專利名稱：多衛星遙感數據遠程實時播報系統及方法
技術領域：
本發明涉及遙感數據快速遠程實時顯示領域，尤其涉及一種多衛星遙感數據遠程實時播報系統及方法。
背景技術：
隨著空間技術的發展，遙感衛星影像的空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率大大提高，獲取的遙感數據越來越多。這些遙感數據在農、林、水利、資源、城市管理、環境保護、防災減災等方面發揮著重要作用。這些應用部門也對遙感數據服務提出了更高要求，需要遙感數據及時按需的提供。目前的情況是遙感數據的接收與處理速度較快，而數據分發卻相對成為了瓶頸。也就是數據從接收到交付用戶的長鏈條中最后一公里成為瓶頸。數據接收處理后在到達用戶前需要對數據進行編目上網工作，用戶在網絡上查詢到需要數據后再進行訂購與下載，這一過程是一個比較復雜與耗時的過程。這對遙感數據應用在應急減災等需要快速反應的領域造成制約。如何快速將遙感影像呈現給用戶，使用戶盡快了解目標區域的數據情況是一個迫切需要解決的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種多衛星遙感數據遠程實時播報系統及方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:一種多衛星遙感數據遠程實時播報系統，包括:數據綜合處理層模塊、數據傳輸層模塊和播報顯示層模塊；所述數據綜合處理層模塊、所述數據傳輸層模塊和所述播報顯示層模塊順序連接。優選的，所述數據綜合處理層模塊包括:數據獲取模塊、空間定位模塊和播報格式輸出模塊；所述數據傳輸層模塊包括:打包模塊、解包模塊和通訊模塊；所述播報顯示層模塊包括:數據接入模塊和顯示模塊。一種多衛星遙感數據遠程實時播報方法，包括以下步驟:SI，所述數據綜合處理層模塊，根據衛星成像物理模型對下行數據空間定位，實時計算并生成衛星下行數據與地理坐標之間的對應關系；根據所述對應關系，將地理參考坐標逆投影到原始下行遙感影像中，生成播報數據；S2，所述數據傳輸層模塊，對所述播報數據壓縮打包與傳輸，傳輸給所述播報顯示層模塊；數據傳輸層模塊與數據綜合處理層模塊同步運行，根據所述數據綜合處理層模塊的數據處理速度同步數據傳輸速度；S3,所述播報顯示層模塊，根據播報終端的分辨率自動調節顯示圖像的分辨率并將所述播報數據實時轉換為圖像顯示出來，當顯示的圖像滾動時，使用濾波技術調節滾動速度，減少滾動中的圖像抖動現象。
優選的，SI具體包括以下步驟:S11，所述數據獲取模塊，從衛星天線接收系統獲取衛星下行遙感數據，將衛星下行遙感數據進行解析并格式規整，并從所述遙感數據中提取衛星參數信息；S12，所述空間定位模塊通過光線跟蹤方法，將傳感器坐標系平面上的位置映射到地球表面經緯度橢球面，形成一個映射網格文件；所述網格文件中記錄了所述遙感數據中的原始遙感影像上的坐標與地球表面經緯度之間的映射關系；根據所述映射關系將矢量地圖數據變形后和所述遙感影像疊合；S13，所述播報格式輸出模塊，基于矢量地圖數據和所述遙感影像疊合后的數據按照播報數據模型生成輸出播報數據。優選的，所述播報數據模型中包含播報數據的圖像屬性描述信息、衛星參數信息、網格文件數據以及矢量地圖數據，其中矢量地圖數據已經投影到衛星遙感影像數據坐標系中；所述圖像屬性描述信息包括圖像的尺寸、深度和金字塔分塊方式，所述衛星參數信息包括衛星名稱和傳感器。優選的，S12具體為:把矢量地圖數據轉載到內存中，為矢量地圖數據中的每一個數據點都建立一個經緯度到衛星遙感影像圖坐標的映射點對，并記錄這個點對是否已經有效的標志；然后在網格文件中搜索所包含的矢量點并對其進行投影處理，逐步建立網絡文件，在網格文件逐步建立的過程中不斷對矢量地圖數據中的每一個數據點掃描，如果落在新推進的衛星影像區域中就對其進行投影處理，并且設置標志，下次再掃描的時候直接跳過已經設置標志的數據點，以提高效率。