應(yīng)用Adobe FMS與AIR的視頻GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

宋宏權(quán)，陳 郁，孔云峰

（河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南開封475004；河南大學(xué) 中澳地理信息分析與應(yīng)用研究所，河南開封475004）

應(yīng)用Adobe FMS與AIR的視頻GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

宋宏權(quán)，陳 郁，孔云峰

（河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南開封475004；河南大學(xué) 中澳地理信息分析與應(yīng)用研究所，河南開封475004）

地理視頻是地理空間表達(dá)的新方式，是對(duì)傳統(tǒng)多媒體地圖的擴(kuò)展。采用Adobe FLV格式存儲(chǔ)和發(fā)布視頻數(shù)據(jù)，使用OGC KML標(biāo)準(zhǔn)描述地理位置，在Adobe Flex網(wǎng)絡(luò)多媒體開發(fā)環(huán)境中，通過(guò)AIR技術(shù)整合Adobe FMS視頻、Google Maps地圖和KML數(shù)據(jù)，進(jìn)行地理視頻數(shù)據(jù)的管理、播放和交互等操作。軟件開發(fā)實(shí)驗(yàn)表明該技術(shù)方案是可行的。

地理視頻；Adobe FMS；Adobe AIR；Mashup

地理視頻（GeoVideo）是將視頻數(shù)據(jù)與地理位置集成，獲得具有動(dòng)態(tài)地圖參照的視頻影像。常規(guī)地理數(shù)據(jù)包含位置、時(shí)間和屬性，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象描述；而視頻影像是直觀、具體的，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的形象描述。地理視頻結(jié)合地圖和視頻的優(yōu)點(diǎn)，幫助我們更直觀地認(rèn)識(shí)和表達(dá)地理空間。視頻地理信息系統(tǒng)（VideoGIS）是用來(lái)采集、編輯、管理分發(fā)和應(yīng)用地理視頻的信息系統(tǒng)。地理視頻與視頻地理信息系統(tǒng)在線性設(shè)施管理、地理教育、旅游等領(lǐng)域具有應(yīng)用價(jià)值。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)地理視頻和視頻GIS進(jìn)行了研究。Berry在2000年提出了視頻地圖系統(tǒng)框架，即在視頻的一個(gè)聲道中記錄精確的位置和時(shí)間數(shù)據(jù)，并提出了數(shù)據(jù)的外業(yè)采集、處理與應(yīng)用方案[1]。Navarrete在2003年將視頻影像和地理信息相結(jié)合，建立了視頻片段的地理索引，并生成了能在地理環(huán)境中調(diào)用的超視頻[2]。Hwang等提出了將 MPEG-7元數(shù)據(jù)方案用于位置相關(guān)服務(wù)[3]。Lee提出了移動(dòng)制圖系統(tǒng)4S-Van設(shè)計(jì)[4]?？自品逶诠饭芾眄?xiàng)目中完成了一個(gè)公路視頻GIS，實(shí)現(xiàn)了視頻和地圖的同步播放和交互查詢[5]。國(guó)內(nèi)武漢大學(xué)成功開發(fā)移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)，快速地采集道路及道路兩旁地物的空間位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，并致力于可量測(cè)影像系統(tǒng)開發(fā)[6]。郭浩等設(shè)計(jì)了一個(gè)視頻GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)視頻數(shù)據(jù)和地理空間信息進(jìn)行了有機(jī)集成，生成了視頻對(duì)應(yīng)的空間信息視頻索引文件[7,8]。這些研究為視頻地理信息系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1 相關(guān)技術(shù)

基于視頻地理信息系統(tǒng)的研究進(jìn)展和Web視頻技術(shù)的最新發(fā)展，本文嘗試?yán)肁dobe FMS、AdobeAIR、Mashup等技術(shù)，在Flash中實(shí)現(xiàn)地理視頻的分發(fā)、播放和交互操作。重點(diǎn)討論視頻GIS體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。FMS是多媒體應(yīng)用程序開發(fā)框架和部署環(huán)境，采用Flash的FLV視頻格式、高質(zhì)量的視頻編碼解碼器、RTMP實(shí)時(shí)消息協(xié)議及可編程的緩沖控制，使得發(fā)布的流媒體能夠在瀏覽者發(fā)出播放命令之后立即播放。AIR技術(shù)是應(yīng)用web所基于的HTML、JavaScript/ ActionScript和CSS，將其與Flash技術(shù)集成為桌面運(yùn)行時(shí)，使其部署可以基于桌面且能夠跨平臺(tái)。Mashup技術(shù)是將互聯(lián)網(wǎng)上的不同的資源整合到一起實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。本系統(tǒng)嘗試使用AIR技術(shù)構(gòu)建基于web的桌面應(yīng)用程序，并結(jié)合Mashup將視頻服務(wù)、地圖服務(wù)等聚合實(shí)現(xiàn)地理視頻的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

