CN115203234A

CN115203234A - 一种遥感数据的查询系统

Info

Publication number: CN115203234A
Application number: CN202210826172.9A
Authority: CN
Inventors: 徐子为; 严博; 陈家; 李洁; 邹圣兵
Original assignee: Beijing Shuhui Spatiotemporal Information Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Shuhui Spatiotemporal Information Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-14
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2022-10-18

Abstract

本发明提供一种遥感数据的查询系统，涉及遥感数据技术领域，所述系统包括：数据获取模块，其配置为获取遥感数据，包括影像数据和元数据；数据处理模块，其配置为将影像数据进行处理，基于影像数据得到可用域数据和标签数据；索引创建模块，其配置为根据影像数据、元数据、可用域数据和标签数据进行索引创建，得到编码索引表，所述编码索引表至少包括以下内容：所述元数据的标识名称、所述影像数据编码、所述可用域数据与所述标签数据的关联编码；数据查询模块，其配置为根据所述编码索引表进行查询，得到查询结果。本发明提高了遥感数据的利用率，且查询结果准确，用户操作方便且清晰，提高了用户体验感和查询效率。

Description

一种遥感数据的查询系统

技术领域

本发明涉及遥感数据技术领域，具体涉及一种遥感数据的查询系统。

背景技术

近年来，遥感卫星数据已经成为国家安全、外交政策、全球环境变化科学研究等领域的热点内容。随着我国对地观测系列卫星研制发展的步伐不断加快和国家高分辨率对地观测系统项目启动，遥感卫星应用产业已经成为国家战略性高技术产业，正在从试验应用型向业务服务型转变，卫星应用已成为我国经济建设、社会发展和政府决策的重要支撑。10多年来，我国已经形成中巴地球资源卫星、环境减灾卫星、测绘卫星、高分辨卫星等对地观测系列卫星，建成国家统一的陆地观测遥感数据接收和处理地面系统，积累了丰富的遥感卫星数据资源，形成卫星遥感服务与应用体系。

目前，由于单颗卫星影像资源有限，且会受到天气等环境影响，遥感应用通常涉及多星多载荷数据综合应用，以遥感洪水应急监测为例，涉及到的卫星数据不仅是高分数据，还可能包括资源卫星、环境减灾卫星、国外卫星、军事卫星、航飞影像等，可能使用的传感器包括可见光、雷达、红外等。对于多源遥感数据信息服务系统的研究而言，多源卫星遥感数据的每种卫星获取的遥感数据及其对应的各个行业部门出产的专题产品数据的日常管理和使用是一项极为重要的工作，是多源遥感数据信息服务系统中数据库建设的关键，也是进一步区分服务系统好坏以及是否能够为用户快速方便提供服务的核心部分。

遥感数据庞大和信息繁杂，有许多数据为无效数据，传统卫星遥感数据技术和方法已远远无法满足针对这些数据进行基本查询和可视化的响应数据的性能需求，目前的查询系统往往存在查询结果无法满足用户需求的问题。且往往用户在进行数据查询时，需要按照罗列的条件输入格式化的查询语句来获取所需的数据信息。这样做一方面使用灵活性较小，每次查询都需要重复输入大量格式化条件，导致系统使用十分不便；另一方面当数据类别扩展时导致查询界面过于复杂和难以直观理解，严重降低用户使用体验和效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种遥感数据的查询系统，该系统通过对影像数据进行可用性质量判定形成可用域数据，并创建影像数据、元数据、可用域数据及标签数据的混合索引，可支持用户进行自然语句的查询，根据编码索引表即可精确查询到用户所需的数据，并且可以提供可用域数据供用户导出，提高了遥感数据的利用率，且查询结果准确，用户操作方便且清晰，提高了用户体验感和查询效率。

为实现上述技术目的，本发明提供一种遥感数据的查询系统，所述系统包括：

数据获取模块，其配置为获取遥感数据，包括影像数据和元数据；

数据处理模块，其配置为将影像数据进行处理，基于影像数据得到可用域数据和标签数据，所述可用域数据指的是影像数据中可用性能达到预设要求的区域组成的数据，所述标签数据指的是所述可用域数据中每个像素带有的标签组成的数据；

索引创建模块，其配置为根据影像数据、元数据、可用域数据和标签数据进行索引创建，得到编码索引表，所述编码索引表至少包括以下内容：所述元数据的标识名称、所述影像数据编码、所述可用域数据与所述标签数据的关联编码；

