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在当今地理空间信息技术体系中,遥感正逐渐成为快速获取地理空间信息的最重要技术手段,遥感担当着获取多源传感数据、挖掘海量对地观测信息、输送标准化地理空间信息、拓展多样化专业应用服务等重要任务。然而,如何从海量遥感数据中通过综合处理技术手段,高效智能地挖掘有用信息已经成为当前地理空间信息分析应用的核心技术环节。此外,航空航天遥感影像数据规模快速增长,使得海量遥感数据管理、复杂遥感信息计算和空间信息服务模式发生了变化。
利用计算机技术、网络技术、分布式数据库技术以及高速计算机信息基础网络建立基于网络的遥感信息计算与综合应用服务平台,必将是海量遥感信息大众化服务的重要变革,而软硬件近年来的快速发展也为这样的服务平台提供了必要的技术支撑,另外地理空间信息领域也渴望着早日出现适合时空信息特征灵活展现和动态扩展的新型服务模式,网络环境下遥感信息计算服务就是其中重要组成部分。通过遥感数据处理相关算法标准化、粒度化功能封装,实现在网络环境下的自由式应用服务,是对目前大而全的遥感软件平台现有应用模式的挑战和革命,是从遥感信息系统走向遥感信息服务的重要技术创新,也是未来走向遥感云计算之路的重要一步。因此本文以网络环境下遥感信息计算模型与应用为指导框架,结合当前发展的计算机处理技术,对面向网络服务的遥感信息计算关键技术问题进行了研究,并给出了一种新的研究方法与思路,论文的主要内容包括:
1)遥感信息计算网络服务模型研究。在空间信息处理网络服务相关技术以及遥感信息计算相关理论与方法的支持下,进行遥感信息计算分类体系研究,并以高分辨率遥感图像目标识别为例,采用面向对象方法,将其任务划分为图像预处理、特征基元提取与目标识别三个过程,对其计算任务进行分析,在此基础上进行基于三维数字地球的网络化遥感信息计算服务模型构建。
2)遥感图像特征提取网络服务研究。针对遥感图像特征基元属深度计算过程特点,通过对特征基元提取任务分析,对网络化的遥感图像特征基元提取框架进行归纳和综合,通过Web Services,SOA(面向服务的架构)机理和优势进行分析,并构造相应的遥感图像特征基元提取服务框架,并以WCF(Windows通信基础)的SOAP方式从流程和技术层面上给予实现。在此基础上以图像分割为例开展相关实验并对其实验结果进行分析。
3)遥感图像目标识别网络服务研究。针对遥感图像目标识别属主动计算过程特点。在特征基元提取基础之上,通过对遥感图像目标识别任务分析和对网络环境下遥感图像目标识别过程研究,采用先进网络资源共享模型,以服务为思想,构造网络化的遥感图像目标识别服务框架。并以WCF的REST方式从流程和技术层面上给予实现。在此基础上以面向对象分类方法为例开展相关实验并对其实验结果进行分析,服务能为网络上的其他应用提供服务。
4)原型系统实现与应用案例分析。基于本文所提出与建立的遥感信息计算网络服务体系框架,在开源三维数字地球平台软件WorldWind的支持下,从应用的角度上进行原型系统设计与实现。并以城市总体规划对环境影响模拟与评价的典型应用,验证本文所提出方法与技术框架的可行性。
研究表明,本文采用当今最先进的网络服务技术实现遥感信息计算其中两个重要步骤,遥感图像特征基元提取服务与遥感图像目标识别服务过程当中,能够满足遥感图像特征基元提取过程的计算量大、目标识别过程中多机知识资源协同处理模型的要求,也能够有效地集成网络上大量分布的其他资源如数据资源、算法资源与知识资源并进行资源整合;在本文所提出并建立的基于三维数字地球平台遥感信息计算服务原型系统中,能够满足遥感信息计算服务整体要求,也能够满足一般遥感空间信息系统应用的初步需求。因此,本文的相关研究工作与成果不仅对遥感信息计算基于服务方式的实现提供方法及技术支持,也为利用遥感信息开展空间信息服务提供了一种新的技术框架模型,同时也对网络环境下遥感一体化处理与应用等问题给出参考性意见,具有一定的指导意义。