CN115048014A - 一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统、方法、存储介质和电子设备 - Google Patents
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Abstract
基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统及方法，涉及遥感技术领域，解决了解译效率低、操作复杂、无法实时掌握解译进度的问题。系统包括：在线创建任务模块用于创建解译任务，存储创建的任务信息；在线分配任务模块用于将任务分解成多个解译区域，分配至对应解译人员，并将分配的结果保存到数据库；在线目视解译模块用于实现解译人员对各自解译区域样本几何类型的标注以及对应辅助操作；在线管理样本模块用于管理员执行查看样本、审核通过、退回至解译人员以及导出到本地的操作；在线管理任务模块用于管理员执行任务的创建、结束、删除、编辑以及解译人员与解译区域的重新划分操作。本发明可应用于处理海量遥感影像中。
Description
技术领域
本发明涉及遥感科学技术领域，尤其涉及基于卫星遥感影像的在线目视解译技术。
背景技术
大型的遥感卫星星座拥有丰富的多维度卫星数据资源，可为农林生产、环境监测、智慧城市、地理测绘、土地规划等各领域提供高质量的遥感信息和产品服务，在提供服务时，往往需要影像与矢量数据结合的形式，其中影像卫星遥感影像，矢量数据为垃圾、河流、裸土、树木等的点位信息与属性信息，而大多矢量数据基于卫星遥感影像的目视解译获取。同时目视解译获取的矢量数据样本，也为深度学习、机器学习等算法的自动化识别提供基础。因此，基于卫星遥感影像的目视解译至关重要。
目前，可以用于卫星遥感影像目视解译的比较常用的为桌面端商业软件，在矢量数据标注、空间分析等方面都表现的十分优秀。但是面对大型卫星遥感影像海量的数据、需要多人协作的目视解译工作时，这些桌面端软件往往不是很好的选择。如何高效便捷的应用海量卫星遥感影像数据，实现多人协作、任务分配、实时进度掌控、数据管理便成为目视解译工作的关键问题。
目前大多数用户都在使用桌面端商业软件进行卫星遥感影像的目视解译。当多人对某个市或某个省的遥感影像进行目视解译时，任务的分配与影像数据的分发便是首要面临的问题。考虑到数据的保密性，往往先确定解译人员对应的影像，然后通过硬盘拷贝或网络传输，最后导入桌面端商业软件进行目视解译，但是对于某个市的影像大小会达到几个G到几百G不等，通过硬盘拷贝或网络传输，往往需要几天的时间，十分麻烦并且影响工作效率。同时桌面端商业软件需要时间打开较大的影像，时常也会出现卡顿的现象。其次，多人在利用桌面端商业软件协作完成同一个解译任务时，往往管理者需要收集多人的解译样本成果，然后进行质检，质检后对不合格的样本退回给解译人员进行更改，重复以上步骤，直到样本满足要求，最后汇总归档，无法实时对解译样本审核与归档。另外，桌面端软件解译时，管理者和解译人员不能实时查看他人的解译样本并且进行操作，无法实时掌握解译进度。再次，桌面端商业软件对电脑配置有一定的要求，购买正版软件也是很大一笔费用，操作也有一定的门槛限制。同时桌面端软件的数据管理，也存在不完整或者丢失的情况，最终仅在本地存储了最终的成果数据，对解译人员的解译样本数据没有详细的记载，无法掌握解译人员的解译效率与工作量。
发明内容
为了解决现有技术解译效率低、操作复杂、无法实时掌握解译进度的问题，本发明提出了一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统及方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统，所述解译系统包括：在线创建任务模块、在线分配任务模块、在线目视解译模块、在线管理样本模块和在线管理任务模块；
所述在线创建任务模块用于管理员创建解译任务，并以MySQL为关系型数据库存储管理员所创建的任务信息；所述在线分配任务模块用于管理员将创建的任务分解成多个解译区域，分配至对应的解译人员，并将分配的结果保存到数据库；所述在线目视解译模块用于实现解译人员对各自解译区域样本几何类型的标注以及对应的辅助操作；所述在线管理样本模块用于管理员执行查看样本、审核通过、退回至解译人员以及导出到本地的操作；所述在线管理任务模块用于管理员执行任务的创建、结束、删除、编辑以及解译人员与解译区域的重新划分操作。
优选地，所述任务信息包括：任务名称、影像服务地址、样本几何类型和样本标签信息。
优选地，所述在线目视解译模块基于OpenLayers与GeoServer的结合实现样本标注及对应的辅助操作。
优选地，所述样本标注及对应的辅助操作包括：勾绘、顶点编辑、拖拽旋转、相交检测、量测、渔网线、透明度调节/卷帘对比和辅助ShapeFile。
