第10章 地球空间信息学与数字地球教程教案.ppt

数字地球的关键技术（一） 1、高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 2、海量数据的快速处理与存储技术 3、高速计算机信息网络技术 4、超媒体与分布式空间信息系统技术 5、地理信息的分布式计算 6、地球数据的无级比例尺信息综合技术 7、空间数据仓库 8、空间数据仓库模型与数据挖掘理论研究 9、多种数据的融合技术 10、数字地球的仿真与虚拟现实技术 -----高分辨率数据 -----快速获取 1.1 卫星遥感----获取数字地球数据的主要手段 卫星系列： 陆地卫星系列 海洋卫星系列 气象卫星系列 测地卫星系列 小卫星系列 1、高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 空间分辨率：1m----4000m 光谱范围：紫外、可见光、红外、微波 波段：1个----240个，甚至更多 遥感数据管理：影响数据库、地理信息系统和网络传输技术等； 遥感数据处理技术：光谱辐射校正、几何校正、影像增强、特征提取、自动识别分类、自动成图、数据压缩等； 目前的问题：海量卫星数据的海量处理技术 1、高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 1.2 高分辨率卫星遥感 1.2.1 高级锁眼—11（KY-11）光电成像侦察卫星 分辨率： 普查：地面分辨率优于3—5米 详查：地面分辨率优于2米 消除大气影响后的地面分辨率可达到0.1米 成像光谱： 可见光—昼成像 红外线—夜成像 1、高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 卫星特点： 自适应光学成像技术 主透镜表面曲率随视场而改变 有效补偿大气层造成的形变 具有极强的、机动的变轨能力，轨道高度在280— 1000公里间可以随时调整 数据传输—数字图像数据用跟踪与数据中继卫星实时传 到贝尔沃堡地面站，10分钟内可以将结果传给用户 1、高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 1.2.2 长曲棍雷达成像侦察卫星 分辨率： 地面分辨率达0.3—1米 成像设备： 合成孔径雷达成像仪 卫星特点： 全天候成像 有一定地下穿透力达10米—100米 轨道高度680公里，自重25吨 应用：目前这些卫星主要用于军事目的。 1、高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 1.3 卫星遥感数据的智能化获取技术 智能化接收技术： 卫星轨道数据的自动提取 接收轨道的自动计算和自动选择 控制参数的自动调整 多星多任务时所有操作过程自动调度 异常情况的自行处置 智能化图像处理技术： 自动完成图像导航 0级、1A级、1B级格式预处理 几何损失校正、精确匹配、光谱校正及分类的自动化 1、高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术 2、海量数据的快速处理与存储技术 仅美国NASA每天就产生1000G字节的信息，要求每天能存储和处理1015字节的能力；它有12个数据中心，约55个数据库。 所以数据的处理和存储问题就变得十分突出。 2.1 海量数据的快速处理 2.1.1 高性能并行计算机系统 多个CPU耦合，大型或巨型计算机。如曙光一号并行计算机，联想巨型机，银河巨型机，神威巨型机等； 这是高速科学计算的主要硬件平台，是巨型机的发展方向。 2.2 智能化存取技术 目的在于解决海量遥感数据的快速存储与检索。 --不同区域、不同时间、不同空间分辨率、不同光谱分辨率的遥感数据的存储模型、数据库及其管理模型的开发，数据的组织与管理、数据的集成与融合…… --建立和开发4D数据的存储模型。研究动态数据库及其管理技术； --物理存储设备的研制与发展、系统拓扑结构设计与优化等； --高分辨率4D数据的快速表达技术（空间—时间可视化技术）； 2、海量数据的快速处理与存储技术 2.3 海量数据压缩与复原技术 遥感图像编码技术--游程长度编码方法、块码编码方法、四叉树编码方法等…… 复原技术—解码问题。 2、海量数据的快速处理与存储技术 3、多尺度空间数据分布存储与管理技术 3.1 国内外研究现状及发展趋势 3.1.1、在多尺度数据存储与管理方面： 目前采用两种模式，一是基于一种基本比例尺进行无级缩放（如德国的数字景观模型、制图综合模型）；二是采用