資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與研究

1、 資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與研究1楊瑞茹中國地質(zhì)大學(北京地球科學與資源學院,北京(100083摘要:資源環(huán)境遙感空間數(shù)據(jù)庫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)庫信息的輔助數(shù)據(jù),有利于用戶對數(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)庫的意義,設(shè)計出了符合資源環(huán)境遙感實際情況的元數(shù)據(jù)內(nèi)容,進而討論了資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。關(guān)鍵詞:資源環(huán)境,遙感,元數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)標準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)者對數(shù)據(jù)的管理和維護, 并能使用戶實現(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)。建立一個統(tǒng)一的資源與環(huán)境遙感信息平臺元數(shù)據(jù)庫成為一項必不可少的工作。建立元數(shù)據(jù)庫,首先要有一個元數(shù)據(jù)標準。地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標準22005版本,為從數(shù)據(jù)共享的層面來設(shè)計資源與環(huán)境遙感影像庫的元數(shù)據(jù)庫提供了參考。該標準屬于地質(zhì)信息專用核心元數(shù)據(jù)標準,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、此有必要對該標準做必要的擴展。資源與環(huán)境遙感平臺元數(shù)據(jù)庫以地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標準2005版本的擴展元數(shù)據(jù)標準作為主要參考,考慮到國內(nèi)大部分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)供應(yīng)部門對外的主要業(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)的詳細說明介紹,從而使用戶對提供的數(shù)據(jù)有個明確的了解,并且能夠指導用戶根據(jù)實際需要選擇合適的數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)可以當作是數(shù)據(jù)庫信息的輔助數(shù)據(jù),有利于用戶對數(shù)據(jù)的再加工,并且元數(shù)據(jù)庫的建立避免了對遙感數(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)庫建立成功,就能夠為不同遙感部門將已建立的遙感影像數(shù)據(jù)庫加入該信息平臺提供一個統(tǒng)一的標準。本文按照資源與環(huán)境遙感信息類別,初

4、步設(shè)計出該元數(shù)據(jù)庫的大致內(nèi)容。地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標準2005版本規(guī)定的地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)包括7個元數(shù)據(jù)子集,分別是元數(shù)據(jù)信息、標識信息、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、引用和負責單位聯(lián)系信息。其中引用和負責單位聯(lián)系信息是公用信息子集。該元數(shù)據(jù)庫保留了地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標準中設(shè)計的前6類內(nèi)容,擴展出遙感影像采集信息(如波段、傳感器、衛(wèi)星、軌道號、太陽高度角等這一元數(shù)據(jù)子集。對于按照地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標準2005版本保留的6類內(nèi)容,該元數(shù)據(jù)庫嚴格按照地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標準擴展元數(shù)據(jù)標準,保留了6類內(nèi)容的必選實體,有選擇性地選用了其中的條件必選和可選實體,并且結(jié)合資源與環(huán)境遙感數(shù)據(jù)庫的實際需要增加一些信

5、息,例如在分辨率里結(jié)合遙感圖像特點增加了時間和輻射分辨率。在 標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、坐標接邊狀況、相鄰圖幅圖號、相鄰圖幅名稱,有利于用戶了解圖像外信息,進行圖像鑲嵌。該元數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以實現(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)庫概述該元數(shù)據(jù)庫按照其描述的內(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數(shù)據(jù)集總體了解,是對地理空間數(shù)據(jù)倉庫的描述信息,包括數(shù)據(jù)倉庫名稱、數(shù)據(jù)倉庫類型編號、數(shù)據(jù)倉庫內(nèi)容描述、數(shù)據(jù)倉庫訪問方法、數(shù)據(jù)倉庫更新日期、數(shù)據(jù)倉庫元數(shù)據(jù)主機、地址、負責單位、參照標準等;第二類包含數(shù)據(jù)集的詳細信息,是對數(shù)據(jù)庫中每一專

6、題信息的較為詳細介紹。也可以從另一角度理解該元數(shù)據(jù)庫,該元數(shù)據(jù)庫按層狀結(jié)構(gòu)進行組織,由元素、實體和子集組成。元數(shù)據(jù)元素是元數(shù)據(jù)的基本單元?？梢岳斫鉃槭菙?shù)據(jù)庫中的一個字段。元數(shù)據(jù)實體是一組說明數(shù)據(jù)同類特征的元數(shù)據(jù)元素的集合。元數(shù)據(jù)實體可以是單個實體,也可以是包括一個或多個實體的聚合實體。例如在元數(shù)據(jù)子集標識信息中包含數(shù)據(jù)集有關(guān)的聯(lián)系信息這一實體。元數(shù)據(jù)子集是相互關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)實體和元素的集合,主要包括元數(shù)據(jù)信息、標識信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、內(nèi)容信息、空間參照信息、引用和負責單位聯(lián)系信息、影像屬信息。其中引用和負責單位聯(lián)系信息是公用信息子集。3. 資源環(huán)境遙感元數(shù)據(jù)庫設(shè)計(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)采用的字符編碼標準、元數(shù)據(jù)標準名稱、元數(shù)據(jù)標準版本、元數(shù)據(jù)使用語言、對元數(shù)據(jù)信息負責任的單位或個人、數(shù)據(jù)集采用的空間參照系的信息、數(shù)據(jù)集質(zhì)量的總體評價信息等9個實體。(2標識信息。描述地質(zhì)數(shù)據(jù)集的基本信息。是空間數(shù)據(jù)倉庫中任何地理空間數(shù)據(jù)集必須包含的部分。通過標識信息,用戶可以對空間數(shù)據(jù)集有一個總體的把握和了解。在該元數(shù)據(jù)庫中包括的內(nèi)容有:字符集、摘要、目的、狀況、地理標志符、數(shù)據(jù)表示方式、分辨率(對于遙感影星這里包括空間分辨率、時間分辨率、輻射分辨率、專題類別、地理標識符、影像軌道標識、引用(數(shù)據(jù)集名稱、數(shù)據(jù)集日期、圖像范圍信息(

