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1、基于操作平台的影像库集成开发方案 邱国潮胡柯于建成 ( 天津市基础地理信息中心) 摘要利用M r S I D 压缩软件对4 6 G B 真彩色正射影像数据进行高压缩比压缩，根据用户需 要，选择大量的矢量数据。在V h u a lB “c6 0 中嵌人M a p O b j e e t s 2 0 开发出天津市市区真彩 色正射影像库，主要满足市政府、城市规划与设计、土地监测、园林、环保和交通等部门浏 览、查询、量测和裁切影像的需要。制作成安装盘的影像库，在仅安装操作平台的用户计算 机上能顺利运行。这一集成开发方案将为太型影像库开发与建设提供借鉴。 一、引言 遥感( a s ) 与地理信息系统(
2、G I S ) 都是6 0 年代迅速发展起来的高、精、尖技术。二 者在空间信息科学研究中的优势使得它们的结合日趋紧密，这一点非常明显地体现在城市、 区域乃至全球地理信息的研究( 如数字地球) 中。遥感和地理信息系统的集成是空间信息科 学发展的必然趋势，也是当今空问信息科学研究的热点。各地方兴未艾的影像库开发与建设 充分地反映了这一趋势。 随着航空遥感技术和卫星遥感技术的发展，通过遥感获得的地理信息越来越多，特别是 高分辨率( 分辨率高达0 1 m ) 真彩色航空摄影技术和正射影像图( D O M ) 制作技术日臻成 熟，航空遥感所获得的影像越来越真实地反映研究区地表的各种地理信息。天津市1 9
3、 9 9 年 5 月完成天津市市区( 外环线内) 2 5 k i n 2 8 k i n 的真彩色航空摄影，制作出8 2 6 张1 ：2 0 0 0 的 真彩色正射影像图，该影像图的空问分辨率为0 2 m ，在影像图上能清楚地观察到马路上的 斑马线和路上的行人。这种地理信息对天津市决策层宏观决策、城市规划部门对城市交通、 居住区的规划和设计、土地监测和管理部门对土地利用情况的掌握和监测、园林绿化部门对 城市绿化覆盖的调查、环保部门对环境状况的掌握无疑起着不可估量的作用。更甚一步，交 通部门还可以大概地分析一些地段的交通拥挤状况。 但是，这种正射影像图的数据量也太得让目前的计算机难以承受。单张正
4、射髟像图的数 据量按6 0 0 D P I 的精度来扫描，就达6 0 多兆( T I F F 格式) ，整个天津市市区一次航拍所生 成正射影像图的数据量就有4 6 G B 。若按照常规的方法建立这种海量数据的影像库，首先必 需几个大硬盘来存储影像数据；其次，必须考虑这种高质量影像计算机屏幕上的显示速度问 题( 目前，能轻松自如地驾驭数C B 影像数据的计算机软件寥寥无几。不但价格昂贵，而且 对计算机硬件的要求相当高；更何况数十G B 的影像数据) 。这也是国内尚无一个成熟而又 造价低廉的大型影像库面世的根本原因。 3 8 7 二、建设目标与集成开发方案 为了管理好这数十G B 的影像数据，更好
5、地服务于天津市的经济建设，建立天津市市区 真彩色正射影像库势在必行。但它不一定是专业性特别强的地理信息系统，因而并不需要特 别复杂的编辑功能和空间分析功能，主要只是需要满足一些专业部门( 如市政府、城市规划 与设计、土地监测、园林、环保和交通等部门) 的快速浏览和查询市区真彩色正射影像及其 相关的要求。为了较好地建立起实用的影像库，发挥大面积、高分辨率真彩色正射影像的地 理信息优势，必须另辟蹊径，集成目前较强功能的图像处理和压缩软件、地理信息系统软 件、帮助文件创建软件、程序开发工具及安装盘制作软件，通过二次开发，完成用户所需求 的主要功能，然后制作出安装盘。这种安装盘能脱离开发时的运行环境，
