□ 嚴宇 羅瞳 馬聰
(1.黑龍江中海經(jīng)測空間信息技術有限公司,黑龍江哈爾濱150026;2.黑龍江測繪地理信息局,黑龍江哈爾濱150081)
海洋遙感是目前世界上發(fā)達國家進行海洋監(jiān)視監(jiān)測的重要手段。它具有速度快、覆蓋面大、成本低等特點。特別是利用海洋水色遙感可以探測與海洋水色環(huán)境有關的參數(shù),如葉綠素、懸浮物、黃色物質(zhì)、污染物及水深等,近幾年受到國內(nèi)外廣泛重視。因此,進行海洋要素遙感監(jiān)測系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。我國空間海洋觀測及應用系統(tǒng)建設還存在諸多問題,尤其是海洋遙感信息產(chǎn)品制作的業(yè)務化、實用化程度低,缺乏結合類似于天地圖這樣的網(wǎng)絡地圖的發(fā)布手段,影響了應用范圍的擴大。
基于天地圖的區(qū)域海洋環(huán)境要素遙感監(jiān)測系統(tǒng)主要是為執(zhí)行區(qū)域海洋環(huán)境遙感監(jiān)測業(yè)務。充分利用現(xiàn)有衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品,研究典型海洋環(huán)境要素的監(jiān)測方法與技術。針對葉綠素濃度、海面溫度等典型海洋環(huán)境要素進行制作研究,形成并初步建立監(jiān)測系統(tǒng);同時研究天地圖地理信息公眾服務平臺的WEBAPI二次開發(fā)接口,基于天地圖進行要素產(chǎn)品的展示。
數(shù)據(jù)來源主要采用MODIS及SeaWiFS的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。中分辨率成像光譜儀(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer)-MODIS是Terra和Aqua衛(wèi)星上搭載的主要傳感器之一,兩顆星相互配合,每1-2天可重復觀測整個地球表面,得到36個波段的觀測數(shù)據(jù)。MODIS在發(fā)展有效的、全球性的用于預測全球變化的地球系統(tǒng)相互作用模型中起著重要的作用,其精確的預測將有助于決策者制定與環(huán)境保護相關的重大決策。
MODIS自2000年4月開始正式發(fā)布數(shù)據(jù),NASA對MODIS數(shù)據(jù)以廣播X波段向全球免費發(fā)送,由于NASA對MODIS數(shù)據(jù)實行這種全球免費接收的政策,使得MODIS數(shù)據(jù)的獲取十分廉價和方便。MODIS標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品根據(jù)內(nèi)容的不同分為0級、1級數(shù)據(jù)產(chǎn)品,在1B級數(shù)據(jù)產(chǎn)品之后,劃分2-4級數(shù)據(jù)產(chǎn)品,包括:陸地標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品、大氣標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品和海洋標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品等三種主要標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品類型,總計分解為44種標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品類型。
在本研究中,使用到的產(chǎn)品是MOD21:海洋2級標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品,內(nèi)容為葉綠素-色素濃度,空間分辨率1km,日、旬、月度數(shù)據(jù)。海面溫度產(chǎn)品為MOD28:海洋2、3級標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品,內(nèi)容為海面溫度,全球洋面,空間分辨率1km。具體數(shù)據(jù)提供單位為美國國家宇航局(NASA),該單位已經(jīng)對這些傳感器的數(shù)據(jù)進行了預處理,下載后對數(shù)據(jù)采取了進一步的處理和圖形顯示。這里提供的是區(qū)域性海表產(chǎn)品(包括葉綠素濃度、海面溫度),所有產(chǎn)品均采用圓柱等距投影。
圖1 數(shù)據(jù)產(chǎn)品獲取Data Products Get
根據(jù)海洋環(huán)境要素的處理需求,遙感數(shù)據(jù)處理作業(yè)主要是使用SeaDAS軟件完成。SeaDAS(SeaWiFSDataAnalysisSystem)是一個針對水色衛(wèi)星數(shù)據(jù),集顯示、處理、分析、質(zhì)量控制等功能于一體的圖像綜合軟件包。1993年由NASA組織開發(fā),并在其后不斷升級。目前最新版本為SeaDAS7.0.2。該系統(tǒng)采用了許多新的硬、軟件技術支持,能對所有SeaWiFS數(shù)據(jù)產(chǎn)品以及MODIS海色數(shù)據(jù)進行處理、分析和圖像顯示。
