一种遥感影像数据管理分发方法、装置、系统和设备与流程

1.本发明属于遥感数据管理技术领域，具体涉及一种遥感影像数据管理分发方法、装置、系统和设备。


背景技术：

2.近年来，面向多种应用领域需求驱动下的对地观测遥感卫星越来越多，例如我国的高分系列、资源系列、吉林系列、北京、天绘等遥感卫星已达数十颗，获取的影像种类繁多，且特定观测区域影像获取的周期越来越短，由年度覆盖缩短至季覆盖、月覆盖乃至日覆盖，影像数据呈现出数据量大、覆盖范围广以及更新速度快等特点，形成了多源、多模、多时相以及多尺度的遥感影像大数据。然而，在供求量巨大的现状下，数据分发不够及时以及利用率较低的问题，阻碍了遥感影像数据应用的发展。
3.为了解决上述问题，现有技术中，已有研究人员作出了一些研究，并解决了海量影像数据本地化存储管理的问题，也能为一些专业gis(geographic information system，地理信息系统)系统提供高效的影像数据支撑，但仍未解决大量数据无法及时且准确地分发至不同需求的用户手中的问题，导致用户需求与影像信息没有形成有效连接，例如：用户不清楚有哪些影像数据，供应商不清楚用户需要怎样的影像数据，从而致使大量的影像数据无法得到有效应用，造成了极大的资源浪费。
4.为了让用户需求与影像信息建立有效连接，目前也提出了一些遥感影像数据统筹平台，用于对外提供在线的影像元数据信息和缩略图信息查询服务和分发服务，并通过对影像进行预先切片，用于提高影像数据传输效率，并加载到电子地图中供大众浏览。但上述平台的网络传输速度较慢、浏览效果差、用户无法浏览到真实的影像数据及其细节、无法实现所见即所得、切片生产周期长、成本高、生成的小文件呈几何级增长等问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种遥感影像数据管理分发方法、装置、系统和设备，用于解决现有技术中存在的至少一个技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种遥感影像数据管理分发方法，包括：
8.接收新增遥感影像文件，扫描新增遥感影像文件的元数据信息，并将元数据信息存储在计算服务器的系统数据库中，以便所述系统数据库基于所述元数据信息发布wmts服务；其中，若所述新增遥感影像文件包含多幅影像，则在发布wmts服务前自动将多幅影像进行拼接；
9.接收计算服务器的工作节点发送的目标文件提取请求，将与所述目标文件提取请求匹配的目标遥感影像文件反馈至工作节点，以便工作节点对所述目标遥感影像文件进行动态切片和拼接，生成目标瓦片，并通过服务网关将所述目标瓦片返回至客户端；
10.其中，所述目标文件提取请求是基于服务网关接收来自客户端的wmts服务请求，
并将所述wmts服务请求转发至计算服务器中的工作节点，以便所述工作节点通过解析所述wmts服务请求来获取目标wmts服务信息，在计算服务器的系统数据库中查询与所述目标wmts服务信息匹配的元数据信息，并根据所述元数据信息来生成。
11.基于上述公开的内容，对于包含多幅影像的wmts服务，在构建服务前自动完成影像拼接，则在低层级请求时，可以直接以该拼接影像替代原始影像，从而极大提升多幅高分率影像动态切片的效率，实现影像快速发布；而对于任意影像存储盘设置自动扫描任务，能够实现单幅影像导入即发布的功能；当用户请求的瓦片涉及多个影像文件时，能够从每一影像文件中动态截取所需切片，并拼接形成目标瓦片，实现海量遥感影像文件在存储上离散，在显示上统一。
12.在一种可能的设计中，所述目标wmts服务信息包括目标wmts服务名称、瓦片层级与行列号、瓦片图片格式、投影坐标系和影像时序版本号。
13.在一种可能的设计中，所述元数据信息包括存储位置、文件名称、地理范围、空间坐标系、生产日期、云量、精度、所属卫星和传感器。
14.第二方面，本发明提供一种遥感影像数据管理分发装置，包括：
15.元数据存储模块，用于接收新增遥感影像文件，扫描新增遥感影像文件的元数据信息，并将元数据信息存储在计算服务器的系统数据库中，以便所述系统数据库基于所述元数据信息发布wmts服务；其中，若所述新增遥感影像文件包含多幅影像，则在发布wmts服务前会自动将多幅影像进行拼接；
16.请求响应模块，用于接收计算服务器的工作节点发送的目标文件提取请求，将与所述目标文件提取请求匹配的目标遥感影像文件反馈至工作节点，以便工作节点对所述目标遥感影像文件进行动态切片和拼接，生成目标瓦片，并通过服务网关将所述目标瓦片返回至客户端；
