遙感衛星DOM元數據自動填寫軟件的設計與實現

王賓偉，王一起

（61175部隊，江蘇 南京 210049）

目前，隨著國內遙感衛星發射的越來越多，其獲取的遙感影像種類也越來越豐富，應用范圍越來越廣泛，影像處理技術越來越先進，在影像處理工序基本實現了正射影像生產的自動化。而作為正射影像成果配套成果——元數據的生產，市場上相關成熟軟件廠商關注的不多，自動化程度不高。在實際的影像處理生產項目中，大部分遙感衛星影像正射處理成果的元數據都會有相應的填寫模板，每個（幅）測繪成果的元數據填寫由人工逐個（幅）根據模板進行手工或者半自動填寫。在任務量只有幾個（幅）或者幾十個（幅）的情況下，雖然效率不高且容易出錯，但是還是可以完成的。但是當任務量達到幾百個（幅）甚至上千個（幅）時，元數據的填寫就變成了讓作業人員頭疼的工作。針對此情況，我們根據遙感衛星測繪成果元數據填寫的作業實際，區分人工填寫和自動填寫的項目，統籌考慮作業進程，設計了元數據填寫軟件，因為圖歷簿部分內容與元數據相同，也統籌考慮了圖歷簿填寫的功能，實現了元數據和圖歷簿填寫的自動化，提高了生產效率。下面以高分七號遙感衛星生產正射影像成果的元數據填寫為例，介紹該元數據自動軟件技術實現的技術路線，以為相關單位測繪成果元數據和圖歷簿的填寫提供參考[1]。

1 元數據概述

元數據的英文原文為Metadata，最早出現于美國航空與宇宙航行局的《目錄交換格式》手冊中，是指描述一個資源屬性的數據，通常稱為“關于數據的數據（data about data）”或“描述數據的數據（data describes other data）”。攝影測量成果的元數據作為測繪成果一個重要組成部分，描述了攝影測量成果的相關屬性信息。常見的元數據數據格式有txt文本格式、Excel格式、mdb格式及xml格式等。格式雖然不同，但是元數據內容基本是一致的，以現行的國家相關標準規定的數字正射影像（DOM）成果為例，其元數據包含產品信息、安全信息、空間坐標系信息、生產及資料信息、數據質量信息、更新資料信息、分發信息等，每一部分含有多個子項。

2 元數據軟件設計實現的技術路線

對正射影像成果的元數據進行分析，可以知道，同批任務的每幅圖多個子項是相同的，可以統一制訂模板填寫。針對每幅圖不同的子項再具體分析，區分與其相關的填寫資料來源，而后選擇最佳的輸入方式。最終確定了自動填寫需要的6種輸入文件。分別為該測區的圖號圖名文件（文本文件）、圖幅質量評價表文件（Excel表格）、原始影像問題記錄表文件（Excel表格）、圖幅成果落圖文件（shp格式）、原始衛星影像落圖文件（shp格式）和精度檢查點文件（shp格式）。實現技術路線見圖1所示。

圖1 技術路線

2.1 數據準備

軟件實現自動填寫的前提是要準備相應的6個支撐文件。分別是：根據完成的實際任務，準備測區完成成果所有圖幅的圖號圖名文件（文本文件）；在作業中要對原始影像進行逐景檢查，填寫的原始影像問題記錄表文件（Excel表格）；根據生產過程的三級檢查驗收結論，填寫的圖幅質量評價表文件（Excel表格）；對正射影像成果進行精度檢測，并制作的檢查點文件（shp格式）。根據正射成果影像數據（tif、tfw）和原始衛星影像數據自動生成對應的圖幅成果落圖文件（shp格式）、原始衛星影像落圖文件（shp格式）被用于元數據信息提取模塊的數據匹配和解析。本軟件專門為數據準備提供了基于原始衛星影像自帶xml文件制作落圖文件和基于正射影像成果制作圖幅成果落圖文件的功能[2]。軟件界面見圖2。

