无人机遥感影像数据库研究与实现
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摘要
随着空间信息科学技术的迅速发展,遥感影像数据被越来越广泛地应用于社会各个领域。但由于市场需求、应用范围不尽相同,卫星遥感和航空遥感不能完全覆盖,而无人机遥感以其灵活性强、操作方便、投入低等优势正好填补了卫星、航空遥感的空白。无人机遥感的广泛使用必然产生大量的遥感影像数据,如何有效地管理这些遥感影像数据并提供这些数据的服务是一个研究的热点。本文的主要内容有：
(1)介绍了无人机遥感影像处理的基本方法,重点分析了栅格影像数据存储管理的几种方式,对目前使用最普遍的基于中间件的ArcSDE和Oracle Spatial的两种栅格影像数据存储机制进行了深入分析对比,确定了采取Oracle Spatial GeoRaster构建无人机遥感影像数据库的方法。
(2)主要对基于对象—关系数据库的无人机遥感影像建库技术进行了研究,特别是对扩展的对象—关系数据模型进行了深入探究,利用Oracle GeoRaster的新特性,完成了无人机遥感影像数据库的空间参照,数据分块、影像金字塔、空间索引等关键技术,实现了基于对象—关系数据模型高效存储管理无人机遥感影像数据。
(3)开发实现了C/S体系结构的无人机遥感影像数据库系统,实现对无人机遥感影像数据存储、查询、管理等功能。
With the rapid development of spatial information science, the remote sensing (RS) images are used more and more widely in all areas of the society. But, because of the difference of the market demand and the application range, the satellite remote sensing and airborne remote sensing can not cover the area completely, so the UAV (Unmanned Aerial Vehicle) remote sensing is used to supply a gap, which is more flexible, more convenient and lower expenditure. The wide application of UAV will inevitably produce a large number of RS images, as a result, how to manage these data is a hot fields.
(1) In this paper, we describes the basic method of UAV RS image processing, analyze Some ways of storage management of the raster image data, and make a in-depth analyze and compare between two of them, one is based on ArcSDE, a middleware, the other is Oracle Spatial database. And determined to use Oracle Spatial GeoRaster to build the database of UAV remote sensing images.
(2) This paper focuses on the research of UAV RS image database technology which is based on object-relational database. And make further explored on object-relational data model that extended by GeoRaster. According to the character of GeoRaster, we accomplish the key technology of the spatial reference, image blocking, image pyramids building and spatial index of the UAV RS image database, and achieve an efficient storage management based on the object-relational data model.
(3) Finally, this paper develops the UAV RS image database system of C/S architecture, and implements the storage, inquiry and management of the UAV RS image.
(1)介绍了无人机遥感影像处理的基本方法,重点分析了栅格影像数据存储管理的几种方式,对目前使用最普遍的基于中间件的ArcSDE和Oracle Spatial的两种栅格影像数据存储机制进行了深入分析对比,确定了采取Oracle Spatial GeoRaster构建无人机遥感影像数据库的方法。
(2)主要对基于对象—关系数据库的无人机遥感影像建库技术进行了研究,特别是对扩展的对象—关系数据模型进行了深入探究,利用Oracle GeoRaster的新特性,完成了无人机遥感影像数据库的空间参照,数据分块、影像金字塔、空间索引等关键技术,实现了基于对象—关系数据模型高效存储管理无人机遥感影像数据。
(3)开发实现了C/S体系结构的无人机遥感影像数据库系统,实现对无人机遥感影像数据存储、查询、管理等功能。
With the rapid development of spatial information science, the remote sensing (RS) images are used more and more widely in all areas of the society. But, because of the difference of the market demand and the application range, the satellite remote sensing and airborne remote sensing can not cover the area completely, so the UAV (Unmanned Aerial Vehicle) remote sensing is used to supply a gap, which is more flexible, more convenient and lower expenditure. The wide application of UAV will inevitably produce a large number of RS images, as a result, how to manage these data is a hot fields.
(1) In this paper, we describes the basic method of UAV RS image processing, analyze Some ways of storage management of the raster image data, and make a in-depth analyze and compare between two of them, one is based on ArcSDE, a middleware, the other is Oracle Spatial database. And determined to use Oracle Spatial GeoRaster to build the database of UAV remote sensing images.