8、包括東西南北個邊界點地理經(jīng)緯度區(qū)域范圍、直角坐標區(qū)域范圍、區(qū)域覆蓋的圖幅號、時間范圍信息(項目起始時間和終止時間、數(shù)據(jù)集有關(guān)的聯(lián)系信息(負責單位名稱、職責、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、使用限制、數(shù)據(jù)集格式(格式名稱、格式版本、維護信息(維護更新頻率、負責維護的單位信息、空間數(shù)據(jù)鄰接信息(空間數(shù)據(jù)集屬性接邊狀況、坐標接邊狀況、相鄰圖幅圖號、相鄰圖幅名稱。共計21個實體。(3 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量信息?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量信息是對空間數(shù)據(jù)集質(zhì)量進行總體評價的信息。數(shù)據(jù)集生產(chǎn)者可以通過這部分內(nèi)容對數(shù)據(jù)集質(zhì)量評價的方

9、法和數(shù)據(jù)集加工生產(chǎn)過程的質(zhì)量進行詳細地描述。而這一部分也是用戶對空間數(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)庫中包含的內(nèi)容有:數(shù)據(jù)質(zhì)量說明(數(shù)據(jù)驗收說明、圖件輸出質(zhì)量、完整性報告、空間數(shù)據(jù)集邏輯一致性報告、準確度、驗收說明、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、數(shù)據(jù)獲取方法和解算公式等的信息。共包括4個實體。(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、感信息平臺空間數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)有基于地理地理的空間參照系(在元數(shù)據(jù)庫中需要記錄其坐標名稱、基于坐標的空間參照系(元數(shù)據(jù)庫中需要記錄坐標系名稱、類型、坐標參照系名稱、投影參數(shù)和基于垂向坐標參照系(在元數(shù)據(jù)庫中需要記錄其坐標名稱,對于柵格數(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、存儲順序。每個數(shù)據(jù)集的描述包括一種坐標系實體。(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)容詳細地描述空間數(shù)據(jù)集中各要素類的名稱、標識碼以及含義等內(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個實體。(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、獲取費用等信息。包括:在線信息、分發(fā)聯(lián)系方信息、定購說明3個實體。(7遙感影像采集信息: 該子集包括采集信息一個實體,該實體中包括以下幾個元素:遙感器類型、操作模式、太陽方位角、云量覆蓋、時間、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)的功能實現(xiàn)隨著數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不斷更新和新的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)庫的建立, 元數(shù)據(jù)庫也將不斷隨之更新和擴充。另外,元數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計要兼顧到標準本身的發(fā)展,不斷調(diào)整和優(yōu)化, 對于隨著標準的調(diào)整而可能改動的部分要分留有

12、修改的接口, 對于由于國家政策等尚未出臺的內(nèi)容也要留出增加內(nèi)容的接口。元數(shù)據(jù)的存儲按照專題信息進行存儲。在專題目錄界面中,表結(jié)構(gòu)設(shè)置如下:序號專題名稱摘要詳細內(nèi)容鏈接序號是對每一專題的按順序的編號,專題名稱表示空間數(shù)據(jù)庫中每一數(shù)據(jù)集的名稱,摘要是對每一專題的簡要介紹,詳細內(nèi)容鏈接可以直接進入相關(guān)專題的元數(shù)據(jù)庫。在每個專題中,包括若干元數(shù)據(jù)表,每個表中對元數(shù)據(jù)的定義分為:序號、名稱、標志符、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:序號名稱標志碼內(nèi)容數(shù)據(jù)類型域值其中,編號表示元數(shù)據(jù)元素的序號;名稱表示元數(shù)據(jù)元素的命名;標志符是按照地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標準2005版本規(guī)定的各個元素的代碼,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)倉庫元數(shù)據(jù)項的取值范圍。進行查詢時,首先進入一個專題信息的檢索界面, 進行專題選擇,進入某一專題后,可以按照查詢途徑進行查詢。在該元數(shù)據(jù)庫提供的在查詢界面中, 輸入相關(guān)的標題、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)庫的在線連接, 可方便的連 接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器, 在訪問權(quán)限內(nèi)查詢相關(guān)的空間數(shù)據(jù)庫。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)庫管理系統(tǒng)的一項基本的功能. 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)標準2005版本,對于元數(shù)據(jù)庫中提供的每一元數(shù)據(jù)元素,建立一整套元數(shù)據(jù)語義文件,對用戶元數(shù)據(jù)的每個數(shù)據(jù)項進行語義描述。在用戶查詢元數(shù)據(jù)時用熱鏈接方式調(diào)用。該元數(shù)據(jù)庫還具有數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)更新和維護、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、網(wǎng)上查詢功能。參考文獻1 地質(zhì)信息元數(shù)據(jù)標準.中國地質(zhì)調(diào)查局,2005.2 周成虎,李軍.地球空間元數(shù)據(jù)研究J.中國地質(zhì)大學學報,2000 ,25(6 :580 581.3 蔣景瞳,等. 國際元數(shù)據(jù)標準的發(fā)展和研究現(xiàn)狀

15、A . 中國地理信息元數(shù)據(jù)標準研究C.北京:科學出版社,1999.4 UNEP. Biodiversity data management (Document 4 :Resource inventoryM . 1995d.The design and research of metadata base on resources andenvironment remote sensingYang RuiruSchool of the Earth Sciences and Resources, ChinaUniversity of Geociences, Beijing (100083Abstra

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