17.其中，所述目标文件提取请求是基于服务网关接收来自客户端的wmts服务请求，并将所述wmts服务请求转发至计算服务器中的工作节点，以便所述工作节点通过解析所述wmts服务请求来获取目标wmts服务信息，在计算服务器的系统数据库中查询与所述目标wmts服务信息匹配的元数据信息，并根据所述元数据信息来生成。
18.第三方面，本发明提供一种遥感影像数据管理分发方法，包括:
19.接收新增遥感影像文件的元数据信息并存储，并基于所述元数据信息发布wmts服务；其中，所述元数据信息在新增遥感影像文件被导入存储服务器的任意存储盘时，通过扫描新增遥感影像文件获取，若所述新增遥感影像文件包含多幅影像，则在发布wmts服务前自动将多幅影像进行拼接；
20.接收服务网关转发的来自客户端的wmts服务请求，解析所述wmts服务请求并获取目标wmts服务信息；
21.查询与所述目标wmts服务信息匹配的元数据信息，并根据所述元数据信息从存储服务器的影像存储盘中提取对应的目标遥感影像文件，对所述目标遥感影像文件进行动态切片和拼接，生成目标瓦片；
22.将所述目标瓦片通过所述服务网关返回至所述客户端。
23.在一种可能的设计中，根据所述元数据信息从存储服务器的影像存储盘中提取对应的目标遥感影像文件，包括：
24.当所述wmts服务请求包含多幅影像低层级请求时，从存储服务器的影像存储盘中提取拼接图像作为目标遥感影像文件。
25.在一种可能的设计中，对所述目标遥感影像文件进行动态切片和拼接，生成目标瓦片，包括：
26.若目标遥感影像文件包括单幅影像，则从单幅影像中动态切片获得目标瓦片，否则从多幅影像中动态生成多个部分切片，并将多个部分切片拼接为目标瓦片。
27.第四方面，本发明提供一种遥感影像数据管理分发方法，包括：
28.接收来自客户端的wmts服务请求，查询计算服务器中空闲的工作节点，并将所述wmts服务请求转发至工作节点，以便所述工作节点解析所述wmts服务请求并获取目标wmts服务信息，在计算服务器的系统数据库中查询与所述目标wmts服务信息匹配的元数据信息，并根据所述元数据信息从存储服务器的影像存储盘中提取对应的目标遥感影像文件，对所述目标遥感影像文件进行动态切片和拼接，生成目标瓦片；
29.接收所述目标瓦片，并将所述目标瓦片返回至所述客户端；
30.其中，所述元数据信息是在新增遥感影像文件被导入存储服务器的任意存储盘时，通过扫描新增遥感影像文件获取到的；所述系统数据库是基于预先发布的wmts服务来查询与所述目标wmts服务信息匹配的元数据信息，若所述新增遥感影像文件包含多幅影像，则在发布wmts服务前自动将多幅影像进行拼接。
31.第五方面，本发明提供一种遥感影像数据管理分发系统，包括客户端、至少一个计算服务器、至少一个存储服务器以及至少一个服务网关，所述客户端与所述至少一个服务网关通信连接，所述至少一个服务网关和所述至少一个存储服务器分别与所述至少一个计算服务器通信连接；
32.所述至少一个计算服务器上设有多个服务节点以及与所述多个服务节点通信连接的系统数据库，所述至少一个存储服务器上设有多个影像存储盘，每一所述影像存储盘分别与所述多个服务节点之间建立网络映射；
33.其中，所述至少一个存储服务器用于执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的方法；所述至少一个计算服务器用于执行如第二方面所述的方法；所述至少一个服务网关用于执行如第三方面所述的方法。
34.基于上述公开的内容，影像存储盘和服务节点均可设置为一个或多个，从而可以适用于多种任务场景，其中，设置单个存储盘和/或服务节点可以降低系统硬件部署成本，满足临时紧急任务的需求，设置多机集群则能够大幅提升动态切片效率，满足长期高并发的任务需求。
35.第六方面，本发明提供一种计算机设备，包括通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的方法，或者第三方面和第四方面所述的方法。
36.第七方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的方法，或者第三方面和第四方面所述的方法。
37.第八方面，本发明提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上