(2) This paper focuses on the research of UAV RS image database technology which is based on object-relational database. And make further explored on object-relational data model that extended by GeoRaster. According to the character of GeoRaster, we accomplish the key technology of the spatial reference, image blocking, image pyramids building and spatial index of the UAV RS image database, and achieve an efficient storage management based on the object-relational data model.
(3) Finally, this paper develops the UAV RS image database system of C/S architecture, and implements the storage, inquiry and management of the UAV RS image.
引文
[1]金伟,葛宏立,杜华强等.无人机遥感发展与应用概况[J].遥感信息,2009,(1)：88-92
[2]范承啸,韩俊,熊志军等.无人机遥感技术现状与应用[J].测绘科学,2009,34(5)：214-215
[3]崔红霞,林宗坚,孙杰.无人机遥感监测系统研究[J].测绘通报,2005,(5)：11-14
[4]晏磊,吕书强,赵红颖等.无人机航空遥感系统关键技术研究[J].武汉大学学报(工学版),2004,37(6)：67-70
[5]TerraServer.The Leader In Online Imagery[EB/OL].http://www.terraserver.com/
[6]Joseph T, Cardenas A E.PICQUERY:A high level query language for pictorial database management[J].IEEE transaetion on software Engineering,1988,14(5)
[7]Canada Centre for Remote Sensing-Geomatics Canada, http://www. nrcan-rncan.gc.ca/com
[8]方涛,李德仁,龚健雅等GeoImageDB多分辨率无缝影像数据库系统的开发与实现[J].武汉测绘科技大学学报,1999,24(9)：189-193
[9]徐冠华,童庆禧.地球空间信息科学技术进展[M].北京：电子工业出版社,2009.165-173
[10]勾志阳,赵红颖,晏磊.无人机航空摄影质量评价[J].遥感与航空摄影,2007,2：50-52
[11]洪宇,龚建华,胡社荣等.无人机遥感影像获取及后续处理探讨[J].遥感技术与应用,2008,23(4)：462-466
[12]姜大志,孙阂,刘森.数码相机标定方法研究[J].南京航空航天大学学报,2001,33(1)：55-59
[13]赵鹏,沈庭芝,单宝堂.微小型无人机遥感图像应用[J].火力与指挥控制,2009,34(7)：158-161
[14]刘庆元,徐柳华,沈彩莲等.基于无人飞行器遥感影像的数字摄影测量关键技术研究[J].测绘科学,2010,35(1)：28-30
[15]H. Moravec, Towards Automatic Visual Obstacle Avoidance; Proceedings of the 5th International Joint Conference on Artificial Intelligence; 1977;584
[16]H. C,S. M, Combined Corner and Edge Detector; Proc 4th Alvey Vision Conference; 1988;147-152
[17]Lowe,D. G. Distinctive Image Features From Scale-invariant Keypoints[J]. International Journal of Computer Vision,2004,2 (60) 91-110
[18]陈裕,刘庆元.基于SIFT算法和马氏距离的无人机遥感图像配准[J].测绘与空间地理信息,2009,32(6)：50-53
[19]王伟平.基于聚类分析的遥感图像变化检测方法研究：[硕士学位论文].长沙：国防科学技术大学,2007
[20]方涛,龚建雅,李德仁.影像数据库建立中的若干关键技术[J].武汉测绘科技大学学报,1997,22(3)：266-269