葉綠素產(chǎn)品的具體處理流程為:首先使用SeaDAS導入需要處理的數(shù)據(jù),葉綠素產(chǎn)品為OceanColor產(chǎn)品,文件名舉例為:A2014089052500.L2_LAC_OC.bz2。打開該產(chǎn)品后,首先對產(chǎn)品進行投影變換,使用SeaDAS的 Tools菜單下的 Reprojection功能,將數(shù)據(jù)投影GeographicLon/lat(WGS84)以方便同天地圖做接口。然后打開重投影的數(shù)據(jù),找到chlor_a波段并打開,然后對產(chǎn)品進行調(diào)色。注意這里葉綠素濃度值域范圍大致是0到100,單位是毫克每立方米。調(diào)色推薦使用NASA的葉綠素標準調(diào)色板,調(diào)色板文件名稱為chl_standard.cpd,調(diào)色完畢后,將調(diào)色好的View數(shù)據(jù)整景導出為Geo-Tiff格式即可。下一步我們將對這個產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行發(fā)布。
海面溫度產(chǎn)品的具體處理流程為:首先使用SeaDAS導入需要處理的數(shù)據(jù),海面溫度產(chǎn)品為SST產(chǎn)品,文件名舉例為:A2014089052500.L2_LAC_SST.bz2。打開該產(chǎn)品后,首先對產(chǎn)品進行投影變換,使用SeaDAS的 Tools菜單下的 Reprojection功能,將數(shù)據(jù)投影GeographicLon/lat(WGS84)以方便同天地圖做接口。然后打開重投影的數(shù)據(jù),找到sst波段并打開,然后對產(chǎn)品進行調(diào)色。注意這里海面溫度的值域范圍大致是-2到45,單位是攝氏度。調(diào)色推薦使用NASA的海面溫度標準調(diào)色板,調(diào)色板文件名稱為sst_standard.cpd,調(diào)色完畢后,將調(diào)色好的View數(shù)據(jù)整景導出為GeoTiff格式即可。下一步我們將對這個產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行發(fā)布。
天地圖 WebAPI(JavaScript)V2.1.2版是一套基于JavaScript全新升級的應用程序接口,為開發(fā)者提供了快速調(diào)用天地圖在線地理信息服務的通道,包括快速創(chuàng)建地圖、調(diào)用地圖、POI搜索以及在地圖上添加覆蓋物等,開發(fā)者可以利用天地圖WebAPI輕松將天地圖豐富的地圖功能嵌入到各類應用系統(tǒng)或網(wǎng)站中,并且可以基于天地圖的數(shù)據(jù)和功能服務資源開展各類增值服務及應用。
要使用天地圖的接口服務,首先要進行地圖制作,進行遙感數(shù)據(jù)的預處理,包括格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)整合、坐標轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)集構建、數(shù)據(jù)渲染等。為了用戶在客戶端能方便快速的瀏覽到客戶數(shù)據(jù),還需要發(fā)布地圖服務,創(chuàng)建地圖緩存。天地圖支持多種標準的服務接口,包括 WMTS、WFS-G、CSW,在本研究中,使用WMTS服務接口與天地圖對接。
圖2 天地圖解決方案概述MAP WORLD Solution Overview
由于我們發(fā)布數(shù)據(jù)要使用瓦片技術,故對天地圖的瓦片技術必須有所了解。天地圖的地圖瓦片起始點從西經(jīng)180度,北緯90度開始,向東向南行列遞增。如下圖所示。
天地圖的地圖瓦片大小為256像素×256像素。切片方案中,相關信息如下:
地圖瓦片數(shù)據(jù)格式采用PNG或JPG。影像服務:由于本項目涉及的要素產(chǎn)品有背景透明的需求,故此使用能帶透明通道的PNG格式。
在切片時,要注意天地圖中各級別的地面分辨率和比例尺的關系。
數(shù)據(jù)處理完畢后,需要將調(diào)色好的要素產(chǎn)品進行瓦片制作,生產(chǎn)符合天地圖瓦片標準自定義圖層,然后交由天地圖進行加載展示。該步驟為生產(chǎn)符合天地圖標準的瓦片地圖,在這里我們使用GDAL2Tiles工具完成。GDAL2Tiles著名開源工具包GDAL的一部分,專門處理柵格影像的網(wǎng)絡發(fā)布任務,支持輸入 GeoTiff、MrSID,ECW、JPEG2000、JPEG、PNG等輸入數(shù)據(jù)格式。
數(shù)據(jù)發(fā)布為瓦片圖層后,可以使用天地圖的WebAPI中的TTileLayer類進行調(diào)用。以下為調(diào)用的偽代碼示例:
