基于BS架构的高分数据资源一体化展现方法与流程

本发明涉及地理信息可视化领域，特别是一种基于BS架构的高分数据资源一体化展现方法。

背景技术：

2006年我国政府将高分辨率对地观测系统重大专项（简称高分专项）列入《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020年）》，2009年实施方案经领导小组会议审议通过；2010年5月经国务院常务会审议批准，高分专项全面启动实施。高分专项的主要使命是加快我国空间信息与应用技术发展，提升自主创新能力，建设高分辨率先进对地观测系统，满足国民经济建设、社会发展和国家安全的需要。

高分专项的实施将全面提升我国自主获取高分辨率观测数据的能力，加快我国空间信息应用体系的建设，推动卫星及应用技术的发展，有力保障现代农业、防灾减灾、资源调查、环境保护和国家安全的重大战略需求，大力支撑国土调查与利用、地理测绘、海洋和气候气象观测、水利和林业资源监测、城市和交通精细化管理、卫生疫情监测、地球系统科学研究等重大领域应用需求，积极支持区域示范应用，加快推动空间信息产业发展。高分专项建设将为我国在对地观测领域开展国际交流与合作提供有力支撑，按照平等互利、和平利用、共同发展的原则，积极参与联合国及相关国际组织开展的有关活动，推动双边和多边政府间合作。

截止到专利申请日，能够提供影像成果的数据源主要包括高分一号、高分二号、高分四号卫星标准影像数据。高分一号卫星数据种类有2米分辨率全色数据/8米分辨率多光谱数据与16米分辨率多光谱数据；高分二号卫星数据种类有1米分辨率全色数据/4米分辨率多光谱数据。高分四号卫星数据种类有50米全色、50米多光谱、400米中波红外三类。

目前，高分数据资源成果的发布和共享渠道主要局限于各行业和各区域间的数据流转，尚缺少面向公众的快速发布共享机制，无法对各数据源各类成果进行统一组织和一体化展现，无法为各类集成应用和成果推广交流提供支撑。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于BS架构的高分数据资源一体化展现方法，该基于BS架构的高分数据资源一体化展现方法能够实现各类数据源各类高分数据资源统一处理、组织、发布和一体化展现，突破数据流转壁垒，实现高分成果的快速发布、集成共享，为面向公众普及推广高分成果提供便捷渠道和形象方式，为基于高分成果的各类行业、区域、公众上层应用提供基础地理信息环境和支撑。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于BS架构的高分数据资源一体化展现方法，包括如下步骤。

步骤S1，源数据和描述信息输入：在服务器端，将高分辨率对地观测卫星的源数据以及对应的描述信息，输入至数据预处理接口；高分辨率对地观测卫星的源数据包括二级产品和首图数据。

其中，二级产品指的是经过成像处理、辐射校正、几何校正后得到的光学遥感影像产品数据，包括全色和多光谱两种类型；首图数据指的是卫星获取数据后快速加工处理后公布的首批影像数据。

步骤S2，数据预处理：在服务器端，对S1输入的源数据，结合描述信息进行预处理操作，得到瓦片数据。

步骤S3，数据组织管理：在服务器端，对S1中的源数据、描述信息、以及S2中数据预处理得到的瓦片数据，通过分布式文件系统进行统一组织管理；并在服务器端建立图层和图层组，根据浏览器端访问需求进行多源数据的融合操作，并将结果缓存成能发布的基础数据、时相数据和图像数据；其中，基础数据指的是覆盖全球范围的多尺度影像数据，能够作为其他各类数据和应用的底图；时相数据指的是具有时间信息的影像数据，同一空间范围能够对应多幅不同时间拍摄得到的影像数据；图像数据指的是覆盖局部范围的单幅或融合后的影像数据。

步骤S4，数据发布：在服务器端，对S3中缓存的数据，通过扩展OGC标准服务协议接口进行基础数据发布、时相数据发布和图像数据发布。

步骤S5，数据接收与获取：在浏览器端，根据图层配置和服务器端资源情况，对S4发布的基础数据、时相数据和图像数据进行接收，获取所需瓦片数据；其中，图层配置指浏览器端图层管理器设置的图层属性信息，该图层属性信息包括图层数据来源、图层顺序和图层显隐信息；所需瓦片数据指的是根据浏览器端三维数字地球当前视点可见范围内需要展现的特定图层、特定尺度、特定位置的瓦片数据。

步骤S6，图层管理：将S5获取的瓦片数据生成为能够展现的图层；

步骤S7，数据一体化展现：基于浏览器端的三维数字地球平台，对S6生成的图层进行展现，展现方式包括基础数据展现、局部数据展现和时相数据展现三种。

所述步骤S2中，数据预处理的方法包括如下步骤。

S21，文件头校验：对二级产品进行文件头校验，结合描述信息提取波段列表、坐标投影和RPC文件信息。

S22，影像预处理：根据S21提取出的信息和使用需求，对S21校验完成的二级产品进行影像预处理，影像预处理的方法包括影像校正、投影转换、空值处理和色阶调整。

S23，提取四角坐标：根据图像附加信息中对应投影的坐标，对首图数据提取四角经纬度坐标信息。

S24，构建金字塔：对S22影像预处理完成的二级产品和S23提取四角坐标后的首图数据，通过降采样方法构建多分辨率金字塔。

S25，影像切片及瓦片数据获得：根据格网划分方法，对S24构建的金字塔进行影像切片，获得瓦片数据，并对颜色波段进行量化，即将影像值域即的灰度范围划分成若干个子区间，在同一区间内的不同灰度值都用这个子区间的某一确定值代替，对位于边缘的瓦片进行去黑边处理。