一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法，应用所述解译系统，包括如下步骤：
S1、创建任务并对任务进行命名，对卫星遥感影像进行切片后作为样本存储到GIS服务器，添加任务信息并保存到数据库；
S2、在任务中添加解译人员用户信息，基于解译人员的个数将任务划分为多个网格，将每个网格分配给不同的解译人员，并将以上信息保存到数据库；
S3、开始样本标注以及对应的辅助操作；
S4、查看存在且正在运行的全部解译任务，选取要管理的任务，对符合要求的样本进行审核通过操作，不符合要求的样本进行审核退回至解译操作；
S5、确认样本全部符合要求后，对此任务所有的样本进行相交检测，如果存在相交情况则自动删除重新绘制或跳转到相交位置进行更改，如果不存在相交情况，便可以执行结束任务操作。
优选地，所述步骤S3进一步包括：
S31、根据解译样本的几何类型不同，将解译样本信息分别存储在安装了PostGIS插件的PostgreSQL数据库中的点、线、多边形、矩形和圆等五个表中，并利用GeoServer进行服务的发布；
S32、解译人员登录系统选取要进行解译的任务，后台利用Java根据选取任务的Id、解译人员的名字和任务的类型在右侧表格中加载对应的样本数据，前端利用OpenLayers加载样本对应的WMS服务和影像对应的切片服务，并且通过选取任务的Id来对样本对应的WMS服务进行过滤，进而实现地图上显示该任务对应的所有样本；
S33、解译人员在地图上勾绘样本，利用OpenLayers中interaction的Draw方法来实现图形的绘制，获取到样本的顶点坐标，通过WKT形式的数据传给后台，将绘制图形存入数据库，进而完成样本的勾绘；
S34、解译人员对勾绘样本进行修正，提供顶点编辑方式和拖拽方式；
S35、解译人员在解译区域设置渔网线，根据范围参数和横纵向网格数参数，决定每个小网格对应的四个顶点坐标，然后利用OpenLayers的Feature来绘制Pologon，最后加载到Vector图层上，进而完成渔网线的设置与加载。
优选地，步骤S34中所述顶点编辑方式利用OpenLayers中interaction的Select方法选取得到要修改的样本，然后利用interaction的Modify方法进行样本图形的顶点编辑工作，最后通过WFS接口的形式完成样本编辑工作的保存；所述拖拽方式利用ol-ext中interaction的ExtTransform方法来实现样本的拖拽工作。
优选地，步骤S5中所述相交检测包括单个样本自相交检测和多样本间相交检测。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序执行如上所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法。
一种电子设备，包括处理器和存储器，其中处理器、存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序时，实现如权利要求5-8中任意一项所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法。
本发明解决了解译效率低、操作复杂、无法实时掌握解译进度的问题，具体的有益效果为：
本发明针对如何高效便捷的应用海量卫星遥感影像数据，实现多人协作、任务分配、实时进度掌控、数据管理的目视解译工作，提供了WebGIS在线目视解译方法及系统。
首先系统操作相对简单，将桌面端软件复杂的操作，提取出常用的功能在系统中使用，入门门槛较低；其次系统在公司内网或者外网均可以访问使用，在家也可实现办公，且不用安装桌面端软件对电脑配置没有过多要求；通过影像服务的加载，避免了存储较大的影像数据多次重复拷贝，也解决了桌面端软件查看大数据影像卡顿的现象，节省了拷贝数据的时间也保证了加载的流畅度；解译人员任务的分配更加规范，根据渔网线的区域划分，避免少标、漏标或者重复标注的现象；在地图界面展示每个任务所有标注样本的信息，便于查看实时的进度，实现多人的协作；同时在线对样本进行质检，也省去了数据导出导入的麻烦，实时便可以对要修改的样本进行退回与更改；最后将数据存储到数据库进行管理，更加安全与便捷，避免数据丢失等风险。综上所述优点，基于遥感卫星影像的WebGIS在线目视解译方法及系统在处理海量遥感影像中有着广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的解译系统中各个模块的原理框图；
图2为实施例5提供的解译方法的流程图；
图3为所述在线分配任务模块的原理图；
图4为所述在线管理样本模块的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行进一步阐述，需要说明的是，以下实施例仅用于更好地理解本发明技术方案，而不应理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1.