優選的，S2具體為:數據傳輸層模塊對播報數據進行打包操作，將打包后的數據傳送給播報顯示層模塊；所述數據傳輸層模塊以C/S方式工作，在服務端對播報數據打包，按照播報數據生成的速度將播報數據模型中包含的多個小文件打包到數據流中；通訊模塊按照傳輸協議將數據傳輸到播報顯不層模塊；數據傳輸層模塊相對于對數據綜合處理層模塊生成的播報數據進行了一次轉發，在客戶端與服務端實現播報數據的同步。優選的，S3具體為:所述播報顯示層模塊的數據接入模塊建立一個三層緩存結構，該三層緩存結構包括離線層、近線層和在線層；離線層通過數據傳輸層模塊的接口訪問網絡上服務端的網絡數據；獲取網絡數據后將網絡數據緩存在客戶端的硬盤上，作為三層緩存結構中所述近線層的數據源；所述近線層從本地磁盤讀取所述數據源數據，并檢查所述數據源數據的完備性；在線層通過調用操作系統提供的DirectX接口直接訪問顯卡的內存，將所述數據源數據轉換為DirectX界面中的紋理、頂點對象；所述三層緩存結構根據顯示狀態做動態調整，控制數據在各層中的載入與清理；播報顯示層模塊的顯示模塊調用DirectX接口實現所述數據源數據中的遙感影像數據與矢量數據的疊加顯示；所述顯示模塊在DirectX界面中建立影像層與矢量信息層，分別在這兩個層中載入繪制對象，進行繪制操作；所述顯示模塊根據衛星飛行的軌道參數計算圖像的滾動速度，每一幀圖像的位移量與該幀到上一幀的間隔時間相關，計算每一幀圖像的移動距離時使用了濾波方法；所述濾波方法具體是記錄若干幀圖像位移量，取該若干幀圖像位移的中位數作為下一幀圖像的位移量。優選的，在所述播報顯示層模塊中的顯示模塊包括DirectX和/或SlimDX，解析所述衛星遙感數據時使用了 GDAL ；在遙感數據實時播報的過程中，數據綜合處理層模塊、數據傳輸層模塊和播報顯示層模塊同步運行，在數據綜合處理層模塊沒有結束處理前，將已經處理好的播報數據實時地傳輸到播報顯示層模塊進行顯示。優選的，所述遙感影像與所述矢量地圖數據疊合時，所述遙感影像不進行重采樣操作；所述播報數據生成的速度高于衛星下行數據的接收速度。本發明的有益效果是:本發明的實時播報系統通過數據處理層模塊、數據傳輸層模塊、播報顯示層模塊這種三層結構，實時將衛星數據與矢量數據疊加并將全分辨率的快視數據推送給用戶，提供用戶觀看快視數據的顯示界面。在性能方面，通過數據處理層對遙感衛星數據與矢量數據疊加的逆投影方法，高速將矢量數據疊加到遙感影像上，處理速度滿足衛星數據實時播報的要求；數據播報顯示使用多重緩沖以及圖像移動速度濾波方法，滿足海量遙感影像的平滑播放；定義播報數據格式，當有新衛星加入系統時，不需要修改系統，通過參數模板配置即可完成功能的擴展。
圖1是本發明的多衛星遙感數據遠程實時播報方法的步驟流程示意圖；圖2是本發明的多衛星遙感數據遠程實時播報系統的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。如圖1-2所示，本發明公開了一種多衛星遙感數據遠程實時播報系統及方法，本發明所述的多衛星遙感數據遠程實時播報系統包括數據綜合處理層，數據傳輸層，播報顯示層；其中數據綜合處理層將多種衛星數據源解析、空間定位并生成播報格式數據。數據綜合處理層具有多種衛星多種傳感器的抽象數據接入接口，各類衛星和傳感器數據接入與處理通過繼承的手段實現和添加，確保了處理功能的按需擴展。數據綜合處理層根據衛星成像物理模型對下行數據空間定位，計算衛星下行數據與地理坐標之間的對應關系。