6、在仅安装目前流行 操作平台( 如W i n d o w sN I 4 0 ，W i n d O W S9 8 ，W i n d o w s2 0 0 0 和w i l l d o W S9 5 等) 的计算机 上安装后就能顺利地完成所有功能，它就是天津市市区真彩色正射影像库建设的最终目标 ( 如图1 所示) 。 具体地讲，主要集成如下软件来实现这一目标。 3 8 8 图1天津市市区真彩色正射影像库开发流翟与目标示意图 1 图像压缩软件 迅猛发展的小波分析理论为解决海量影像的存储、处理、传输和显示提供了可靠的理论 依据。由多尺度分析、时频分析、金字塔算法等发展起来的小渡分析理论已经成为了图像压
7、缩、处理和分析最有用的工具。基于离散小波变换( D W T ) 的多分辨率无缝影像库M r S I D ( M u l t i r e s o l u t i o nS e a m l e s sI m a g eD a t a b a s e ) 是由美国L i z a r d T e c h 公司开发的新一代图像压缩、 解压、存储和提取技术。它主要利用离散小波变换对图像进行压缩、拼接和镶嵌，通过局部 转换，使图像内部任何一部分都具有一致的分辨率和非常好的图像质量。M r S I D 使高质量 的海量遥感影像的存储、处理、传输和显示成为可能。通过影像库设计的前期调研，发现该 软件提供了：最高
8、的压缩比和最好的图像质量；丰富的图像数据库提供了空前的数据整体 性；及时得到压缩后的影像。因而选中该软件作为解决4 6 G B 的影像数据的存储、显示等难 题的工具。4 6 G B 的影像数据经过该软件的镶嵌和压缩，仅得到近5 0 0 M B 的压缩影像数据 ( 即数个后缀为S I D 的文件) 。而且这种数据它提供的浏览器及E S R I 公司的产品( A r c I n f o b 、A r c S D E 8 、A r c V i e w 3 、M a p O b j e c t s 2 0 等) 中的显示速度特别快。 2 地理信息系统组件 地理信息系统组件选用M a p O b j e
9、 c t s 2 0 主要因为它和E S R I 公司的其他产品( 如A r c I n - f 0 8 ，A r e S D E 8 ，A r c V i e w 3 ) 一样，是为数不多的支持M r S I D 压缩影像格式的G I S 。而且该 组件包含超过4 5 个能够嵌入到许多标准的W i n d o w s 开发环境的可编程的A c t i v e X 自动化对 象。它直接支持种类繁多的数据格式( 这次开发所用的C o v e r a g e s 、S h a w F i l e s 、C A D 格式和 M r S I D 数据都在其支持范围之内) ；使用标准的S Q L 表达式
10、的特征属性选择和查询；提供强 大的地理编码引擎和地图显示、查询和分析工具。 3 帮助文件创建软件 利用H T M LH e l 口W o r k s h o p ，首先将每一个帮助主题的内容编辑为一个H T M L 文档文 件，所有的H T M L 文档文件依次编译为帮助工程文件( 后缀为h h p ) ，帮助内容表文件 ( 后缀为h h c ) 和帮助索引文件( 后缀为h h k ) 。最终，将这四种文件编译为能被V B 直接 调用的C H M 文件。 4 程序开发工具 微软公司开发的v i s u a lB a s i c 6 0 作为本影像库开发的首选编程工具。选择它主要因为它 是W i
11、 n d o w B 应用程序开发工具，它真正面向对象。应用程序的开发以对象为基础，并运用 事件驱动机制，实现对W i n d o w s 操作系统的事迹响应，因而利用它能轻而易举地调用 M a p O b j e c t 8 2 0 提供的可编程对象( O b j e c t ) ，完成影像库的功能，调用帮助文件( 即C H M 文件) ，为用户提供运行指导和联机帮助。更重要的是，V B 6 0 提供了大量控件，可以通过 拖放操作完成用户界面设计，从而太大减轻开发工作量，简化界面设计过程。这样不仅有效 地提高应用程序的运行效率与可靠性而且设计出的界面符合W i n d o w s 标准，对用