[21]李军,李琦,毛东军等.遥感影像数据库研究[J].计算机工程与应用,2003,27：32-35
[22]郑浩,周洪斌,马晓峰等.卫星原始影像数据库的建立[J].军事测绘,2002,3：45-46
[23]胡金星,潘憋,宋扬等.空间数据库实现及其集成技术研究[J].计算机应用研究,2003,3：12-14
[24]David M.Kroenke数据库处理-基础、设计与实现(第七版)[M],施伯乐等.北京：电子工业出版社,2001：432-452
[25]吴信才.空间数据库[M].北京：科学出版社,2009：57-58
[26]陈瑞霖.福州市遥感影像数据库系统的设计与研究[J].福建建设科技,2005,6：57-59
[27]王密,龚健雅,基于扩展关系数据库的遥感影像数据库管理系统的研究与实现[J].测绘信息与工程,2002,27(5),1-3
[28]樊小泊,陈红.海量数据库管理系统关键技术研究[J].计算机工程与应用,2006,(30)：10-13
[29]潘琼.GIS栅格数据在Oracle中的存储研究[J].浙江教育学院学报,2004,1(2)：44-49
[30]刘鹏,毕建涛,曹彦荣等.遥感影像数据库引擎设计与实现[J].地球信息科学,2005,6(7,2)：105-110
[31]李宗华,彭明军.基于关系数据库技术的遥感影像数据建库研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2005,30(2)：166-169
[32]刘南,刘仁义.地理信息系统[M].北京：高等教育出版社,2002：309-313
[33]崔铁军.地理空间数据库原理[M].北京：科学出版社,2007：230-232
[34]沈林芳.栅格空间数据库引擎存储机理与应用研究：[硕士学位论文].浙江：浙江大学,2005
[35]陈静,张树文.面向对象空间数据模型-Geodatabase及其实现[J].国土与自然资源研究,2003,2：44-46
[36]曹扬.基于ArcSDE的航空摄影档案资料数据库建立及管理研究：[硕士学位论文].长沙：中南大学,2008
[37]刘仁义,刘南ArcGIS开发宝典：从入门到精通[M].北京：科学出版社2006：264-265
[38]黄登山,陈大克,葛峰等.基于Oracle 1Og Spatial的栅格数据存储、管理及关键技术[J].桂林工学院学报,2005,25(3)：317-321
[39]夏凯.主流空间数据库引擎技术分析和优化方法研究：[硕士学位论文].浙江：浙江大学,2004
[40]李光师,徐全生,史新慧.基于Oracle lOg Spatial的空间栅格数据的存储与管理[J].地理空间信息,2007(5)2：30-33
[41]李宗华,彭明军.基于关系数据库技术的遥感影像数据建库研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2005(30)2：166-169
[42]李平、吴国妹Oracle Spatial与ArcSDE空间数据上载及应用比较[J].信息技术,2007,5：169-171
[43]DavidM.Kroenke数据库处理—基础、设计与实现(第七版)[M].施伯乐等.北京：电子工业出版社2001：432-452
[44]何原荣,李全杰,傅文杰Oracle Spatial空间数据库开发应用指南[M].北京：测绘出版社,2008
[45]管中柱.遥感影像金字塔式存储的Oracle GeoRaster实现[J].计算机与现代化,2009,8：86-89
[46]郭薇,郭菁,胡志勇.空间数据库索引技术[M].上海：上海交通大学出版社,2006：101-109
[47]刘会侠.空间数据库引擎的若干关键技术研究：[硕士学位论文].武汉：武汉大学,2004
[48]Chuck Murray.Oracle Spatial GeoRaster,10g Release2 (10.2)
[49]汪小林,罗英伟,丛旭日等.空间元数据研究及应用[J].计算机研究与发展,2001,38(3)：321-327
[50]曹彦荣,吴洪桥,毕建涛等.国家资源与环境数据库元数据管理研究[J].地球信息科学,2002,2：6-10
[51]刘鹏.基于元数据的遥感影像数据库研究：[硕士学位论文].山东：山东科技大学,2005
[52]庄子明.基于XML的数据库技术及应用[J].计算机工程,2002,28(1)：119-121
[53]沈健.基于XML元数据的面向对象关系的影像数据库技术研究：[硕士学位论文].南京：南京师范大学,2008
[54]张书亮,龚敏霞,闾国年.基于XML的地理空间元数据表达研究[J].遥感学报,2003,7(1)：66-72
[55]Kian Fadaie,Mohamed Habbane.Doug O'Brien.Extensions to ISO/TC211-19115.3 Metadata to support Imagery and Gridded Data[EB/OL].http://ess. nrcan.gc. ca/esic/ccrspub-cctpub/pdf/13005.pdf
