多專題遙感監測成果建庫標準研究與制定

薛 嬌 胡平昌 陳 庚

(1. 江蘇省測繪工程院, 江蘇 南京 210013; 2. 江蘇省基礎測繪設施技術保障中心, 江蘇 南京 210013)

0 引言

遙感監測技術是通過無人機或衛星等收集電磁波信息,識別遠距離目標現狀或變化信息的技術;它是一種先進的環境信息獲取技術,在獲取大面積同步和動態環境信息方面速度快、信息全,對社會生產、生活有著極大的便利。

遙感監測技術在大氣監測[1]、國土監測[2]、水資源監測[3]、生態環境監測[4]、礦產監測[5]等方面具有快速、準確、范圍廣等優勢,得到日益廣泛的應用。目前遙感監測成果數據豐富,但各專題監測成果數據在組織、命名、管理等方面存在差異,難以在多行業統籌管理及應用。因此，本文研究并分析了多專題遙感監測成果現狀,制定了遙感監測成果建庫標準,旨在實現多專題遙感監測成果的集中管理和高效應用。

1 多專題遙感監測成果標準化研究

1.1 監測成果現狀分析

多專題遙感監測成果包括空間數據、圖件、文檔、參考資料等,且每個專題監測成果組織各異,因此，需要提取遙感監測共性成果并進行分層、分類等處理,實現一體化管理。

1.1.1目錄

各專題遙感監測成果目錄組織方式多樣,目錄命名方式多樣,不利于成果數據的統一管理;例如城市地理國情監測包含專題圖成果,而農村亂占耕地建房監測不含圖件數據。

1.1.2圖層

各專題遙感監測成果圖層所屬數據庫、命名方式、坐標系等多方面存在差異;例如城市地理國情監測按照行政區劃和年份管理歷年城市邊界圖層數據,而農村亂占耕地建房監測以專題管理圖層數據。

1.1.3字段

根據各專題監測的需要,數據字段存在很大的差異,例如監測編號字段,城市地理國情監測采用自動生成編號管理監測成果,沒有自身的監測編號,農村亂占耕地建房專項監測成果采用唯一標識碼表示監測編號。因此，需要提取、統一各類型遙感監測的共性字段,便于實現各類型遙感監測成果的統一存儲、管理以及利用。

1.2 監測成果建庫難點

1.2.1數據坐標系不統一

各類監測的原始數據坐標系不同,其監測成果數據坐標系也不統一。

1.1.2成果組織不統一

遙感監測分為全覆蓋監測、區域性監測、專題監測,每類監測根據目標和要求，其監測成果組織不統一,按照要素、行政區劃、年份等多種方式組織成果。

1.2.3字段命名不統一

以監測圖斑的唯一識別碼為例,城市地理國情監測成果數據采用自動編號,農村亂占耕地建房專項監測成果數據采用唯一編碼表示,其字段的命名、編碼方式不一致。

2 遙感監測成果建庫設計

通過對多專題遙感監測成果進行分析、抽象,獲取數據庫存儲的內容、結構和特點,分析數據項、數據分層、分類[6]。遙感監測成果數據庫包括專題空間數據、影像數據和專題業務數據,數據庫的結構如圖1所示。其中,專題空間數據分為現狀圖斑數據和變化圖斑數據,均為矢量空間數據;專題業務數據包含專題信息數據、監測分類數據、統計信息數據、對比圖數據、服務信息數據、附件信息數據等,用于存儲專題遙感監測相關業務屬性信息。

圖1 遙感監測成果數據庫結構圖

3 遙感監測成果建庫標準制定

3.1 標準目錄制定

通過分析已收集的農村亂占耕地建房監測、城市地理國情監測、生態保護變化監測等多種類型遙感監測成果數據,以“專題名稱”→“測區范圍”→“監測類型”的層級模式管理監測成果。

測區范圍表示該專題監測范圍,采用“測區名稱”+“測區行政區劃代碼”的方式命名,例如:江蘇省320000。

監測類型表示該專題以年、季度、月等方式監測的模式,每種模式命名方式如下:

(1)年度監測:“年份”+“_”+“Y”,例如2020年年度監測命名為2020_Y;

(2)季度監測:“年份”+“季度”+“_”+“Q”,例如2020年第二季度監測命名為202002_Q;

(3)月度監測:“年份”+“月份”+“_”+“M”,例如2020年8月份監測命名為202008_M;

(4)日期監測:“年份”+“月份”+“日”+“_”+“D”,例如2020年8月13日監測命名為20200813_D;

(5)批次監測:“年份”+“批次”+“_”+“P”,例如2020年第三批次監測命名為202003_P。

監測成果包括空間數據、圖件數據、文檔資料,其中空間數據分為現狀數據、變化數據和影像數據,圖件數據包括對比圖、專題圖,文檔資料包括技術報告、統計報表、檢查報告等,監測成果標準目錄組織如圖2所示。

