张长荣

数字正射影像图(Digital Orthophoto Map,缩写 DOM)是数字测绘产品(4D产品)的重要组成部分。它是利用数字高程模型(DEM)对经扫描处理的数字化航空相片,逐像元进行投影差改正、镶嵌,按基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集;它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像,具有精度高、信息丰富、直观真实、周期短、见效快、成本低等优点。近年来,正射影像数据的应用范围和应用层次不断发展,已逐步在国土、交通、电力、城管等领域拓展。为了对影像数据进行有效的应用、管理和分发,各城市都在建立自己的正射影像数据库,以空间数据库的形式管理影像数据已成为业界的共识。本文结合杭州市的实际情况,对正射影像数据入库的若干技术问题进行探讨。

1 ArcSDE影像数据存储

杭州市基础空间数据建设与管理采用的基础平台是ArcGIS,为了平台的统一,影像数据存储选用ArcSDE是合适的。ArcSDE管理影像方式有连续的栅格数据集(RasterDataset)和栅格目录(RasterCatalog)两种。栅格数据集是所有影像拼接成一个栅格,存储在数据库中,栅格目录是每个影像存储成一个栅格数据集,是表的一条记录,数据库表可以有多行记录。栅格目录具有以下优点：每个栅格都是独立的,利于更新和数据库维护;可查询访问单个数据集,可以根据用户定义的属性在表中加入用户定义字段,每个栅格数据集可以用不同的显示选项。DOM正射影像数据的存储和管理方式采用RasterCatalog,DEM栅格数据的存储和管理采用RasterDataset方式。

2 影像压缩与影像金字塔

影像数据在入库时,要选择合适的压缩方式,DOM选用JEPG2000压缩方式,DEM采用LZ77。影像建库时要创建影像金字塔,以提高服务器和客户端之间数据的优化显示性能,金字塔就是采取逐层降低分辨率的方法表达数据集。在金字塔中,选取当前需要的分辨率的数据,可以加速图像数据的显示。目前有三种方法构建金字塔：相邻采样法、双线性采样法、立方采样法。本次影像数据库的建立是采用相邻采样法建立金字塔。金字塔的建立可在服务器端,也可在客户端完成。在ArcSDE中建立RasterCatalog数据集：采样间隔：0.2 m;像素类型：8位无符号整型;金字塔级别：5;重采样类型：Nearest Neighbor;压缩方式：JEPG2000无损压缩,其他选择默认设置。

3 影像数据属性结构

DOM影像数据应建立相应的元数据,包括图号、图名、摄影时间等,如表1所示。

表1 DOM影像数据属性结构

4 影像数据库建立

影像数据库采用客户/服务器(C/S)体系结构。客户端基于ArcObjects或ArcEngine对象模型和 Visual C#开发,服务器端采用WINDOWS 2003 SERVER操作系统及ORACLE 9I数据库和ArcSDE。图1是影像数据库逻辑结构图。

5 影像数据的时态管理

采用两种方式实现影像数据的时态管理：1)ArcSDE的版本管理方式。ArcSDE中有一个缺省版本“Default”,该版本是作为所有版本的父版本,影像数据的管理与运行过程中,可以按不同的时间段建立版本,影像导入、导出时,可以指定版本;2)采用“历史库”的方式。建立“历史库”,DOM影像数据入库时建立相应的元数据库,以特定字段记录影像的状态,以区分是作为当前数据还是作为历史数据。元数据中设计“状态”(Status)字段,该字段记录了该幅DOM的现势状态,“0”表示最新。该幅影像更新时,新入库的影像的状态值设为“0”,数据库中的已有影像的状态值递增“1”,成为“n”,代表第“n”次更新前的影像。

6 影像数据入库软件开发

6.1 基础平台

操作系统：Windows XP。

GIS 平台 ：ArcEngine。

6.2 开发工具

MicroSoft Visual Studio 2005,C#。

6.3 软件功能

影像数据入库及管理应有以下基本功能：1)影像数据输入。提供交互方式单幅影像入库和交互方式批量影像入库两种方式;2)影像数据显示和浏览。a.按比例尺显示影像。b.按坐标范围显示。c.按区域显示。d.导航窗口：导航窗口显示影像范围的略图,导航窗口和地图主窗口实现互动。e.视图放大、缩小、漫游等功能;3)影像查询分析;4)影像数据输出。分为按地理范围输出、按图幅号输出两种方式,用户可以根据需要选择。

6.4 关键接口

影像数据入库工具开发涉及三个核心接口组件：1)Raster-Dataset格式影像数据导入：IRasterLoader。该接口是ArcObjects组件库的一个接口,属于“ESRI.ArcGIS.DataSourcesRaster”命名空间(NameSpace),可以借用该接口以特定方式将分幅的DEM导入到栅格数据集,支持单幅与批量输入;2)RasterCatalog格式影像数据导入：IRasterCatalogLoader。该接口属于“ESRI.ArcGIS.DataSourcesRaster”命名空间(NameSpace),可以利用该接口实现单幅数字正射影像或卫星影像的导入,支持单幅和批量方式;3)影像数据导出：IRasterExporter。该接口属于“ESRI.ArcGIS.Carto”命名空间(NameSpace),可以利用该接口实现影像数据的导出。

[1]陈文通.大比例尺彩色数字正射影像地图制作及建库技术初探[J].城市勘测,2005(4)：11-14.

[2]王玲兰.数字正射影像图建库的思考[J].山西建筑,2004,30(1)：135-136.