資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與研究

1、 資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與研究1楊瑞茹中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京(100083摘要:資源環(huán)境遙感空間數(shù)據(jù)庫(kù)中包括大量的遙感影像數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣。元數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)庫(kù)信息的輔助數(shù)據(jù),有利于用戶對(duì)數(shù)據(jù)的再加工,并且能夠提高用戶檢索數(shù)據(jù)的效率。本文從資源環(huán)境遙感信息平臺(tái)特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)入手,指出了建立資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫(kù)的意義,設(shè)計(jì)出了符合資源環(huán)境遙感實(shí)際情況的元數(shù)據(jù)內(nèi)容,進(jìn)而討論了資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞:資源環(huán)境,遙感,元數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1. 引言元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、條件和其它特性的數(shù)據(jù),它是為數(shù)據(jù)的管理、查詢和使用服務(wù)的1。目前,我們還缺乏資源

2、與環(huán)境遙感地質(zhì)調(diào)查信息的交流和共享機(jī)制。隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展和大范圍應(yīng)用,為了滿足數(shù)據(jù)生產(chǎn)者對(duì)數(shù)據(jù)的管理和維護(hù), 并能使用戶實(shí)現(xiàn)快速查詢,知道從哪兒能找到所需要的信息,如何使用數(shù)據(jù)。建立一個(gè)統(tǒng)一的資源與環(huán)境遙感信息平臺(tái)元數(shù)據(jù)庫(kù)成為一項(xiàng)必不可少的工作。建立元數(shù)據(jù)庫(kù),首先要有一個(gè)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)22005版本,為從數(shù)據(jù)共享的層面來設(shè)計(jì)資源與環(huán)境遙感影像庫(kù)的元數(shù)據(jù)庫(kù)提供了參考。該標(biāo)準(zhǔn)屬于地質(zhì)信息專用核心元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),適用于空間地質(zhì)信息和非空間地質(zhì)信息產(chǎn)品的發(fā)布和交換。資源環(huán)境遙感空間數(shù)據(jù)庫(kù)中包括大量的遙感影像數(shù)據(jù),由于遙感數(shù)據(jù)有其特殊的描述方法,例如波段、數(shù)據(jù)加工、傳感器、分辨率等,因

3、此有必要對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)做必要的擴(kuò)展。資源與環(huán)境遙感平臺(tái)元數(shù)據(jù)庫(kù)以地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2005版本的擴(kuò)展元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)作為主要參考,考慮到國(guó)內(nèi)大部分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)供應(yīng)部門對(duì)外的主要業(yè)務(wù)之一是生產(chǎn)衛(wèi)星遙感資源數(shù)據(jù),這就要有遙感數(shù)據(jù)的詳細(xì)說明介紹,從而使用戶對(duì)提供的數(shù)據(jù)有個(gè)明確的了解,并且能夠指導(dǎo)用戶根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)可以當(dāng)作是數(shù)據(jù)庫(kù)信息的輔助數(shù)據(jù),有利于用戶對(duì)數(shù)據(jù)的再加工,并且元數(shù)據(jù)庫(kù)的建立避免了對(duì)遙感數(shù)據(jù)不太了解的用戶選擇數(shù)據(jù)的盲目性,提高了用戶檢索數(shù)據(jù)的效率。如果元數(shù)據(jù)庫(kù)建立成功,就能夠?yàn)椴煌b感部門將已建立的遙感影像數(shù)據(jù)庫(kù)加入該信息平臺(tái)提供一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文按照資源與環(huán)境遙感信息類別,初

4、步設(shè)計(jì)出該元數(shù)據(jù)庫(kù)的大致內(nèi)容。地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2005版本規(guī)定的地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)包括7個(gè)元數(shù)據(jù)子集,分別是元數(shù)據(jù)信息、標(biāo)識(shí)信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、內(nèi)容信息、空間參照信息、分發(fā)信息、引用和負(fù)責(zé)單位聯(lián)系信息。其中引用和負(fù)責(zé)單位聯(lián)系信息是公用信息子集。該元數(shù)據(jù)庫(kù)保留了地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)的前6類內(nèi)容,擴(kuò)展出遙感影像采集信息(如波段、傳感器、衛(wèi)星、軌道號(hào)、太陽高度角等這一元數(shù)據(jù)子集。對(duì)于按照地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2005版本保留的6類內(nèi)容,該元數(shù)據(jù)庫(kù)嚴(yán)格按照地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),保留了6類內(nèi)容的必選實(shí)體,有選擇性地選用了其中的條件必選和可選實(shí)體,并且結(jié)合資源與環(huán)境遙感數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)際需要增加一些信

