遙感影像數據庫

地理信息系統(Geographic Information System , GIS)是一種為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數據而建立的計算機化的數據庫管理系統(1998年，美國國家地理信息與分析中心定義)。這裏空間數據是指採用不同方式的遙感與非遙感手段所獲得的數據，它有多種數據類型，包括地圖、遙感、統計數據等。

隨着遙感(RS)、全球定位技術(GPS)和地理信息系統(GIS)日益緊密的結合，遙感影像數據成為GIS重要的數據來源之一，其數據量正呈幾何級數增長。然而現有的GIS軟件卻難以組織、調度、存儲和管理這樣的海量數據，更沒有考慮多數據源、多比例尺、多時相影像數據的統一管理和集成的問題，國家基礎地理信息產業建設也迫切需要高效、快捷地存儲與管理海量影像數據。 ^[2] 

最著名的基於 Internet 影像數據庫是微軟的Microsoft TerraServer 數據庫，這是美國微軟公司藉助其 網絡化的數據庫管理軟件SQL Server 和強大的綜合研發能力，聚集美國地質調查局、美國航空影像局和俄羅斯空間署，於1998年6月建成的。TerraServer 開始的目的是想綜合技術、資料和硬件設備的優勢，把美國和俄羅斯數十年由高精度衞星拍攝的衞星照片在Internet上展示給全世界 ，供感興趣的人查詢和使用。這些照片的最高精度可以達到每像素覆蓋 1m² 至 1．56m²，而數據庫的信息容量達到了5TB，並且每月都在增加。僅在美國，這些衞片就已經覆蓋了其 30%的國土。開發者組織建立了一個金字塔型的圖形查詢機制，將處理後的衞片進行了無縫拼接。通過Internet，訪問者可以在其中自由地漫遊和縮放查詢。微軟還將自己的電子百科全書的虛擬地球與衞片有機地結合，組建了地名數據庫，通過這些地名也可以搜尋到需要訪問的目標。不過，在數據的選擇上，Temaserver僅選擇了8位灰度的單波段圖像，數據入庫後以JPEG壓縮方式存儲。影像數據按四種分辨率進行組織，因而，Terraserver中的影像僅能用作瀏覽顯示，不能做進一步的處理、分析。

美國農業部農產品外銷局(FAS)衞星圖像磁帶檔案和檢索系統(ITARS )也是一個較大的影像數據庫系統，是由LNK公司根據與美國農業部農產品外銷局(FAS)合作開發的。ITARS主要對衞星圖像磁帶建檔和進行檢索，數據庫中主要存放衞星圖像磁帶的相關數據，包括快視圖等，真正的影像數據存放在磁帶庫中。ITARS於1995年1月起就開始投人使用，作為農作物分析人員的一個基本工具，大大方便了他們對於分析中使用的大量衞星圖像的管理。

另外，相關的產品還有Erdas公司的Image Catalog，這是IMAGINE系列軟件之一，這是一個基於文件型的數據庫管理系統，能夠進行圖像庫及圖像信息管理，包括與矢量地圖結合的圖像庫索引查詢、管理和存取。

國產的影像數據庫有武漢吉奧信息工程有限公司的GeoImageDB。GeoImageDB主要功能有：多尺度數字影像的金字塔結構，圖像工程、子工程、圖像工作區的組織與調度，影像數據的無損壓縮，時態數據的管理，數據產品的快速分發，影像數據的調度與顯示，快速實時的漫遊和任意開窗放大縮小與快速瀏覽，跨工程、工作區的切換訪問與查詢，無縫拼接，影像空間數據交換與共享。 ^[2] 

遙感影像數據庫的基本構成元素包括圖像數據和大量的圖像元數據信息。這裏的圖像數據是指遙感影像圖像數據；而圖像元數據信息是指圖像數據的信息，例如圖像類型、攝影日期、攝影比例尺等信息。

遙感影像庫中的數據採用空問單元分割技術統一管理。空間分割和空問區域數據鏈技術就是將不同傳感器數據按照地形圖的方式進行分幅，對於同一空間區域數據形成不同尺度的影像數據鏈，而不同區域則按照地形圖標準形成單元分割的規範化數據。空間分割和空間區域影像數據鏈技術為研究尺度問題提供了標準單元數據，實現了影像數據的尺度管理；也為海量影像數據能夠在網絡上高效傳輸提供可能性。

每個數據庫都包含影像表和屬性表，以及元數據表。影像表存儲的是每幅影像的縮微快視圖；屬性表存儲的是從遙感影像説明文件中獲取的每幅影像的屬性信息；元數據表存儲的是每個影像數據文件的元數據信息。

遙感影像屬性數據表的字段主要包括ID號，文件名稱，成像日期，影像的行、列數，軌道號，空間分辨率，傳感器類型和波段號等。其中，ID號用於和屬性數據表關聯；影像字段類型為IMAGE類型，用於以二進制方式存儲影像。元數據文件的字段主要有文件名稱、太陽方位角、4個角點的經緯度座標、影像中心點的經緯度座標和投影類型等。元數據表以文件名稱與屬性表相關聯。這樣建庫可以最大限度地避免數據冗餘，有利於提高影像檢索速度。 ^[3] 

遙感影像數據庫運行機制如下所示，當客户端提出訪問數據庫的請求時，服務器響應清求調用元數據庫，通過文件管理系統得到影像數據，返回到客户端，但由於影像數據文件的特殊性，為了降低傳輸時問，在這裏採用快視圖和數據部分傳輸的技術實現影像快視圖數據在網絡環境下的高效傳輸；影像數據的另一個大的功能模塊就是客户端可以提出處理影像數據的請求到服務器，服務器響應請求調用遙感圖像處理子系統來完成數據的處理，然後上傳到服務器中統一管理，此處的處理子系統就是基於空間配準的快速算法以及一些必要的處理過程來完成數據的處理，產生影像序列化所需的標準數據格式。它們的實現工具分別是：客户端採用客户端腳本HTML來實現；服務器端採用ASP腳本語言以及功能模塊COM組件來實現；數據庫利用功能強大的ORACLE來管理，它負責影像屬性數據的管理以及調用文件系統來完成影像文件與服務器的交互；圖像處理子系統的實現完全是從用户友好角度以及圖像處理功能角度選取軟件，它採用用户界面友好的軟件VB作為其界面，然後用VB調用IDL提供的一個功能控件實現二者的結合，IDL負責圖像的處理。 ^[3]