数据查询模块，其配置为根据所述编码索引表进行查询，得到查询结果。

于本发明一具体实施例中，所述索引创建模块包括：

第一创建单元，其配置为创建影像数据的动态编码、元数据的内容标识编码、可用域数据与标签数据的内在关系的关联编码；

第二创建单元，其配置为根据影像数据的动态编码、元数据的内容标识编码、可用域数据与标签数据的内在关系的关系网编码，创建用于建立遥感数据的混合索引的编码索引表。

于本发明一具体实施例中，所述第一创建单元包括：

影像数据编码部分，其配置为根据影像数据进行金字塔构建，并根据影像数据的分布情况对金字塔创建动态编码；

元数据的标识编码部分，其配置为将元数据进行解析和内容提取，将元数据的名称与对应的内容进行文本编码；

关联编码部分，其配置为将可用域数据按照预设剖分方式进行剖分，得到多个网格，根据网格对应的坐标信息进行编码，建立网格以及其对应的编码与标签数据的关联关系。

于本发明一具体实施例中，所述创建用于建立遥感数据的混合索引的编码索引表，包括：

确定编码索引表的字段名称及数据类型，编码索引表中至少包括以下字段：影像数据的标识、元数据中各个内容的标识、可用域数据与标签数据的关系描述；

根据各字段名称及数据类型对应的数据，将其导入至编码索引表中；

分别根据影像数据的动态编码、元数据的内容标识编码、可用域数据与标签数据的内在关系的关系网编码，建立影像数据的编码索引、元数据的编码索引和可用域数据与标签数据的关系编码索引；

将三种索引基于编码结果形成字典库，并写入编码索引表中。

于本发明一具体实施例中，所述数据查询模块包括：

数据解析单元，其配置为对用户的查询信息进行解析和提取，获取关键词和与关键词相关的关联词；

数据生成单元，其配置为对关键词和关联词进行查询匹配，形成查询选项和扩增查询选项；

数据查询单元，其配置为根据查询选项进行一次查询，获得第一数据集，并根据扩增查询选项进行二次查询，获得第二数据集，将第一数据集和第二数据集合并作为查询结果。

于本发明一具体实施例中，所述关键词和所述关联词是从所述字典库中筛选得到。

于本发明一具体实施例中，所述查询匹配指的是根据关键词在编码索引表中查询对应的字段，将关键词对应的字段形成查询选项，同时根据关联词在编码索引表中查询对应的字段，将关联词对应的字段形成扩增查询选项。

于本发明一具体实施例中，所述可用域数据和所述标签数据之间为基于像素的一一对应关系。

于本发明一具体实施例中，所述数据处理模块进一步被配置为对影像数据进行可用性质量的判定，将影像数据中符合可用性质量要求的像素提取出来形成可用域数据。

于本发明一具体实施例中，所述影像数据包括多结构类数据，所述数据处理模块进一步被配置为对所述影像数据进行格式转换，形成统一格式的影像数据。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）该系统对影像数据基于可用性质量判定形成可用域数据，且可用域数据对应有标签数据，所得到的查询结果包括可用域数据供用户下载，能够提高遥感数据的利用率，同时查询结果也可根据用户选择包括原始的影像数据，提高用户体验感。

（2）本发明的编码索引表中包括影像数据的标识、元数据中各个内容的标识、可用域数据与标签数据的关系描述，可支持用户输入自然语句进行查询，通过将自然语句进行解析，并在编码索引表的字典库中对应形成关键词和关联词，进行形成查询选项和扩增查询选项，在编码索引表中通过查询选项和扩增查询选项进行查询得到查询结果，本发明降低了用户操作的复杂度，且通过多重查询，提高查询结果的准确性，进而提高用户的满意度。

（3）本发明在进行查询时，还可通过自动分析挖掘查询信息，形成额外的查询选项，以增加查询结果的准确性，并提供精筛功能，让用户在查询结果中选择所需要的数据，提高了查询的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的查询系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的元数据的标识编码部分的结构示意图；

图3为本发明实施例的数据查询模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

请参阅图1，本发明提供一种遥感数据的查询系统，所述系统包括：

数据获取模块，其配置为获取遥感数据，包括影像数据和元数据。

具体地，该模块用来获取大量不同来源的卫星遥感数据，所获得的遥感数据均包括影像数据和元数据，影像数据指的是卫星遥感整景影像，是以图像形式表达一个地区的各类遥感特点的数据；元数据是对影像数据的内容、类型、表示方式、空间参考、管理方式以及其他特征的描述，是实现遥感数据管理和共享的重要手段。

