面向地理國情的正射影像集群生產(chǎn)模式探討

王 偉，毛繼宗，張 溪

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015）

面向地理國情的正射影像集群生產(chǎn)模式探討

王 偉1，毛繼宗1，張 溪1

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015）

以地理國情正射影像生產(chǎn)為例，探討Geoway CIPS、PCI GXL集群系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)的生產(chǎn)模式。結(jié)合兩個集群系統(tǒng)優(yōu)勢對地理國情正射影像生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)集群生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)，進(jìn)一步提高正射影像的生產(chǎn)效率。同時輔以整景正射影像和分幅正射影像成果的整體有效性檢查和成果目錄組織等工具，保證正射影像成果滿足地理國情監(jiān)測項目的要求。

正射影像；PCI GXL；CIPS；集群系統(tǒng)

開展地理國情監(jiān)測，是掌握社會資源、提高地理信息服務(wù)能力的重要手段。其工作核心是利用遙感衛(wèi)星影像制作高分辨率影像地圖，通過自動分類與人工解譯將空間地理要素和社會人文要素識別出來。利用傳統(tǒng)單片糾正方法對大數(shù)據(jù)量的高分影像進(jìn)行正射糾正，不僅生產(chǎn)效率低下，而且相對精度也較低，不利于地理國情信息的快速監(jiān)測和更新[1]。

隨著信息化測繪技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種高效集群處理系統(tǒng)，如Geoway CIPS、PCI GXL。很多應(yīng)用案例顯示，集群處理系統(tǒng)可大幅度提升數(shù)據(jù)自動化處理的效率[2-7]。這些集群系統(tǒng)單項作業(yè)能力都很強(qiáng)，但是在協(xié)同作業(yè)方面還有所欠缺。本文以地理國情正射影像生產(chǎn)為例，利用各集群系統(tǒng)優(yōu)勢優(yōu)化正射影像生產(chǎn)流程并開發(fā)相關(guān)工具，實現(xiàn)集群生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)，進(jìn)一步提高正射影像的生產(chǎn)效率。

1 技術(shù)路線

地理國情監(jiān)測正射影像生產(chǎn)中大部分為0.5 m的高分辨率影像，數(shù)據(jù)量大。利用Geoway CIPS和PCL GXL等集群處理系統(tǒng)，極大地提高了正射影像的生產(chǎn)效率。雖然上述兩個集群系統(tǒng)單項作業(yè)能力很強(qiáng)，但在有些工序上生產(chǎn)效率存在差異。本文主要目的是綜合兩個集群系統(tǒng)在整個DoM生產(chǎn)作業(yè)流程中的優(yōu)勢，編寫自動化處理輔助工具軟件，最大程度地實現(xiàn)軟件之間的協(xié)調(diào)作業(yè)，減少人工操作的干預(yù)，減少因人為操作造成的錯誤，提高影像成果的質(zhì)量和生產(chǎn)效率；同時開發(fā)輔助工具，對整景正射影像和分幅正射影像成果的整體有效性進(jìn)行檢查，對成果目錄進(jìn)行組織管理。輔助工具主要包括以下3個部分：

1）正射影像正射糾正數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工具。正射影像生產(chǎn)初期，人工數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作量較大，開發(fā)正射影像正射糾正數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工具可獲取所有控制資料對應(yīng)的要素，讀取要素中與控制文件路徑相關(guān)的字段，利用一定規(guī)則獲取控制文件路徑，由程序完成控制文件及原始影像文件的找尋和復(fù)制工作。

2）整景正射影像和分幅正射影像成果的整體有效性檢查工具。正射影像成果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和數(shù)量都很巨大，人工檢查工作量大且容易出錯，整體有效性檢查工具可檢成果數(shù)據(jù)的A類錯誤，提高檢查效率。

