CN103246434A - 一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统，属于对地观测领域。针对遥感卫星运行可视化仿真的要求，对卫星的运行状态进行二维和三维的可视化显示：包括与地理信息数据库相连的地理数据可视化部分、与卫星数据库相连的卫星轨道及工作计划获取部分、与卫星轨道及工作计划获取部分相连的载荷对地观测范围计算部分、与载荷对地观测范围计算部分相连的自定义图形可视化部分、与地理数据可视化部分和自定义图形可视化部分均相连的二维和三维可视化窗口部分七个部分。本发明支持对大多数遥感影像的显示，可扩展式设计满足新增资源的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统，属于对地观测领域。
背景技术
遥感卫星资源可视化系统是遥感卫星地面系统工程的一部分，通过对卫星资源进行仿真模拟，提供一个直观地了解卫星运动状态的方式，由此对卫星运行状态进行掌握，并以此为依据及时调整其运行状态；决策人员也可以根据仿真显示的实际情况，结合其它因素进行综合决策。
现有的卫星可视化仿真显示系统大多由各卫星的运管部门进行开发，主要针对特定的卫星，专一性较强，对各种输入的资源的格式要求较高，可扩展性较差。若要对新发射的卫星进行可视化显示，往往需要对原系统进行较大的修改才可实现，造成各种资源上的浪费。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术中的不足之处，提出了一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统，包括与地理信息数据库相连的地理数据可视化部分、与卫星数据库相连的卫星轨道及工作计划获取部分、与卫星轨道及工作计划获取部分相连的载荷对地观测范围计算部分、与载荷对地观测范围计算部分相连的自定义图形可视化部分、与地理数据可视化部分和自定义图形可视化部分均相连的二维和三维可视化窗口部分七个部分。
（1）所述的地理信息数据库部分，用来存储二维及三维可视化窗口所需的各种地理信息数据，包括矢量、栅格、DEM等多种类型的数据，同时提供输入和输出接口，供其它模块调用。
（2）所述的卫星数据库部分，用来存储常见的卫星及其载荷的各种属性，如卫星名、载荷名、载荷观测幅宽、载荷分辨率等。
（3）所述的卫星轨道及工作计划获取部分，可以从外部获取卫星的轨道数据及工作计划，解析生成系统能识别的数据格式，提供可扩展的外部接口，适应多种数据获取方式。
（4）所述的载荷对地观测范围计算部分，可以根据卫星轨道数据，结合载荷的相关属性，计算出载荷的对地观测范围。
（5）所述的地理信息数据可视化部分，可以读取不同格式的地理信息数据，并将其显示在二维和三维界面之中。
（6）所述的自定义图形可视化部分，可以根据卫星轨道、载荷观测范围、卫星工作计划等数据，按其实际表现形式，抽象出不同的几何图形，显示在二维和三维界面之中。
（7）所述的二维和三维可视化窗口，用来接收外部输入的可视化数据，提供二维和三维可视化显示框架，显示相应的图形元素。
本发明的一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统，具体工作步骤为：
步骤一、系统在启动之后，首先由地理信息数据可视化部分从地理信息数据库部分加载地理信息数据到二维和三维可视化窗口部分，随后等待响应用户的各种操作输入；
步骤二、获取用户对卫星数据库部分的操作输入，包括待显示卫星的选取，载荷的选取，仿真显示时间段的选取；
步骤三、系统根据步骤二中获取的操作输入，从卫星数据库部分获取相应的各种可视化仿真所需的数据，计算步骤二中用户选取载荷的对地观测范围；
步骤四、自定义图形可视化部分结合卫星轨道及工作计划获取部分对步骤三得到的结果进行处理，并将结果显示在二维和三维可视化窗口部分；
步骤五、系统停止仿真，点击关闭时退出系统。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明是基于ArcGIS Engine和OpenGL的多星资源可视化系统，与一般的卫星可视化仿真显示方案，本发明主要有以下三点优势：
1. 本系统的可视化显示部分基于ArcGIS Engine和OpenGL，通过ArcGIS Engine可以支持对大多数遥感影像的显示，且具有优良的可视化显示效果，通过OpenGL，可以自定义各种复杂的几何图形，且具有较高的显示效率。
2. 本系统采用的卫星、地理信息、轨道等数据均采用可扩展式设计，支持对多颗卫星的仿真可视化显示，可以很方便地对现有资源进行扩展，满足新增资源的需要。
3. 本系统可对遥感卫星的数据获取全过程进行可视化仿真，并可将获取的遥感数据进行叠加显示，及时对观测结果进行评估。
附图说明
图1为基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统结构图；
图2为基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统工作流程图；
图3为环境减灾卫星可视化显示系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行解释。
图1为基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统结构图，包括与地理信息数据库相连的地理数据可视化部分、与卫星数据库相连的卫星轨道及工作计划获取部分、与卫星轨道及工作计划获取部分相连的载荷对地观测范围计算部分、与载荷对地观测范围计算部分相连的自定义图形可视化部分、与地理数据可视化部分和自定义图形可视化部分均相连的二维和三维可视化窗口部分七个部分。
