海量影像数据库管理系统解决方案

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海量影像数据库管理系统解决方案

来源：作者：国学发布时间：1969-12-31

一、概述

　　目前，多数GIS软件都可以将数字正射影像数据、遥感数据作为背景影像与矢量数据、DEM数据进行套合显示。而在像以公路、铁路的勘测设计、军事，海洋等GIS的应用中，以图幅(影像文件)为对象的处理难以满足实际应用的需要，也难以实现以影像数据快速更新GIS数据的目的。另一方面，随着遥感技术的不断发展，采集的影像数据量正在呈几何级数增长，现有的GIS软件难以组织、调度、存储与管理这样的海量数据，更没有考虑多数据源、多比例尺、多时相影像数据的统一管理和集成的问题，而国内数字化生产和国家基础地理信息产业建设又迫切需要高效、快捷地存储与管理这样的影像数据。为适应国家空间基础设施的建立需要，适普公司研究和开发了大型空间海量影像数据库管理系统。该系统可以管理海量遥感图像、卫星影像、医学图像以及工程图像，支持各种影像数据库，海量数据的快速浏览和管理。可以应用于遥感、气象、军事、工程、医学、地质、航天、测量、模式识别等部门和领域。

　　二、影像库的内容

　　影像库数据库所管理的信息，包括：

　　· 不同分辨率的原始影像 zgwww.net

　　· 成果影像数据（正射影像、成果影像等）

　　· 矢量图数据

　　· 高程地形数据

　　· 控制点数据

　　· 地名数据

　　· 元数据

　　· 与上述数据相关的其他属性信息

　　三、影像库的功能

　　多源数据的管理：主要包括各种影像数据库、数字栅格图形数据库、数字高程模型、地形数据库、地名数据库。

　　· 图像工程、子工程、图像工作区的组织与调度

　　· 时态数据的管理

　　· 数据产品的快速分发

　　· 快速实时的漫游和任意开窗放大缩小与快速浏览

　　影像空间数据交换与共享：能够支持各类图像数据文件。如GIF、JPEG、PNG、BMP、TIFF和Geotiff等。

　　· 对海量影像数据库进行管理、分析、显示、查询

　　· 快速存取影像数据。

　　· 图像的实时裁剪：能够解决多幅图像实时显示、实时融合和实时镶嵌，基于地理坐标的无缝实时拼接，无需对多个文件进行镶嵌处理。

　　· Internet上的数据分析、显示、查询、处理；

　　四、影像库的关键技术

　　基于文件和数据库的数据库管理系统。

　　4.1多尺度数字影像的金字塔结构

zgwww.com

　　影像数据库的组织是影像数据库的效率的关键，为了获得高效率的存取速度，在数据的组织上使用了金字塔数据结构和网格分块数据结构。该技术主导思想如下：

　　1、将数据库中使用到的纹理处理成为大小一致的纹理块；

　　2、为每块纹理生成5个细节等级的纹理，分别为0、1、2、3、4，其中1级纹理通过0级纹理1/4压缩得到，2级纹理通过1级纹理1/4压缩得到，……，以此类推；

　　3、在显示每个块数据之前，根据显示比例的大小，并以此决定该使用那一级的纹理；

　　4、在内存中建立纹理缓冲池，使用LRU算法进行纹理块的调度，确保使用频率高的纹理调度次数尽可能少。

　　4.2影像数据的无损压缩

　　影像数据的无损压缩（压缩比１/2）和高压缩比的有损压缩（1/10~1/20）。影像数据的压缩对影像数据可大大提高数据库的实际容量。

　　4.3快速实时的漫游

　　基于金字塔结构的影像存储和影像快速检索和调度技术，可实现影像库的快速实时漫游，快速实时放大，缩小等操作。

　　4.4对海量影像数据库进行分析、显示、查询

　　· 按地理区域查询数据：输入地理坐标，可快速得到要查找的图像。

　　· 利用适普公司国际领先的匹配技术，可提供基于内容的影像检索功能。 CHINAGEOG.COM

　　· 利用常规字段方法进行检索：如影像名称，时间等；

　　4.5图像的实时裁剪

　　解决了多幅图像实时显示、实时融合和实时镶嵌，基于地理坐标的无缝实时拼接，无需对多个文件进行镶嵌处理。

　　4.6Internet上的数据分析、显示、查询

　　使用EON技术，实现了网络上的图像管理系统，实现英特网和局域网图象数据的管理,显示,分析及共享；

EON工作原理

　　4.7使用HDF数据结构实现多源数据的综合处理

　　HDF（Heirarchical data format）文件格式是一种超文本文件格式，是由美国伊利诺伊大学(the University of Illinois) 的NCSA组织(The National Center for Supercomputing Applications)开发的。HDF数据结构综合管理2D、3D、矢量、属性、文本等多种信息，能够帮助人们摆脱不同数据格式之间相互转换的繁琐，而将更多的时间和精力用于数据分析。HDF能够存储不同种类的科学数据，包括图像、多维数组、指针及文本数据。HDF格式还提供命令方式，分析现存HDF文件的结构，并即时显示图像内容。科学家可以用这种标准数据格式快速熟悉文件结构，并能立即着手对数据文件进行管理和分析。地理文摘

　　HDF文件格式的优势在于：可移植性强（独立于操作平台）；属于超文本文件；可以存储并处理大数据量；一个文件集可以管理多种类型的数据结构；具有可扩展性。由于HDF的诸多优点，这种格式已经被广泛用于目前国外各种卫星传感器的标准数据格式。在影像数据库多源数据管理中，HDF格式发挥了很好的作用，利用HDF数据结构建立远程图象工程,并与数据库进行交互；可以进行远程图像处理；远程影像解译，统计分析；影像运算、信息挖掘、影像分类；综合处理影像、矢量、高程数据，三维可视显示等。

　　HDF应用于影像数据库原理和结构：

　　
　　使用HDF文件结构的优势：
　　

　　· 用户或应用系统可通过一个统一的数据结构来访问不同的数据库，避免了数据库访问时的数据混乱；

　　· 应用系统是直接对HDF进行操作，避免了对数据库的直接操作，提高效率和系统安全性。
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