第３７卷第６期 ２０１４年６月 测绘与空间地理信息 ＧＥｏＭＡＴｌＣｓ＆ＳＰＡＴＩＡＬ ｌＮＦｏＲＭＡＴｌｏＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．３７，Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．，２０１４ 地理国情监测像控点数据库及管理系统建设研究 金丽华 ，罗晓飞 ，方圆 ，朱李忠 ，关辅兴 （１．国家测绘地理信息局第二大地测量队。黑龙江哈尔滨１５００２５；２．黑龙江地理信息工程院，黑龙江哈尔滨１５００８１） 摘要：地理国情监测是一项覆盖全国的长期、持续、空间重叠性高的任务，在这个过程中需要获取大量像控点。 通过搭建像控点数据库和管理系统，将像控点入库统一管理，实现不同时间和空间重叠区域像控点资源共享，节 约大量时间和人力、物力资源。通过实验区域像控点数据库建库和数据库管理系统研发，实现像控点资源共享。 研究成果可推广应用于全国范围内的像控点建库和像控点数据库管理。 关键词：地理国情监测；像控点数据库；管理系统；资源共享 中图分类号：Ｐ２０８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２～５８６７（２０１４）０６—００４２—０２ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔ Ｄａｔａｂａｓｅ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＪＩＮ Ｌｉ—ｈｕａ ，ＬＵＯ Ｘｉａｏ—ｆｅｉ ，ＦＡＮＧ Ｙｕａｎ ，ＺＨＵ Ｌｉ—ｚｈｏｎｇ ，ＧＵＡＮ Ｆｕ—ｘｉｎｇ （１．Ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｇｅｏｄｅｔｉｃ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ Ｉｎｓｉｔｔｕｔｅ ｏｆ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ Ｍａｐｐｉｎｇ ａｎｄ Ｇｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ， Ｈａｒｂｉｎ １５００２５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｓ ａ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｎａｔｉｏｎｗｉｄｅ，ｓｕｓｔａｉｎｅｄ，ｈｉｇｈ ｓｐａｔｉａｌ ｏｖｅｒｌａｐ ｔａｓｋｓ，ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｇｅｔ ａ ｌｏｔ ｏｆ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔ Ｄａｔａｂａｓｅ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｏｕｌｄ ｓａｖｅ ａ ｌｏｔｓ ｏｆ Ｗｏｒｋｌｏａｄ ｏｆ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔｓ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅｓ ａｎｄ ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ ａｒｅａｓ，ＳＯ ｔｈａｔ ｗｅ ｃａｎ ｓａｖｅ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｔｉｍｅ，ｍａｎｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｄ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｓｈａｒｉｎｇ ｏｆ ｈｎａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔｓ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｂｙ ｔｈｉｓ Ｓｔｕｄｙ．