5、息,例如在分辨率里結(jié)合遙感圖像特點(diǎn)增加了時(shí)間和輻射分辨率。在 標(biāo)志信息里增加了空間數(shù)據(jù)鄰接信息,用于記錄空間數(shù)據(jù)集屬性接邊狀況、坐標(biāo)接邊狀況、相鄰圖幅圖號(hào)、相鄰圖幅名稱,有利于用戶了解圖像外信息,進(jìn)行圖像鑲嵌。該元數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)上查詢檢索。2. 資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫(kù)概述該元數(shù)據(jù)庫(kù)按照其描述的內(nèi)容可以大致分為兩類。其中,第一類是指關(guān)于元數(shù)據(jù)信息的總體介紹和對(duì)數(shù)據(jù)集總體了解,是對(duì)地理空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的描述信息,包括數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)名稱、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)類型編號(hào)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)容描述、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)訪問方法、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)更新日期、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)元數(shù)據(jù)主機(jī)、地址、負(fù)責(zé)單位、參照標(biāo)準(zhǔn)等;第二類包含數(shù)據(jù)集的詳細(xì)信息,是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中每一專

6、題信息的較為詳細(xì)介紹。也可以從另一角度理解該元數(shù)據(jù)庫(kù),該元數(shù)據(jù)庫(kù)按層狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織,由元素、實(shí)體和子集組成。元數(shù)據(jù)元素是元數(shù)據(jù)的基本單元。可以理解為是數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)字段。元數(shù)據(jù)實(shí)體是一組說明數(shù)據(jù)同類特征的元數(shù)據(jù)元素的集合。元數(shù)據(jù)實(shí)體可以是單個(gè)實(shí)體,也可以是包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)體的聚合實(shí)體。例如在元數(shù)據(jù)子集標(biāo)識(shí)信息中包含數(shù)據(jù)集有關(guān)的聯(lián)系信息這一實(shí)體。元數(shù)據(jù)子集是相互關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)實(shí)體和元素的集合,主要包括元數(shù)據(jù)信息、標(biāo)識(shí)信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、內(nèi)容信息、空間參照信息、引用和負(fù)責(zé)單位聯(lián)系信息、影像屬信息。其中引用和負(fù)責(zé)單位聯(lián)系信息是公用信息子集。3. 資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)(1元數(shù)據(jù)信息。包含元數(shù)據(jù)的全部

7、信息。在該元數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄了元數(shù)據(jù)的名稱、元數(shù)據(jù)創(chuàng)建日期、元數(shù)據(jù)采用的字符編碼標(biāo)準(zhǔn)、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)名稱、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)版本、元數(shù)據(jù)使用語言、對(duì)元數(shù)據(jù)信息負(fù)責(zé)任的單位或個(gè)人、數(shù)據(jù)集采用的空間參照系的信息、數(shù)據(jù)集質(zhì)量的總體評(píng)價(jià)信息等9個(gè)實(shí)體。(2標(biāo)識(shí)信息。描述地質(zhì)數(shù)據(jù)集的基本信息。是空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中任何地理空間數(shù)據(jù)集必須包含的部分。通過標(biāo)識(shí)信息,用戶可以對(duì)空間數(shù)據(jù)集有一個(gè)總體的把握和了解。在該元數(shù)據(jù)庫(kù)中包括的內(nèi)容有:字符集、摘要、目的、狀況、地理標(biāo)志符、數(shù)據(jù)表示方式、分辨率(對(duì)于遙感影星這里包括空間分辨率、時(shí)間分辨率、輻射分辨率、專題類別、地理標(biāo)識(shí)符、影像軌道標(biāo)識(shí)、引用(數(shù)據(jù)集名稱、數(shù)據(jù)集日期、圖像范圍信息(