[56]FGDC.Content Standard for Digital GeoSpatial Metadata[EB/OL].http://www. fgdc. gov/metadata
[57]曾春平,王超,张鹏.XML编程从入门到精通[M].北京：北京希望电子出版社,2009：5-6
[58]陶治宇,马东洋,徐青等.基于Oracle多分辨率遥感影像数据库的设计[J].测绘学院学报,2005,22(1)：65-68
[59]A GeoRaster Metadata XML Schema[EB/OL].http://www.stanford.edu/geor_xml_metadata.htm
[60]宁昕辰.基于Oracle数据库的遥感影像数据管理与应用：[硕士学位论文].北京：中国地质大学(北京),2008
[2]范承啸,韩俊,熊志军等.无人机遥感技术现状与应用[J].测绘科学,2009,34(5)：214-215
[3]崔红霞,林宗坚,孙杰.无人机遥感监测系统研究[J].测绘通报,2005,(5)：11-14
[4]晏磊,吕书强,赵红颖等.无人机航空遥感系统关键技术研究[J].武汉大学学报(工学版),2004,37(6)：67-70
[5]TerraServer.The Leader In Online Imagery[EB/OL].http://www.terraserver.com/
[6]Joseph T, Cardenas A E.PICQUERY:A high level query language for pictorial database management[J].IEEE transaetion on software Engineering,1988,14(5)
[7]Canada Centre for Remote Sensing-Geomatics Canada, http://www. nrcan-rncan.gc.ca/com
[8]方涛,李德仁,龚健雅等GeoImageDB多分辨率无缝影像数据库系统的开发与实现[J].武汉测绘科技大学学报,1999,24(9)：189-193
[9]徐冠华,童庆禧.地球空间信息科学技术进展[M].北京：电子工业出版社,2009.165-173
[10]勾志阳,赵红颖,晏磊.无人机航空摄影质量评价[J].遥感与航空摄影,2007,2：50-52
[11]洪宇,龚建华,胡社荣等.无人机遥感影像获取及后续处理探讨[J].遥感技术与应用,2008,23(4)：462-466
[12]姜大志,孙阂,刘森.数码相机标定方法研究[J].南京航空航天大学学报,2001,33(1)：55-59
[13]赵鹏,沈庭芝,单宝堂.微小型无人机遥感图像应用[J].火力与指挥控制,2009,34(7)：158-161
[14]刘庆元,徐柳华,沈彩莲等.基于无人飞行器遥感影像的数字摄影测量关键技术研究[J].测绘科学,2010,35(1)：28-30
[15]H. Moravec, Towards Automatic Visual Obstacle Avoidance; Proceedings of the 5th International Joint Conference on Artificial Intelligence; 1977;584
[16]H. C,S. M, Combined Corner and Edge Detector; Proc 4th Alvey Vision Conference; 1988;147-152
[17]Lowe,D. G. Distinctive Image Features From Scale-invariant Keypoints[J]. International Journal of Computer Vision,2004,2 (60) 91-110
[18]陈裕,刘庆元.基于SIFT算法和马氏距离的无人机遥感图像配准[J].测绘与空间地理信息,2009,32(6)：50-53
[19]王伟平.基于聚类分析的遥感图像变化检测方法研究：[硕士学位论文].长沙：国防科学技术大学,2007
[20]方涛,龚建雅,李德仁.影像数据库建立中的若干关键技术[J].武汉测绘科技大学学报,1997,22(3)：266-269
[21]李军,李琦,毛东军等.遥感影像数据库研究[J].计算机工程与应用,2003,27：32-35
[22]郑浩,周洪斌,马晓峰等.卫星原始影像数据库的建立[J].军事测绘,2002,3：45-46
[23]胡金星,潘憋,宋扬等.空间数据库实现及其集成技术研究[J].计算机应用研究,2003,3：12-14
[24]David M.Kroenke数据库处理-基础、设计与实现(第七版)[M],施伯乐等.北京：电子工业出版社,2001：432-452
[25]吴信才.空间数据库[M].北京：科学出版社,2009：57-58
[26]陈瑞霖.福州市遥感影像数据库系统的设计与研究[J].福建建设科技,2005,6：57-59
[27]王密,龚健雅,基于扩展关系数据库的遥感影像数据库管理系统的研究与实现[J].测绘信息与工程,2002,27(5),1-3