Ａｎｄ ｔｈｅｓｅ ｒｅ． ｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｗｉｄｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｔｉｏｎａｌ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｉｍａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｏｉｎｔ ｄａｔａｂａｓｅ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ；ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｓｈａｒｉｎｇ ０ 引 言 地理国情监测是新时期空间信息科学的重要使 命 ，是从地理角度分析、研究和描述国情，即以地球表 层自然、生物和人文现象的空间变化和它们之间的相互 行纠正，为满足高精度要求，须收集和实地采集大量像控 点。如果将已有的像控点和新采集的像控点整合到一 起，建立像控点数据库并对其统一管理，实现像控点资源 共享，可以大幅度减少地理国情监测过程中像控点采集 的工作量，节省时间、人力、物力资源。 关系、特征等为基本内容，对构成国家物质基础的各种条 件因素做出宏观性、整体性、综合性的调查、分析和描述； 是对我国地理国情现状和变化的持续监测过程，须不断 精化和完善并不断复测，这是一项覆盖全国的、持续的、 长效的监测过程 。 地理国情监测技术是全球导航卫星系统、航空航天 １像控点数据库设计 １．１数据结构设计 对实验区已搜集的和新采集的像控点数据进行分 析，根据内容可分为概略信息数据、空间坐标信息数据、 影像信息数据和像控点选取信息数据四类。 遥感、地理信息系统等现代测绘技术和人文社会科学的 综合利用 。其中，航空航天遥感技术的应用在地理信 息数据采集方面尤为突出，无论初期地理国情数据普查， 还是后期国情变化监测，都须用到大量的高分辨率遥感 影像。高分辨率遥感影像应用于信息采集前须先对其进 收稿日期：２０１４—０３—２５ １）概略信息包括像控点的点名、来源、类型、采集设 备、点位照片、点之记、展点图、点位略图及其相关辅助信 息等。 ２）空间坐标信息包括像控点的大地坐标及平面坐标 信息，以及相关的数学基础信息，即经纬度、高程、东坐 基金项目：黑龙江测绘地理信息局基础测绘科技项目（２０１３０１—１）资助 作者简介：金丽华（１９８４一），女，黑龙江五大连池人，工程师，硕士，２００９年毕业于吉林大学地图制图与地理信息工程专业，主要从事 ３ｓ技术的应用研究工作。 第６期 金丽华等：地理国情监测像控点数据库及管理系统建设研究 ４３ 标、北坐标、采用的大地坐标系、平面投影带信息、高程系 统、高程标准等。 ３）影像信息数据包括左、右影像的略图、影像获取时 间、分辨率、色彩、比特数等。 ４）像控点选取信息包括采集和检查人员信息、采集 和检查时间、所在地、点位位置洋细说明等。 数据库分为三种不同的存储形式，即个人数据库、文件数 据库和面向企业的ＳＤＥ数据库。个人数据库依赖于微软 的ＡＣＣＥＳＳ数据库，只能在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上运行，其容量 最大不能超过２ ＧＢ；文件数据库以二进制方式管理空间 数据，其容量是无限的，且可在多个平台上运行，如Ｌｉｎｕｘ。 Ｕｎｉｘ，同时数据不能允许多人同时编辑，很好地保证了数 据安全性；而ＳＤＥ数据库多用于多人同时编辑数据的 情况。 １．２物理存储设计 像控点数据根据存储形式不同分为图形数据、文件 数据和属性数据三类。 ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ是一个完整的ＡｒｃＧＩＳ嵌入式ＧＩＳ，是 基于ＣＯＭ技术的可嵌入的组件库和工具包，可用于构建 １）图形数据包括像控点的经度和纬度信息，为了更 好地表现像控点间的空间位置关系，便于实现像控点的 空间查询，这部分信息除了记录在属性表中外，还以空间 数据格式存储。 ２）文件数据包括点之记、影像、照片、展点图等文件 数据，以文件形式存储，并通过相对路径与属性数据 关联。 ３）属性数据包括概略信息数据、空间坐标信息数据、 影像信息数据、像控点选取信息数据，以属性表方式存储 并与图形数据关联。 ２像控点数据库管理系统 ２．１ 需求分析 像控点数据库管理系统主要服务于像控点输入输出 和高分辨率影像纠正时的像控点匹配查询。服务用户包 括像控点采集人员、高分辨率影像纠正作业员、项目管理 者等，用户技术水平参差不齐。 ２．２系统结构设计 根据像控点数据库设计和管理需求分析，将系统数 据划分为像控点数据库和文件数据两部分，系统功能划 分为数据输入、数据浏览、数据查询及数据输出四个功能 模块，同时为保证数据完整性和正确性增加了数据检查 模块。系统总体结构如图ｌ所示。 图１系统总体结构图 Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ｇｌｏｂａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒｔ ２．３ 系统实现 ＡｒｃＧＩＳ是ＥＳＲＩ在全面整合了ＧＩＳ与数据库、软件工 程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术 之后，推出的代表ＧＩＳ最高技术水平的全系列ＧＩＳ产品。 ＡｒｃＧＩＳ是一个全面的、可伸缩的ＧＩＳ平台，为用户构建一 个完善的ＧＩＳ系统提供了完整的解决方案。ＡｒｃＧＩＳ基本 体系包括桌面ＧＩＳ、嵌入式ＧＩＳ、服务器ＧＩＳ以及移动ＧＩＳ。 ＡｒｃＧＩＳ Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ是ＥＳＲＩ在Ａｒｃｌｎｆｏ８中引入的一 种全新的面向对象的空间数据模型，在物理级别上空间 自定义ＧＩＳ和制图应用软件，适于为Ｗｉｎｄｏｗｓ，Ｕｎｉｘ或 Ｌｉｎｕｘ用户构建基础制图和综合动态ＧＩＳ应用软件，可以 帮助我们扩展现有的应用程序，也可以构建的自定 义应用程序－ｏ 。 综上所述，由于像控点数据库涉及空间数据存储，同 时数据量会随着应用不断增大，故选择ＡｒｃＧＩＳ文件数据 库数据格式和文件存储相结合的方式实现像控点数据库 搭建。像控点数据库管理系统开发环境采用ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎ． ｇｉｎｅｌ０开发平台和Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ２０１０语言，操作 系统选择微软的Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统。 由于用户技术水平层次多样，界面设计要简单明了， 操作步骤简单，交互友好。考虑到大部分作业员对Ａｒｃ． Ｍａｐ操作界面较为熟悉，界面风格较多参考了ＡｒｃＭａｐ风 格。像控点管理系统主界面如图２所示。 图２像控点数据库管理系统主界面 Ｆｉｇ．２ Ｍａｉｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｏｉｎｔ ｄａｂｂｌｅ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ 采用地理国情普查项目多个实验区的像控点作为实 验数据，建立像控点数据库，开发了龙江地理国情普查像 控点管理系统。目前，管理系统调试已经完成，研究成果 已应用于实际生产。显著提高了像控点数据库的管理效 率，在保证高精度影像纠正的前提下，减少了相邻重叠区 域像控点采集的测量成本。 ３结束语 像控点数据库和管理系统搭建选择较为先进的ＧＩＳ 平台，具有一定先进性，像控点数据库设计参考多个实验 区真实像控点数据作为实验数据，具有一定普遍性。目 前，研究成果已应用于实际生产，笔者通过实践，证明地 理国情监测像控点数据库及管理系统建设切实可行，建 立像控点数据库对其统一管理，实现像控点资源共享，可 以减少测量成本，节省时间、人力、物力资源。 （下转第４６页） 测绘与空间地理信息 辑，通过目视判读和外业调绘结果将错分漏分对象纠正。 此方案将能够充分利用已有的属性信息，帮助判别影像分 类，但是在分类的过程中需要人工干预，并且人工干预的 结果将直接影响影像的分类精度。