遥感数据的界定
1.含义
在现有的外层空间国际条约框架下，对于外空遥感专门进行规定的是1986年联大通过的 《关于从空间遥感地球的原则》，这是联合国外空委及其法律小组委员会经过长期谈判和艰苦努力取得的显著的成果。该原则最大的贡献在于剖析了外空遥感的基本概念且给予明确界定。“遥感”是指为了改善自然资源管理、土地利用和环境保护的目的，利用被感测物体所发射、反射或衍射的电磁波的性质从空间感测地球表面。因此外空遥感技术目前主要应用于在地球资源勘探，环境监测，气象预报，自然灾害预测，海洋勘察，地质测绘等方面。在《关于从空间遥感地球的原则》中将利用外空遥感探测技术获取的信息数据区分为：“原始数据”指空间物体所载遥感器取得的并从空间以遥测方式用电磁信号播送或以照相胶卷、磁带或任何其他手段传送到地面的粗泛数据，即“初始数据”； “处理过的数据”是指为了能利用原始数据而对这种数据进行处理所得到的产物，即“加工数据”。因此这里我们着重要探讨的就是对于这两种遥感数据建立的数据库如何给予法律保护的问题。数据库是指经系统或有序的编排，并可通过电子或其他手段单独加以访问的独立的作品，数据或其他材料的集合。
2.特征
（1）技术性。外空遥感数据是借助外空探测器，即通过发射到外层空间的遥感卫星侦察扫描拍摄由此形成的关于被感国地球表面的影像，数据等信息资料。根据是否经过人为整理编排形成体系化数据库，将其区分为“原始数据”和“处理过的数据”，原始数据构建的数据库体系即是对空间探索所得数据本原状态的排列组合，基本未经过人为智慧成果与人工劳动的凝结，因此原始数据是“技术性数据成果”。“处理过的数据”则不同，“加工数据”库是建立在外空遥感“原始数据”的基础上经过人工对其图像数字加以剖分析，计算，概括归纳总结形成的规律性理论性实用性的智慧成果集合，是人脑力劳动的结晶。因此该数据库可称为于“技术性创作性数据成果”。
（2）可复制性。《伯尔尼公约》关于复制的基本表述中被统一为“以任何方式和采取任何形式复制”。 陈传夫先生认为：第一，行为目的是制作与原作品相同的复制品；第二，复制品本身无创造性；第三，有特定的复制方式。最先通过空间探测技术获取外空数据资源的国家通过编制数据库可以获得相应的权利，然后这些信息以及数据资料可以被别国通过多种多样的复制方式加以传播，具体表现为印刷、复印、拓印、录音、录像、翻录、翻拍等方式将作品制作一份或者多份。所以遥感国获取的遥感数据很容易被其他第三国窃取或者通过其他方式侵权。
（3）创新性。即所谓的“独创性”，关于独创性的认定标准在世界各国存在重大分歧，這也是在判断认定“原始数据”库和“处理过的数据”库是否应当受到知识产权保护的核心问题。一般我们认为，“原始数据”库不具有创新性因而无法通过知识产权法给予版权保护；“处理过的数据”库具有独创性满足“著作权”保护条件而授予其知识产权。具体“创新性”如何认定将在下文详细论述。
二、各国对于数据“创新性”的判断标准
1.美国
美国坚持“最低程度的创造性”原则，即只对具备“最低程度的创造性”的数据库给予知识产权保护。即事实作品必须在收集、协调、编排方面有“一点点的创造性”谓之最低限度创造性。这一原则是在著名的Feist case 中被确立下来的，这也标志着对于原先坚持的“辛勤收集”和“额头出汗”原则的抛弃，即只要在信息材料的收集和汇编过程中付出了辛劳，投入了人力物力，由此获得的汇编或数据库就可以得到版权。
因此美国现在对于“独创性”的认定坚持以下标准：创新行为的独立性和创新结果的独特性，即feist 案中法官确立的：“作为版权中使用的术语。独创性不仅意味着这件作品是由作者独立创作的（以区别于从其他作品复制而来），而且意味着它至少具有某种最低程度的创造性。”
2.英国
英国在数据库的知识产权保护方面，早期的版权法没有关于独创性的规定，英国最初认为：“著作权无非是阻止复制有形物质的权利”，因此早期的版权法关注的是复制专有权的保护，而非作者基于创作应当享有的权利。直到：1900年Walterv.Lane一案中，法院首次在判决中提出独创性并进行讨论。对于独创性内涵的理解，Peterson法官指出， 版权法并不要求作品必须是创造的或是新颖的，而是要求作品必须不是从其他作品复制而来，也即作品必须是独立完成创作的。在对于独立完成的判断标准上，英国坚持独立完成和足够的创作投入双重标准。这也就将传统的“额头上的汗水”原则纳入其中，同时要求作者必须投入一定的“技巧、判断或劳动”、“选择、判断和经验”、“劳动、技巧和资金”。
在University of London Press案中，法官认为：“版权法并不要求思想具有独创性，而是要求思想的表达形式具有独创性。版权法也不要求这种表达必须是原创的或是唯一的，但它不能是对另一作品的复制或者抄袭。”由此可见目前要想要数据库赋予版权保护，必须要求数据库是独立创作完成，且表达形式必须具有创新性。这也就是对原先保护范围过于宽泛的著作权法的修正。
3.德国
德国1985年著作权法规定：“本法所称的著作只指个人的智力创作。”德国著作权实务界和理论界和均认可这样一种标准，独创性应包括如下特点：①必须通过创造性劳动产生作品；②作品应视为人的智力的体现，且表达出思想或感情内容；③作品是创作者的个性的反映，打上作者个性智力的烙印；④作品须具有一定的创作高度，它是著作权保护的底线原则。因此，德国著作权法上的独创性标准不仅包含有反映作者个性和创造性的内容，而且要求作品必须是作者思想感情的体现并达到一定的创作高度。这种严格的“创作高度”（Gestaltungshoehe）要求，超过一般人平均水平的智力创作活动，从而将一般的智力活动成果排斥在著作权的保护之外。显然，德国法关于独创性的判断要求之高远超过英国美国和德国。由此可见，德国关于著作权保护方面坚持着非常严格的判断标准，也即在数据库知识产权方面坚持着严苛的判断标准。
4.法国
1992年颁布的French Intellectual Property Code（法国知识产权法典）第二章
L.112-1条规定：“本法典的规定保护一切智力作品的著作权，而不问作品的体裁、表达形式、艺术价值或功能目的。”也就是说，法国知识产权法典所保护的是作者的智力创作。该章L.112-2条中列举了受保护的作品类型，但并未规定所列举的每一类作品都必须具备独创性，只是在L.112-3条和L.112-4条关于演绎作品和标题中涉及了独创性要求。依L.112-4条的规定：“智力作品的标题表现出独创性时，与作品同样受到保护。”从该条文规定的内容来看，独创性既是作品标题受保护的要求，也应是对作品受著作权保护的要求，因此才能推导出“同样受到保护”的说法。与英美不同，法国强调著作权的人格权性质，传统的法国著作权法认为，独创性是指作者个性的反映；法国最高法院则将独创性解释为“表现在作者所创作作品上的反映作者个性的标记。”尽管每个案件中的法官对独创性判断的解释使用了不同的表达方式，如“作者个性的烙印”、“作者个性的反映”，但这些定义的实质是基本相同的，即独创性源自作者在创作过程中有创造性的智力劳动。
法国知识产权法典反映作者个性的要求，强调的是作品和作者的人格联系，而美国Feist案确立“最低限度的创造性”要求侧重于作品创作本身。但是，“个性”和“创造性”在一定程度上可以说是密切相关的，作者通过自己创造性的表达，将自己的个性体现在所创作的作品上。
三、关于创新性的认定标准
在充分研究英国美国德国法国的在著作权“创新性”方面的认定标准后，应当结合空间遥感数据的本质特征和特有属性，给空间遥感获取知识产权保护设立一定的标准，从而一定程度上避免外交遥感数据无法可依的现状和无法获取有效保护被侵权的尴尬局面。
