基于XML的遙感專題圖自動制作技術研究

摘 要： 在衛星遙感監測業務化運行系統中，遙感專題圖是監測結果的重要呈現形式，然而傳統的制作方式是利用MapInfo、ArcMap、SuperMap等GIS軟件人工制作，不能滿足業務化系統對大范圍監測的處理要求。為此，采用XML文件保存自動化制作專題圖的參數信息，提取制圖文檔（即mxd文檔，ArcMap支持的一種文件類型）中的共有信息（如指北針、區域邊界、文本標注、經緯網格、比例尺等）作為制圖模板文件，自動化專題圖制作模塊加載制圖模板文件，并從參數XML文件中讀取渲染圖像需要使用的參數，對遙感算法反演結果進行渲染和導出專題圖，從而實現了非人工干預的遙感專題圖自動制作，滿足了對大范圍區域監測的需求，提高了系統自動化處理能力。

關鍵詞： 自動制圖； ArcGIS Engine； XML； 遙感專題圖

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）09-18-03

Study on technologies of automatic remote sensing thematic mapping based on XML

Qiao Baojun1，3， Fu Zhengye2， Wang Hui2，3

（1. College of Software， Henan University， Kaifeng， Henan 475004， China； 2. Computer and Information Engineering College， Henan University；

3. Lab of Intelligent Technology and Systems， Henan University）

Abstract： In regular operation of satellite remote sensing monitoring system， most monitoring results are presented in the form of remote sensing thematic maps. However， the traditional approach is to use MapInfo， ArcMap， SuperMap or any other GIS software to produce remote sensing thematic maps. These approaches can't meet the large-scale processing requirement of operational monitoring system. The parameter information of automated production of thematic maps are saved by XML files. The cartographic documents （i.e.， mxd document， ArcMap supports a file type） of the total information （such as a compass， regional borders， text annotation， latitude and longitude grids， scale， etc.） are extracted as a thematic map template file. Program can read parameters to be used by rendering images from parameter-XML files. It can render and export thematic maps for remote sensing inversion algorithms. This is a non-artificial intervention automatic production technology for remote sensing of thematic maps. The results show that it can meet the needs of a wide range of regional monitoring and improve the automation capabilities of the system.

Key words： automatic thematic mapping； ArcGIS Engine； XML； thematic maps of remote sensing

0 引言

在遙感應用方面，遙感專題圖是遙感產品信息的重要載體，具有監測范圍廣、直觀、清晰、精確、成本低等優點，被廣泛應用于環境監測、災害信息發布和農作物監測等工作中，為決策支持提供有力的依據[1]。然而，目前主要依賴MapInfo、ArcMap、SuperMap等GIS軟件人工制作遙感專題圖，當面臨監測區域比較大的時候通常不能保證及時處理影像得到專題圖，由于傳統的人工制作方式對數據處理能力有限[2]，隨著遙感影像數量激增，容易造成原始數據積壓的現象，不能滿足人們對遙感專題圖時效性的需求[3]，而且手工方式制作專題圖需要大量的人力投入。目前，遙感行業應用的自動化、半自動化程度較低，當前的遙感數據處理系統大多還局限于單幅影像的處理，遙感數據處理系統大多提供給專業遙感研究人員使用，能達到自動化、半自動、業務化地處理的遙感行業應用系統相對較少[4，5]，然而海量遙感數據處理已經成為GIS應用軟件系統的發展趨勢，面對海量的遙感數據計算和專題圖制作，迫切需要一種業務化運行的系統完成遙感產品的生產加工[6]，最終得到遙感產品專題圖，直觀展示遙感觀測結果。因此建立自動化遙感專題圖制作系統具有極其重要的應用價值。

我們經過研究發現，傳統的人工制圖流程中存在很多重復性的工作，如在制圖文檔中添加文本標注、指北針、經緯網格、比例尺等操作，可將這些公共的操作提取公共要素（文本標注、指北針、經緯網格、比例尺、其他區域固有的要素等）作為制圖模板文件。對于一種遙感監測算法其對應的渲染方式也是相對固定的，可將每一種遙感監測算法需要使用的渲染方式和制圖相關參數存儲在XML文件中。通過遙感專題圖自動制作服務器接收衛星遙感監測業務化運行系統的自動化專題圖制作任務，并驅動自動化制作專題圖模塊加載制圖模板文件和讀取對應遙感監測算法的制圖參數XML文件，完成自動化專題圖制作任務。這種設計滿足了衛星遙感監測業務化運行系統的自動處理的需求，實現了遙感專題圖自動化制作，為衛星遙感監測業務化運行系統7×24小時業務化運行提供了很好的支持。通過修改制圖參數XML文件和制圖模板文件可以滿足其他遙感應用系統自動化制作專題圖的需要，也為其他系統專題圖制作提供了一種新的解決方案。

1 設計策略

隨著我國遙感衛星事業的發展，遙感數據量越來越大，傳統的遙感監測系統主要依靠遙感專業人員對獲取的單幅影像進行手工處理，由于數據量巨大和處理人員的相對不足，使得專題圖制作的時效性較差，同時將海量的遙感影像數據手工處理成遙感專題圖的工作量也非常大。本文設計的基于XML的遙感專題圖自動制作系統（簡稱自動制圖系統）是衛星遙感監測業務化系統（簡稱業務化系統）的一部分，以服務的形式提供遙感專題圖自動化處理能力，將人們從手工制作專題圖的繁雜操作中解脫出來。