运行时，使所述计算机执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的方法，或者第三方面和第四方面所述的方法。
附图说明
38.图1为本实施例中的遥感影像数据管理分发方法的信息交互流程示意图；
39.图2为本实施例中的遥感影像数据管理分发系统的结构示意图。
具体实施方式
40.为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例
42.如图1所示，第一方面，本实施例提供一种遥感影像数据管理分发方法，适用于在包含有计算服务器(包括多个服务节点和系统数据库)、存储服务器、服务网关和客户端等的互联网络系统中，通过在该互联网络系统中设备之间的信息交互来提供遥感影像数据管理分发服务，对于包含多幅影像的wmts服务，在构建服务前自动完成影像拼接，则在低层级请求时，可以直接以该拼接影像替代原始影像，从而极大提升多幅高分率影像动态切片的效率，实现影像快速发布；而对于任意影像存储盘设置自动扫描任务，能够实现单幅影像导入即发布的功能；当用户请求的瓦片涉及多个影像文件时，能够从每一影像文件中动态截取所需切片，并拼接形成目标瓦片，实现海量遥感影像文件在存储上离散，在显示上统一。
43.所述遥感影像数据管理分发方法的信息交互流程，包括但不限于由步骤s1～s7实现：
44.s1.由存储服务器的任意影像存储盘接收新增遥感影像文件，扫描新增遥感影像文件的元数据信息，并将元数据信息存储在计算服务器的系统数据库中；
45.其中，需要说明的是，所述影像存储盘可以是一个或多个，一个或多个影像存储盘可以划定在同一存储服务器上，也可以划定在不同的存储服务器上，若有多个存储服务器，各个存储服务器之间不需要进行网络互联；其中，该系统数据库为一个，部署在单个计算服务器上。
46.其中，需要说明的是，在扫描新增遥感影像文件的元数据信息时，可以手动添加扫描任务进行扫描以获取元数据信息，也可以设置新增数据监控任务建立多源影像自适应扫描工具，并在发现新数据时自动进行信息扫描，此处不做限定；其中，该自适应扫描工具是指一套影像元数据信息扫描入库工具软件，根据配置的元数据结构，定期或实时扫描新增影像文件，并自动构建影像金字塔或修复破损金字塔文件。
47.其中，优选的，所述元数据信息包括但不限于存储位置、文件名称、地理范围、空间坐标系、生产日期、云量、精度、所属卫星和传感器，从而实现分布式存储的海量遥感影像的集中管理，且数据库中仅存储影像元数据，遥感影像依旧以文件形式存储在分布式集群数据库中，从而降低数据库的存储量，提高响应效率。
48.基于上述公开的内容，本实施例能够减少影像坐标系转换、镶嵌、拼接、切片等生产环节，实现遥感影像免切片自动入库，大幅降低影像发布的人力成本、时间成本，实现最新影像能够快速上线。
49.s2.由所述系统数据库基于所述元数据信息发布wmts(web map tile service，网页地图瓦片服务)服务；其中，若所述新增遥感影像文件包含多幅影像，则在发布wmts服务前自动将多幅影像进行拼接；
50.其中，需要说明的是，所述wmts服务符合ogc(开放地理空间信息联盟，open geospatial consortium)标准，影像元数据信息存储在系统数据库中，包括影像文件的存储位置、名称、地理范围、空间坐标系、生产日期、云量、精度、所属卫星和传感器等，采用netcore编程可实现影像元数据信息的查询接口，并在系统服务器端通过iis等工具发布为影像查询服务。
51.其中，优选的，当需要发布历史影像wmts服务时，所述方法还包括：设置影像时序版本，即指定不同的影像文件是属于哪个时间版本的，比如2020年、2021年、2022年等。
52.具体的，以指定的幅数(根据影像平均大小手动设置)为单元，根据设定的影像叠加方式(如按名称、生产日期、分辨率等排序)，利用gdal函数接口将相邻影像进行分片拼接，然后再将分片影像合并为最终拼合影像，当客户端请求低级别瓦片时，一张瓦片可能需要几十上百幅影像拼合生成，效率极低；通过预先对原始影像进行拼接，在客户端请求低级别瓦片时，直接从拼合影像生成目标瓦片，大幅提升响应效率。
53.基于以上公开的内容，本实施例对于包含多幅影像的wmts服务，在构建服务前自动完成影像拼接，则在低层级请求时，可以直接以该拼接影像替代原始影像，例如支持千幅以上1:500分幅0.1米精度航空影像一体化发布，从而极大提升多幅高分率影像动态切片的效率，实现影像快速发布。
