CN102354401A

CN102354401A - 一种地表影像分幅编码的方法

Info

Publication number: CN102354401A
Application number: CN2011102821729A
Authority: CN
Inventors: 吕志英; 温小荣; 林国忠; 佘光辉
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明是一种对地表影像进行分幅编码的方法，把经过墨卡托(Mercator)投影后的整幅地球影像(不含南北大约85度以上高纬度区域)进行分幅，以该幅影像中心为顶点，分别与影像四角的顶点构成4幅影像，再分别对分幅后的4幅图像进行同样方式的分幅，直至分幅后得到的地表影像达到所需的要求；并对分幅后的每幅影像进行编码，每幅影像具有特定的地域范围和编码。这种用一维变量来描述二维区域信息的编码方式，大大提高了图幅的检索效率；通过卫星遥感技术获得的原始地表影像资料须进行投影变换和分幅编码后才能用于构建影像数据库。

Description

一种地表影像分幅编码的方法

技术领域

本发明属地理信息系统中地表影像管理领域。

背景技术

海量卫星影像资料的获得，需要有切实有效的手段加强管理，才能提高这些影像资料的利用价值。如何高效地存取和管理海量的遥感图像数据，是迫切需要解决的技术问题，许多学者对这一问题开展了广泛的研究与探讨，这些研究工作的重点大多是利用第三方的地理信息系统结合数据库产品，依赖其对影像数据的处理功能来构建影像数据库，解决了多来源的影像资料入库管理问题，利用元数据的形式与影像关联，并建立索引；从文献资料来看，所构建的数据库大多局限于特定的使用范围，并不能提供开放式的影像数据共享服务。其中，王华斌等[王华斌，唐新明，李黔湘.海量遥感影像数据存储管理技术研究与实现.测绘科学.2008，Vol.33，(6)：156-157]针对影像分块的金字塔模型自身特点，提出了一种基于线性四叉树技术的影像金字塔模型快速索引机制，其影像分块是将一幅大的影像数据分割成许多小块来存放，而且必须对影像块创建高效索引；在金字塔模型中构建线性四叉树索引分为两个步骤：①影像分层分块；②影像块编码。影像分层分块从原始影像数据开始，按照从左至右、自上而下依次按分块规则进行划分，然后进行上一级金字塔数据的分块，依次类推，直到所有影像分块完毕；利用描述数据集内容、质量、表示方式、空间参考系、管理方式以及其他特征信息的遥感影像元数据来实现遥感影像的共享与应用。从该文献来看，其重点是对分块影像的“一种快速索引机制”，通过“元数据”来检索分块影像，而且，是对具体的影像按预定的像素大小进行分块，由不同的影像分块建立起的索引机制是相互独立，无法相互检索。

地球椭球体表面是个曲面，而我们日常生活中的地图及量测空间以及计算机屏幕都是二维平面，因此在地图制图和线性量测时首先要考虑把曲面转化成平面。在使用墨卡托投影的地图中，利用古德曼函数(Gudermannian function)及其逆推导可以在纬度

和经度λ与投影坐标系中的点坐标x和y之间互相转换。x的取值范围为从西经180°到东经180°，即(-π，π)；y值与纬度的非线性关系，使得极点处的y值为正负无穷大()，当y＝±π时，可计算得知

由此可知，墨卡托投影坐标系中由x＝±π和y＝±π构成的一个正方形区域，覆盖了地球表面的绝大部分地区，南北纬度约85.05113°以上的高纬度地区除外。

发明内容

本发明的内容是采用墨卡托(Mercator)投影变换方式的地表影像进行分幅、编码的方法，其最明显的特点是针对地球表面经墨卡托投影变换后、根据地理坐标和视图级别进行分幅，并对分幅后的每幅影像进行编码，以实现有效的地表影像库的构建与管理；每幅影像具有特定的地域范围和编码，这种用一维变量来描述二维区域信息的编码方式，大大提高了图幅的检索效率；通过卫星遥感技术获得的原始地表影像资料须进行投影变换和分幅编码后才能用于构建影像数据库。