生成坐標對應關系時，將地理參考坐標逆投影到原始下行遙感影像中。數據綜合處理層生成標準播報數據格式，播報數據包括影像數據，矢量數據，矢量與影像映射關系數據；數據傳輸層位于數據綜合處理層與播報顯示層的中間，負責兩個層之間的數據通訊。它包含數據打包模塊、數據解包模塊與數據通訊模塊。數據傳輸與數據綜合處理同步運行，根據數據處理的速度同步數據傳輸速度；數據顯示層包含數據接入模塊與數據顯示模塊。數據接入模塊從數據傳輸層接收播報格式數據，形成三層緩沖結構。數據顯示層調用DireCtX、SlimDX等圖像顯示庫疊加衛星原始影像數據與矢量數據，按照衛星飛行速度滾動疊加后的圖像。播報顯示層根據播報終端的分辨率自動調節顯示圖像的分辨率。圖像滾動時，使用濾波技術調節滾動速度，減少滾動中的圖像抖動現象。數據綜合處理的數據接入模塊主要功能是從衛星天線接收系統獲取衛星下行數據，將衛星下行數據進行格式規整，從數據中提取衛星軌道與姿態等輔助參數，最終將下行數據轉換成統一的系統內部格式。接入的遙感衛星數據包括多顆衛星數據，目前可以接入的衛星數據包括HJ-1A、HJ1B、CBERS, SP0T24、Landsat5等衛星。添加新的衛星時，通過配置衛星成像參數文件增加系統處理新衛星的能力。數據綜合處理層的空間定位模塊通過光線跟蹤方法，將傳感器坐標系平面上的位置映射到地球表面經緯度橢球面，形成一個映射網格文件。網格文件中記錄了衛星原始影像上的坐標與地球表面經緯度之間的映射關系。網格數據生成后，矢量地圖數據通過變形和衛星影像疊合。首先把GIS數據轉載到內存中，每一個點都建立一個經緯度到影像圖坐標的映射點對，還有記錄這個點對是否已經有效的標志。然后網格文件中搜索所包含的矢量點并對其進行投影處理。由于衛星下行數據是逐行接收的，網格文件也是逐步建立的。在網格文件逐步建立的過程中不斷對GIS數據點掃描，如果落在新推進的衛星影像區域中就對其進行投影處理，并且設置標志，下次再掃描的時候就直接跳過提高效率。數據綜合處理層的播報格式輸出模塊按照統一的播報數據模型生成輸出數據格式。播報數據模型中包含播報數據的圖像屬性描述信息，包括圖像的尺寸、深度、金字塔分塊方式等；播報數據模型包含衛星參數信息，如衛星名稱、傳感器等；播報數據模型包括網格數據以及矢量數據，其中矢量數據已經投影到衛星影像數據坐標系中。數據傳輸層對播報數據進行打包操作，將打包后的數據傳送給播報顯示層，在播報顯示層進行解包。數據傳輸層以C/S方式工作。在服務端對播報數據打包，按照播報數據生成的速度將播報數據模型中包含的多個小文件打包的數據流中；通訊模塊按照傳輸協議將數據傳輸到播報顯示層；播報顯示層的解包模塊對數據解包。數據傳輸層相對于對數據綜合處理層生成的播報數據進行了一次轉發，在客戶端與服務端實現了播報數據的同步。播報顯示層對播報數據進行顯示，它包含數據接入模塊與顯示模塊。為了將播報數據讀取到系統的顯存中，播報顯示層的數據接入模塊建立了一個三層緩存結構。該三層緩存結構包括離線層、近線層與在線層。離線層負責讀取網絡數據，它通過數據傳輸層的接口訪問網絡上服務端的數據。獲取網絡數據后將網絡數據緩存在客戶端的硬盤上，作為三層緩存結構中近線層的數據源；近線層從本地磁盤讀取播報格式數據，并負責檢查進線數據的完備性；在線層通過調用操作系統提供的DirectX接口直接訪問顯卡的內存，將播報數據轉換為DirectX界面中的紋理、頂點等對象；三層結構根據顯示狀態做動態調整，控制數據在各層中的載入與清理。播報顯示層的顯示模塊調用DirectX接口實現遙感影像數據與矢量數據的疊加顯示。顯示模塊建立在DirectX界面中建立影像層與矢量信息層，分別在這兩個層中載入繪制對象，進行繪制操作。