視頻 GIS主要包括地理視頻數(shù)據(jù)的采集、編輯、描述、管理、分發(fā)和應(yīng)用等部分組成。基于OGC地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、常見視頻數(shù)據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)領(lǐng)先的Adobe技術(shù)體系，本文提出了視頻GIS體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 視頻GIS系統(tǒng)架構(gòu)圖

通過(guò)系統(tǒng)技術(shù)路線（如圖2所示）實(shí)現(xiàn)視頻 GIS基本功能：1）通過(guò)視頻轉(zhuǎn)換軟件將同步采集到的視頻（AVI等格式）轉(zhuǎn)換為FLV格式；2）編寫程序?qū)PS數(shù)據(jù)（GPX等格式）轉(zhuǎn)換為KML格式；3）通過(guò)Adobe FMS將 FLV視頻發(fā)布；4）在 FLEX平臺(tái)下，利用Mashup技術(shù)，將Google地圖服務(wù)、視頻服務(wù)和KML地理描述服務(wù)聚合實(shí)現(xiàn)地理視頻的基本功能。

圖2 基于Adobe技術(shù)的視頻GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3 原型系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)分為地理視頻編輯、描述、分發(fā)、檢索與同步播放等模塊，其核心是視頻地圖的同步播放。采用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是在河南大學(xué)金明校區(qū)主干道同步采集視頻影像及其GPS數(shù)據(jù)。

1）地理視頻編輯。地理視頻采集時(shí)同步采集空間位置信息，對(duì)采集到的視頻（AVI等）用視頻轉(zhuǎn)換軟件轉(zhuǎn)換為FLV格式的視頻文件，并對(duì)轉(zhuǎn)換后的FLV視頻文件有規(guī)則的命名。把命名好的FLV文件放在對(duì)應(yīng)的 FMS視頻服務(wù)器應(yīng)用目錄下，待檢索后給 Flex的VideoDisplay控件播放。

2）地理視頻描述。對(duì)于同視頻同步采集得到的GPS數(shù)據(jù)，通過(guò)編程轉(zhuǎn)換為OGC的KML文件來(lái)對(duì)地理位置和視頻的時(shí)間幀進(jìn)行描述。KML是基于XML的，它在網(wǎng)絡(luò)上有很好的傳輸讀取性能，轉(zhuǎn)換后的KML文件的結(jié)構(gòu)為：

其中l(wèi)ongitude和latitude分別為視頻開始時(shí)間為StartTime，結(jié)束時(shí)間為EndTime的地理位置坐標(biāo)。同樣對(duì)轉(zhuǎn)換后的KML文件有規(guī)則的命名。并將其放在對(duì)應(yīng)的視頻文件管理目錄下，檢索后調(diào)用KMLManage類讀取相應(yīng)的KML文件，將KML文件信息傳遞給視頻播放要調(diào)用數(shù)組變量，視頻播放時(shí)能夠?qū)崟r(shí)讀取其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)信息，從而完成與視頻與地圖的通訊。

3）地理視頻管理與分發(fā)。將地理位置描述文件存放在要發(fā)布的虛擬目錄中，視頻文件存儲(chǔ)在FMS對(duì)應(yīng)的應(yīng)用下進(jìn)行發(fā)布，分別得到描述文件 URL和視頻URL。地理視頻的管理是通過(guò)建立視頻元數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)完成的，在Adobe Flex開發(fā)環(huán)境下運(yùn)用AIR內(nèi)嵌SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)建立元數(shù)據(jù)庫(kù)，本系統(tǒng)簡(jiǎn)單的建立了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表（見表 1）用于存儲(chǔ)地理視頻元數(shù)據(jù)，可用 SQL結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言來(lái)對(duì)其進(jìn)行添加、刪除、更新等操作，通過(guò)元數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)地理視頻的檢索。