所述的“地理信息数据库”部分，可以根据常见的地理信息数据库的特点对其进行管理，支持多种格式的地理信息数据。并可以通过扩展接口，提供多种类型的地理信息数据获取方式，实现对不同途径数据的获取和更新。
本系统支持的地理信息数据格式包括：tiff，gdb，shp，jpeg，raw，DEM等，支持的数据获取方式包括本地文件、局域网内的空间数据库、网络图层、瓦片式地图等。
所述的“卫星数据库”部分，用来存储遥感卫星主要属性，如名称、国家、运营机构、轨道类型等。同时针对遥感卫星上的各个载荷，存储其主要属性，如名称、幅宽、观测角、侧摆角等。结合数据库的各种特点，提供查询、修改、增加、删除功能，使卫星及载荷的数目可扩展，支持对多星资源的管理。
本系统支持的卫星包括：HJ-1A/B，CBERS-02B，LANDSAT-5，LANDSAT-7，BEIJING-1，SPOT-5，ZY-03，ZY-02-C等。
所述的“卫星轨道及工作计划获取”部分，可以根据卫星资源可视化要求，获取并存储卫星在某一时间段内的轨道数据及工作计划，提供数据获取扩展接口，提供多种数据获取方式，在不能满足数据获取需求时，通过自定义的数据获取插件，适应不同格式的轨道数据。
本系统支持的轨道数据及工作计划获取方式包括：从本地文件读取、利用轨道根数进行计算、从FTP获取数据文件等。
所述的“载荷对地观测范围计算”部分，可以根据根据载荷所属卫星的运动轨迹，结合其观测角和侧摆角等属性，计算载荷的对地观测范围，输出供可视化显示使用。
本系统可根据幅宽或观测角对载荷的对地观测范围进行计算，同时结合其侧摆角和前视、后视角等参数，可计算载荷在各种非常规模式下的观测范围。
所述的“自定义图形可视化”部分，可以根据卫星轨道、载荷观测范围、卫星工作计划等数据，通过建立二维和三维的世界地图场景，将卫星的运行轨迹显示在二维和三维场景之中，并根据卫星的工作计划，对卫星实际的工作状态进行仿真模拟。
本系统的工作流程，分为如下步骤为：
步骤一、系统在启动之后，首先由地理信息数据可视化部分从地理信息数据库部分加载地理信息数据到二维和三维可视化窗口部分，随后等待响应用户的各种操作输入；
步骤二、获取用户对卫星数据库部分的操作输入，包括待显示卫星的选取，载荷的选取，仿真显示时间段的选取；
步骤三、系统根据步骤二中获取的操作输入，从卫星数据库部分获取相应的各种可视化仿真所需的数据，计算步骤二中用户选取载荷的对地观测范围；
步骤四、自定义图形可视化部分结合卫星轨道及工作计划获取部分对步骤三得到的结果进行处理，并将结果显示在二维和三维可视化窗口部分；
步骤五、用户停止可视化显示后，系统结束工作。
实施例
下面结合一个实例对本发明作进一步说明。
1.启动多星资源可视化系统
2.在卫星树状图上勾选待显示的BEIJING-1卫星和CCD载荷
3.选取仿真显示的时间段，从北京时间2013年1月10日至2013年1月15日，如果是实时显示，则勾选实时显示
4.点击开始仿真
5.界面上显示各种图形，包括地球模型、BEIJING-1卫星模型、卫星轨道、星下点轨迹、观测范围、观测区域、晨昏线、光影、视场角、过站预报等。
6.点击停止仿真，界面上的图形不显示
7.点击退出，系统停止工作
环境减灾卫星可视化显示系统是本系统的应用之一，主要功能包括对环境减卫星（HJ-1A, HJ-1B, HJ-1C）进行可视化显示，同时对其它国内外常见的遥感卫星如SPOT-5, LANDSAT-5, LANDSAT-7, GEOEYE-1等进行可视化显示。其结构如图2所示。
其中环境星的轨道数据从FTP获得，工作计划从公共数据库中获得，其它卫星的轨道数据由其两行根数计算而得，地理信息数据库采用本地的空间数据库。除此之外，该系统其他部分与基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统的结构一致。
Claims (4)
1.一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统，其特征在于包括以下七个部分：与地理信息数据库相连的地理数据可视化部分、与卫星数据库相连的卫星轨道及工作计划获取部分、与卫星轨道及工作计划获取部分相连的载荷对地观测范围计算部分、与载荷对地观测范围计算部分相连的自定义图形可视化部分、与地理数据可视化部分和自定义图形可视化部分均相连的二维和三维可视化窗口部分。
2.根据权利要求1所述的一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统，其特征在于所述的地理信息数据库部分支持的地理信息数据格式包括：tiff，gdb，shp，jpeg，raw，DEM等，支持的数据获取方式包括本地文件、局域网内的空间数据库、网络图层、瓦片式地图等。
3.根据权利要求1所述的一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统，其特征在于所述的卫星数据库部分支持的卫星包括：HJ-1A/B，CBERS-02B，LANDSAT-5，LANDSAT-7，BEIJING-1，SPOT-5，ZY-03，ZY-02-C等。
4.根据权利要求1所述的一种基于ArcGIS Engine及OpenGL的多星资源可视化系统，其特征在于所述的卫星轨道及工作计划获取部分支持的轨道数据及工作计划获取方式包括：从本地文件读取、利用轨道根数进行计算、从FTP获取数据文件等。
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