一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统，如图1所示，所述解译系统包括：在线创建任务模块、在线分配任务模块、在线目视解译模块、在线管理样本模块和在线管理任务模块；
所述在线创建任务模块用于管理员创建解译任务，并以MySQL为关系型数据库存储管理员所创建的任务信息；所述在线分配任务模块工作原理如图3所示，用于管理员将创建的任务分解成多个解译区域，分配至对应的解译人员，并将分配的结果保存到数据库；所述在线目视解译模块用于实现解译人员对各自解译区域样本几何类型的标注以及对应的辅助操作；所述在线管理样本模块工作原理如图4所示，用于管理员执行查看样本、审核通过、退回至解译人员以及导出到本地的操作；所述在线管理任务模块用于管理员执行任务的创建、结束、删除、编辑以及解译人员与解译区域的重新划分操作。
实施例2.
本实施例为对实施例1的进一步举例说明，如图1所示，其中所述任务信息包括：任务名称、影像服务地址、样本几何类型和样本标签信息。
实施例3.
本实施例为对实施例1的进一步举例说明，其中所述在线目视解译模块基于OpenLayers与GeoServer的结合实现样本标注及对应的辅助操作。
实施例4.
本实施例为对实施例1的进一步举例说明，如图1所示，其中所述样本标注及对应的辅助操作包括：勾绘、顶点编辑、拖拽旋转、相交检测、量测、渔网线、透明度调节/卷帘对比和辅助ShapeFile。
勾绘：点击地图任意一点开始勾绘，双击完成此样本的标注，填入省市县等信息，信息会存入数据库，此时一个样本的解译工作便完成。
顶点编辑：对管理员退回的样本进行修改，再次等待管理员的审核。点击顶点编辑按钮，单击选中样本，再次单击即可开始对样本图形的顶点进行编辑，双击完成编辑，样本的几何形状改变随之保存到数据库。也支持撤销(CTRL+Z)和反撤销(CTRL+Y)的快捷键操作。
拖拽旋转：对管理员退回的样本进行修改，再次等待管理员的审核。点击拖拽旋转按钮，单击选中样本，再次单击即可开始对样本图形进行拖拽旋转，双击完成拖拽旋转操作，样本的几何形状改变随之保存到数据库。也支持撤销(CTRL+Z)和反撤销(CTRL+Y)的快捷键操作。
相交检测：主要包括单个样本自相交的排除与多个样本彼此是否存在相交的检测，保证解译人员标注样本的质量。只有相交检测后不存在相交的样本才可以提交任务完成此解译任务的标注工作。
量测：为解译人员提供距离、面积的测量功能。
渔网线：允许解译人员在自己的解译区域设置渔网线，横纵向的网格数参数可自行设置，方便查看与规划解译的进度与并且记录。
透明度调节/卷帘对比：根据任务对应的影像服务个数来决定。单个影像服务时，可以进行影像服务透明度的调节；多个影像服务时，可以进行任意两个影像服务的卷帘对比。
辅助ShapeFile：用户可上传ShapeFile、自定义配色、关闭、打开、删除等常用操作。
本实施例提供的系统操作相对简单，在公司内网或者外网均可以访问使用，且不用安装桌面端软件对电脑配置没有过多要求；通过影像服务的加载，避免了存储较大的影像数据多次重复拷贝，也解决了桌面端软件查看大数据影像卡顿的现象，节省了拷贝数据的时间也保证了加载的流畅度；解译人员任务的分配更加规范，根据渔网线的区域划分，避免少标、漏标或者重复标注的现象；在地图界面展示每个任务所有标注样本的信息，便于查看实时的进度，实现多人的协作；同时在线对样本进行质检，也省去了数据导出导入的麻烦，实时便可以对要修改的样本进行退回与更改；最后将数据存储到数据库进行管理，更加安全与便捷，避免数据丢失等风险。
实施例5.
本实施例提出了一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法，所述方法流程大体如图2所示，其应用权利要求实施例1-4中任一项所述的解译系统，包括如下步骤：
S1、创建任务并对任务进行命名，对卫星遥感影像进行切片后作为样本存储到GIS服务器，添加任务信息并保存到数据库；
S2、在任务中添加解译人员用户信息，基于解译人员的个数将任务划分为多个网格，将每个网格分配给不同的解译人员，并将以上信息保存到数据库；
S3、开始样本标注以及对应的辅助操作；
S4、查看存在且正在运行的全部解译任务，选取要管理的任务，对符合要求的样本进行审核通过操作，不符合要求的样本进行审核退回至解译操作；
S5、确认样本全部符合要求后，对此任务所有的样本进行相交检测，如果存在相交情况则自动删除重新绘制或跳转到相交位置进行更改，如果不存在相交情况，便可以执行结束任务操作。
实施例6.