8、包括東西南北個(gè)邊界點(diǎn)地理經(jīng)緯度區(qū)域范圍、直角坐標(biāo)區(qū)域范圍、區(qū)域覆蓋的圖幅號(hào)、時(shí)間范圍信息(項(xiàng)目起始時(shí)間和終止時(shí)間、數(shù)據(jù)集有關(guān)的聯(lián)系信息(負(fù)責(zé)單位名稱、職責(zé)、聯(lián)系方式、關(guān)鍵詞(關(guān)鍵詞類型、關(guān)鍵詞、靜態(tài)瀏覽圖信息(各靜態(tài)瀏覽圖文件名、文件描述、垂向范圍信息、數(shù)據(jù)集限制(訪問限制、安全等級(jí)、使用限制、數(shù)據(jù)集格式(格式名稱、格式版本、維護(hù)信息(維護(hù)更新頻率、負(fù)責(zé)維護(hù)的單位信息、空間數(shù)據(jù)鄰接信息(空間數(shù)據(jù)集屬性接邊狀況、坐標(biāo)接邊狀況、相鄰圖幅圖號(hào)、相鄰圖幅名稱。共計(jì)21個(gè)實(shí)體。(3 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量信息。空間數(shù)據(jù)質(zhì)量信息是對(duì)空間數(shù)據(jù)集質(zhì)量進(jìn)行總體評(píng)價(jià)的信息。數(shù)據(jù)集生產(chǎn)者可以通過這部分內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)集質(zhì)量評(píng)價(jià)的方

9、法和數(shù)據(jù)集加工生產(chǎn)過程的質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)地描述。而這一部分也是用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)集在數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度方面確定是否適合自己使用要求的主要依據(jù)。該元數(shù)據(jù)庫(kù)中包含的內(nèi)容有:數(shù)據(jù)質(zhì)量說明(數(shù)據(jù)驗(yàn)收說明、圖件輸出質(zhì)量、完整性報(bào)告、空間數(shù)據(jù)集邏輯一致性報(bào)告、準(zhǔn)確度、驗(yàn)收說明、附件質(zhì)量、數(shù)據(jù)志(圖像處理說明、數(shù)據(jù)源(數(shù)據(jù)源說明、數(shù)據(jù)源比例尺分母、數(shù)據(jù)源參照系、數(shù)據(jù)源引用、以及與遙感圖片本身密切相關(guān)的圖像處理過程(處理步驟說明、處理規(guī)則、所憑借的軟件、 對(duì)于遙感圖片指出其可以用于圖像幾何糾正的參考信息如控制點(diǎn)、數(shù)據(jù)獲取方法和解算公式等的信息。共包括4個(gè)實(shí)體。(4空間參照系信息。數(shù)據(jù)集使用的空間參照系的說明。資源與環(huán)境遙

10、感信息平臺(tái)空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)有基于地理地理的空間參照系(在元數(shù)據(jù)庫(kù)中需要記錄其坐標(biāo)名稱、基于坐標(biāo)的空間參照系(元數(shù)據(jù)庫(kù)中需要記錄坐標(biāo)系名稱、類型、坐標(biāo)參照系名稱、投影參數(shù)和基于垂向坐標(biāo)參照系(在元數(shù)據(jù)庫(kù)中需要記錄其坐標(biāo)名稱,對(duì)于柵格數(shù)據(jù),如遙感圖片,要指出其格網(wǎng)第一象元位置、格網(wǎng)方位、存儲(chǔ)順序。每個(gè)數(shù)據(jù)集的描述包括一種坐標(biāo)系實(shí)體。(5內(nèi)容信息。描述數(shù)據(jù)集的內(nèi)容信息。數(shù)據(jù)集生產(chǎn)者可以通過該部分內(nèi)容詳細(xì)地描述空間數(shù)據(jù)集中各要素類的名稱、標(biāo)識(shí)碼以及含義等內(nèi)容,從而使用戶可以由此知道該空間數(shù)據(jù)集地理要素屬性碼的名稱、含義等信息。包括各類數(shù)據(jù)集(矢量數(shù)據(jù)集、DEM數(shù)據(jù)集或柵格影像數(shù)據(jù)集名稱、要素類屬性、內(nèi)