1.应当由遥感国自行独立获取数据而非复制别国已有的数据资源
这就要求遥感数据的获取必须是由遥感国借助自己的监测卫星及设施，及通过传输到地面的方式获取相关数据资料，绝对排除了复制情形的存在。著作权法上的复制是指：第一，作品内容的再现性。至于这种再现是作品内容的部分再现还是全部再现，是相同再现还是相近再现，则在非所问。第二，作品表达形式的重复性。这种重复是作品表达形式在物质载体间进行的，同时，这种重复会导致有形载体增加。第三，作品复制行为的非创造性。这就意味着，在内容上，不得将别国遥感获取的数据资料全部或者部分通过自己的方式再现且宣称是自己通过遥感方式获取的；在表达形式上，不得以与他国相同的表达方式或再现形式对他国以获取到的空间数据加以重现。
2.空间数据要想获得知识产权的保护必须具有最低限度的创新性
著作权法上所谓的创新性，是指在思想的表达上，具有不同于已有表达的新颖性；而这种新颖性的出现是由于作者智力劳动的结果，而非对现有技术一般利用的结果。作品创新性相对：于创造性而言，主要强调表达的新颖性，即与现有的其他作者的表达不相同，也不同于相关思想观点的一般公众的表达，反之创造性一般含有内容的进步性判断，而与作品思想观点的进步与否无关。所以，遥感获取的空间数据要想从著作权法层面获得知识产权保护，就必须满足以下条件：遥感国对于空间遥感获取的信息资料的展示展现运用了不同于现有表达方式的新颖性，即在编排，整理，收集方面具有不同于现有表达形式的创新性，必须具有最低限度的新颖性；但对于遥感取得的空间数据内容和思想精髓是否具有进步意义则在所不问。
四、立法建议
1.关于“原始数据”的保护
原始数据未具有任何创新性元素，所以被给予知识产权保护无合理性和合法性依据。针对不具有创新性的“原始数据”，目前存在两种做法：①根本不给予任何法律保护。②考虑到数据库的制作者付出了大量人力、技术和资金，授予数据库以某种不同于版权的“特殊权利”。所以我建议应当通过某种特殊权利方式加以保护。所谓“特殊权利”是指经定性和/或定量证明在内容的获取、检验核实或选用方面作出实质性投入的数据库制作者享有的防止对数据库全部或经定性和/或定量证明为实质部分内容进行撷取和/或反复利用的权利。这种特殊权利或者可以通过“商业秘密”的方式加以保护。所谓的商业秘密是指是指不为公众所知悉、能为权利人带来经济利益，具有实用性并经权利人采取保密措施的技术信息和经营信息。因此商业秘密包括两部分：技术信息和经营信息。这里的原始数据所具有的特征和本质与“商业秘密”的构成要件相契合，应当被认定为商业秘密得到更高程度的保护。
2.关于“处理过的数据”的保护
处理过的数据在获取方式和来源渠道方面未具有任何创新性的元素，但在被编辑整理汇编成为数据库的过程中，被投入了大量的人力物力财力已经时间，被倾注了大量心血和智慧成果，且最终经过处理过的数据在表达方式上也具有不同于“原始数据”的初级形态，所以处理过的数据满足以下两个条件：数据获取和编排是由遥感国独立完成的；“处理过的数据”在外在表现形式方面具有最低程度的创新性。因此将“处理过的数据”赋予知识产权不具有任何理论障碍。这也是目前国际社会的通行做法，对满足“智力创造”或“智力独创性”的数据库可以获得版权法的保护。针对目前国际社会对“遥感数据”知识产权保护无国际公约可依的现状，建议应当尽快制定相关的国际公约。因为随着空间探测能力的增强和卫星发射数量和质量的增加，未来通过遥感获取的数据资源和信息資料会呈现急速增长的趋势，若不及时为其提供法律依据，遥感数据在未来会面临越来越多的问题，所以应当及时通过立法方式对下列问题加以明确：版权归属，遥感数据合理使用、法定许可、强制许可等版权限制和其他制度（如给予较短的保护期限等）。
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作者简介：
遥感影像基础数据库的安全设计 篇4
遥感影像基础数据库是以遥感影像为对象的基础数据库。遥感影像数据属于高价值、高敏感度、高安全级别数据。本文即以某遥感影像基础数据库案例为例,探讨了遥感影像基础数据库安全设计问题。
2 遥感影像基础数据库的安全规划
2.1 用户认证
数据库的通过两种途径加强用户认证安全。首先使用复杂的密码规则来提高密码的强度。其次,通过使用和定期更新密码规范来对数据库帐号进行安全管理复杂密码规则对于确保密码健壮性至关重要,复杂规则应作为各级机构中正式的密码策略。各级机构需要对用户制定密码规范管理数据库的密码和认证。规范中可以设置所期望密码的属性,并强迫用户使用密码规范。
案例中, 引入了个人信息定制方式制定定期策略通过对个人信息分类管理, 采取定期随机抽取相关类别、指定组合规则、交叉互换等方式设置规范。
2.2 访问控制
访问控制的由权限与角色设置、精细访问控制两部分构成。对用户权限的授予可以通过直接授予、间接授予种方式进行。权限的授予可以传递,已经具有某种权限的用户可以将自身权限或其中部分权限再授予或传递给其他用户。对数据库中的数据应设置不同的安全敏感标记,并将安全敏感标记与用户进行关联,从而控制用户对不同级别数据的访问控制。
需要指出的是,案例中对精细控制考虑较多,综合了遥感影像分辨率、定位参数、影像覆盖地区、获取时间、传感器参数模型等多种指标限定。
2.3 数据安全
由于数据库在操作系统下以文件形式进行管理,入侵者可以直接利用操作系统的漏洞窃取数据文件,或者篡改文件内容。因此,数据库保密不仅包括在传输过程中采用加密保护和控制非法访问,还包括对存储的敏感数据加密保护。
2.4 审计
数据库审计就是对用户在数据库中的操作情况进行监视记录,以便分析跟踪其行为的功能。数据库审计应当支持特权用户审计、数据库审计和精细审计。
特权用户审计就是对具有DBA权限的特权用户执行的操作进行审计,即连接、关闭、启动数据库,并将审计记录存放到系统的审计跟踪中。
数据库审计是数据库安全管理员对普通用户的数据库操作的审计。数据库审计监视和记录相关用户操作,并将审计记录存放到特定位置。
精细审计是对数据库审计的补充。精细审计可以确保审计信息精确到数据库的具体用户、访问对象、访问行(列)。
3 影像基础数据库监测的实现手段
3.1 加强数据库用户管理
按照数据库容量和管理数据库用户工作量,数据库安全管理者可能是拥有Create,Alter或Drop数据库用户的一个特殊用户, 也可能是拥有这些权限的一组用户。因此,需要注意加强对数据库系统管理员账号的控制与使用。
3.2 加强数据库用户身份认证
数据库用户可以通过操作系统、网络服务或数据库进行身份确认。通过主机操作系统对用户身份确认进行集中控制。
3.3 严格规定数据库管理员在操作系统安全性方面的控制
数据库管理员必须有Create和Delete文件的操作系统权限。一般用户不与数据库相关文件的操作系统权限。如果为数据库用户分配角色,则安全管理者必须有修改操作系统帐户安全区域的权限。
3.4 采用合适的数据库安全性策略
数据库安全性考虑应基于数据的重要性。案例中,对中、低分辨率的影像文件数据的安全性策略相对宽松。但是,对高分辨率影像文件、参数文件等的安全性策略则相对严格,以确保对访问的有效控制。
3.5 数据库操作行为审计监控