54.s3.由服务网关接收来自客户端的wmts服务请求，并将所述wmts服务请求转发至计算服务器中的工作节点；
55.其中，需要说明的是，本实施例中的服务网关为一个或多个，例如设置一个主服务网关，一个备用服务网关；所述工作节点包括多个，并指定其中一个节点为服务注册主节点，其他分节点与该主节点网络互联，并将分节点ip注册在主节点上，优选的，还可指定任意一个节点作为备用主节点。
56.那么，当服务网关接收到来自客户端的wmts服务请求时，通过查询主节点中注册的服务节点，服务节点按照预设的调度模式，将wmts服务请求转发至空闲节点，其中，按照预设的调度模式是指使用ocelot的leastconnection算法对wmts服务请求进行负载均衡；ocelot是一个用.net core实现并且开源的api网关技术，内置负载均衡器功能，包括roundrobin和leastconnection两种负载均衡算法，本实施例优选采用leastconnection算法。
57.s4.由所述工作节点通过解析所述wmts服务请求来获取目标wmts服务信息，在计算服务器的系统数据库中查询与所述目标wmts服务信息匹配的元数据信息；
58.具体的，工作节点解析所述wmts服务请求，获取目标wmts服务名称、瓦片层级与行列号、瓦片图片格式、投影坐标系、时序版本号等信息，并根据瓦片层级与行列号、投影坐标系计算瓦片地理范围，联合目标wmts服务名称、时序版本号等信息，从数据库的影像元数据
表中通过空间查询、属性查询方式，分析出该瓦片涉及哪些遥感影像文件；其中，本实施例支持的瓦片层级从1到21级，级别越低，单张瓦片包含的地理范围越广。
59.基于上述公开的内容，本实施例能够实现对海量、多源、多时相、多尺度遥感影像的分布式存储与集中管理，用户能够根据范围、时间、分辨率、质量等信息及时查询到所需的影像数据。
60.s5.由工作节点根据所述元数据信息从存储服务器的影像存储盘中提取对应的目标遥感影像文件，对所述目标遥感影像文件进行动态切片和拼接，生成目标瓦片；
61.在步骤s5中，根据所述元数据信息从存储服务器的影像存储盘中提取对应的目标遥感影像文件，包括：
62.当所述wmts服务请求包含多幅影像低层级请求时，从存储服务器的影像存储盘中提取拼接图像作为目标遥感影像文件。
63.基于上述公开的内容，本实施例能够实现基于时序的遥感影像版本化管理，能够提供历史影像查询和浏览服务，满足用户对目标区域进行多期影像对比的需求。
64.在步骤s5中，对所述目标遥感影像文件进行动态切片和拼接，生成目标瓦片，包括：
65.若目标遥感影像文件包括单幅影像，则从单幅影像中动态切片获得目标瓦片，否则从多幅影像中动态生成多个部分切片，并将多个部分切片拼接为目标瓦片，即从每幅影像中动态截取所需切片，并将多个切片进行拼接。
66.s6.由工作节点将目标瓦片发送至服务网关；
67.s7.由服务网关将目标瓦片返回至客户端。
68.基于上述公开的内容，本实施例能够根据用户请求，动态生成目标区域影像的瓦片数据，并将多幅/景(千幅/景以上)影像的动态切片进行动态投影和拼接成一张图，让用户能够在线任意缩放、对比(同一区域不同时相多张影像对比)、无缝浏览目标区域内的多幅/景真实影像数据，帮助用户快速、精准选择目标影像，然后提出申请并下载使用，最终实现遥感影像大数据在线管理和实时分发的一体化服务。
69.第二方面，本发明提供一种遥感影像数据管理分发装置，包括：
70.元数据存储模块，用于接收新增遥感影像文件，扫描新增遥感影像文件的元数据信息，并将元数据信息存储在计算服务器的系统数据库中，以便所述系统数据库基于所述元数据信息发布wmts服务；其中，若所述新增遥感影像文件包含多幅影像，则在发布wmts服务前会自动将多幅影像进行拼接；
71.请求响应模块，用于接收计算服务器的工作节点发送的目标文件提取请求，将与所述目标文件提取请求匹配的目标遥感影像文件反馈至工作节点，以便工作节点对所述目标遥感影像文件进行动态切片和拼接，生成目标瓦片，并通过服务网关将所述目标瓦片返回至客户端；
72.其中，所述目标文件提取请求是基于服务网关接收来自客户端的wmts服务请求，并将所述wmts服务请求转发至计算服务器中的工作节点，以便所述工作节点通过解析所述wmts服务请求来获取目标wmts服务信息，在计算服务器的系统数据库中查询与所述目标wmts服务信息匹配的元数据信息，并根据所述元数据信息来生成。