地表影像分幅

影像分幅的方法是以该幅投影后影像中心为顶点，分别与影像四角的顶点构成4幅影像，亦即从中心一分为四，简称“四分法”，再分别对分幅后的4幅图像进行同样方式的分幅。通过这种分幅方式，可以对地表区域无限细分，直至分幅后得到的地表影像分辨率达到所需的要求。

把经过墨卡托投影后的整幅地球影像(不含南北大约85度以上高纬度区域)设为1级，经过1次四分法分幅后得到4幅2级影像，则经过n次分幅后得到4ⁿ幅n+1级影像，亦即：经度、纬度均被分为2ⁿ份，全部n+1级影像排列成2ⁿ行×2ⁿ列的阵列，通过行列的下标可以对其中的一幅影像进行定位或检索。

由投影坐标系中每幅影像四角的(x，y)值根据古德曼函数计算出相应的地理坐标(λ，

)，由此可以计算出每幅影像所覆盖的地域范围。

墨卡托投影后的整幅地球影像(不含南北大约85度以上高纬度区域)经过n-1次分幅后排列成2^n-1行×2^n-1列的阵列的4^n-1幅n级影像，设定最北端(最西端)的行(列)为第0行(列)，从北到南(自西至东)依次为0，1，2，...，2^n-1-1行(列)，则第i行、第i列图幅左下角的平面坐标(x，y)可用下列公式计算。投影坐标系中每幅影像所覆盖的范围为2π/2^n-1。

x＝j×2π/2^n-1-π；

y＝(2^n-1-1-i)×2π/2^n-1-π；

再根据古德曼函数即可计算出相应的地理坐标(λ，

)。

如果已知地理坐标(λ，

)，则首先可根据古德曼函数的逆推导计算出相应的投影坐标(x，y)[-π≤x＜π，-π≤y＜π]，再计算出相应的图幅号(i，j)，即：

i＝CEILING((π-y)×2^n-1/2π)-1；

j＝INT((x+π)×2^n-1/2π)；

其中：CEILING(a)表示取大于等于a的最小整数。INT(b)表示对数b取整。

图幅编码方法

图幅编码是指对分幅后的每一幅图像进行命名，任意选取4个不同字符(字母或数字均可)分别代表一分为四后的4幅图像，即代表左上角、右上角、右下角、左下角图像，最顶层的是整幅地表投影，用左下角字符表示，每进行一次分幅，都添加一个相应的位置字符表示该分幅的地址，依次细分，最后形成一个字符串作为相应分幅的编码。从这种编码方法中可以看出，每次形成的编码中都包含了分幅图像的地理位置信息，该字符串作为该幅图像的一种地址表达方式。

图幅编码的特点

1.图幅编码与图幅所对应的地域位置相关，该地域的图像信息与图幅编码密切相关。

2.这种图幅编码方式用一维变量来描述二维的区域信息，大大提高了图幅的检索效率。

3.图幅编码的长度与图幅的分级程度相关，编码越长，对应图幅所代表的地域范围越小，图幅影像越精细。亦即，大地域范围对应短编码，小地域范围对应长编码。地域位置和范围大小通过一个编码来描述也极大地提高了其应用便利性。

附图说明

分幅编码示意一阴影部分图像编码为TSQT

具体实施方式

如附图所示，如果采用“Q、R、S、T”代表左上角、右上角、右下角、左下角图像，则由这4个字符形成的字符串来表示分幅后的每幅图像，其中阴影部分的图像编码为TSQT。

Claims

1.一种地表影像分幅编码的方法，其特征是把经过墨卡托(Mercator)投影后的整幅地球影像(南北纬度约85.05113°以上的高纬度地区除外)进行分幅，首先以该幅影像中心为顶点，分别与影像四角的顶点构成4幅影像，再分别对分幅后的4幅图像进行同样方式的分幅，如此重复，直至所需的影像级别；并对分幅后的每幅影像进行编码，每幅影像具有特定的地域范围和编码。

2.如权利要求1所述，对每幅影像进行编码的方法为：任意选取4个不同字符(字母或数字均可)分别代表一分为四后的4幅图像，即代表左上角、右上角、右下角、左下角图像，整幅地表投影用左下角字符表示，每进行一次分幅，都添加一个相应的位置字符表示该分幅的地址，形成一个字符串作为相应分幅的编码。