为了数据库系统的安全性,需要建立数据库与应用监测系统 。数据库 操作行为 审计与监 控采用旁 路式Agent方式对访问进行监控 ,以发现非法访问和侵入 ,并报警。数据库操作行为审计监控系统主要用于监视并记录对数据库服务器以及应用服务器的各类操作行为。通过对网络数据分析,实时、智能解析对数据库服务器的操作。一般操作行为如数据库的登录、注销,特定操作如对数据表插入、执行特定存贮等,都被记录和分析,分析的内容可以精确到SQL操作语句一级。系统还可根据设置的规则,智能判断出违规操作数据库的行为,并对违规行为进行记录、报警和实时阻断。
在案例中,对关键业务主机通过双机冗余来实现其可用性和可靠性并制定了数据备份策略。此外,根据数据重要性不同,建立数据访问连续性计划,最大程度保障系统的可靠性。
4 影像基础数据库的传输安全
4.1 传输过程的安全性
为防止数据传输过程被截获、篡改,需要采用加密的技术对传输的敏感数据进行数字签名和加密。案例中,同时采取了数字签名和数据加密两种方式。数字签名是用于数字化文档的身份验证技术。案例中,数字签名通过引入RSA和MD5算法实现。签名时, 先使用MD5创建信息“数字指纹”;然后用RSA秘密密钥加密信息的“数字指纹”“。签名附在原文后面,签名的文件。验证签名时, 先用公开密钥还原“数字指纹”, 然后用MD5处理信息 ,最后与从签名还原的“数字指纹”比较 ,验证数字签名的真实性。
案例中采用RSA算法对包含影像文件、参数文件的压缩文件集进行加密。RSA属于公开密钥算法,每个人有两个密钥,即公开密钥和秘密密钥。为了提高效率,我们将RSA和DES结合使用。加密时, 系统随机选择一个DES密钥,并用DES算法加密原文信息。然后,利用公开密钥加密DES密钥。将用DES加密的信息和用RSA加密DES密钥合在一起 ,构成密文。解密时 ,首先依据私有密钥解密DES密钥。然后再用DES密钥解密DES加密信息,得到最终的解密信息。
4.2 传输数据的完整性
由于遥感影像数据通常数据量较大,一旦传输异常,则会造成影像文件恢复异常。在案例实践中,为解决这一问题,开辟了专门VPN通道,分配充裕带宽,以确保数据传输过程稳定性、可靠性和加固安全性。
5 结束语
遥感影像基础数据库的安全设计是一项复杂的工作,需要兼顾各种可能发生的安全行为和安全需求。案例实践以局域网环境为背景,如需数据库并入互联网环境,则应对本方案设计进一步完备、补充。
摘要：遥感影像基础数据库作为是国土资源部门重要的信息基础设施。由于遥感影像数据属于高价值、高敏感度、高安全级别的基础数据,因此有必要对数据库安全加以重点关注。本文结合某遥感影像基础数据库实例,从数据安全规划、数据监测手段、数据传输安全三个方面对遥感影像基础数据库的安全设计思路进行了初步阐述。
遥感数据库 篇5
运用模糊数学与神经网络理论相结合,利用人工神经网络的GFMM算法,通过学习与实验,探索了遥感数据融合方法.
作 者：高文君 周宇 GAO Wen-jun ZHOU Yu 作者单位：高文君,GAO Wen-jun(山西省水土保持科学研究所)
周宇,ZHOU Yu(南京林业大学信息学院)
卫星遥感数据在海洋渔业中的应用 篇6
关键词：海洋渔业；卫星遥感数据；南极磷虾
中图分类号： S127文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）06-0223-03
收稿日期：2013-10-10
基金项目：公益性行业（农业）科研专项（编号：201203018）；南北极环境综合考察与评估专项（编号：CHINARE 2012/2016-01-06）；南极海洋生物资源开发利用专项；国家“863”计划（编号：2012AA092304）。
作者简介：吴越（1987—），男，江苏泰兴人，硕士，研究实习员，从事渔业遥感的研究。E-mail：wu.yue1006@163.com。
通信作者：黄洪亮，研究员，从事捕捞技术与渔业工程的研究。E-mail：ecshhl@163.com。海洋是海洋生物生存和活动的场所，海洋环境与海洋生物的生存息息相关，每一个环境参数的变化，都会引起海洋生物的分布、洄游、移动、集群的变化[1]，很多学者通过研究海水温度、叶绿素a浓度及海冰等环境因子的变动，来掌握海洋经济鱼类及其他海产生物的分布、洄游、移动、集群的变化，为海洋渔业资源开发、评估及管理提供必要的科学资料[2-6]。因此，在海洋渔业的开发和管理中需要实时、同步、高效地掌握海洋环境要素的变化，而传统的实测海洋数据的方法无法满足该要求。卫星遥感技术能够实现对地表信息长时间、大范围、高精度的同步监测，因此在渔场分布、渔业环境监测等研究中得到了越来越多的应用，但是随着科技的发展，星载的卫星传感器越来越多，所获得的数据类型也变得繁多。在海洋渔业应用中，卫星遥感数据根据传感器波段类型一般可分为光学遥感数据和微波遥感数据，光学遥感数据主要有NOAA/AVHRR（advanced very high resolution radiometer）数据、中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer，简称MODIS）数据、Landsat卫星数据（包括MSS、TM、ETM+）、SPOT数据等；微波遥感数据常有Envisat、Radarsat-1、Radarsat-2等卫星数据。在研究过程中科技工作者有了更多的选择，但同时还需要面对如何选择合适数据的难题。本研究根据文献资料，着重描述了常用于监测海洋环境要素的几种卫星遥感数据的基本信息，并分析其特性以及可以应用的对象，使得在今后的研究中能方便快捷地选择合理的数据源；同时讨论了卫星遥感在南极磷虾渔业中的应用前景，选择适合南极磷虾渔业环境监测的卫星遥感数据，为今后的南极磷虾渔业渔场分布及资源评估研究提供了基础。
1光学遥感数据资料
1.1NOAA/AVHRR数据
NOAA/AVHRR是NOAA系列卫星的主要探测仪器，它是一种五光谱通道的扫描辐射仪，星上探测器扫描角为 -55.4°～+55.4°，星下点分辨率为1.1 km，由于扫描角大，图像边缘部分变形较大，实际上最有用的部分在-15°～+15°范围内（15°处的地面分辨率为1.5 km），这个范围的成象周期为6 d[7]。
AVHRR遥感数据具有以下几个特点：第一，覆盖范围大，幅宽为2 800 km，能够完整地获取大尺度范围内瞬时同步的海洋环境信息；第二，时间周期短，加上多星系统，周期更短，可以实时对海洋环境进行动态监测，掌握其变化情况；第三，数据容量、处理量小。同时，AVHRR是国际共享资料，数据来源比较方便，国内可以实时接收。
AVHRR数据可以用来连续地观测大面积的海洋表面温度、叶绿素浓度等环境要素的分布以及变化情况。我国学者很早就开始利用AVHRR提取海洋表面温度、叶绿素浓度等信息，其中张松等利用AVHRR数据分析了1985年1月至2007年12月冬、夏2季渤海、黄海、东海表面温度年际变化特征[8]；商少凌等通过对1997—1998年夏汛期间AVHRR海洋表层水温的分析来推测台湾海峡中上层鱼类中心渔场的变动[9]；赵冬至等利用AVHRR数据的可见光和近红外波段进行归一化差值的方法和2个波段的比值与实测的数据建立相关关系，来获取近岸海域叶绿素浓度[10-14]。此外，AVHRR数据还可以应用到反演海表面悬浮泥沙浓度的研究中，李京利用AVHRR数据提取了杭州湾海域的悬浮泥沙含量[12]。
1.2MODIS数据
