[发明专利]一种基于分布式的海量遥感影像快速建立金字塔算法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息与信息技术的交叉领域，尤其涉及一种应用于“国家空间数据基础设施”建设中的基于分布式的海量遥感影像快速创建金字塔算法。

背景技术

作为国家空间数据框架中的重要基础数据，遥感影像为国土规划、测绘遥感、军事交通、水利水电、农林环保等应用中提供基础影像信息服务，因此在“国家空间数据基础设施”建设中的重要性也日益增强。

其中，近年来我国发射的北斗卫星导航定位系统可提供全天候、二十四小时的即时定位服务。其定位精度可达到数十纳秒的同步精度。而作为气象卫星的风云系列三号卫星发回的利用中分辨率光谱成像仪制作的250米分辨率多通道真彩色合成图，可以清晰的监测到大雾、冰凌、积雪、水体、火情等环境和灾害信息，并能提供其具体位置、范围及面积。这些遥感影像在带给我们清晰可见的地物目标的同时，它的数据量也成几何增长，从几十兆、几百兆增长到甚至几十GB。可以说，各种航空航天成像遥感平台所产生的遥感数据正在“如同下雨一样向地面传送”。

遥感数据的有效组织是高效的遥感数据访问及应用的基础。采用“分层分块”策略的瓦片金字塔不但大大缩短了数据访问时间而且能够表示多分辨率数据，是海量遥感数据组织的理想结构。因此金字塔生成的快慢决定着数据更新的能力。

传统金字塔的构造方法是采用了细节层次技术(Level Of Detail，LOD)，将原始分辨率大数据量的影像作为金字塔的最底层，通过对原始影像采用特定的重采样方法，建立一系列范围相同但是详尽度和分辨率不同的影像。随着金字塔的层数增加，影像的分辨率逐渐降低。对于同一层的影像，为了提高影像的显示速度，对影像进行分块，显示时只访问可见区域的数据。

但是传统方法的构造过程基于单机环境，受限于单核单CPU的计算能力，只能处理少量遥感影像文件。当遥感影像文件数量成几何增长，数目达到上百上千时，由于大量的I/O操作使得生成金字塔的性能很低。实验证明，当遥感影像文件的大小达到百兆以上时，整个金字塔的创建过程将耗时数小时或者数十个小时，本发明提出的算法正是克服了以上缺陷。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种基于数据分布式存储，为海量遥感影像文件建立金字塔的并行算法，利用基于PC集群的数据分布存储以及并行计算能力，提高海量遥感影像金字塔生成的速度，并在和传统方法生成后的金字塔进行比较后得出本发明，通过N*M宫格划分，金字塔创建任务分配及调度和金字塔创建，通过正确划分宫格和计算宫格信息，达到加快金字塔的创建速度，保证金字塔创建准确性的一种基于分布式的海量遥感影像快速建立金字塔算法。

本发明需要解决的技术问题为：要解决如何进行N*M宫格划分，金字塔创建任务分配及调度和金字塔创建问题，要解决如何正确划分宫格和计算宫格信息问题，要解决影像块文件跨宫格而造成的“黑边”等有关技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：海量遥感影像快速建立金字塔算法包括：传统金字塔的构造方法，该方法是对传统金字塔算法的改进，利用分布式数据存储和并行计算能力，通过控制节点和计算节点之间的通信传递金字塔创建任务和原始影像块文件列表，用控制节点来指导计算节点的金字塔创建，实现海量遥感影像快速建立金字塔算法，包括三部分：N*M宫格划分，金字塔创建任务分配及调度，和金字塔创建，其中：

N*M宫格划分：在N*M宫格划分中涉及到“逻辑区域影像”、“子图”、区域影像、影像块及瓦片，上述“逻辑区域影像”、“子图”为逻辑概念，而非物理存在，区域影像、影像块和瓦片是真实的物理存在，按照地理空间顺序排列而成，覆盖一定地理范围的瓦片集合称为“子图”，其记录子图的图幅大小、左上角顶点的经纬度位置的元数据信息，按照地理空间顺序排列而成，覆盖一定地理范围的“子图”集合称为“逻辑区域影像”，是由影像块组成的区域影像的逻辑表示，“逻辑区域影像”记录了区域影像的图幅大小、左上角顶点的经纬度位置的元数据信息，以上五者逻辑包含关系为：区域影像包含子图，子图包含影像块，影像块包含瓦片，利用宫格划分方法，将遥感数据均匀的分配到各个计算节点，将金字塔的创建划分成各项任务并行执行且并行计算，来实现正确划分宫格和计算宫格信息，N*M宫格划分在控制节点上执行；