数据处理模块，其配置为将影像数据进行处理，基于影像数据得到可用域数据和标签数据，所述可用域数据指的是影像数据中可用性能达到预设要求的区域组成的数据，所述标签数据指的是所述可用域数据中每个像素带有的标签组成的数据。

具体地，所述数据处理模块进一步被配置为对影像数据进行可用性质量的判定，将影像数据中符合可用性质量要求的像素提取出来形成可用域数据。

具体地，所述影像数据包括多结构类数据，所述数据处理模块进一步被配置为对所述影像数据进行格式转换，形成统一格式的影像数据。

在所述数据处理模块中，对输入的影像数据进行可用域的提取，具体如下：

该模块中所提取的可用域数据包括各个质量检测项的可用域。

首先，确定影像数据各个质量检测项的质量指标，例如，质量检测项包括云量检测、阴影检测、边缘检测等，每一项质量检测项均设有对应的指标。

之后，对影像数据进行质量检测项的质量检测，并根据质量指标对影像数据分别进行质量评估，将每个质量检测项的质量检测结果是否达到对应的质量指标作为隐含信息，所述隐含信息是以像素为单位的，即每个像素都包含其质量检测结果的隐含信息，将这些隐含信息进行整理，作为标签数据。

同时，还可根据所有质量检测项的质量评估结果对影像数据进行可用性的判定，即隐含信息中代表是的该像素的质量检测项的质量检测结果达到了对应的质量指标，以此作为其可用的判定依据，则将该像素提取出来归入该质量检测项的可用域数据中，所有的质量检测项的可用域数据进行整理，形成所述影像数据的可用域数据。

需要明确的是，所述可用域数据可以用数据表的形式来保存，例如，所述可用域数据具体为可用性质量表格，对影像数据进行各个质量检测项的可用性判定后，形成可用影像数据，所述可用影像数据具体指的是该景影像数据在该质量检测项上可用与否的判定结果。其包括所有质量检测项对应的可用影像数据，之后确定所述可用性质量表格的表头字段，将各个质量检测项的名称作为表头，并将对应的可用影像数据导入所述可用性质量表格中，形成最终的可用域数据。

需要说明的是，在对所述影像数据进行质量检测项的质量检测后，根据质量指标进行质量评估，该评估结果即隐含信息，由此可得到标签数据，而在隐含信息中以像素为单位提取达到质量指标的像素，进而形成可用域数据，因此，所述可用域数据与所述标签数据之间存在隐含且对应的关系是可以明确的，将所述可用域数据和所述标签数据之间的内在关系进行关联表达，能够利用标签数据来辅助可用域数据进行后续索引的建立。

索引创建模块，其配置为根据影像数据、元数据、可用域数据和标签数据进行索引创建，得到编码索引表，所述编码索引表至少包括以下内容：所述元数据的标识名称、所述影像数据编码、所述可用域数据与所述标签数据的关联编码。

具体地，所述索引创建模块包括：

第一创建单元，其配置为创建影像数据的动态编码、元数据的内容标识编码、可用域数据与标签数据的内在关系的关联编码。

具体地，所述第一创建单元包括：

影像数据编码部分，其配置为根据影像数据进行金字塔构建，并根据影像数据的分布情况对金字塔创建动态编码。

该部分对影像数据进行编码的具体步骤如下：

步骤一、构造用以描述多源影像数据的多源、多尺度、多时相特性的多源影像数据复合金字塔模型。

在实现该步骤时，通过在传统金字塔结构中加入传感器及时相信息，使得多源影像数据复合金字塔能够快速实现不同时段不同传感器数据的局部更新，降低多源影像数据维护难度，提高多源影像数据的应用价值。

其中，传统金字塔结构主要指的是将图像集合安排成一个金字塔形状，逐步改变分辨率。金字塔的底部是原始的影像，其分辨率相对较高，金字塔往上分辨率和尺寸依次递减，顶层的影像分辨率最低。