MODIS是搭载在Terra和Aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实测数据通过X波段向全世界直接广播，可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器。MODIS共有36个光谱波段，从0.4 μm（可见光）到14.4 μm（热红外）全光谱覆盖，具有250、500、1 000 m空间分辨率，每1～2 d观测1次地球表面。在轨道的夜间时段，只有热红外波段收集数据[13]。
MODIS数据具有以下几个特点。第一，覆盖范围大。幅宽为2 330 km，能够获取大尺度范围内瞬时同步的海洋环境数据。第二，空间分辨率大幅度提高。由NOAA的千米级提高到了MODIS的百米级。第三，周期短。Terra和Aqua卫星都是太阳同步极轨卫星，Terra在地方时上午过境，Aqua在地方时下午过境，1 d可以过境4次，具有快速实时的监测能力。第四，多波段数据。MODIS数据具有36个波段，多波段信息可以同时提供海洋水色、浮游植物等特征信息，增加了海洋复杂系统的观测和识别能力等。
MODIS数据的应用比较广泛，刘良明等研究了MODIS数据反演黄海以及东海海域表面温度的方法，建立了适合我国海域的MODIS海表面温度遥感反演模型[14]；沙慧敏等利用MODIS数据反演了东海表面温度、叶绿素a浓度时空分布特征，并分析了其年际变化[15]；钱莉等利用MODIS數据提取渤海的叶绿素a浓度，分析其时空变化特征[16]；王芳等基于MODIS数据和泥沙粒径二元特征参数建立反演模型，来获取渤海海洋表层悬浮泥沙浓度[17]；吴龙涛等利用MODIS数据的1B级数据对渤海海冰进行反演，提供海冰遥感图像和海冰密集度、冰厚度数值产品[18]；张辛等利用MODIS数据，以中山站附近海域为研究对象，提取了该地区海冰范围数据及其周围温度信息[19]。因此，MODIS遥感数据主要用于监测海表面温度、叶绿素浓度、悬浮泥沙、海冰等海洋环境要素。
1.3Landsat TM卫星数据
美国NASA的陆地卫星（Landsat）自1972年7月23日以来已发射7颗（第6颗发射失败）。Landsat在不同阶段装载的传感器不同，卫星数据分为MSS、TM、ETM+数据。目前在海洋环境监测中最常用的是TM数据，它是Landsat 4和Landsat 5携带的传感器专题制图仪（thematic mapper）所获取的多波段扫描影像，从1982年发射至今，工作状态良好，实现了连续地获取地球影像。TM数据包含7个波段，波段1～5和波段7的空间分辨率为30 m，波段6（热红外波段）的空间分辨率为120 m[20]。
TM数据的主要特点有以下几点。第一，空间分辨率高。空间分辨率比MODIS遥感数据更高，使得获取的海洋环境信息更精确。第二，周期较长。Landsat 4、Landsat 5卫星每16 d扫描同一地区，即16 d覆盖全球1次。第三，覆盖范围偏小。幅宽为185 km，可以用于小范围内环境监测。第四，时间序列长。从1982年至今，TM遥感数据保持着良好的工作状态，具有长时间监测同一地区的能力，同时还可以与MSS和ETM+遥感数据进行互补，能够更精确地获取监测信息。
TM数据较适合长期监测海岸带海域环境的变化。胡平香等利用1988—2003年之间不同时相的七景TM数据对江苏省辐射沙洲的中部进行了滩涂演变的监测[21]；郑小慎等利用TM数据建立了9种波段组合，并与实测数据建立了渤海湾海表面叶绿素a浓度反演模型，发现4波段和3波段组合建立的回归模型较适合渤海湾海表面叶绿素a浓度的反演[22]；邢飞等利用TM数据反演了江苏近岸海域四季大面悬浮泥沙浓度，并与现场调查的实测数据进行对比，结果表明，利用TM数据反演的悬浮泥沙浓度基本上可以正确反映该地区悬浮泥沙浓度的时空分布趋势[23]；国巧真等建立TM数据的海冰面积与MODIS和NOAA/AVHRR海冰面积之间的对应关系，用TM海冰面积来订正MODIS和NOAA/AVHRR海冰面积，以提高这2种高时间分辨率遥感资料对海冰面积的判别精度[24]。从上述研究可以看出，TM数据主要用于海岸带滩涂演变、岸线变化以及海岸带海域悬浮泥沙浓度、叶绿素浓度、海冰等海洋环境变化的监测。
2微波遥感数据资料
2.1合成孔径雷达
星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar，简称SAR）因其全天候、全天时、高分辨率、穿透力强等优点，得到了广泛的应用。星载SAR系统的卫星有很多种，包括ERS-1、ERS-2、Radarsat-1、ASAR、Radarsat-2等。
相对于光学遥感来说，微波遥感具有很多独特的优点：同步性、快速观测性；全天时、全天候；微波辐射对地表具有一定的穿透能力；对某些地表物体具有特殊的波谱特征，例如冰在微波波段的比辐射率是0.99，但是水在微波波段的比辐射率为0.40，两者数值相差巨大，可以很清楚地看出，微波遥感能轻易地将两者分开[25]。
2.2Radarsat-2卫星数据
Radarsat-2是由加拿大航天局和麦克唐纳/德特威乐联合出资研制的星载合成孔径雷达系统，设计的最高分辨率可以达到3 m，于2007年12月14日成功发射升空。它具有高分辨率成像能力以及多种极化方式，能够根据指令进行左右视切换获取图像，缩短卫星的重访周期为24 d，增加了立体数据的获取能力，另外还具有强大的数据存储功能和高精度姿态测量及控制能力，成为了目前世界上最先进的商业合成孔径雷达卫星[26]。
Radarsat-2的SAR数据特点：第一，超精细分辨率。SAR图像的分辨率最高可达3 m，是目前在商业卫星中使用的最小分辨率。第二，全极化成像模式。多种极化模式提高了对地面区分识别和分类的能力，增加了SAR图像的应用范围。第三，成像选择能力。既可左视也可右视，缩短了卫星对探测区域重访的时间，同时可以拍摄其他高分辨率卫星拍摄不到的南极的一些区域。第四，几何准确度提高。由于其载有GPS的接收系统，提高了卫星系统定位的精度。第五，快速及时响应能力。
遥感数据库 篇7
随着生态环境监测信息化水平的不断提高, 遥感 (RS) 、地理信息系统 (GIS) 、全球定位系统 (GPS) 及“3S”集成的有机结合是监测矿区生态环境的重要技术手段。然而, 目前在矿区尺度上尚未建立起一套可行的遥感动态监测数据库系统。地理数据库 (Geodatabase) 是存储和管理地理数据的最高一级单元。它是数据集 (包括要素数据集、栅格数据集、数据集和定位数据) 、要素类、对象类、关系类以及其规则的集合[1]。通过关系数据库强大的数据管理能力, 地理数据库可对整个区域的空间和非空间数据进行统一管理, 并在地理数据库中建立空间索引, 以提高其工作效率。
ArcGIS Engine是美国ESRI公司在ArcGIS9系列产品中推出的新开发组件, ArcGIS Engine进行GIS应用开发时彻底脱离了ArcGIS桌面平台, 提高了开发效率和开发的方便程度, 从而为用户提供了一个低成本、特定的、轻量级的GIS应用选择[2]。
本文以肥城矿区为背景, 基于Personal Geodatabase模型构建空间数据库, 采用C#作为开发语言, 借助ArcGIS Engine提供的控件开发了矿区生态环境数据库系统。
2 数据库构建
本文的数据库构建分为数据预处理、数据库结构设计和数据入库三部分实现。
2.1 数据预处理
本文选用的数据有多源卫星遥感影像、地形图, 利用各种遥感技术提取的植被和塌陷区的专题数据, 实地监测数据及各种统计表格信息。为了使遥感影像具有高的空间定位精度, 地形图和遥感影像具有相同的投影坐标, 首先对1∶5万肥城矿区地形图进行配准;然后利用1∶5万肥城矿区地形图校正SPOT5全色波段数据, 再用SPOT5全色波段对TM、ETM+影像进行纠正, 利用二次多项式, 要求控制点均匀分布并不少于30个, 校正误差全部控制在0.5个象元内;最后将遥感影像和地形图裁切成相同的尺寸大小。