73.本实施例第二方面提供的前述装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见
如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。
74.如图2所示，第三方面，本发明提供一种遥感影像数据管理分发系统，包括客户端、至少一个计算服务器、至少一个存储服务器以及至少一个服务网关，所述客户端与所述至少一个服务网关通信连接，所述至少一个服务网关和所述至少一个存储服务器分别与所述至少一个计算服务器通信连接；
75.所述至少一个计算服务器上设有多个服务节点以及与所述多个服务节点通信连接的系统数据库，所述至少一个存储服务器上设有多个影像存储盘，每一所述影像存储盘分别与所述多个服务节点之间建立网络映射；
76.其中，所述至少一个存储服务器用于执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的方法；所述至少一个计算服务器用于执行如第二方面所述的方法；所述至少一个服务网关用于执行如第三方面所述的方法。
77.基于上述公开的内容，影像存储盘和服务节点均可设置为一个或多个，从而可以适用于多种任务场景，其中，设置单个存储盘和/或服务节点可以降低系统硬件部署成本，满足临时紧急任务的需求，设置多机集群则能够大幅提升动态切片效率，满足长期高并发的任务需求。
78.本实施例第三方面提供的前系统的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。
79.第四方面，本发明提供一种计算机设备，包括通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的方法，或者第三方面和第四方面所述的方法。
80.具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(random-access memory，ram)、只读存储器(read-only memory，rom)、闪存(flash memory)、先进先出存储器(first input first output，fifo)和/或先进后出存储器(first input last output，filo)等等；所述处理器可以不限于采用型号为stm32f105系列的微处理器；所述收发器可以但不限于为wifi(无线保真)无线收发器、蓝牙无线收发器、gprs(general packet radio service，通用分组无线服务技术)无线收发器和/或zigbee(紫蜂协议，基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议)无线收发器等。此外，所述计算机设备还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。
81.本实施例第四方面提供的前述的计算机设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。
82.第五方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的方法，或者第三方面和第四方面所述的方法。
83.其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(memory stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
84.本实施例第五方面提供的前述计算机可读存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。
85.第六方面，本发明提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的方法，或者第三方面和第四方面所述的方法。
86.本实施例第六方面提供的前述计算机程序产品的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。
87.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。