4）地理視頻檢索與播放。運(yùn)用封裝起來(lái)的SQL語(yǔ)句對(duì)元數(shù)據(jù)庫(kù)中的路線名、路線經(jīng)過(guò)的地點(diǎn)進(jìn)行模糊查詢（見圖3左），點(diǎn)擊檢索結(jié)果顯示對(duì)應(yīng)的視頻元數(shù)據(jù)，將所選結(jié)果的Video_URL、Position_TimeURL值分別傳遞給VideoDisplay控件的source屬性和處理描述文件的KMLManage類，點(diǎn)擊播放按鈕，將播放該地理視頻（見圖3右），左側(cè)為電子地圖，右側(cè)為要播放的視頻，播放時(shí)實(shí)時(shí)的顯示視頻當(dāng)前時(shí)間幀對(duì)應(yīng)的空間位置等信息，用戶通過(guò)拖放按鈕能在任意的視頻位置與地圖交互。同時(shí)地圖中顯示了該視頻所對(duì)應(yīng)的路線，實(shí)時(shí)顯示視頻播放時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置，并以不同顏色現(xiàn)實(shí)已播放的路段。由于篇幅限制，不對(duì)其實(shí)現(xiàn)代碼作詳細(xì)闡述。

表1 元數(shù)據(jù)庫(kù)表

圖3 視頻地圖檢索交互截圖

4 結(jié)論與展望

軟件開發(fā)實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)用FMS、AIR結(jié)合Mashup技術(shù)開發(fā)視頻GIS是可行的，通過(guò)整合網(wǎng)絡(luò)和本地資源，實(shí)現(xiàn)視頻與地圖的同步播放與交互。采取本方案的視頻GIS優(yōu)點(diǎn)有：1）技術(shù)流程簡(jiǎn)單、實(shí)用；2）Adobe AIR技術(shù)的應(yīng)用可以在多種操作平臺(tái)上運(yùn)行；3）運(yùn)用FMS可以實(shí)時(shí)快速地對(duì)視頻流進(jìn)行讀取；4）用KML描述地理視頻位置能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中快速讀取與傳輸，同時(shí)在應(yīng)用中可對(duì)地理視頻描述擴(kuò)展。本技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的視頻GIS可以用來(lái)對(duì)道路、河流等線性設(shè)施可視化與管理，也可應(yīng)用于地理教育、旅游宣傳、城市管理等領(lǐng)域。

本系統(tǒng)只實(shí)現(xiàn)了一部分功能驗(yàn)證了該方案的可行性，還有很多工作有待于進(jìn)一步完善?；诒痉桨傅幕A(chǔ)上擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地理視頻采集與傳輸，可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)事件調(diào)查、實(shí)時(shí)交通管理、行政偵察、交通導(dǎo)航等。本系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)是二維空間數(shù)據(jù)，可將其擴(kuò)展到三維。這些功能的實(shí)現(xiàn)有待于進(jìn)一步研究與完善。

[1] Berry JK.Capture'Where' and 'When'on Video-Based GIS[J]. GEOWORLD,2000(9):26-27

[2]LeeS Y,Kim SB,Choi JH.4S-Van:A PrototypeMobileMapping System for GIS[J].Korean Journal of Remote Sensing,2003(1): 91-97

[3] Tae-Hyun Hwang,Kyoung-Ho choi,In-Hak Joo etc.MPEG-7 metadata for video-based GIS applibcation[C].IEEE Press, 2003，3 641-3 643

[4] Lee S Y,Kim S B,Choi J H etc.Design and Implementation of 4S-Van:A Mobile Mapping System[J].ETRI Journal,2006(3): 256-273

[5] 孔云峰.一個(gè)公路視頻GIS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].公路,2007(1): 119-121

[6] 李德仁,郭晟,胡慶武.基于3S集成技術(shù)的LD2000系列移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].測(cè)繪學(xué)報(bào),2008,37(3):272-276

[7] 郭浩,孔云峰.視頻GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息,2008,6(2):81-84

[8] 郭浩.視頻GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].河南：河南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008

Design and Im p lementation of VideoGIS Using Adobe FMS and AIR

SONG Hongquan,Chen Yu,KONG Yunfeng
(College of Environment and Planning,Henan University,Kaifeng 475004，China;China-Australia Cooperative Research Center for Geoinformation Analysis and Applications,Henan University Kaifeng 475004，China)

GeoVideo is a new approach to express our geo-spatial environment,it is the extension of traditional multimedia map.In this paper we adopt Adobe FLV as the video format to store and release our video data,using the st and ard OGC KML as the description of geographical spatial location.In the development environment Adobe Flex ofmultimedianetwork,through theintegrationof Adobe FMSvideo,GoogleMaps and KML datause the technology of Adobe AIR.Finally we achieve the results that the management of geovideo,the synchronous playback between E-map and geovideo and their interaction.This experiment indicates that this technical solution is available.

GeoVideo;Adobe FMS;Adobe AIR;Mashup

2009-09-15

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (40771166)；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目 (20070475001)。

P208

B

1672-4623(2010)02-0093-03

宋宏權(quán)，碩士，主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。