2.2 数据库结构设计
数据库设计是指对于一个给定的应用环境构造最优的数据库模式, 建立数据库及其应用环境, 使之能有效地存储数据, 满足各种用户的应用需求 (信息要求和处理要求) 。本文选用数据的总大小不足1G, 故采用Personal Geodatabase数据模型来建立地理空间数据库。Personal Geodatabase基于Microsoft Access一体化存储空间数据和属性数据, 是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型, 支持在标准的数据库管理系统 (DBMS) 表中存储和管理地理信息, 使用Microsoft Jet Engine数据文件结构, 将地理信息数据存储在小型数据库中, 用微软的Access数据库来存储属性表。
为实现矿区生态环境的动态监测, 根据不同数据特点, 将数据库分为4部分管理:基础地理数据库、专题数据库、实地监测数据库和表格数据库。数据库结构见图1。
基础地理数据库存储遥感影像图及地形图。基础地理数据包括1987年TM数据, 2000—2003年ETM+数据, 2006年矿区地形图, 2007年SPOT5影像数据。基础地理数据结构见表1。
专题数据库存储根据遥感影像提取的水体、植被专题图。专题数据有2000年水体指数;2000年、2007年塌陷区范围;1987—2000年、2000—2007年塌陷区范围变化结果图;2000年、2007年归一化植被指数;2000年、2003年缨帽变换结果图。专题数据结构见表2。
实地监测数据库存储水体、土壤、噪声的监测数据。水体的主要监测因子有氨氮、硫化物、COD、铁锰、悬浮物、总硬度等;土壤监测使用TSCⅡ型智能化土壤水分快速测试仪——土壤水分测量传感器, 分别测得各采样点6cm、10cm、20cm处的土壤湿度;电厂是矿区噪声的主要污染源, 监测噪声污染则主要是监测电厂对周围环境的噪声影响。水体采样点数据结构见表3。
表格数据库中存储各种统计信息, 主要有2009年矿区林地、耕地、建筑用地、塌陷区等覆盖面积以及矸石山占地面积。矸石山占地面积统计表结构见表4。
2.3 数据入库
肥城矿区生态环境遥感动态监测数据库涉及的数据又可分为空间数据库和属性数据库, 其入库过程为:①空间数据入库。在Personal Geodatabase中, 空间数据分为栅格数据和空间要素数据。基础地理数据库和专题数据库中的数据作为栅格目录表 (Raster Catalog) 来存储, 先创建成一个空的容器, 然后用ArcToolbox中的数据管理工具向其中加载数据;实地监测数据库中的数据作为要素类 (Feature class) 或要素集 (Feature dataset) 来存储, 在ArcCatalog中增加属性字段、删除属性字段。②属性数据入库。ArcGIS的空间数据都有相应的属性表, 属性表的每一行或每一个记录代表一个地理要素, 如某一采样点、电厂、矸石山等, 而属性表的每一列或每一个字段代表一个专题属性, 可能是采样点COD含量、采样时间以及电厂噪声值等。在ArcMap环境中, 对要素类或要素集的属性表进行多种编辑操作, 如添加记录、输入数值、删除记录、删除数值和复制数值等。此外, 需要注意的是属性表的大部分编辑操作前提是将属性表置于可编辑状态, 这就需要借助Editor工具栏来完成。
3 生态环境数据库系统设计与实现
该矿区生态环境动态监测数据库系统是以遥感技术和地理信息系统为指导, 结合生态环境监测[3]与分析手段技术, 提取各项生态环境指标信息, 借助ArcGIS Engine 9.2提供的地图控件, 采用Microsoft Visual Studio 2005中的C#语言[4,5,6]开发的空间数据库系统。其过程为:①安全保密。该系统可以保护数据以防止不合法的使用造成数据的泄密和破坏, 用户只有通过正确的用户名和密码登录后, 方可对系统中数据进行使用和操作。②存储、管理数据。该系统分文件管理、基础地理数据库、专题数据库、实地监测数据库、表格数据库五大模块。主窗体主要针对“文件”数据进行操作, 用图层管理打开的数据, 可以添加或删除图层, 对打开的数据进行放大、缩小、漫游等基本功能。此外, 还设有鹰眼功能、不同数据的对比显示等功能。③对比显示。该功能是针对当前打开的任意两幅影像开发实现的、可以让系统自行滑动滑竿以观察不同时相的两幅影像之间的信息差异, 也可用鼠标拖动滑竿对比观察感兴趣区域的不同时相或不同专题信息。④动态监测。在遥感影像上选取采样点, 用GPS进行实地定位。实地采集水样并测定悬浮物、COD、氨氮、铁锰、硫化物等生态因子含量, 使用土壤湿度计分别量测采样点6cm、10cm、20cm的土壤湿度, 并根据实际监测值, 结合遥感影像分析生态环境状况。⑤查询功能。该功能主要是针对实地监测数据库开发实现的, 使用SQL语句输入查询条件, 便可快速检索出符合条件的监测点, 并将其高亮居中显示在当前地图窗口, 属性信息显示在下方的属性窗口中。⑥数据融合。多光谱遥感数据的不同波段组合能够突出不同的地物信息, 该功能则是根据遥感数据的这一特点设计的, 可以直接选择不同波段进行影像RGB组合。⑦地图输出。系统可根据用户需求, 将感兴趣区域的图像数据以tiff、bmp、jpg等格式打印、输出。⑧数据更新。可以及时更新系统数据库中遥感影像数据、专题数据以及实地监测数据, 实时监测土地利用、植被覆盖、塌陷区范围、矿区污染源及污染因子等生态环境状况。
4 结论
本文基于ArcGIS Engine的二次开发, 结合肥城矿区生态环境, 设计并实现了生态环境数据库系统。通过以上研究, 总结得到以下几点结论:①该系统为决策部门提供了数据更新维护、安全保密、查询信息、空间分析等日常管理工作的平台;②该系统可以实现一些常用的GIS功能, 满足环境监测部门需要, 并能脱离其它软件而独立运行;③该系统以肥城矿区为例, 展示了系统在矿区生态环境遥感动态监测中的应用具有一般适用性, 可推广到其他地区。
由于时间和经费原因, 缺乏高精度的DEM数据, 未能利用丰富的地面高程信息, 这在将来获得高精度的DEM数据后可以很好地解决这个问题。
参考文献
[1]穆荣, 张永福, 路星.基于ArcGIS Geodatabase基础空间数据库设计[J].测绘与空间地理信息, 2007, 30 (3) ∶112-115.
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[3]方芳, 李华明.“3S”技术在环境监测中的应用[J].消费导刊, 2008, (17) ∶194-195.
[4]Booch Grady.Object-oriented Analysis and Design with Applications (3rdEdition) [M].Addison-wesley Professional, 2007∶36-42.
[5]Grady Booch, James Rum Baugh, Ivar Jacobson.Unified Modeling LanguageUser Guide (2nd Edition) [M].Addison-Wesley Professional, 2005∶132-138.