[28]樊小泊,陈红.海量数据库管理系统关键技术研究[J].计算机工程与应用,2006,(30)：10-13
[29]潘琼.GIS栅格数据在Oracle中的存储研究[J].浙江教育学院学报,2004,1(2)：44-49
[30]刘鹏,毕建涛,曹彦荣等.遥感影像数据库引擎设计与实现[J].地球信息科学,2005,6(7,2)：105-110
[31]李宗华,彭明军.基于关系数据库技术的遥感影像数据建库研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2005,30(2)：166-169
[32]刘南,刘仁义.地理信息系统[M].北京：高等教育出版社,2002：309-313
[33]崔铁军.地理空间数据库原理[M].北京：科学出版社,2007：230-232
[34]沈林芳.栅格空间数据库引擎存储机理与应用研究：[硕士学位论文].浙江：浙江大学,2005
[35]陈静,张树文.面向对象空间数据模型-Geodatabase及其实现[J].国土与自然资源研究,2003,2：44-46
[36]曹扬.基于ArcSDE的航空摄影档案资料数据库建立及管理研究：[硕士学位论文].长沙：中南大学,2008
[37]刘仁义,刘南ArcGIS开发宝典：从入门到精通[M].北京：科学出版社2006：264-265
[38]黄登山,陈大克,葛峰等.基于Oracle 1Og Spatial的栅格数据存储、管理及关键技术[J].桂林工学院学报,2005,25(3)：317-321
[39]夏凯.主流空间数据库引擎技术分析和优化方法研究：[硕士学位论文].浙江：浙江大学,2004
[40]李光师,徐全生,史新慧.基于Oracle lOg Spatial的空间栅格数据的存储与管理[J].地理空间信息,2007(5)2：30-33
[41]李宗华,彭明军.基于关系数据库技术的遥感影像数据建库研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2005(30)2：166-169
[42]李平、吴国妹Oracle Spatial与ArcSDE空间数据上载及应用比较[J].信息技术,2007,5：169-171
[43]DavidM.Kroenke数据库处理—基础、设计与实现(第七版)[M].施伯乐等.北京：电子工业出版社2001：432-452
[44]何原荣,李全杰,傅文杰Oracle Spatial空间数据库开发应用指南[M].北京：测绘出版社,2008
[45]管中柱.遥感影像金字塔式存储的Oracle GeoRaster实现[J].计算机与现代化,2009,8：86-89
[46]郭薇,郭菁,胡志勇.空间数据库索引技术[M].上海：上海交通大学出版社,2006：101-109
[47]刘会侠.空间数据库引擎的若干关键技术研究：[硕士学位论文].武汉：武汉大学,2004
[48]Chuck Murray.Oracle Spatial GeoRaster,10g Release2 (10.2)
[49]汪小林,罗英伟,丛旭日等.空间元数据研究及应用[J].计算机研究与发展,2001,38(3)：321-327
[50]曹彦荣,吴洪桥,毕建涛等.国家资源与环境数据库元数据管理研究[J].地球信息科学,2002,2：6-10
[51]刘鹏.基于元数据的遥感影像数据库研究：[硕士学位论文].山东：山东科技大学,2005
[52]庄子明.基于XML的数据库技术及应用[J].计算机工程,2002,28(1)：119-121
[53]沈健.基于XML元数据的面向对象关系的影像数据库技术研究：[硕士学位论文].南京：南京师范大学,2008
[54]张书亮,龚敏霞,闾国年.基于XML的地理空间元数据表达研究[J].遥感学报,2003,7(1)：66-72
[55]Kian Fadaie,Mohamed Habbane.Doug O'Brien.Extensions to ISO/TC211-19115.3 Metadata to support Imagery and Gridded Data[EB/OL].http://ess. nrcan.gc. ca/esic/ccrspub-cctpub/pdf/13005.pdf
[56]FGDC.Content Standard for Digital GeoSpatial Metadata[EB/OL].http://www. fgdc. gov/metadata
[57]曾春平,王超,张鹏.XML编程从入门到精通[M].北京：北京希望电子出版社,2009：5-6
[58]陶治宇,马东洋,徐青等.基于Oracle多分辨率遥感影像数据库的设计[J].测绘学院学报,2005,22(1)：65-68
[59]A GeoRaster Metadata XML Schema[EB/OL].http://www.stanford.edu/geor_xml_metadata.htm
[60]宁昕辰.基于Oracle数据库的遥感影像数据管理与应用：[硕士学位论文].北京：中国地质大学(北京),2008