12、户非常 友好。用过w i “o w s 产品的用户都能很快地正确操作影像库，从而必将更大限度地发挥影 像库的功能。 5 安装盘制作软件 安装盘制作的核心就是将运行编译好的影像库可执行文件( I m a g e B a s e E X E ) 所必须用 到的M a 口O b i e c t B2 0A c t i v e X 控件、W i n d O W sA c t i v e X 控件和动态连接库从目标机上的各路 径中收集起来，指定它们安装到目的机上的各路径中。从而，影像库可执行文件可脱离原来 一3 8 9 的运行环境来单独运行。借助符合当今软件业工业标准的安装盘制作软件不仅能将影像库程 序
13、和可执行文件包装上一个简洁濠亮的安装界面，便于用户安装；而且能通过编程使安装程 序自动完成必要的系统设置，节省大量的安装调试时间。 辅助影像库设计与开发的软件还有： E R D A S l m a g i n e ：主要用于影像的几何校正； A r c l n 9 8 0 ：主要用于生成C O V E R A G E S 文件o A r c V k w 3 2 ：主要用于生成S h a p e s 文件： 其软件集成开发方案如图2 所示。 圈2 影像库建设的软件集成开发方案 三、影像库功能简介 开发出的影像库功能如图3 所示。可以将它们分为五大类： 1 基本查阅功能 包括放大、缩小、漫游和全图
14、等四项功能。使用该功能，用户可以任意放大、缩小和漫 游天津市市区的影像，直至获得满意的结果。 ( 1 ) 放大：采用无级放大和固定比例放大等两种方式。元级放大就是脱动鼠标进行开窗 放大，放大的范围取决于所开窗口的太小；固定比例又提供六种供用户选择：1 2 5 、 1 5 0 、1 7 5 、2 0 。、2 5 0 和4 0 0 。选择其中任一种比倒后，单击鼠标左健以点击位置 为中心，就以该种比例放大。 ( 2 ) 缩小：采用固定比例缩小的方式。固定比例又提供四种供用户选择：7 5 、5 0 、 2 5 和1 0 。选择其中任一种比例后，单击鼠标左键以点击位置为中心，就以该种比例缩 小。 ( 3
15、 ) 漫游：按住鼠标左键，拖动“手”状箭头，影像反向移动，即实现影像库的漫游功 能。 ( 4 ) 全图：它是为了满足用户查看天津市概貌的一种工具。单击“全图”按钮，或在 “工具”菜单上选择“全图”选项，整个夭津市市区的影像就毫无保留地显示在屏幕上。 3 9 0 圈3 天津市市区真彩色正射影像库用户界面及功能 2 信息查询功能 分两种查询：属性信息和空间查询。 属性信息：查询影像上每一目标( 任意一点或任意一小区域) 所包含的属性信息。 空间查询：根据矢量数据所固有的属性( 如道路名、地名、标准图幅的图号等) ，将含 有该属性的影像快速显示在屏幕上。 3 测功能 量测感兴趣目标的长度和面积。鼠标
16、左键沿该目标的边缘单击，就会生成一条曲线或多 边形。该曲线的长度或多边形的面积就显示在下部状态栏的第三窗格中。为了满足不同的用 户对不同的面积单位的需求，影像库提供几种国内流行的面积单位为平方公里、平方米、公 3 9 1 顷和亩。 4 裁切功能 用于裁切感兴趣区。如果对屏幕上的影像感兴趣，想保留下来，就选择“矩形框裁切”。 然后鼠标左键拖动，形成一个矩形框。这个矩形框中的影像就能裁切下来( 当然，还可以微 调该矩形框的位置，使感兴趣的影像完全落在矩形框中) ，最后保存为一个B M P 文件。 同时，可以根据“顶点裁切”( 左上角和右下角坐标) 、“点线裁切”( 左上角坐标和长、 宽度) 、“图幅裁切”( 标准图幅( 如1 ：5 0 0 ，1 ：2 0 0 0 ) 的图号) 来裁切影像，并保存为一个 B M P 文件。 5 图层处理功能 包括叠加图层、移去图层和图层编辑等三项功能。 本影像库能叠加C o v e r a g e s 、S h