3）成果目錄組織工具。根據(jù)地理國情普查成果目錄組織技術(shù)規(guī)定的要求，開發(fā)了整景正射影像和分幅正射影像成果目錄組織管理工具，實現(xiàn)成果目錄組織自動化。

面向地理國情監(jiān)測正射影像網(wǎng)絡(luò)化集群生產(chǎn)的流程如圖1所示。

2 實現(xiàn)過程

2.1 軟件協(xié)同作業(yè)

1）整景正射影像糾正。這次研究采用PCI GXL和Geoway CIPS進(jìn)行DoM正射糾正，這兩套系統(tǒng)各有優(yōu)勢。控制資料質(zhì)量較好、影像源無云雪或少云雪的影像采用PCI GXL進(jìn)行正射糾正的自動化程度高，且糾正效果較好，生產(chǎn)過程中只需要少量人工數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作，指定待糾正影像和控制資料的路徑即可實現(xiàn)正射糾正；Geoway CIPS進(jìn)行正射糾正時需要人機(jī)交互，過程復(fù)雜而且費時費力，在影像缺少控制資料或者質(zhì)量較差有大量云雪的情況下才會采用。PCI GXL糾正后的影像可能存在控制資料套合精度超限的問題，而Geoway CIPS 糾正后的影像能滿足精度要求。在實際生產(chǎn)中要充分發(fā)揮系統(tǒng)各自的優(yōu)勢，影像控制資料質(zhì)量較好且無云雪或少云雪的情況下使用PCI GXL，反之則使用Geoway CIPS進(jìn)行人工選點糾正，避免因精度不達(dá)標(biāo)而進(jìn)行二次糾正。

圖1 面向地理國情監(jiān)測的正射影像集群生產(chǎn)流程圖

2）標(biāo)準(zhǔn)分幅正射影像處理。在標(biāo)準(zhǔn)分幅正射影像生產(chǎn)過程中可以從勻色、鑲嵌、裁切等[2-3]關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化：①勻色。PCI GXL無法加載調(diào)整好的勻色模板，只能實現(xiàn)一個區(qū)域內(nèi)幾景影像的顏色平衡；Geoway CIPS可以加載勻色模板對影像進(jìn)行逐塊勻色，因此，勻色時采用Geoway CIPS進(jìn)行處理。②鑲嵌。鑲嵌線的編輯在PCI GXL中更為方便，PCI GXL不僅可以自動地獲取整景影像的有效范圍，還可以展現(xiàn)鑲嵌線編輯的實時效果。因此，采用PCI GXL進(jìn)行鑲嵌處理。③裁切。由于PCI GXL中的鑲嵌線無法被Geoway CIPS使用，因此，處理過程中采用Erdas生成標(biāo)準(zhǔn)圖幅范圍線并裁切影像，同時利用多臺服務(wù)器并行處理，提高效率。

3）成果有效性檢查和目錄組織。人工對成果進(jìn)行質(zhì)量控制后，根據(jù)正射影像生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定的要求對成果整體有效性進(jìn)行檢查[4]，檢查內(nèi)容包括投影信息、命名、裁切范圍等。可使用本文開發(fā)的工具進(jìn)行檢查，并輸出檢查結(jié)果。完成上述過程后，根據(jù)成果匯交技術(shù)規(guī)定的要求[5]，使用成果目錄組織工具對整景正射影像和分幅正射影像成果影像進(jìn)行自動匯編，可滿足正射影像生產(chǎn)成果匯交的要求。

2.2 輔助工具開發(fā)

1）影像糾正數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工具。經(jīng)過影像數(shù)據(jù)源篩選后，獲取正射糾正階段所有可能用到的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)重疊情況選取合適的整景影像進(jìn)行糾正。此階段工作量最大的是根據(jù)生產(chǎn)范圍確定所需的控制資料和影像數(shù)據(jù)源，并拷貝到集群軟件的特點目錄下。人工完成的干預(yù)量大、效率低，且容易出錯。