所述步骤S3中，通过分布式文件系统进行统一组织管理的具体方法，包括如下步骤：

S31，源数据存储：对二级产品和首图数据通过分布式文件系统进行源数据存储，以支持源数据查询和下载需求。

S32，元信息管理：将S21文件头校验信息和S23提取的四角经纬度坐标信息，结合描述信息生成资源数据元信息，并通过关系型数据库对生成的资源数据元信息进行管理。

S33，瓦片数据组织管理：将步骤S2获得的瓦片数据，进行统一的数据入库操作，并基于分布式数据库进行瓦片数据的存储管理。

S34，数据融合：在服务器端建立图层和图层组，根据浏览器端访问需求进行多源数据的融合操作，并将结果缓存成可发布的基础数据、时相数据、图像数据。

所述步骤S6中，将瓦片数据生成为展现图层的方法，包括如下步骤。

S61：对瓦片数据为基础数据的，新建基础数据图层，并通过投影变换转换成标准WGS84坐标投影方式，生成展现图层。

S62：对瓦片数据为图像数据的，新建覆盖图层，并通过四角经纬度坐标映射操作获得位置范围，生成展现图层，

S63：对瓦片数据为时相数据的，新建覆盖图层，并根据时相信息获取时间属性，时间属性包括时间范围和时间值，生成展现图层和时间轴。

所述步骤S1中，二级产品以景为单位，并以TIFF格式提供。

所述步骤S1中，首图数据为覆盖某区域范围的专题产品，以JPEG格式提供。

所述步骤S7中，基础数据展现指的是覆盖全球范围的多尺度影像图层，通过缩放操作能够实现从低分辨率到高分辨率的贯穿式影像浏览。

所述步骤S7中，局部数据展现指的是覆盖局部范围的多尺度影像图层，定位到该范围后，能够在基础数据图层上看到无缝拼接的局部高清数据。

所述步骤S7中，时相数据展现指的是附带时间轴的局部数据，拖动时间轴能够查看不同时间的影像数据。

所述步骤S4中，扩展OGC标准服务协议接口包括WMS服务标准、TMS服务标准和支持时相信息的TMAP接口。

本发明采用上述方法后，具有如下有益效果：

1.提供各类数据源和数据成果的统一预处理、组织管理、发布和一体化展现机制，有利于高分成果的高效发布和集成共享。

2.提供基于B/S架构的高分数据资源展现形式，能够为公众普及了解高分成果提供便捷的渠道和形象的方式，有利于高分成果的推广交流。

3.本发明技术方案能作为基础平台，数据成果能作为基础底图，为各行业、区域、公众的上层应用提供地理信息基础环境和支撑。

附图说明

图1显示了本发明一种基于BS架构的高分数据资源一体化展现方法的结构示意图。

图 2显示了步骤S2数据预处理的流程图。

图 3 显示了步骤S3数据组织管理的流程图。

图 4 显示了步骤S6图层管理的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种基于BS架构的高分数据资源一体化展现方法，包括如下步骤。

步骤S1，源数据和描述信息输入。

在服务器端，将高分辨率对地观测卫星的源数据以及对应的描述信息，输入至数据预处理接口。

上述高分辨率对地观测卫星包括高分一号、高分二号和高分四号等。

高分辨率对地观测卫星的源数据包括二级产品和首图数据。

其中，二级产品指的是经过成像处理、辐射校正、几何校正后得到的光学遥感影像产品数据，包括全色和多光谱两种类型。二级产品主要以景为单位，通常以TIFF格式提供。

首图数据指的是卫星获取数据后快速加工处理后公布的首批影像数据。首图数据一般作为覆盖某区域范围的专题产品，主要以JPEG格式提供。

描述信息主要包括数据名称、坐标投影、生产时间等。

步骤S2，数据预处理：在服务器端，对S1输入的源数据，结合描述信息进行预处理操作，得到瓦片数据。

如图2所示，上述数据预处理的方法主要包括如下步骤。

S21，文件头校验：对二级产品进行文件头校验，结合描述信息提取波段列表、坐标投影和RPC文件等信息。

S22，影像预处理：根据S21提取出的信息和使用需求，对S21校验完成的二级产品进行影像预处理，影像预处理的方法主要包括影像校正、投影转换、空值处理和色阶调整等。