本实施例为对实施例5的进一步举例说明，其中所述步骤S3进一步包括：
S31、根据解译样本的几何类型不同，将解译样本信息分别存储在安装了PostGIS插件的PostgreSQL数据库中的点、线、多边形、矩形和圆等五个表中，并利用GeoServer进行服务的发布；
S32、解译人员登录系统选取要进行解译的任务，后台利用Java根据选取任务的Id、解译人员的名字和任务的类型在右侧表格中加载对应的样本数据，前端利用OpenLayers加载样本对应的WMS服务和影像对应的切片服务，并且通过选取任务的Id来对样本对应的WMS服务进行过滤，进而实现地图上显示该任务对应的所有样本；
S33、解译人员在地图上勾绘样本，利用OpenLayers中interaction的Draw方法来实现图形的绘制，获取到样本的顶点坐标，通过WKT形式的数据传给后台，将绘制图形存入数据库，进而完成样本的勾绘；
S34、解译人员对勾绘样本进行修正，提供顶点编辑方式和拖拽方式；
S35、解译人员在解译区域设置渔网线，根据范围参数和横纵向网格数参数，决定每个小网格对应的四个顶点坐标，然后利用OpenLayers的Feature来绘制Pologon，最后加载到Vector图层上，进而完成渔网线的设置与加载。
实施例7.
本实施例为对实施例6的进一步举例说明，其中步骤S34中所述顶点编辑方式利用OpenLayers中interaction的Select方法选取得到要修改的样本，然后利用interaction的Modify方法进行样本图形的顶点编辑工作，最后通过WFS接口的形式完成样本编辑工作的保存；所述拖拽方式利用ol-ext中interaction的ExtTransform方法来实现样本的拖拽工作。
实施例8.
本实施例为对实施例6的进一步举例说明，其中步骤S5中所述相交检测包括单个样本自相交检测和多样本间相交检测。
单个样本的自相交情况，主要用于多边形绘制时，绘制的图形自身不符合拓扑规则存在了自相交情况。根据绘制多边形交点个数与边数的比较得出是否存在自相交，如果自相交立即自动删除重新绘制。(利用turf.js中的lineString来获取多边形的边数，turf.js中的lineIntersect来获取交点的个数。)
多个样本彼此相交情况，主要用于多边形绘制完成时，检测绘制的多个样本中是否存在两两相交的情况。解译人员检测自己标注的该任务所有样本之间是否存在两两相交的情况，管理员检测该任务所有样本之间是否存在两两相交的情况。检测的原理，正向检测第一个多边形的所有点是否存在点在之后的多边形内，按顺序类推之后多边形的所有点是否存在点在该多边形之后的多边形内，检测到最后一个多边形；反向检测相同，从最后一个多边形的所有点是否存在点在之前的多边形内，按顺序类推之前多边形的所有点是否存在点在该多边形之前的多边形内，检测到第一个多边形。检测到存在点在其他多边形内，则结束检测判定为彼此相交，并跳转到相交位置进行更改。(利用WFS服务接口的形式获取得到要检测的样本，然后利用OpenLayers自带的containsXY来判定点是否在多边形内。)
实施例9.
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序执行如实施例5-8中任意一项所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法。
实施例10.
本实施例提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，其中处理器、存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序时，实现如实施例5-8中任意一项所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法。
实施例11.
