全球遥感数据集元数据信息查询功能设计

第一章绪论

1.1本文研究背景和目的
伴随着航空航天科技和计算机技术的快速发展，地理信息系统数据的获取方式也从以往的纸质地图单一方式发展到今天多元化方式；其中卫星遥感数据已成为现今研宄地球的学者获取数据的主要方式之一；己成为地理信息系统的主要数据源。由于遥感数据拥有观测范围广，周期短，全天候，全天时等其他传统获取方式无法比拟的特点，受到很多研宄者的青睐，这也是遥感数据成为现代地理信息系统研宄的主要数据的客观原因。人们运用计算机和图像处理等技术将获取的遥感数据进行加工、比较、研宄和分析，从中获取有关大气、水体、陆表等全球综合性的信息，为全球的气象气候、农林业、地质矿产、淡水等自然资源提供了理论研究依据。改革开放以来，我国航天卫星事业得到了前所未有的发展。到目前为止，已经自主拥有了地球资源（和巴西合作）和环境监测等专用卫星；为我国的地学工作者们源源不断提供大量的卫星影像等科学数据，也为他们遥感数据的获取提供了有力保障。
由于我国发展卫星获取遥感科学数据方面起步晚，底子薄等客观因素的影响，在卫星遥感数据获取技术领域方面还不能达到当今世界的最高层次，与当今发达国家相比，还存在了一定的距离，然而这一状况现阶段也不能立刻得到很好的改善。目前，美国和欧洲等一些发达国家在这方面有着先进的科技水平和很好的发展基础,拥有众多的地球资源卫星、环境卫星、气象卫星，并源源不断的采集高分辨率、高波谱分辨率、高质量的全球性遥感影像数据，为地球科学研宄提供了坚强的理论依据，在全球性的环境、气候、植被等方面尤为突出。
倘若我国地学研宄者要想获取这些国外的高质量数据，作为他们科学研宄的依据，就必须到他们所提供的网站上查询搜索和获取，而这些国家的网站仅针对本国用户，这对于我国的科学研宄者来说，操作及其不便；另夕卜，各国提供的遥感数据种类繁多，格式多种多样，对外提供方式的也不尽相同，要让我国的学者能够深入的了解是非常不容易的。长期以来，我国的地学工作者想要获取来自国外的遥感科学数据相当棘手，深受数据封锁、信息不畅所带来的痛苦。如何将这些国家所提供的遥感数据进行合理分类和综合，通过一个集成系统将这些不同国家、不同卫星的遥感数据按照一定的方法归类和存储，并以符合我国学者查询和获取数据的特点，通过网络的方式快速便捷的展现给用户，这是我们现阶段亟待解决的一个问题。

1.2国内外多源遥感数据信息服务系统研究
现状进入21世纪以来，以信息科学为代表的技术革命迅猛发展，其中又以互联网技术(IT)最为典型，已成为当今社会快速发展的信息技术之一，并已经深入到社会的各行各业中；使得人们相互之间的交流、通讯、数据的网络传输等越来越快速、便捷。在计算机软硬件和互联网技术的支撑下，以前仅能通过硬盘拷贝获取遥感数据的传统方法己得到很大的改观；如今结合计算机技术和互联网网络传输技术，以网络传输的形式向用户进行发送和下载己成为各种数据发布的主要手段,但是由于遥感科学数据具有长时间序列、数据量大等固有的特征，而且当前网络传输问题往往成为遥感数据发布的“瓶颈”，如何解决大数据量的遥感数据网络传输问题已成为现如今国内外遥感工作者研究的热点领域之一；另一方面，由于来源于各种卫星的遥感数据结构的不同，数据的格式也不尽相同，如何将这些不同格式，不同类型的遥感数据进行合理的、有效的归类，并存储到数据库中，再结合网络技术如何快速的向用户发布也是当前研究者们所解决的关键问题之一。
以网络传输技术为基础的遥感数据发布技术，大致分为两类：一类是基于B/S的模式，即浏览器/服务器(Brower/Server)模式，以瘦客户端/胖服务器端的方式使得用户只需通过本地计算机浏览器就可以访问到远程服务器存储的数据，快速便捷的检索到用户感兴趣的数据信息；另一类是基于C/S(Client/Server)的模式，即胖客户端/瘦服务器端的形式，用户的计算机分担着服务器处理数据的部分功能，这种形式需要用户在自己本地计算机上安装相应的软件后才能通过网络访问远程的数据，并进行相应的互操作⑴。OPeNDAP( Open-source Project for a Network Data Access Protocol)代表开放源代码的网络数据访问协议，是一套简化科学数据网络发布、调用和管理的开放式框架协议，基于由 URI (University of Rhode Island)和 MIT( Massachusetts Institute ofTechnology)联合开发的 DODS( Distributed Oceanographic Data System)系统发展而来。OPeNDAP协议提供一种通过WWW请求和提供数据的方法，目标是让数据用户使用熟悉的工具直接存取其所需要的远程数据[2]。
从用户的角度来看，通过OPeNDAP协议，可以使软件如同分析本地数据一样分析服务器上的数据。OPeNDAP框架是一个将B/S和C/S相结合的体系结构的科学数据发布系统，该框架充分发挥了 B/S和C/S各自的优点，弥补了两者的不足。一方面，一些需要用Web处理的，在不需要高宽带的网络传输速度的前提下，满足大多数访问者请求的功能界面(如遥感数据信息发布查询界面)采用了 B/S结构；另一方面，由于遥感数据量大等占用大量的网络传输资源的操作，通过OPeNDAP协议框架将客户端和服务器建立联系，通过C/S的模式来分担服务器端处理和分析数据的能力。