由于矢量數據與影像數據已經統一到同一個坐標體系下，數據繪制時，只根據需要繪制圖像的位置載入相應數據操作。播報顯示層顯示模塊根據衛星飛行的軌道參數計算圖像的滾動速度。每一幀圖像的位移量與該幀到上一幀的間隔時間相關，由于顯示時系統還要進行其他操作，每一幀的運行時間會有差別。為了使全分辨率遙感影像的滾動平滑均勻，計算每一幀圖像的移動距離時使用了濾波技術。具體實現方法是記錄若干幀圖像位移量，取這若干幀圖像位移的中位數作為下一幀圖像的位移量。這相當于做低通濾波，有效地去除了圖像滾動中的抖動現象。
通過采用本發明公開的上述技術方案，得到了如下有益的效果:本發明的實時播報系統通過數據處理層、數據傳輸層、播報顯示層這種三層結構，實時將衛星數據與矢量數據疊加并將全分辨率的快視數據推送給用戶，提供用戶觀看快視數據的顯示界面。在性能方面，通過數據處理層對遙感衛星數據與矢量數據疊加的逆投影方法，高速將矢量數據疊加到遙感影像上，處理速度滿足衛星數據實時播報的要求；數據播報顯示使用多重緩沖以及圖像移動速度濾波方法，滿足海量遙感影像的平滑播放；定義播報數據格式，當有新衛星加入系統時，不需要修改系統，通過參數模板配置即可完成功能的擴展。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種多衛星遙感數據遠程實時播報系統，其特征在于，包括:數據綜合處理層模塊、數據傳輸層模塊和播報顯示層模塊；所述數據綜合處理層模塊、所述數據傳輸層模塊和所述播報顯示層模塊順序連接。
2.根據權利要求1所述的多衛星遙感數據遠程實時播報系統，其特征在于，所述數據綜合處理層模塊包括:數據獲取模塊、空間定位模塊和播報格式輸出模塊；所述數據傳輸層模塊包括:打包模塊、解包模塊和通訊模塊；所述播報顯示層模塊包括:數據接入模塊和顯示模塊。
3.一種應用權利要求1或2任一所述的實時播報系統進行實時播報的方法，其特征在于，包括以下步驟: Si，所述數據綜合處理層模塊，根據衛星成像物理模型對下行數據空間定位，實時計算并生成衛星下行數據與地理坐標之間的對應關系；根據所述對應關系，將地理參考坐標逆投影到原始下行遙感影像中，生成播報數據； S2，所述數據傳輸層模塊，對所述播報數據壓縮打包與傳輸，傳輸給所述播報顯示層模塊；數據傳輸層模塊與數據綜合處理層模塊同步運行，根據所述數據綜合處理層模塊的數據處理速度同步數據傳輸速度； S3，所述播報顯示層模塊，根據播報終端的分辨率自動調節顯示圖像的分辨率并將所述播報數據實時轉換為圖像顯示出來，當顯示的圖像滾動時，使用濾波技術調節滾動速度，減少滾動中的圖像抖動現象。
4.根據權利要求3所述的實時播報的方法，其特征在于，SI具體包括以下步驟: S11，所述數據獲取模塊，從衛星天線接收系統獲取衛星下行遙感數據，將衛星下行遙感數據進行解析并格式規整，并從所述遙感數據中提取衛星參數信息； S12，所述空間定位模塊通過光線跟蹤方法，將傳感器坐標系平面上的位置映射到地球表面經緯度橢球面，形成一個映射網格文件；所述網格文件中記錄了所述遙感數據中的原始遙感影像上的坐標與地球表面經緯度之間的映射關系；根據所述映射關系將矢量地圖數據變形后和所述遙感影像疊合； S13，所述播報格式輸出模塊，基于矢量地圖數據和所述遙感影像疊合后的數據按照播報數據模型生成輸出播報數據。
5.根據權利要求4所述的實時播報的方法，其特征在于，所述播報數據模型中包含播報數據的圖像屬性描述信息、衛星參數信息、網格文件數據以及矢量地圖數據，其中矢量地圖數據已經投影到衛星遙感影像數據坐標系中；所述圖像屬性描述信息包括圖像的尺寸、深度和金字塔分塊方式，所述衛星參數信息包括衛星名稱和傳感器。