圖2 數據準備界面

2.2 模板制作

每項任務的元數據填寫通常都會有新的要求，這就需要重新制作模板，因此軟件提供了默認模板。模板制作是在提供默認模板樣式的基礎上，可以根據任務需求和詳細信息進行模板內容的編輯填寫。在制作時軟件對每個填寫項區分模板填充、軟件填充兩種方式，模板填充項可以統一填寫好保存。一般由技術負責人根據本次任務的要求統一填寫好模板，下發給作業人員，保證元數據圖歷簿填寫的一致性，軟件填充項目則由軟件根據提供的本測區6個支撐文件自動填充。軟件模板制作界面見圖3。

圖3 模板填寫界面

2.3 元數據信息提取

根據圖號圖名文件（文本文件）自動計算圖幅范圍，并根據圖幅范圍匹配成果影像落圖、原始影像落圖和檢查點數據，解析圖幅質量評價表和原始數據問題記錄表，提取圖幅的元數據填寫的相關信息。根據圖號自動匹配圖幅質量評價表填寫數據質量信息，根據圖幅范圍匹配原始衛星影像落圖文件填寫生產及資料信息，根據圖幅范圍匹配精度檢查點文件進行高斯正反算填寫中誤差等質量信息。

2.4 人工檢查

將解析出的元數據信息根據用戶操作提取顯示到界面進行檢查和修改，可以逐幅檢查也可以重點檢查。以圖幅質量評價表文件為參考，檢查對應的圖幅信息是否正確提取等。

2.5 成果輸出

將解析無誤或者檢查完畢的圖幅進行導出，生成最終任務需要元數據（格式可以是doc、mdb和pdf等）成果文件。因圖歷簿與元數據部分內容相同，本軟件在設計中也集成了導出圖歷簿的功能。

3 技術實現中需注意的問題

3.1 注意圖幅成果落圖文件生成的要求

設計時考慮到了元數據填寫工程的可移植性，即方便元數據填寫工程數據的備份和恢復，軟件在生成圖幅成果落圖文件時，一并提取了正射影像成果tif文件的創建時間、文件大小、上下左右圖幅有無等信息并寫入圖幅成果落圖文件相應屬性字段中。這些信息的提取保證了在重新填寫或者修改元數據時，可以脫離數據量較大的正射影像成果限制。特別注意的是，建議圖幅成果落圖文件要在測區所有成果取得后一次性生成，避免元數據成果中接邊信息出錯。

3.2 注意原始衛星影像落圖功能的可擴展性

在設計時，要注意留有接口以備新型傳感器衛星影像數據落圖的生成。目前，我國國內包括世界上新發射的遙感衛星越來越多，原始衛星影像的xml文件格式也多種多樣，甚至同一顆衛星不同處理方式其xml文件格式也不同，因此留有開放的接口很有必要。本次設計時通過分析現有遙感衛星，如高分七號不同渠道獲取的xml不同，有針對性地考慮了多字段匹配區分傳感器接口。接口以明碼配置文件的形式開放給使用者，用于增刪傳感器及屬性字段，具體如圖4所示。

圖4 傳感器接口示例

3.3 注意誤差的解算要在高斯坐標下進行

不論是利用空三平差的保密點檢核成果精度，還是利用參考正射影像與生產成果影像進行同名的檢核，正射影像精度檢核結果作為本軟件中誤差計算的初始數據，建議盡量格式化為文本文件，而后轉換為SHP文件，在計算時如果是地理坐標成果，注意要將高斯正反算歸化到高斯坐標下計算中誤差。

4 結束語

測繪產品的元數據作為測繪成果之一，在制作和填寫中，各填寫項目用到的數據來源較多，關系復雜，如何實現在不同數據之間提取相應的信息并填寫到元數據相應項目中，本文從當前的作業軟件實際出發，介紹了如何設計實現批量自動填寫遙感衛星正射影像成果元數據圖歷簿的技術路線，本軟件提高了元數據圖歷簿填寫的作業效率和準確度。但是如何與現有正射影像生產軟件鑲嵌工程結合，提取準確的鑲嵌影像信息還有待進一步的探索和研究。■