本实施例中的复合金字塔即在加入了传感器及时相信息后依然按照从下往上依次递减的方式构建金字塔结构。

步骤二、通过多源影像数据不同的分布情况对多源影像数据复合金字塔模型结构进行动态编码。用以表达影像数据的经度、纬度、高程等地理信息。

具体地，在生成多源影像数据复合金字塔结构的过程中，采用基于熵编码的数据压缩算法提高多源影像数据的存储及传输效率。

元数据的标识编码部分，其配置为将元数据进行解析和内容提取，将元数据的名称与对应的内容进行文本编码。

请参阅图2，该部分对元数据进行编码的具体步骤如下：

步骤一、元数据内容信息分解。根据地理信息元数据标准将元数据分层为多个元数据项，元数据项进一步分解为数据与数据名关联的结构，具体步骤如下：

（1）数据标准分层。根据地理信息元数据标准元数据分层，元数据被分解为多个不同数据类型的元数据项，如数据输出格式、生产日期、云覆盖、格网大小等，每个对象为一个单独的整体。

（2）数据对象分解。如图2所示，元数据被分解为多个元数据项，每个元数据项进一步分解，成为由数据与数据名组成的集合，数据与数据名构成有关联关系的结构。

步骤二、元数据内容信息编码。分解为数据与数据名的元数据信息间具有层次关系，将元数据信息分类为主体与客体，主体对应数据名、客体对应数据，并分别对元数据信息进行规范式的编码。

步骤三、在几何代数空间中，元数据信息可以表示为高维元素，具体步骤如下：

（1）几何代数空间中，由空间基向量和几何算子构成，其中空间基向量为任意维度的向量结构，几何积运算是支撑空间中向量表达和算法构建的核心。

（2）几何代数空间下可进行特定信息关系的表达，元数据信息在几何代数空间中可以表示为不同维度的向量，为与元数据的主体与客体相呼应，引入向量主体与客体的概念。向量的主体，即向量的系数，对应元数据的主体；向量的客体，即向量的基底，对应元数据的客体。

步骤四、元数据项的数据与数据名间用几何积连接，不同元数据项之间用多重向量相互连接。具体步骤如下：

（1）元数据项的数据与数据名为不同维度向量，之间用几何积方式连接。

（2）不同元数据项之间通过多重向量方式相互连接，元数据就可以编码为不同维度向量的线性组合。

该部分对关联关系进行编码的具体步骤如下：

步骤一、建立基于可用域数据的网格模型，对可用域数据进行初步的网格划分，其划分方式可以是在金字塔式的层次结构上根据可用域数据的空间分辨率、地理位置等建立可用域数据和网格模型的关系，以对应关系为依据生成网格。

步骤二、对于可用域数据网格，提取各个网格内包含的像素点，由于可用域数据与标签数据之间为像素级别一一对应的关系，即可用域数据中每个像素点对应标签数据中的一个标签，则引入标签数据到可用域数据的网格模型中，根据标签类型将像素点进行归类，进而将可用域数据网格进行重新划分。该步骤中对像素点的归类可以采用一个分类网络实现，如SVM分类网络等。

步骤三、确定所述可用域数据在网格模型下的编码字符串集合，所述编码字符串集合包括多个编码字符串。

具体地，基于希尔伯特曲线获取所述可用域数据在所述网格模型中各个网格内的多个编码字符串，所有所述编码字符串组成所述编码字符串集合。

具体地，编码索引表的创建过程如下：

第一步、确定编码索引表的字段名称及数据类型，编码索引表中至少包括以下字段：影像数据的标识、元数据中各个内容的标识、可用域数据与标签数据的关系描述。

其中，影像数据的标识、元数据中各个内容的标识、可用域数据与标签数据的关系描述可从影像数据的动态编码、元数据的内容标识编码、可用域数据与标签数据的内在关系的关系网编码中对应提取得到，

第二步、根据各字段名称及数据类型对应的数据，将其导入至编码索引表中。

具体地，数据包括可用域数据、影像数据、元数据和标签数据，数据可以存储在数据集合表中，该数据集合表存放了所有导入该系统内的数据。

第三步、分别根据影像数据的动态编码、元数据的内容标识编码、可用域数据与标签数据的内在关系的关系网编码，建立影像数据的编码索引、元数据的编码索引和可用域数据与标签数据的关系编码索引。

具体地，可基于非均匀金字塔索引算法对影像数据的动态编码建立索引，可基于元数据的内容标识编码建立元数据的一维编码索引，可基于可用域数据与标签数据的内在关系的关系网编码建立二维网格编码索引。