6.根據權利要求4所述的實時播報的方法，其特征在于，S12具體為:把矢量地圖數據轉載到內存中，為矢量地圖數據中的每一個數據點都建立一個經緯度到衛星遙感影像圖坐標的映射點對，并記錄這個點對是否已經有效的標志；然后在網格文件中搜索所包含的矢量點并對其進行投影處理，逐步建立網絡文件，在網格文件逐步建立的過程中不斷對矢量地圖數據中的每一個數據點掃描，如果落在新推進的衛星影像區域中就對其進行投影處理，并且設置標志，下次再掃描的時候直接跳過已經設置標志的數據點，以提高效率。
7.根據權利要求3所述的實時播報的方法，其特征在于，S2具體為:數據傳輸層模塊對播報數據進行打包操作，將打包后的數據傳送給播報顯示層模塊；所述數據傳輸層模塊以C/S方式工作，在服務端對播報數據打包，按照播報數據生成的速度將播報數據模型中包含的多個小文件打包到數據流中；通訊模塊按照傳輸協議將數據傳輸到播報顯示層模塊；數據傳輸層模塊相對于對數據綜合處理層模塊生成的播報數據進行了一次轉發，在客戶端與服務端實現播報數據的同步。
8.根據權利要求3所述的實時播報的方法，其特征在于，S3具體為:所述播報顯示層模塊的數據接入模塊建立一個三層緩存結構，該三層緩存結構包括離線層、近線層和在線層；離線層通過數據傳輸層模塊的接口訪問網絡上服務端的網絡數據；獲取網絡數據后將網絡數據緩存在客戶端的硬盤上，作為三層緩存結構中所述近線層的數據源；所述近線層從本地磁盤讀取所述數據源數據，并檢查所述數據源數據的完備性；在線層通過調用操作系統提供的DirectX接口直接訪問顯卡的內存，將所述數據源數據轉換為DirectX界面中的紋理、頂點對象；所述三層緩存結構根據顯示狀態做動態調整，控制數據在各層中的載入與清理； 播報顯示層模塊的顯示模塊調用DirectX接口實現所述數據源數據中的遙感影像數據與矢量數據的疊加顯示；所述顯示模塊在DirectX界面中建立影像層與矢量信息層，分別在這兩個層中載入繪制對象，進行繪制操作； 所述顯示模塊根據衛星飛行的軌道參數計算圖像的滾動速度，每一幀圖像的位移量與該幀到上一幀的間隔時間相關，計算每一幀圖像的移動距離時使用了濾波方法；所述濾波方法具體是記錄若干幀圖像位移量，取該若干幀圖像位移的中位數作為下一幀圖像的位移量。
9.根據權利要求3所述的實時播報的方法，其特征在于，在所述播報顯示層模塊中的顯示模塊包括DirectX和/或SlimDX，解析所述衛星遙感數據時使用了 GDAL ； 在遙感數據實時播報的過程中，數據綜合處理層模塊、數據傳輸層模塊和播報顯示層模塊同步運行，在數據綜合處理層模塊沒有結束處理前，將已經處理好的播報數據實時地傳輸到播報顯示層模塊進行 顯示。
10.根據權利要求4所述的實時播報的方法，其特征在于，所述遙感影像與所述矢量地圖數據疊合時，所述遙感影像不進行重采樣操作；所述播報數據生成的速度高于衛星下行數據的接收速度。
全文摘要
本發明公開了一種多衛星遙感數據遠程實時播報系統及方法，包括數據綜合處理層模塊、數據傳輸層模塊和播報顯示層模塊；所述數據綜合處理層模塊、所述數據傳輸層模塊和所述播報顯示層模塊順序連接。通過數據處理層模塊、數據傳輸層模塊、播報顯示層模塊這種三層結構，實時將衛星數據與矢量數據疊加并將全分辨率的快視數據推送給用戶，提供用戶觀看快視數據的顯示界面。
文檔編號H04N21/236GK103096129SQ201310037228
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者劉建波, 楊進, 陳甫, 梁龍彬, 李信鵬, 劉士彬, 張靜, 戴芹 申請人:中國科學院對地觀測與數字地球科學中心