本实施例应用以上实施例所述的解译系统和方法，以一张长春市的影像图作为解译样本，使用本实施例的系统1-2s即可加载完成，以此建立长春市垃圾分类解译任务，管理员分配给2个解译人员同时进行解译，需要1天即可完成所有解译任务，解译任务过程中，管理员和每位解译人员可以实时查看他人的解译样本并且进行操作，可以实时掌握解译进度，便于掌握解译人员的解译效率与工作量。
而使用现有的桌面端解译软件需要8-10s才能加载完成，2个解译人员不可以同时进行解译工作，最快需要1.5天才能完成解译任务，任务完成后仅能得到最终的解译结果，无法对每名解译人员的解译效率与工作量进行掌握。
以上可以证明，本发明提供的解译系统与解译方法，解决了桌面端软件查看大数据影像卡顿的现象，且便于查看实时的进度，实现多人的协作，在处理海量卫星遥感影像中有着广阔的应用前景。
Claims (10)
1.一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统，其特征在于，所述解译系统包括：在线创建任务模块、在线分配任务模块、在线目视解译模块、在线管理样本模块和在线管理任务模块；
所述在线创建任务模块用于管理员创建解译任务，并以MySQL为关系型数据库存储管理员所创建的任务信息；所述在线分配任务模块用于管理员将创建的任务分解成多个解译区域，分配至对应的解译人员，并将分配的结果保存到数据库；所述在线目视解译模块用于实现解译人员对各自解译区域样本几何类型的标注以及对应的辅助操作；所述在线管理样本模块用于管理员执行查看样本、审核通过、退回至解译人员以及导出到本地的操作；所述在线管理任务模块用于管理员执行任务的创建、结束、删除、编辑以及解译人员与解译区域的重新划分操作。
2.根据权利要求1所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统，其特征在于，所述任务信息包括：任务名称、影像服务地址、样本几何类型和样本标签信息。
3.根据权利要求1所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统，其特征在于，所述在线目视解译模块基于OpenLayers与GeoServer的结合实现样本标注及对应的辅助操作。
4.根据权利要求3所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统，其特征在于，所述样本标注及对应的辅助操作包括：勾绘、顶点编辑、拖拽旋转、相交检测、量测、渔网线、透明度调节/卷帘对比和辅助ShapeFile。
5.一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法，其特征在于，应用权利要求1-4中任一项所述的解译系统，包括如下步骤：
S1、创建任务并对任务进行命名，对卫星遥感影像进行切片后作为样本存储到GIS服务器，添加任务信息并保存到数据库；
S2、在任务中添加解译人员用户信息，基于解译人员的个数将任务划分为多个网格，将每个网格分配给不同的解译人员，并将以上信息保存到数据库；
S3、开始样本标注以及对应的辅助操作；
S4、查看存在且正在运行的全部解译任务，选取要管理的任务，对符合要求的样本进行审核通过操作，不符合要求的样本进行审核退回至解译操作；
S5、确认样本全部符合要求后，对此任务所有的样本进行相交检测，如果存在相交情况则自动删除重新绘制或跳转到相交位置进行更改，如果不存在相交情况，便可以执行结束任务操作。
6.根据权利要求5所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：
S31、根据解译样本的几何类型不同，将解译样本信息分别存储在安装了PostGIS插件的PostgreSQL数据库中的点、线、多边形、矩形和圆等五个表中，并利用GeoServer进行服务的发布；
S32、解译人员登录系统选取要进行解译的任务，后台利用Java根据选取任务的Id、解译人员的名字和任务的类型在右侧表格中加载对应的样本数据，前端利用OpenLayers加载样本对应的WMS服务和影像对应的切片服务，并且通过选取任务的Id来对样本对应的WMS服务进行过滤，进而实现地图上显示该任务对应的所有样本；
S33、解译人员在地图上勾绘样本，利用OpenLayers中interaction的Draw方法来实现图形的绘制，获取到样本的顶点坐标，通过WKT形式的数据传给后台，将绘制图形存入数据库，进而完成样本的勾绘；
S34、解译人员对勾绘样本进行修正，提供顶点编辑方式和拖拽方式；
S35、解译人员在解译区域设置渔网线，根据范围参数和横纵向网格数参数，决定每个小网格对应的四个顶点坐标，然后利用OpenLayers的Feature来绘制Pologon，最后加载到Vector图层上，进而完成渔网线的设置与加载。
7.根据权利要求6所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法，其特征在于，步骤S34中所述顶点编辑方式利用OpenLayers中interaction的Select方法选取得到要修改的样本，然后利用interaction的Modify方法进行样本图形的顶点编辑工作，最后通过WFS接口的形式完成样本编辑工作的保存；所述拖拽方式利用ol-ext中interaction的ExtTransform方法来实现样本的拖拽工作。
8.根据权利要求5所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法，其特征在于，步骤S5中所述相交检测包括单个样本自相交检测和多样本间相交检测。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序执行如权利要求5-8中任意一项所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中处理器、存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序时，实现如权利要求5-8中任意一项所述的基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译方法。
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| CN202210568480.6A CN115048014A (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种基于卫星遥感影像的WebGIS在线目视解译系统、方法、存储介质和电子设备 |
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2022
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