第四步、将三种索引基于编码结果形成字典库，并写入编码索引表中。

具体地，字典库将编码结果以字符形式进行存储，并且在将字典库写入编码索引表中时建立字典库中的内容与数据、索引之间的关联。

数据查询模块，其配置为根据所述索引表进行查询，得到查询结果。

具体地，所述数据查询模块进一步被配置为根据所述编码索引表对遥感数据进行查询，对初步查询结果进行一级过滤，再结合一级过滤的结果对初步查询结果进行二级过滤，得到查询结果。

请参阅图3，所述数据查询模块包括：

以下对上述实施例的数据查询模块进行详细说明：

本发明的数据查询模块具体可以设置有数据解析单元、数据生成单元、数据查询单元。

（1）数据解析单元

该单元被配置为获取用户的查询信息，并对用户的查询信息进行解析和提取，根据分词规则对查询信息进行分词，获取关键词和与关键词相关的关联词。

具体地，分词规则指的是分词符等，查询信息指的是自然语句，将查询信息分词后，读取字典库中的关键词，并根据关键词热度权重以及关联性形成关联词。

（2）数据生成单元

该单元被配置为根据关键词和关联词进行查询匹配，得到与关键词对应的查询选项，以及与关联词对应的扩增查询选项。

具体地，查询匹配指的是根据关键词在编码索引表中查询对应的字段，将关键词对应的字段形成查询选项，同时根据关联词在编码索引表中查询对应的字段，将关联词对应的字段形成扩增查询选项。

（3）数据查询单元

在本发明一实施例中，该单元被配置为根据查询选项对编码索引表内的数据进行一次查询，该次查询得到的第一次查询结果为依据用户的查询信息解析而来，随后对第一次查询结果生成提示信息，该提示信息用于提醒用户检查第一次查询结果是否符合用户的预期，若用户选择是，则结束查询，生成最终的查询结果并导出。若用户选择否，则进入二次查询，二次查询为根据扩增查询选项对编码索引表内的数据进行再次查询，该次查询得到的结果与第一次查询结果去重后得到第二次查询结果，之后对第二次查询结果进行分析，并生成二次提示信息，用户根据提示信息选择是否对查询结果满意，若用户选择是，则结束查询，生成最终的查询结果并导出，若用户选择否，则自动提示用户重新输入新的查询信息，并转至数据解析单元重新执行数据解析单元、数据生成单元以及上述过程，直至用户对查询结果满意为止。

在本发明另一实施例中，该单元被配置为根据查询选项对编码索引表中的数据进行一次查询，得到第一数据集，同时根据扩增查询选项对编码索引表中的数据进行二次查询，得到第二数据集，将第一数据集和第二数据集列入查询列表中；另外，该单元将针对查询选项和扩增查询选项进行分析挖掘，生成额外的查询选项，并根据额外的查询选项对编码索引表中的数据进行三次查询，得到第三数据集，将第三数据集同样列入查询列表中，对查询列表进行去重，形成初步查询结果。针对初步查询结果生成提示信息，用户根据提示信息选择是否对初步查询结果满意，若用户选择是，则结束查询，导出查询结果，若用户选择否，则自动提示用户重新输入新的查询信息，并转至数据解析单元重新执行数据解析单元、数据生成单元以及上述过程，直至用户对查询结果满意为止。

需要说明的是，在用户对查询结果满意后进行数据导出时，将生成导出选项，用户可根据需要选择导出数据，导出选项包括影像数据和可用域数据。需要明确的是，元数据信息包含在所有的导出选项中，标签信息包含在可用域数据中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种遥感数据的查询系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述索引创建模块包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一创建单元包括：

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述创建用于建立遥感数据的混合索引的编码索引表，包括：

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数据查询模块包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述关键词和所述关联词是从所述字典库中筛选得到。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述查询匹配指的是根据关键词在编码索引表中查询对应的字段，将关键词对应的字段形成查询选项，同时根据关联词在编码索引表中查询对应的字段，将关联词对应的字段形成扩增查询选项。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可用域数据和所述标签数据之间为基于像素的一一对应关系。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块进一步被配置为对影像数据进行可用性质量的判定，将影像数据中符合可用性质量要求的像素提取出来形成可用域数据。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述影像数据包括多结构类数据，所述数据处理模块进一步被配置为对所述影像数据进行格式转换，形成统一格式的影像数据。