    1.3 存在的问题 .................17
    1.4 研究意义 .................17-18
    1.5 本文研究内容及技术路线 .................18-20
        1.5.1 本文的研究内容 .................18-19
        1.5.2 本文的研究技术路线 .................19-20
第二章信息服务系统涉及的相关技术介绍 .................20-29
    2.1 元数据及其相关技术 .................20-26
    2.2 基于Web的信息服务相关技术 .................26-27
        2.2.1 JSP技术 .................26
        2.2.2 JDBC技术 .................26-27
    2.3 基于OPeNDAP的多源异构数据网络访问技术 .................27-29
        2.3.1 OPeNDAP协议简介 .................27
        2.3.2 OPeNDAP服务的特点 .................27-29
第三章全球多源遥感数据元数据提取工作 .................29-41
    3.1 元数据标准概况 .................29-31
    3.2 遥感数据信息服务系统中的元数据标准 ............31-37
    3.3 全球多源遥感数据元数据提取 .................37-41
第四章全球多源遥感数据信息服务系统的设计 .................41-48
    4.1 项目背景 .................41-43
        4.1.1 系统建设目标 .................42
        4.1.2 系统建设原则 .................42-43
    4.2 系统功能模块设计 .................43-45
        4.2.1 卫星平台基本信息介绍功能模块设计 .................43-44
        4.2.2 多源遥感数据集元数据信息查询功能模块设计 ............44
        4.2.3 多源遥感数据集的OPeNDAP服务功能模块设计 ...........44-45
    4.3 系统数据库设计 .................45-48
第五章全球多源遥感数据信息服务系统的实现 .................48-58
    5.1 系统实现方式 .................48
    5.2 系统功能实现 .................48-58
        5.2.1 遥感卫星平台基本信息展示功能 .................48-52
        5.2.2 多源遥感数据集元数据信息查询功能 .................52-55
        5.2.3 多源遥感数据集的OPeNDAP服务功能 .................55-58
第六章全球多源遥感数据信息服务系统的应用 .................58-64
    6.1 多源遥感数据元数据查询应用 .................58-61
    6.2 OPeNDAP应用 .................61-64

结论

随着时间的推移，在这几十年里，每个国家都拥有大量的遥感数据，当然这对研宄人员来说是一笔宝贵的财富，那么如何将这些来源不同、数据格式不同的遥感数据进行有机的集成，并按照统一的方式对外服务大众，以发挥它们更大的作用己经成为多源遥感数据信息服务平台建设的关键。本文讨论了元数据在信息共享服务中的作用，阐述了元数据在多源遥感数据信息服务系统中的重要性，并结合我们所收集的多源遥感数据各自的特点，选取了以元数据IS019115国际标准的方式对遥感数据集进行规范化的整理，以该规范标准为基础进一步提取遥感数据的元数据信息，最终形成了标准的XML元数据文件，以更加合理的方式来管理这些标准的元数据信息，以此为基础建立了基于Web的多源遥感数据元数据信息服务平台；同时，我们还选取了以OPeNDAP协议为基础的多源异构数据网络访问服务体系，进一步以统一的接口对外提供多源遥感数据在线访问和获取的服务。通过应用实践上述理论，本文初步取得了如下成果：
1.介绍了元数据的含义及其特点，并深入分析了元数据在信息服务中的重要作用。
2.介绍了每种元数据标准及其特点，重点阐述了元数据标准制定的意义和作用。
3.由于我们使用的数据多源的特点，采用了 IS019115元数据国际标准构建了多源遥感数据集元数据XML文件，并进一步对其进行合理的管理，以达到全球多源遥感数据信息服务系统的要求。
4.结合JSP+Tomcat+MySQL的环境，以Web方式设计了 “基于JSP的多源遥感数据元数据信息服务”，实现了多源遥感数据信息访问和查询的功能。