在人工干预的过程，作 ２０１４舞 假定这三种算法结果的权重一致，对某一影像对象而言， 假如有两种或两种以上的算法得出分类结果相同为Ａ，则 判定该影像对象的类别为Ａ；假如三种算法的结果各不相 同，将影像对象进行再次分割，再次应用组合分类算法进 业人员根据自己对地物解译的理解调整地物判别的阈值， 阈值设置的大小直接影响分类的结果，可能造成后期大量 行判别，对于更小的影像对象，如果还出现三种算法的结 果各不相同，继续再分割，一直到影像对象的类别全部确 定或者子影像对象对应的图斑面积小于４００ ｍ ，将子影 像对象的类别按就近就大原则确定。 方案二相对方案一，采用样本库进行监督分类，去掉 的编辑工作量，因此，阈值大小的设置难度较大，解译人员 掌握程度低，造成半自动鳃译的效果较差。如果放弃人工 干预，则会造成分类规则的适宜性不强，仅适用于小部分 区域。在方案一的基础上进行改进，尝试减去影像分类中 的人工干预过程，降低对有经验的作业人员的依赖程度， 提高影像分类的自动化程度，方案流程如图２所示。 分类过程中的人工干预，减少了人工工作量和降低了对 作业人员经验的依赖程度，另外，脱离了人工干预环节， 计算过程可以完全交予ｅＣｏｇｎｉｔｉｏｎ的Ｓｅｖｅｒ模块完成，有 利于缩短工期；采用组合分类方法，充分利用已知信息， 提高了分类精度，降低了误判的概率，使后期的人工编辑 工作量减少。通过实践证明，方案二具有更高的可行性。 ３结束语 尽管对遥感数据信息提取的速度赶不上数据获取的 速度，遥感数据信息提取的效率一直在逐步提高。本文 设计的两个自动化方案，都能在某种程度上提高工作效 率，其中，方案二具有更高的可行性。随着科学技术的发 展，会有越来越多的技术手段用于解决影像信息的自动 提取问题，将会使遥感信息的应用进入一个新的阶段。 参考文献： 图２方案二 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐｌａｎ ［１］贾坤，李强子，田亦陈，等．遥感影像分类方法研究进展 方案二相比方案一的改进在于在影像分类的过程 中，采用改进的监督分类方法，利用样本库中的样本点生 成解译样本，利用解译样本训练分类规则，将应用构造好 的分类规则对影像进行分类。在方案二的影像分类过程 ［Ｊ］．光谱学与光谱分析，２０１１，３１（１０）：２ ６１８—２ ６２３． ［２］ 汪求来．面向对象遥感影像分类方法及其应用研究 ［Ｄ］．南京：南京林业大学，２００８． ［３］ 国家测绘地理信息局．ＧＱＪＣ００１—２０１２地理国情普查内 中，涉及三种算法，一种是基于样本的改进监督分类算 法，一种是基于已有ＤＬＧ信息的地物分类算法，还有一种 是根据特征信息进行判别的规则分类。单独使用三种分 类算法的结果各不相同，应用多种算法进行组合分类的 分类思想，将这三种算法进行组合，形成组合分类算法。 容与指标（试行稿）［Ｇ］．北京：国家测绘地理信息 局，２０１２． ［４］ 闰利，赵展，聂倩，等．利用规则进行高分辨率遥感影像 地物提取［Ｊ］．武汉大学学报：信息科学版，２０１２，３７ （６）：３３—３５． ［编辑：孔静］ （上接第４３页） 在航空摄影和遥感技术高速发展的今天，利用高分 辨率遥感影像进行地理信息采集的测量方法必将得到广 泛应用，对于像控点的需求也将随之增加。建立全国范 徐德明．开展地理国情监测服务科学发展［Ｎ］．人民日 报，２０１１—０３—２９． 陈俊勇．地理国情监测：地理国情监测研究与探索［Ｍ］． 北京：测绘出版社，２０１１． 围高精度的像控点数据库，必将减少大量的像控点采集 工作量。同时，还可将不同类型的控制点，如像控点、大 地控制点、水准点等统一入库，一并存储、管理，方便测绘 项目中控制点的收集和搜索，使控制点成果管理更科学 规范，减少不必要的人力物力投入。 马万钟，杜清运．地理国情监测的体系框架研究［Ｊ］．国 土资源科技管理，２０１１，２８（６）：１０４一ｌ１ １． 史文中，秦昆，陈江平，等．可靠性地理国情动态监测的 理论与关键技术探讨［Ｊ］．科学通报，２０１２，５７（２４）： ２ ２３９—２ ２４８． 参考文献： ［１］李德仁，眭海刚，单杰．论地理国情监测的技术支撑［Ｊ］． 武汉大学学报：信息科学版，２０１２，３７（５）：５０５—５１２． 刘宇，林学淋．ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｌｎｅｌ０开发手册［Ｇ］．北京：ＥＳ— ＲＩ中国（北京）有限公司，２０１１． ［编辑：王丽欣］