11、容描述、屬性結(jié)構(gòu)描述文件4個(gè)實(shí)體。(6分發(fā)信息。描述數(shù)據(jù)集分發(fā)者和獲取數(shù)據(jù)的方法。通過分發(fā)信息,用戶可以了解到空間數(shù)據(jù)集在何處,怎樣獲取、獲取費(fèi)用等信息。包括:在線信息、分發(fā)聯(lián)系方信息、定購(gòu)說明3個(gè)實(shí)體。(7遙感影像采集信息: 該子集包括采集信息一個(gè)實(shí)體,該實(shí)體中包括以下幾個(gè)元素:遙感器類型、操作模式、太陽方位角、云量覆蓋、時(shí)間、衛(wèi)星介紹、地面站、波段范圍、波段數(shù)等。4. 元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)隨著數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不斷更新和新的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)的建立, 元數(shù)據(jù)庫(kù)也將不斷隨之更新和擴(kuò)充。另外,元數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要兼顧到標(biāo)準(zhǔn)本身的發(fā)展,不斷調(diào)整和優(yōu)化, 對(duì)于隨著標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整而可能改動(dòng)的部分要分留有

12、修改的接口, 對(duì)于由于國(guó)家政策等尚未出臺(tái)的內(nèi)容也要留出增加內(nèi)容的接口。元數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)按照專題信息進(jìn)行存儲(chǔ)。在專題目錄界面中,表結(jié)構(gòu)設(shè)置如下:序號(hào)專題名稱摘要詳細(xì)內(nèi)容鏈接序號(hào)是對(duì)每一專題的按順序的編號(hào),專題名稱表示空間數(shù)據(jù)庫(kù)中每一數(shù)據(jù)集的名稱,摘要是對(duì)每一專題的簡(jiǎn)要介紹,詳細(xì)內(nèi)容鏈接可以直接進(jìn)入相關(guān)專題的元數(shù)據(jù)庫(kù)。在每個(gè)專題中,包括若干元數(shù)據(jù)表,每個(gè)表中對(duì)元數(shù)據(jù)的定義分為:序號(hào)、名稱、標(biāo)志符、內(nèi)容、數(shù)據(jù)類型和域值。元數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)表示如下:序號(hào)名稱標(biāo)志碼內(nèi)容數(shù)據(jù)類型域值其中,編號(hào)表示元數(shù)據(jù)元素的序號(hào);名稱表示元數(shù)據(jù)元素的命名;標(biāo)志符是按照地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2005版本規(guī)定的各個(gè)元素的代碼,內(nèi)容表示元數(shù)

13、據(jù)元素的具體取值;數(shù)據(jù)類型表示元數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)取值類型;域值表示空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)元數(shù)據(jù)項(xiàng)的取值范圍。進(jìn)行查詢時(shí),首先進(jìn)入一個(gè)專題信息的檢索界面, 進(jìn)行專題選擇,進(jìn)入某一專題后,可以按照查詢途徑進(jìn)行查詢。在該元數(shù)據(jù)庫(kù)提供的在查詢界面中, 輸入相關(guān)的標(biāo)題、出版日期、作者、出版商、摘要、目的、主題關(guān)鍵詞等, 均可查詢到所需的元數(shù)據(jù)表文件,其元數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)如上。查詢方式可以選擇模糊查詢和精確查詢。提供元數(shù)據(jù)庫(kù)的在線連接, 可方便的連 接到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器, 在訪問權(quán)限內(nèi)查詢相關(guān)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。另外,可將查詢結(jié)果打印輸出。元數(shù)據(jù)編輯瀏覽功能是元數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的一項(xiàng)基本的功能. 它包括了添加、刪除、修改和瀏覽等功能。

14、元數(shù)據(jù)的瀏覽編輯功能采用了權(quán)限控制,普通的用戶只有基本的瀏覽權(quán)限,只有管理員才可以進(jìn)行添加、刪除和修改等操作。為了便于用戶的理解和查詢,在該系統(tǒng)中還按照地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2005版本,對(duì)于元數(shù)據(jù)庫(kù)中提供的每一元數(shù)據(jù)元素,建立一整套元數(shù)據(jù)語義文件,對(duì)用戶元數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行語義描述。在用戶查詢?cè)獢?shù)據(jù)時(shí)用熱鏈接方式調(diào)用。該元數(shù)據(jù)庫(kù)還具有數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)更新和維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、網(wǎng)上查詢功能。參考文獻(xiàn)1 地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn).中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局,2005.2 周成虎,李軍.地球空間元數(shù)據(jù)研究J.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2000 ,25(6 :580 581.3 蔣景瞳,等. 國(guó)際元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀

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16、ctThe database of resources and environment remote sensing includes a large number of spacial data, and the datas structure is complex and different. The metadata is conducive to the database information ,it is useful to re-process data for users, and could improve the efficiency when users search for data. This paper began with the particularity of data structure , then , analyzed the use of metadata, put forward metadata contents o