圖2 遙感監測成果標準目錄組織

3.2 標準圖層制定

3.2.1矢量數據

矢量空間數據分為現狀數據和變化數據,按照要素“Feature”進行組織,即數據以SHP數據型提供的實體類型為各要素聚類分層的管理依據,實體類型包括點(POINT)、線(POLYLINE)、面(POLYGON)[7]。圖層中P 表示點、L 表示線、A表示面。

以年為監測類型的影像,時相要求精確到年及以上;以月為監測類型的影像,時相要求精確到月及以上;以日為監測類型的影像,時相要求精確到日及以上;跨兩個及以上行政區劃的數據,整合以上一級行政區劃為準。矢量數據分為監測現狀圖層和監測變化圖層,命名方式如下:

(1)現狀圖層:XZ_“監測要素”_“行政區劃”_“時相”_“實體類型”;

(2)變化圖層:BH_“監測要素”_“行政區劃”_“前時相”&“后時相”_“實體類型”。

3.2.2影像數據

由于遙感影像具有數據量大、來源廣、類型多等特征,遙感監測調用遙感影像時可能會有重復利用的情況,因此，統一存儲于“影像數據”文件夾下,避免多次分類存儲造成數據冗余。通過影像元數據表管理、查詢影像數據,專題數據表中包含遙感監測前后期影像名稱,便于云平臺調用、展示。

3.2.3圖件成果

圖件數據指專題監測相關的圖表資料,包括對比圖、專題圖等。對比圖是采用前后期對比圖片的方式直觀地展示圖斑的變化,因保密需求采取截圖的方式展示。專題圖是突出并完善的表示與專題相關的要素,使地圖內容專題化、表達形式各異、用途專門化的地圖,包括分布圖、區劃圖、類型、統計圖等多種類型。

3.2.4文檔成果

文檔資料指專題監測相關的文檔材料,主要包括技術報告、統計報表、質量檢查報告等。技術報告是該專題監測的建設方案、技術設計書、實施方案等技術文檔,通常采用doc、pdf格式。統計報表是該專題監測的統計表格成果,通常采用xls格式。質量檢查報告是該專題監測送檢質保科后檢查成果,通常采用doc、pdf格式。

3.3 標準字段制定

3.3.1專題空間數據表設計

現狀圖斑數據表(表1)實現矢量現狀數據的管理,包括監測編號、監測面積、監測時相、現狀類型等必要屬性字段,其余字段為現狀數據成果中附帶的非必要屬性字段;是否啟用取決于該字段是否為監測專題現狀數據成果中附帶的屬性字段。

表1 現狀圖斑數據表

變化圖斑數據表(表2)實現矢量變化數據的管理,包括監測編號、變化類型、監測面積、前時相、后時相等必要屬性字段,其余字段為變化數據成果中附帶的非必要屬性字段;是否啟用取決于該字段是否為監測專題變化數據成果中附帶的屬性字段。

表2 變化圖斑數據表

3.3.2影像數據表設計

影像數據表實現遙感影像前后期數據的管理,包括監影像名稱、影像來源、獲取時相、分辨率、數據格式、波段數、組織方式等屬性字段,詳見表3。綜合考慮多源多時相影像數據,影像的名稱仍存在重復的可能性,例如通過行政區劃代碼和名稱命名影像,不同年限的同一地區存在影像名稱重復的情況;為了方便對影像數據的統籌管理,需設定影像數據的唯一識別號,有利于后期影像數據的存儲、分發[8]。

表3 影像元數據表

3.3.3專題業務數據表設計

通過專題業務信息表格形式實現專題監測信息管理[9],包括專題信息、監測分類信息、統計信息、對比圖信息表等。

專題信息表涉及專題監測的名稱、測區范圍、監測類型、前后期影像等內容,其中測區范圍按照省、市、縣劃分,測區代碼為該專題監測所在區域的行蹤區劃代碼,監測類型按照年、季度、月、日、批次分類。

監測分類指專題監測的要素進行分類的依據,包括所屬專題、分類名稱、分類代碼、分類說明等字段信息。統計信息表用于表示該專題監測實現查詢、統計、分析時所調用的字段信息,該字段為空間數據屬性字段的一部分。對比圖信息表用于記錄圖斑的前期圖片編號、后期圖片編號等相關屬性信息。服務信息表記錄發布地圖數據服務名稱、服務地址、服務類型、服務描述以及所屬專題等字段信息。附件信息表記錄附件名稱、附件類型、附件路徑等信息,便于管理、查詢專題監測技術設計、技術總結、質量檢查報告等附件資料;附件類型為doc、xls、pdf格式的文件。

4 結束語

為了解決多專題遙感監測成果在多領域、多行業、多單位應用難、推廣難的問題,實現遙感監測成果集中存儲、有效管理和高效應用,全面提升自然資源衛星遙感數據保障、常態化監測、信息服務和決策支持能力[10],本文研究了多專題遙感監測成果標準目錄、標準圖層以及標準字段,制定了多專題遙感監測成果建庫標準,有利于推廣多專題遙感監測成果省市縣一體化應用,為不同行業單位提供即時遙感監測成果服務,對于自然資源監管具有重要意義。