S23，提取四角坐标：根据图像附加信息中对应投影的坐标，对首图数据提取四角经纬度坐标信息。

上述四角经纬度坐标指的是首图图像四个顶点所在的坐标，能够确定图像的经纬度范围。

S24，构建金字塔：对S22影像预处理完成的二级产品和S23提取四角坐标后的首图数据，通过降采样方法构建多分辨率金字塔。

上述通过降采样方法能够获得多尺度分辨率级别的影像细节层次模型。

S25，影像切片及瓦片数据获得：根据格网划分方法，对S24构建的金字塔进行影像切片，获得瓦片数据，并对颜色波段进行量化，即将影像值域即的灰度范围划分成若干个子区间，在同一区间内的不同灰度值都用这个子区间的某一确定值代替，对位于边缘的瓦片进行去黑边处理。

步骤S3，数据组织管理：在服务器端，对S1中的源数据、描述信息、以及S2中数据预处理得到的瓦片数据，通过分布式文件系统进行统一组织管理；并在服务器端建立图层和图层组，根据浏览器端访问需求进行多源数据的融合操作，并将结果缓存成能发布的基础数据、时相数据和图像数据。

其中，基础数据指的是覆盖全球范围的多尺度影像数据，能够作为其他各类数据和应用的底图；时相数据指的是具有时间信息的影像数据，同一空间范围能够对应多幅不同时间拍摄得到的影像数据；图像数据指的是覆盖局部范围的单幅或融合后的影像数据。

如图3所示，上述通过分布式文件系统进行统一组织管理的具体方法，包括如下步骤：

S31，源数据存储：对二级产品和首图数据通过分布式文件系统进行源数据存储，以支持源数据查询和下载需求。

S32，元信息管理：将S21文件头校验信息和S23提取的四角经纬度坐标信息，结合描述信息生成资源数据元信息，并通过关系型数据库对生成的资源数据元信息进行管理。

S33，瓦片数据组织管理：将步骤S2获得的瓦片数据，进行统一的数据入库操作，并基于分布式数据库进行瓦片数据的存储管理。

S34，数据融合：在服务器端建立图层和图层组，根据浏览器端访问需求进行多源数据的融合操作，并将结果缓存成可发布的基础数据、时相数据、图像数据。

数据融合指的是通过服务器端的图层和图层组逻辑将一个空间区域范围内多源瓦片数据进行融合处理，返回得到一块融合数据，并可按照基础数据、时相数据、图像数据进行发布。

步骤S4，数据发布：在服务器端，对S3中缓存的数据，通过扩展OGC标准服务协议接口进行基础数据发布、时相数据发布和图像数据发布。

上述扩展OGC标准服务协议接口主要包括WMS服务标准、TMS服务标准和支持时相信息的TMAP接口。

步骤S5，数据接收与获取：在浏览器端，根据图层配置和服务器端资源情况（如服务器端磁盘、网络等资源占用等），对S4发布的基础数据、时相数据和图像数据进行接收，获取所需瓦片数据；其中，图层配置指浏览器端图层管理器设置的图层属性信息，该图层属性信息包括图层数据来源、图层顺序和图层显隐信息；所需瓦片数据指的是根据浏览器端三维数字地球当前视点可见范围内需要展现的特定图层、特定尺度、特定位置的瓦片数据。

步骤S6，图层管理：将S5获取的瓦片数据生成为能够展现的图层。

如图4所示，将瓦片数据生成为展现图层的方法，包括如下步骤。

S61：对瓦片数据为基础数据的，新建基础数据图层，并通过投影变换转换成标准WGS84坐标投影方式，生成展现图层。

上述基础数据图层指的是覆盖全球范围的多尺度影像图层，一般一个三维数字地球在同一时刻只加载一个基础数据图层作为底图。

本发明中的展示图层指的是可以被直接加载到三维数字地球进行展示的内存单位。

S62：对瓦片数据为图像数据的，新建覆盖图层，并通过四角经纬度坐标映射操作获得位置范围，生成展现图层。

上述覆盖图层指的是覆盖在基础数据图层之上的图层，可以只包含局部区域影像数据，一般一个三维数字地球在同一时刻可以加载若干不同区域范围的覆盖图层。

上述四角坐标映射操作是指将覆盖图层通过四个顶点坐标和中间插值运算映射到三维数字地球对应的经纬度范围区域。

S63：对瓦片数据为时相数据的，新建覆盖图层，并根据时相信息获取时间属性，时间属性包括时间范围和时间值，生成展现图层和时间轴。

上述时间属性一般包括时间范围区间和数据所在时间点列表。

上述时间轴指的是一个界面控件，其刻度范围由时间范围区间决定，刻度精度和标尺位置由数据所在时间点列表决定。

步骤S7，数据一体化展现：基于浏览器端的三维数字地球平台，对S6生成的图层进行展现，展现方式包括基础数据展现、局部数据展现和时相数据展现三种。

上述基础数据展现指的是覆盖全球范围的多尺度影像图层，通过缩放操作能够实现从低分辨率到高分辨率的贯穿式影像浏览。

上述局部数据展现指的是覆盖局部范围的多尺度影像图层，定位到该范围后，能够在基础数据图层上看到无缝拼接的局部高清数据。

上述时相数据展现指的是附带时间轴的局部数据，拖动时间轴能够查看不同时间的影像数据。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。