//創(chuàng)建自定義圖層對象
varconfig={};
config.getTileUrl=function(x,y,z)
{
varfileDir=“myclip”;
varimageURL=目錄結構 +“/”+z+“/”+x+“/”+y+“.png”;
returnimageURL;
}
varlay=newTTileLayer(config);
lay.setGetTileUrl(config.getTileUrl);
//將圖層增加到地圖上
map.addLayer(lay);
本研究采用 PHP、MySQL、Apache技術進行網(wǎng)站系統(tǒng)開發(fā)與天地圖集成。PHP(PHP:Hypertext Preprocessor的縮寫,中文名:“超文本預處理器”)是一種通用開源腳本語言。語法吸收了C語言、Java和Perl的特點,入門門檻較低,易于學習,使用廣泛,主要適用于Web開發(fā)領域。具有開源性、免費性、快捷性、跨平臺性能強、效率高且面向?qū)ο蟮奶攸c,是當今的主流動態(tài)網(wǎng)站開發(fā)技術。數(shù)據(jù)庫使用 MySQL,MySQL是一個精巧的 SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),由于它的強大功能、靈活性、豐富的應用編程接口(API)以及精巧的系統(tǒng)結構,受到了廣大自由軟件愛好者甚至是商業(yè)軟件用戶的青睞,特別是與Apache和PHP/PERL結合,為建立基于數(shù)據(jù)庫的動態(tài)網(wǎng)站提供了強大動力,可組成良好的動態(tài)網(wǎng)站開發(fā)環(huán)境。
Apache是目前應用最廣的Web服務器,PHP是一種類似ASP的服務器端腳本語言,而MySQL是一個小巧的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件,它們特別適用于網(wǎng)站建設。Apache+PHP+MySQL不僅僅是開源項目,可免費獲取,而且它支持 Linux、UNIX、OS/2和Windows多個操作系統(tǒng),可移植性好。因此,這種組合是設計動態(tài)網(wǎng)站的最佳解決方案。
服務器端開發(fā)環(huán)境:XAMPP(Apache+MySQL+PHP+PERL)
數(shù)據(jù)庫設計的任務是確定系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)庫,它的價值在于它能夠向用戶提供有意義的信息,還有向系統(tǒng)供應所需的一切數(shù)據(jù)。在MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中建立一個名為db_map的數(shù)據(jù)庫,在該數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建與實體對應的數(shù)據(jù)表,使用map_users表存放系統(tǒng)中的用戶,使用map_data存放要素數(shù)據(jù)信息。
圖3 map_data表結構設計map_data Table Structure Design
針對已采集的區(qū)域海洋環(huán)境要素數(shù)據(jù),確定在本項目中除瀏覽外,還要提供便捷的數(shù)據(jù)檢索服務,本系統(tǒng)在制作過程中劃分為以下四個模塊:
①用戶管理模塊:主要實現(xiàn)對系統(tǒng)用戶的管理。
②天地圖可視化瀏覽模塊:由天地圖地理信息公眾服務平臺為基礎地理信息平臺界面,疊加區(qū)域海洋環(huán)境要素數(shù)據(jù),用戶可進行縮放、鷹眼定位、提供地圖、衛(wèi)星、衛(wèi)星混合、地形、地形混合五種基礎數(shù)據(jù)模式;
③數(shù)據(jù)管理模塊:由數(shù)據(jù)管理界面組成。實現(xiàn)區(qū)域海洋環(huán)境要素的查詢檢索、選擇瀏覽等功能;
④后臺管理:實現(xiàn)網(wǎng)站的后臺管理,進行日常的數(shù)據(jù)更新、維護;
圖4 系統(tǒng)登錄界面System login screen
圖5 網(wǎng)站主界面Website main interface
天地圖WebAPI是一套由JavaScript語言編寫的應用程序接口,它能夠幫助您在網(wǎng)站中制作各種類型、行業(yè)的地圖應用,還可以使地圖功能以模塊化集成在不同類型的系統(tǒng)應用中。地圖API是由JavaScript語言編寫的,在使用之前需要通過 伊金霍洛旗| 巴林左旗| 安远县| 咸宁市| 阳春市| 略阳县| 全州县| 滕州市| 湄潭县| 和林格尔县| 呼玛县| 南华县| 雅江县| 黔西县| 拜泉县| 元江| 绍兴县| 荔浦县| 资中县| 延寿县| 沿河| 怀化市| 武乡县| 花莲县| 佛教| 花莲市| 咸阳市| 绥化市| 鹤岗市| 宜丰县| 龙陵县| 红安县| 嵩明县| 武乡县| 邢台市| 沂源县| 恩施市| 霍城县| 永平县| 常德市| 长宁区|