资源环境遥感元数据库的设计与研究

1、 资源环境遥感元数据库的设计与研究1杨瑞茹中国地质大学(北京地球科学与资源学院,北京(100083摘要:资源环境遥感空间数据库中包括大量的遥感影像数据,数据结构复杂多样。元数据作为数据库信息的辅助数据,有利于用户对数据的再加工,并且能够提高用户检索数据的效率。本文从资源环境遥感信息平台特殊的数据结构入手,指出了建立资源环境遥感元数据库的意义,设计出了符合资源环境遥感实际情况的元数据内容,进而讨论了资源环境遥感元数据库管理系统的功能实现。关键词:资源环境,遥感,元数据,数据标准1. 引言元数据是关于数据的内容、质量、条件和其它特性的数据,它是为数据的管理、查询和使用服务的1。目前,我们还缺乏资源

2、与环境遥感地质调查信息的交流和共享机制。随着遥感技术的不断发展和大范围应用,为了满足数据生产者对数据的管理和维护, 并能使用户实现快速查询,知道从哪儿能找到所需要的信息,如何使用数据。建立一个统一的资源与环境遥感信息平台元数据库成为一项必不可少的工作。建立元数据库,首先要有一个元数据标准。地质信息元数据标准22005版本,为从数据共享的层面来设计资源与环境遥感影像库的元数据库提供了参考。该标准属于地质信息专用核心元数据标准,适用于空间地质信息和非空间地质信息产品的发布和交换。资源环境遥感空间数据库中包括大量的遥感影像数据,由于遥感数据有其特殊的描述方法,例如波段、数据加工、传感器、分辨率等,因

3、此有必要对该标准做必要的扩展。资源与环境遥感平台元数据库以地质信息元数据标准2005版本的扩展元数据标准作为主要参考,考虑到国内大部分卫星遥感数据供应部门对外的主要业务之一是生产卫星遥感资源数据,这就要有遥感数据的详细说明介绍,从而使用户对提供的数据有个明确的了解,并且能够指导用户根据实际需要选择合适的数据。元数据可以当作是数据库信息的辅助数据,有利于用户对数据的再加工,并且元数据库的建立避免了对遥感数据不太了解的用户选择数据的盲目性,提高了用户检索数据的效率。如果元数据库建立成功,就能够为不同遥感部门将已建立的遥感影像数据库加入该信息平台提供一个统一的标准。本文按照资源与环境遥感信息类别,初

4、步设计出该元数据库的大致内容。地质信息元数据标准2005版本规定的地质信息元数据包括7个元数据子集,分别是元数据信息、标识信息、数据质量信息、内容信息、空间参照信息、分发信息、引用和负责单位联系信息。其中引用和负责单位联系信息是公用信息子集。该元数据库保留了地质信息元数据标准中设计的前6类内容,扩展出遥感影像采集信息(如波段、传感器、卫星、轨道号、太阳高度角等这一元数据子集。对于按照地质信息元数据标准2005版本保留的6类内容,该元数据库严格按照地质信息元数据标准扩展元数据标准,保留了6类内容的必选实体,有选择性地选用了其中的条件必选和可选实体,并且结合资源与环境遥感数据库的实际需要增加一些信

5、息,例如在分辨率里结合遥感图像特点增加了时间和辐射分辨率。在 标志信息里增加了空间数据邻接信息,用于记录空间数据集属性接边状况、坐标接边状况、相邻图幅图号、相邻图幅名称,有利于用户了解图像外信息,进行图像镶嵌。该元数据库系统可以实现数据网上查询检索。2. 资源环境遥感元数据库概述该元数据库按照其描述的内容可以大致分为两类。其中,第一类是指关于元数据信息的总体介绍和对数据集总体了解,是对地理空间数据仓库的描述信息,包括数据仓库名称、数据仓库类型编号、数据仓库内容描述、数据仓库访问方法、数据仓库更新日期、数据仓库元数据主机、地址、负责单位、参照标准等;第二类包含数据集的详细信息,是对数据库中每一专