在設計自動制圖系統時，主要考慮可重用性、靈活性、高效性以滿足業務化系統運行的需要。

⑴ 可重用性：通過提取專題圖制作的公共要素（文本標注、指北針、經緯網格、比例尺、其他區域固有的要素等）形成制圖模板文件，并提供了設計制圖模板的工具，制圖模板制作一次保存至業務化系統數據管理分系統，可實現多次使用，同時也可以設計多種風格的制圖模板文件，得到多樣化的專題圖。滿足不同的應用場景。

⑵ 靈活性：使用XML文件保存自動制圖中所涉及的參數，實現了內容與形式的分離，提高了系統的靈活性，增加新的遙感監測算法時，只需對已有的制圖參數XML文件的節點內容進行修改即可完成。

⑶ 高效性：自動制圖系統以服務的形式提供自動化專題圖制作服務，通過業務化系統驅動該系統實現7x24小時專題圖制作的能力，顯著提高了制作專題圖的效率。

2 自動制圖系統的設計及實現

2.1 衛星遙感監測業務化運行系統總體結構

自動制圖系統是自動化專題圖制作分系統衛星遙感監測業務化運行系統的一部分，另外還包括業務運行管理系統、生產線系統、數據管理系統、用戶服務系統。自動制圖系統接收來自于業務運行管理系統的制圖命令以驅動自動化專題圖制作模塊完成專題圖的制作，最終將專題圖歸檔到數據管理系統中。用戶服務系統可以查看歸檔的專題圖成果。衛星遙感監測業務化運行系統數據流如圖1所示。

2.2 自動制圖參數XML文件設計

使用XML文檔來描述遙感產品所采用的渲染方式和渲染方式對應的參數信息，限于本文篇幅，我們僅以惟一值渲染的XML文件為例來說明XML文件的設計思路。以下是惟一值渲染（Unique）所采用的自動制圖參數XML文件樣例：

根據算法設計修改XML文件中的節點信息，如果算法計算的結果得到的是離散的值，則采用惟一值渲染，并根據算法可能出現的值修改節點下的子節點參數。該方法也同樣適用于算法結果為連續的值的產品，需要對或節點下的子節點參數進行修改，以匹配遙感反演算法的意義。

采用XML文件來存儲自動化專題圖制作的參數實現了參數值的標準化，為計算機自動處理提供了便利，同時也保證了自動專題圖制作系統出圖的一致性，這里的一致性是指專題圖中的要素樣式與所代表的意義相同，例如在設計土地利用分類專題圖的制圖參數XML文件時采用綠色表示農田，則所有由該系統生成的土地利用分類專題圖綠色都代表農田。

2.3 制圖模板文件設計

本文采用ArcMap的mxd文檔做為專題圖的模板文件，在mxd文檔中添加必要的專題圖要素（如文本框、指北針、經緯網格、比例尺等），此外，還可以根據需要添加自定義的矢量標記和文字標記。制圖模板中的文本框（包括標題、時間、公司名稱等）是在自動制作專題圖的過程中根據訂單的信息動態修改，而經緯網格樣式、比例尺樣式和指北針樣式是在制圖模板中固定好的，用戶可以提供多種版本的制圖模板使得自動制圖服務器能夠生成符合多種應用場景的不同風格的專題圖。制圖模板文件樣例如圖2所示。

2.4 專題圖自動制作系統設計

基于XML的遙感專題圖自動制作系統由任務控制模塊、消息處理模塊、自動制圖模塊和專題圖歸檔模塊構成，使用C#調用Arcgis Engine提供的API實現自動制圖模塊。基于XML的遙感專題圖自動制作系統的功能結構如圖3所示。

2.5 系統應用效果

本文在分析了遙感專題圖特點和遙感專題圖制作流程之后，對手工制作專題圖進行了改進，設計并實現了自動化專題圖制作技術，我們將此技術用于衛星遙感監測業務化運行系統中，減少了專題圖制作環節的人工干預，提高了系統的自動化處理水平，有效節約了人力成本。

實踐證明，基于XML的遙感專題圖自動制作技術在衛星遙感監測業務化運行系統中針對礦區環境監測的應用取得了很好實用效果。本系統制作的遙感專題圖效果如圖5所示。

3 結束語

本文用內容與形式分離的思想，抽取了專題圖制作過程中的共同的要素作為制圖模板文件，使用XML文件標記專題圖的樣式和渲染的方式，相比傳統的專題圖制作方式，本文提供的方式具有較高的可復用性，提高了專題圖制作的效率，為遙感專題圖制圖提供了一種新的解決方案。尤其在遙感數據量呈幾何級增長的今天[7]，專題圖自動制作技術顯得尤為重要。基于XML的遙感專題圖自動制作技術實現了7x24小時專題圖制作的能力，在制作專題圖環節無需人工干預，提高了對海量遙感影像專題圖制作的處理能力，因此所建立的自動化遙感專題圖制作系統具有極其重要的應用價值。

參考文獻：

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