城市无人机遥感数据应用研究 篇8
1 遥感数据特点
遥感按照飞行高度分类分为一下几类:航天遥感, 航空遥感, 低空遥感, 地面遥感。
目前航天遥感技术, 在获取数据方面, 一个最大的特点是高时间分辨率, 时间分辨率已经提高到1~3天。由于卫星遥感影像的重访周期短, 既可以在短时间内得到新的地面现势数据, 进而保证了图像具有一致性的优点, 又可以长期获取稳定的地表覆盖数据流, 因而被广泛地应用于变化检测中, 但是卫星影像的分辨率相对还是要低些, 主要应用在自然环境的变化监测, 城市的整体性扩张, 对于需要分辨出相对细节的变化的应用场合往往不能够满足高精度分析的要求。而城市的违章建筑监测要求具体到每一栋每一层违建的房屋。在这一点上, 航天遥感影像数据显得力不从心。
航空遥感影像分辨率高, 数据质量好可以满足城区的变化检测。但是航空遥感影像获取周期长且成本高, 故航测资料存在间断性, 很难实现连续、动态的城市地理变化检测, 难以满足城市管理部门对数据现势性的要求。
低空遥感数据获取方式主要的几种方式:低空轻型机摄影、无人机航摄、无人飞艇航摄, 本文采用无人机遥感平台。低空遥感数据获取方面有很多优点: (1) 低空遥感受大气条件影响较小, 即使在有薄雾的情况下也可以进行拍摄。 (2) 高分辨率遥感影像数据获取能力, 同时由于航飞高度较低拍摄的影像受大气影响较弱故比常规航拍影像更清晰。 (3) 机动快速的响应能力。低空遥感设备系统运输便利、升空准备时间短、操作简单, 可快速到达监测区域, 遥感设备可以在短时间内快速获取遥感监测结果。 (4) 使用成本低, 运营成本低, 系统易于运行和维护。
2 变化检测方法的比较与选择
利用航天遥感影像和航空遥感影像进行变化检测方法有许多种, 包括图像相减法, 主成分分析法等, 针对卫星遥感和航空遥感数据的特点将变化检测方法归结为两类。第一类基于小比例尺影像 (卫星遥感影像) 的变化检测方法:基于分类的变化检测方法、直接比较的变化检测方法。但是由于目前多光谱影像的分辨率较低以及城区光谱特性的复杂性, 基于分类的方法无法用于城市细节的变化检测。直接比较的方法要求精确的时域标准化和图像配准, 因而也不适合城市变化检测。第二类基于大比例尺影像 (航空遥感影像) 的变化检测方法:单幅影像匹配的变化检测方法;立体像对生成数字表面模型的变化检测方法。单幅影像匹配的方法也对影像的时域标准化和图像配准的要求较高。立体像对生成数字表面模型 (DSM) 的变化检测方法的的思路是用差值DSM来检测城市地区的变化, 即利用立体像对来进行城市区域的变化检测。该方法充分利用了城市区域的变化主要是人工建筑物的搭建和拆迁这一特点, 通过立体像对生成DSM可以更加准确地检测出城市区域中人工建筑物的变化情况。该方法充分利用高分辨率航空影像的数据资源, 提高了建筑物的提取速度和准确性, 进而提高建筑物变化检测的精度。
仅仅使用单幅影像进行城市变化检测只利用了灰度信息, 城市区域的变化主要是人工建筑物的变化情况, 而人工建筑物的变化情况主要表现在高度上的变化。有人提出用数字表面模型 (DSM) 提取建筑物的方法。笔者做过相似的讨论和试验, 但是由于该方法所需要的数据主要来自传统的航空摄影, 其更新速度慢很难满足实际应用的需要。同卫星遥感与航空遥感相比, 低空遥感结合了两者的优点:既有航空摄影的高分辨率, 由于其操作简便成本低, 同时低空遥感灵活机动快速的响应能力可以提供想要区域的现势性数据, 因而可以将低空遥感数据作为采用提取数字表面模型来进行违章建筑监测的方法数据, 为城市违章建筑的监测提供了精确可靠而又实时的客观科学依据。
3 试验及评价
本文利用低空遥感数据提取DSM做城市违章建筑快速监测。试验数据的说明, 本文特别选择了一块城中村改造的区域作为研究区, 在两次拍摄前后该区域拆迁, 变化巨大, 可以更好地检验本文所用方法的有效性。为了更好地、有针对性地进行快速建筑物变化 (可能违章) 的监测我们先建立工作流程图如 (图1) 所示。
3.1 立体像对的处理
利用数字摄影测量的原理对两个不同时期影像进行处理, 生成不同时期的数字表面模型 (DSM) 和数字正射影像。在立体像对下根据数字摄影测量中共线方程求出影像上点三维坐标即可生成数字表面模型。根据数字地面模型及相关的参数, 利用构像方程, 可以从原始非正射投影的数字影像获取正射影像。
3.2 变化检测-DSM相减
本文通过试验发现利用数字表面模型上高程的变化来进行区域的变化检测, 可以非常精确地提取到高度的变化, 但提取的区域的高度变化不仅是由房屋的变化引起的, 植被的增高也是一个严重的干扰因素。
大量的研究表面植被的光谱特性与人工建筑物存在很大差别, 根据植被的光谱特征, 对植被进行分类, 可以较好的将植被提出。在DSM相减后的结果上将植被所在区域的变化去除, 剩下的结果就是主要由房屋引起的高程变化。该结果再利用数学形态学方法把相邻的待选变化的区域合并去除一些小的孤立区域, 然后对待变化区域内进行边缘检测, 这样变化检测的结果也更加可靠。
变化检测的试验结果如 (图4, 图5) 所示。
为了评价变化检测的结果, 下面给出了 (表1) 变化检测统计结果, 可以看出利用该方法检测的绝对概率为 (2 88+7 6) /402=90.5%, 由此可见, 该方法是可行的、有效的。
4 讨论
在城市违章建筑监测方面, 现有的航天遥感数据分辨率较低, 精度不够, 不能够满足房屋变化监测的需求, 而航空摄影测量虽然可以得到较高的精度, 但是其数据获取周期太, 不能够根据需求提供现势数据, 无法满足房屋变化监测的及时发现的要求。低空遥感以其灵活机动, 成本低的特点, 能够弥补航天遥感和航空遥感的各自不足, 既可以将结果保持一定的精度又可以按照需求获得现势数据。本文讨论了航天航空遥感数据以及低空遥感数据的特点, 结合实际应用的需求提出利用飞艇数据立体像对与分类相结合进行建筑物变化监测的方法。
参考文献
[1]毛峡, 赵兴圆, 沈巍.一种基于模糊决策的矩形目标提取算法[J].北京航空航天大学学报, 2008 (6) .
[2]明冬萍, 骆剑承, 沈占锋, 等.高分辨率遥感影像信息提取与目标识别技术研究[J].测绘科学, 2005 (3) .
利用卫星遥感数据制作地形图 篇9
这一技术的应用, 我们需要准备以下软件: (以免费卫星图片和DEM数据为例)
(1) Global Mapper (数据处理及成图软件, 也具有坐标转换功能) ; (2) Coord MG (坐标转换软件) ; (3) Cass、CAD成图软件; (4) 谷歌地图下载软件 (卫星图片下载, 保证下载的卫片四个角有经纬度坐标) ; (5) 各分辨率DEM数据 (目前有全球90m分辨率DEM免费数据, 亦可下载全球30m分辨率DEM免费数据, 下载网站“国际科学数据服务平台”。
1 成图的基本步骤
我们以90m分辨率DEM数据为例进行阐述: (假设已下载了90m分辨率DEM数据)
1.1 使用Global Mapper获得点位高程数据或生成等高线图
(1) 在90m数据文件夹里找到“世界地形数据分区表.jpg”, 并打开。见图1
(2) 根据上图找到工作区大致地理位置对应的下轴和左轴方格数据, 并记录。如43_16.