針對上述情況，開發(fā)了影像糾正數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工具，在獲取所有控制資料對應(yīng)的要素后，輸入控制文件路徑，由程序完成控制文件及原始影像文件的找尋和復(fù)制工作。

2）影像成果的整體有效性檢查工具。可進(jìn)行整景影像與分幅影像成果的有效性檢查。檢查內(nèi)容包括目錄組織、命名、投影信息、分辨率、是否被壓縮等A類錯誤。檢查界面如圖2所示。

圖2 整景正射影像有效性檢查

控制點小影像檢查。檢查內(nèi)容包括控制點小影像的分辨率、像素數(shù)規(guī)范、命名序號連續(xù)性、TIF和INF文件命名一致性、控制點是否落入50 000標(biāo)準(zhǔn)分幅內(nèi)等。檢查界面如圖3所示。

3）成果目錄組織工具。根據(jù)正射影像生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定的要求，對整景和分幅的成果影像自動進(jìn)行目錄匯編，滿足正射影像生產(chǎn)成果匯交的要求，不需要人工創(chuàng)建目錄、拷貝數(shù)據(jù)的工作，同時也避免了錯拷、漏拷情況的發(fā)生。工具界面如圖4所示。

圖3 控制點小影像有效性檢查

圖4 成果目錄組織

2.3 工具應(yīng)用效果

1）影像糾正數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工具。除滿足常規(guī)的數(shù)據(jù)搜索和拷貝功能外，還增加了預(yù)約拷貝模式，結(jié)合集群生產(chǎn)系統(tǒng)的預(yù)約功能，可實現(xiàn)集群生產(chǎn)系統(tǒng)24 h運轉(zhuǎn)，提高影像生產(chǎn)效率。

2）影像成果有效性檢查和成果目錄組織匯編工具。在生產(chǎn)過程中，對工具自動化處理效率和人工作業(yè)效率進(jìn)行了比較，比較結(jié)果顯示，使用工具自動處理比人工處理速度提高了80%以上，大大降低了人工勞動強(qiáng)度。比較結(jié)果如表1所示。

表1 程序處理與人工處理效率對比

3 結(jié) 語

實踐證明，正射影像集群生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)模式可有效提高生產(chǎn)效率，輔以相應(yīng)的檢查工具，既可以減少工作量，還可以避免人為錯誤，提高成果質(zhì)量，為地理國情監(jiān)測后續(xù)工作的開展提供保障。

[1] 張世群,羅天銀,張平.PCI Geomatica 2013（GXL）軟件在地理國情監(jiān)測衛(wèi)星影像生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].測繪,2014(5)：233-236

[2] 魏永強(qiáng),齊東蘭.面向地理國情普查的快速DoM生產(chǎn)方法[J].地理空間信息,2015,13(3)：15-16

[3] 楊靜,周曉敏,韓鵬飛.PCI GXL在國情普查項目中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息,2014,37(6)：154-156

[4] 趙慶福,羅瞳,賈杰,等.基于PCI_GXL系統(tǒng)解決弱交會條件下衛(wèi)星影像糾正方法的研究[J].測繪與空間地理信息,2014,37(9)：217-218

[5] 胡小慶,張金盈,朱豐琪,等.基于Geoway CIPS的海量影像數(shù)據(jù)快速處理探討：以淄博市1∶2 000 DoM制作為例[J].山東國土資源,2015,31(2)：53-55

[6] 郭玲,白建榮.基于集群處理系統(tǒng)的地理國情影像底圖制作[J].地理空間信息,2014,12(2)：14-15

[7] 曹愛民.GEoWAY CIPS地理國情普查寧夏DoM制作實踐[J].測繪與空間地理信息,2014,37(6)：127-129

P231

B

1672-4623（2016）08-0005-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.002

王偉，博士，工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用研究。

2015-09-08。

項目來源：國家測繪地理信息局2014年基礎(chǔ)測繪科技資助項目。