6、题信息的较为详细介绍。也可以从另一角度理解该元数据库,该元数据库按层状结构进行组织,由元素、实体和子集组成。元数据元素是元数据的基本单元。可以理解为是数据库中的一个字段。元数据实体是一组说明数据同类特征的元数据元素的集合。元数据实体可以是单个实体,也可以是包括一个或多个实体的聚合实体。例如在元数据子集标识信息中包含数据集有关的联系信息这一实体。元数据子集是相互关联的元数据实体和元素的集合,主要包括元数据信息、标识信息、数据质量信息、内容信息、空间参照信息、引用和负责单位联系信息、影像属信息。其中引用和负责单位联系信息是公用信息子集。3. 资源环境遥感元数据库设计(1元数据信息。包含元数据的全部

7、信息。在该元数据库中记录了元数据的名称、元数据创建日期、元数据采用的字符编码标准、元数据标准名称、元数据标准版本、元数据使用语言、对元数据信息负责任的单位或个人、数据集采用的空间参照系的信息、数据集质量的总体评价信息等9个实体。(2标识信息。描述地质数据集的基本信息。是空间数据仓库中任何地理空间数据集必须包含的部分。通过标识信息,用户可以对空间数据集有一个总体的把握和了解。在该元数据库中包括的内容有:字符集、摘要、目的、状况、地理标志符、数据表示方式、分辨率(对于遥感影星这里包括空间分辨率、时间分辨率、辐射分辨率、专题类别、地理标识符、影像轨道标识、引用(数据集名称、数据集日期、图像范围信息(

8、包括东西南北个边界点地理经纬度区域范围、直角坐标区域范围、区域覆盖的图幅号、时间范围信息(项目起始时间和终止时间、数据集有关的联系信息(负责单位名称、职责、联系方式、关键词(关键词类型、关键词、静态浏览图信息(各静态浏览图文件名、文件描述、垂向范围信息、数据集限制(访问限制、安全等级、使用限制、数据集格式(格式名称、格式版本、维护信息(维护更新频率、负责维护的单位信息、空间数据邻接信息(空间数据集属性接边状况、坐标接边状况、相邻图幅图号、相邻图幅名称。共计21个实体。(3 空间数据质量信息。空间数据质量信息是对空间数据集质量进行总体评价的信息。数据集生产者可以通过这部分内容对数据集质量评价的方

9、法和数据集加工生产过程的质量进行详细地描述。而这一部分也是用户对空间数据集在数据质量和精度方面确定是否适合自己使用要求的主要依据。该元数据库中包含的内容有:数据质量说明(数据验收说明、图件输出质量、完整性报告、空间数据集逻辑一致性报告、准确度、验收说明、附件质量、数据志(图像处理说明、数据源(数据源说明、数据源比例尺分母、数据源参照系、数据源引用、以及与遥感图片本身密切相关的图像处理过程(处理步骤说明、处理规则、所凭借的软件、 对于遥感图片指出其可以用于图像几何纠正的参考信息如控制点、数据获取方法和解算公式等的信息。共包括4个实体。(4空间参照系信息。数据集使用的空间参照系的说明。资源与环境遥

10、感信息平台空间数据仓库数据有基于地理地理的空间参照系(在元数据库中需要记录其坐标名称、基于坐标的空间参照系(元数据库中需要记录坐标系名称、类型、坐标参照系名称、投影参数和基于垂向坐标参照系(在元数据库中需要记录其坐标名称,对于栅格数据,如遥感图片,要指出其格网第一象元位置、格网方位、存储顺序。每个数据集的描述包括一种坐标系实体。(5内容信息。描述数据集的内容信息。数据集生产者可以通过该部分内容详细地描述空间数据集中各要素类的名称、标识码以及含义等内容,从而使用户可以由此知道该空间数据集地理要素属性码的名称、含义等信息。包括各类数据集(矢量数据集、DEM数据集或栅格影像数据集名称、要素类属性、内