(3) 运行Global Mapper, 打开43_16.zip文件, 同时设置好相应的椭球及投影参数。
(4) 利用Global Mapper生成等高线, 输出等高线图 (DXF格式) 。为了更好地对图形进行编辑, 一般不直接输出等高线图, 而是生成XYZ格式的点位数据, 再将这些数据转换成CASS软件所需要的展点格式 (可用Excel进行格式转换操作) , 用CASS软件生成等高线。
1.2 制作地物图
1.2.1 用谷歌地图下载软件下载卫星图片。此软件下载后有图片四个角的经纬度坐标, 用Coord MG进行坐标转换。操作步骤:运行地图下载软件———地图下载任务———新建任务———输入下载范围———选择下载级别 (级别越高越清晰, 文件越大, 但有些区域无高清图片, 一般选18~20级) ———下载。见图2
1.2.2 下载完成后, 点“导出|拼接———导出|拼接图片”, 再选中“生成经纬度坐标”。见图3
1.2.3 将图片四个角点的经纬度坐标, 通过Coord MG软件转换成与等高线图相对应的平面直角坐标, 再根据其平面坐标进行修正, 然后对图片中表示的地物进行描绘, 可以在CAD或其它软件上进行。以CAD为例, 操作如下:
(1) 运行CAD软件, 输入命令“image”, 载入卫星图片。
(2) 通过图片四个角的平面坐标, 对卫星图片进行修正, 也叫坐标配准 (平移, 缩放的进程, CASS制图软件有直接修正的功能) , 用CAD手动进行坐标配准精度不高, 建议采用Microstation和Cass。
(3) 用地物符号进行描绘。
(4) 描绘完之后将图片删除, 保留地物符号。
最后在CAD平台上将等高线图和地物图合并到一起, 就得到了一幅完整的地形图。
2 提高成图精度
相对于免费数据, 90m分辨率数据生成等高线时, 因点位间距太大, 有可能使地貌发生变形。用30m分辨率数据可以很好地改善这一状况, 但30m分辨率数据存在很多伪数据 (可能是为了防止作为商业用途) , 有时不能直接使用。将两种数据结合起来使用, 可以有效地提高等高线图的精度, 步骤如下:
(1) 用Global Mapper打开90m分辨率数据文件, 再打开30m分辨率坡度数据文件。见图4
(2) 与上一节相同, 设置好坐标系和投影方式。
(3) 在Global Mapper软件里:点选“文件-结合地形层”, 见图5。这样90m分辨率数据间接地变成了30米分辨率数据, 而且不会存在伪数据。
(4) 其余步骤同上一节。
遥感数据库 篇10
1 EO-1 Hyperion数据介绍
EO-1上搭载了3种传感器,高光谱成像光谱仪Hyperion是其中之一。Hyperion数据覆盖范围为北纬15°~55°,东经70°~140°的矩形区域。Level 1R(Hyp-L1R)和Level 1Gst数据产品(Hyp-L1G)分别是Hyperion高光谱成像光谱仪的2种数据格式数据产品。该数据共有242个波段,幅宽7.7 km,地面分辨率为30 m,光谱范围为400~2 500 nm,光谱分辨率达到10 nm。
虽然hyperion的L1级数据是经过一系列的处理结果得来,但实际结果仍然存在着质量问题,需要进行进一步的数据预处理,以解决图像数据误差。
2 Hyperion数据预处理原理与方法
研究区位于香格里拉县中部,香格里拉地理位置处于北纬27°31′12″~28°31′12″,东经99°12′00″~100°17′24″,是滇、川以及西藏三省区交汇处,该研究区森林资源丰富。研究选取香格里拉县中部一景Eo-1 Hyperion影像(EO1H1320402004307110PX)为源数据,此图像成像时间为2004年3月7日。影像范围为北纬26°31′48″~28°27′00″,东经99°19′12″~100°4′48″,该影像选取29、20、11波段进行RGB彩色合成。
2.1 ENVI补丁下数据波段组合
为方便使用Hyperion数据而使用Hyperion工具组件,在进行预处理时先进行ENVI补丁下数据波段组合。Hyperion工具的使用会将该研究区的L1G/L1T Geo TIFF数据转换成含有波长、最大波宽和坏波段信息的ENVI格式的文件。
2.2 未定标及水汽波段的去除
EO-1 Hyperion数据产品共有242个波段,其中198个波段经过辐射定标处理,而没有定标波段1~7、58~76、225~242波段为0值,必须将其去除。定标波段分别为可见光红外波段(VNIR)1~70中的8~57波段,短波红外波段(SWIR)71~242中的77~224波段。由于VNIR中的56~57波段与SWIR中的77~78波段重叠,因此只有196个波段[2]。其中,SWIR中的77~78噪音比VNIR中的56-57大,因此去除SWIR77~78波段生成一副196波段的图像。Hyperion数据242条波段中,另外受水汽影像较大的121~127、167~178以及224波段将其剔除。保留的波段为8~57、79~120、128~166、179~223。
2.3 DN值转换绝对辐射值
由于实际的地物辐射值很小,DN值是Hyperion L1产品中扩大的传感器辐射强度值。扩大比例因子分别为40、80,对应所选取的可见光-近红外波段中的8~57及短红外波段中的79~223波段。在实际应用数据中必须将像元值转换成绝对辐射值。因此,将VNIR波段除以40,SWIR波段除以80后将两者分别生成的图像文件进行合并,得出绝对辐射值图像。
2.4 坏线修复
坏线是在传感器定标存在错误下产生的,往往是无数据或数据值非常小的一行或一列。在高光谱影像中呈现黑条。因此将坏线逐波段逐行检查并记录,然后用其相邻行或列的平均值进行修复。Hyperion的SWIR波段条纹隐约较多。由于高光谱原始影像图呈倾斜状因此在进行坏线检查前先将图像转正。利用图像倾斜坐标值及反正切函数得出应输入的旋转角度-12.77418428。
2.5 垂直条纹的去除
受地球固有特性因素、仪器自身特性的影响,在图像上多数波段会出现不同程度的条纹。条纹的存在将影响图像的质量及后续的研究应用,去除垂直条纹的方法有2种,分别是均值去条纹法、全值去条纹法[3]。该文采用全局去条纹法,去除条纹后图像质量提升,并且较好的保留了原有的光谱信息。
2.6 FLASSH大气校正
遥感影像的大气校正是预处理的重要组成部分。大气对电磁辐射的影响主要是吸收和散射,并叠加在地物的反射信号上,使遥感像元处的图像清晰度和对比度下降[4]。大气校正可以去除大气及光照对地物反射的影响,从而提高图像质量并正确地显示地物波普信息。FLASSH是ENVI软件基于MODTRAN4辐射传输模型的大气校正模块,运用本模块可以还原真实的地表反射率,消除影像smile效应及噪声。
2.6.1 输入文件准备。
大气校正的数据是经过定标后的辐射亮度值(辐射率)且带有中心波长值和波普宽度值。由于ENVI标准栅格格式文件是BIP或BIL格式,在经过上述绝对辐射值转换后,数据格式发生转变,处理中将其转换成BIL格式。
2.6.2 模型参数设置。
根据已知地表的气温、季节纬度以及反射率数据输出目录文件和说明文件来设置大气校正模型参数,根据研究区情况选取传感器类型为HYPERION、高程为3.200 km等设置,其他参数设置基于FLASSH模块原理及相关文献[5]。
2.6.3 几何校正。
几何校正也是预处理的重要步骤,根据已知经过正射校正的TM影像数据,通过坐标一致原则,在研究区均匀选取20个明显的地物点,总误差为0.5,预处理结果如图1所示。
3 结论与讨论
预处理过程是遥感图像进行分类处理不可缺少的组成部分,预处理的好坏将直接影响到后续图像的分析精度。主要介绍基于Hyperion数据的预处理原理及过程,研究发现Eo-1 hyperion数据经过预处理后会降低噪音提高图像质量,从而为提取正确的地物信息做保障。另外,波段的去除会降低计算量提高处理效率,为后续相关分类研究奠定坚实的基础。
参考文献
[1]童庆禧,张兵,郑兰芬.高光谱遥感——原理技术与应用[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]谭炳香,李曾元,陈尔学,等.EO-1 Hyperion高光谱数据预处理[J].遥感信息,2005(7):36-37.
[3]邬伦,张晶,刘瑜.地理信息系统—原理、方法和应用[M].北京:科学出版社,2001.
[4]张秋爽,祝民强,刘碧洪.Hyperion高光谱遥感数据大气校正方法[J].计机测量与控制,2010,18(1):220-221.