11、容描述、属性结构描述文件4个实体。(6分发信息。描述数据集分发者和获取数据的方法。通过分发信息,用户可以了解到空间数据集在何处,怎样获取、获取费用等信息。包括:在线信息、分发联系方信息、定购说明3个实体。(7遥感影像采集信息: 该子集包括采集信息一个实体,该实体中包括以下几个元素:遥感器类型、操作模式、太阳方位角、云量覆盖、时间、卫星介绍、地面站、波段范围、波段数等。4. 元数据管理系统的功能实现随着数据库中的数据不断更新和新的环境质量数据库的建立, 元数据库也将不断随之更新和扩充。另外,元数据库管理系统的设计要兼顾到标准本身的发展,不断调整和优化, 对于随着标准的调整而可能改动的部分要分留有

12、修改的接口, 对于由于国家政策等尚未出台的内容也要留出增加内容的接口。元数据的存储按照专题信息进行存储。在专题目录界面中,表结构设置如下:序号专题名称摘要详细内容链接序号是对每一专题的按顺序的编号,专题名称表示空间数据库中每一数据集的名称,摘要是对每一专题的简要介绍,详细内容链接可以直接进入相关专题的元数据库。在每个专题中,包括若干元数据表,每个表中对元数据的定义分为:序号、名称、标志符、内容、数据类型和域值。元数据表结构表示如下:序号名称标志码内容数据类型域值其中,编号表示元数据元素的序号;名称表示元数据元素的命名;标志符是按照地质信息元数据标准2005版本规定的各个元素的代码,内容表示元数

13、据元素的具体取值;数据类型表示元数据元素的数据取值类型;域值表示空间数据仓库元数据项的取值范围。进行查询时,首先进入一个专题信息的检索界面, 进行专题选择,进入某一专题后,可以按照查询途径进行查询。在该元数据库提供的在查询界面中, 输入相关的标题、出版日期、作者、出版商、摘要、目的、主题关键词等, 均可查询到所需的元数据表文件,其元数据表结构如上。查询方式可以选择模糊查询和精确查询。提供元数据库的在线连接, 可方便的连 接到数据库服务器, 在访问权限内查询相关的空间数据库。另外,可将查询结果打印输出。元数据编辑浏览功能是元数据库管理系统的一项基本的功能. 它包括了添加、删除、修改和浏览等功能。

14、元数据的浏览编辑功能采用了权限控制,普通的用户只有基本的浏览权限,只有管理员才可以进行添加、删除和修改等操作。为了便于用户的理解和查询,在该系统中还按照地质信息元数据标准2005版本,对于元数据库中提供的每一元数据元素,建立一整套元数据语义文件,对用户元数据的每个数据项进行语义描述。在用户查询元数据时用热链接方式调用。该元数据库还具有数据录入、数据编辑、数据更新和维护、网络发布、网上查询功能。参考文献1 地质信息元数据标准.中国地质调查局,2005.2 周成虎,李军.地球空间元数据研究J.中国地质大学学报,2000 ,25(6 :580 581.3 蒋景瞳,等. 国际元数据标准的发展和研究现状

15、A . 中国地理信息元数据标准研究C.北京:科学出版社,1999.4 UNEP. Biodiversity data management (Document 4 :Resource inventoryM . 1995d.The design and research of metadata base on resources andenvironment remote sensingYang RuiruSchool of the Earth Sciences and Resources, ChinaUniversity of Geociences, Beijing (100083Abstra

16、ctThe database of resources and environment remote sensing includes a large number of spacial data, and the datas structure is complex and different. The metadata is conducive to the database information ,it is useful to re-process data for users, and could improve the efficiency when users search for data. This paper began with the particularity of data structure , then , analyzed the use of metadata, put forward metadata contents o