遥感数据库 篇11
关键词：航测遥感,内业数据,关键技术,空间数据
航测遥感技术是人类对地表进行探究的重要手段, 应用该技术能够获得地表物质的时间和空间属性信息。而在整个航测遥感工作中, 数据处理是非常重要的环节, 对测量结果有着最直接的影响。因此, 要对数据处理予以高度重视。
1 航测遥感概述
1.1 航测遥感技术的内涵
航测, 也被称为“摄影测量与遥感”, 属于测绘科学中的遥感科学。遥感科学是空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学等学科交叉融合的结果, 是一个新兴的学科。航测遥感技术利用非接触性的传感器来获取目标的时空信息。应用该技术不仅能够对传统目标进行几何定位, 还能够通过使用外层空间传感器来获取目标的影像和非影像信息, 为人类认识和改造自然提供科学的技术和方法。同时, 航测遥感技术对国家的重大决策、国防建设、国家安全等都有一定的影响, 其应用已经深入经济、社会、民生等各个领域。
1.2 航测遥感技术的优势
航测遥感技术具有以下优势:1效率高。航测遥感技术所使用的无人机能够快速、准确、及时地提供信息, 使人们在最短时间内对所观察到的现象及数据作出反应。2灵活性好。航测遥感技术中的无人机虽然飞行速度较慢, 但能够有效保证测绘的质量, 且其对起降机场的条件没有过多的要求, 因此灵活性较好。3数据处理速度快。与其他大型测绘机相比, 低空飞行机所运用的测绘技术具有更高的分辨率, 且对数据的处理速度非常快, 处理效率较高, 因此在测绘领域经常被用来采集各种信息。
2 基础地理空间数据的基本内容
根据技术的发展和用户的需求, 基础地理空间数据产品主要有四种基本模式:DLG (数字线划图) 、DOM (数字正射影像图) 、DRG (数字栅格地图) 和DEM (数字高程模型) 。这四种产品简称“4D”, 可以分别以数字或模拟形式提供, 也可以根据具体需要进行复合, 形成复合产品。例如, 数字影像地形图就是数字线划图与数字正射影像图叠加而成的。
2.1 数字线划图
数字线划图是保存目标要素空间关系和属性的矢量格式的数据集, 是对地形图上基础要素信息基本属性的反映。数字线划图不仅能够满足不同的空间分析需求, 还能够与其他信息叠加, 然后进行空间分析和决策。
2.2 数字正射影像图
数字正射影像图主要是对经过扫描处理的数字化的航空照片或遥感影像进行微分纠正、辐射纠正和镶嵌, 对按标准分幅的地形图进行裁切形成影像数据, 且其中包括公里格网和外图廓装饰等要素的影像平面图。这一过程采用的是数字高程模型。它的优点是信息量较大、直观、真实、准确度高。
2.3 数字栅格地图
数字栅格地图是存储和表示格式为栅格数据格式的图形数据文件, 与地形图形的内容、色彩、规格和几何精度等基本一致。数字栅格地图可以用于与其他模式的数据叠加, 也可以用于数字线划图数据的采集、更新等。
2.4 数字高程模型
数字高程模型是在高斯投影平面上规则或不规则网点的平面坐标及其高程的数据集。为了实现对地表形态更加有效的控制, 还可以配套提供离散高程点数据。
3 航测遥感技术的应用
3.1 在条件限制情况下的应用
在航测中出现的较为普遍的问题是线位变动超出了测控范围和摄影范围。线位变动超出测控范围时, 可以对其进行补测, 然后制图;但超出摄影范围时, 由于资金问题, 补摄的可能性较小, 一般只能人工测绘。因此在设计时, 要考虑到线路移位这一因素, 并留有相应余地。此外, 由于成图时间较长, 在此期间地形地貌等可能发生了一定程度的变化, 图上的线路位置也会发生变化。因此在设计时, 应充分掌握选线技术, 将线位变动的范围控制在摄影范围之内。
3.2 在地图测绘中的应用
传统的地图测绘方法对人力、物力和财力等的损耗都是比较大的, 且有一定的测绘难度, 而航测遥感技术的发展使得地图测绘的难度大大降低。航测遥感技术利用空中摄影对所勘测的目标进行等比例缩小, 以适应不同的地理环境和地形, 从而提高了地图测绘的科学性。
4 关键技术分析
4.1 数据质量控制关键节点的设置
航测遥感内业数据处理中存在一系列问题, 对数据质量产生了一定的影响。这就要求对关键技术的关键节点多加关注, 控制数据质量。具体来说, 对关键节点进行控制主要包括以下几方面的内容。
4.1.1 像控测量、空三加密
首先通过野外实测、空间加密等方式采集平面检测点, 然后与成果中的同名点平面或高程值进行比较。经过分析之后, 去除其中的粗差, 并计算地物点平面绝对位置中的误差、等高线的高程中误差、高程注记点的高程中误差等, 最终确定成果的精度与设计标准是否相符。
4.1.2 外业调绘
对外业调绘进行质量控制主要是对调绘地物的完整性、要素属性、调绘地名等进行核查, 确保其正确性;同时, 还要对新增地物进行补测。一般采用室内核查和外业实地巡视两种方式。
4.1.3 内业数据采集
内业数据采集是利用数字正射影像图来套合检查数字线划图的数据情况, 主要检查数字线划图数据的中点、线、面等的平面位置、几何位置、属性接边情况等;同时, 与调绘片、外业实地巡视等数据进行对比, 分析数据是否有多余、遗漏等错误。
4.2 数据处理中具体的关键技术
4.2.1 资料准备
航测遥感内业数据处理是以航空为基准的, 因此, 准备好相应的航空资料是非常重要的。航摄中需要的资料主要有航摄底片、地形图、航摄机鉴定表、航摄验收报告等。准备完毕后, 要对资料收集是否齐全、仪器参数是否完整等进行进一步检查。
4.2.2 影像扫描
在影像扫描时, 要注意影像的清晰度、色差等。具体来说, 就是根据航拍底片的具体情况, 对扫描参数进行设置与调整, 使反差更加适中、色调比较饱满、框标比较清晰。同时, 也要保证灰度直方图要呈正态分布, 且在能够保证影像完整的前提下, 尽可能地缩小扫描范围, 以减少数据量。此外, 影像扫描的分辨率是地面分辨率和摄航比例尺分母的比值。
4.2.3 定向建模
定向建模是内业数据处理的一个非常重要的环节。基础地理空间的数据模式有四种, 只有选择一种或几种最为合适的模式对影像进行处理, 才能得出比较准确的空间数据。处理步骤一般为:首先人工定向, 减小残差, 然后自动内定向, 选定模板, 进行相对定向处理, 最后得出的结果就是定向模型。
4.2.4 数据采集与制作
数据采集是数据生产的最关键环节。数据采集的内容有以下三点:1立体测判采集。立体测判采集主要是将中心点作为标准, 在中心线上对重要数据进行采集, 然后按照要素的密度, 并遵循“几何形状不失真”原则制作密度曲线, 并结合数字高程模型进行采集数据。2数据分层。对所采集的数据进行分层时, 为了提高矢量数据的精准度和实用性, 应使用数据处理技术进行处理, 以便得到数字高程图形数据。3数据拼接。数据拼接主要是将数字正射影像图数据和数字高程模型数据拼接起来, 并对拼接后的数据进行检查, 确保数据拼接的完整性。对不符合要求的数据要进行重新采集和拼接等, 以得出最精准的数据。
在数据制作方面, 一般是根据航空的实际需求, 对以“幅”为单位的数据利用计算机进行制作, 从而制作出最符合航空要求的信息。
4.3 对异常数据的提取技术
数据处理除了上述内容之外, 还有对异常信息的提取。本文所说的异常信息主要指的是蚀变信息。蚀变信息是找矿的重要提示。遥感蚀变信息则是蚀变岩石在遥感图像上所反映出的形态、特征及其他综合信息。不同的岩石蚀变类型所表现出的影像特征也不同。因此, 以岩石蚀变的综合信息为基础, 并利用光谱理论对岩石具体的蚀变信息所显示出的影像特征进行研究, 是一项有重大实际意义的工作。它能够定位矿物的位置, 并对矿物的具体信息进行探查, 节省矿物勘探的人力、物力和财力等, 并且能够取得比较好的效果。此外, 蚀变信息是相关性信息, 而不是突出性信息, 只有经过一系列处理, 才能从中提取出有用的数据。因此, 必须对遥感信息的处理方法进行深入研究, 才能获得所需要的信息。
5 结束语
综上所述, 航测遥感内业数据处理是整个测绘工作不可缺少的一个重要环节。通过科学的数据处理, 能够得出精准的信息。因此, 在实际测绘过程中, 要非常注重数据分析, 提高数据的有效性, 确保最终信息的精确度, 保证航测作业的成功。
参考文献
[1]周道霞, 刘光辉.试论航测遥感内业数据处理关键技术[J].城市建设理论研究, 2014 (25) .
[2]史婷.刍议航测遥感内业数据处理关键技术分析[J].房地产导刊, 2014 (34) .