用镶嵌数据集管理海量影像数据

1.1   什么是镶嵌数据集

之前，海量影像数据要拿到SuperMap产品中管理和显示，需要将全部影像进行入库，这个过程十分的耗时，而且占用了大量的磁盘空间。入库完成后，要在地图中显示，为了又更好的显示性能，还需要对影像创建金字塔，又是一处耗时的过程。因此，急需一种新的影像管理显示方案取而代之，将用户从目前的状态中解放出来。

镶嵌数据集应运而生，镶嵌数据集是SuperMap一种新的数据集类型，它使用“文件+数据库”方式来存储和管理大规模影像。影像添加到镶嵌数据集中进行管理时，只会在空间数据库中建立影像索引，并不对原始影像数据进行拷贝或修改，原始影像文件仍然存储在文件系统中或是空间数据库中。这种方式充分发挥了存储系统和数据库系统的优势，是目前管理大规模影像最高效的方式。

1.2  可管理的数据格式

镶嵌数据集用于管理栅格格式的数据，包括普通影像和DEM数字高程模型数据，您可以将.tif、.tiff、.img影像文件的数据加入到镶嵌数据集中管理。

使用镶嵌数据集管理全球影像数据

使用镶嵌数据集管理全球DEM数据

影像添加到镶嵌数据集之后，将动态形成镶嵌影像，影像的空间参考也将动态更改为与镶嵌数据集一致的参考。需要明确的是，原始影像并没有发生更改，所有的过程都是动态虚拟的。

如下图所示，海量影像添加到镶嵌数据集后，存储镶嵌数据集的UDB数据源并没有占用很大的磁盘空间，说明镶嵌数据集没有拷贝影像文件，打开镶嵌数据集的属性表，不难看出镶嵌数据集仅记录的影像文件的路径以及构建概视图以后的视图路径。

基于镶嵌数据集显示影像时，将动态读取数据再显示，并且在浏览镶嵌数据集后，浏览过的区域会建立缓存，再次浏览时效率很高。

1.3  镶嵌数据集的结构

镶嵌数据集包含三部分：边界线、轮廓线和影像。如下图所示，镶嵌数据集包含4幅影像数据集，显示在地图窗口中，其中，粉色线框为边界线、绿色线为轮廓线，最下方为镶嵌显示的影像数据集。

1.     轮廓线——影像轮廓线基于镶嵌数据集的空间参考，它反应的是影像在镶嵌数据集中的真实边界。
2.     边界线——基于影像轮廓线构建。可以通过调整Boundary边界线范围动态改变镶嵌数据集的整体显示。在特定需求下，可利用已有矢量边界或行政区划替换原始镶嵌数据集边界，从而改变数据显示。
3.     影像——添加到镶嵌数据集中管理的所有影像，动态镶嵌在一起显示。

为了提高镶嵌数据集的显示效率，默认小比例尺下只显示轮廓线，不显示原始影像；但为了小比例尺下也能显示影像，所以对原始影像按照某种规则重构建多层金字塔，不同比例尺下显示相应分辨率的金字塔影像，也就是构建镶嵌数据集的概视图（Overview），概视图就是构建金字塔后所产生的影像文件。

1.4  镶嵌数据集的属性

如下图所示，打开镶嵌数据集的属性表，该属性表其实是轮廓线的属性表，其中每一条记录对于一个轮廓对象。下面详细介绍其中主要的字段内容：

1.     SmFileName：添加到镶嵌数据集中管理的所有原始影像的文件名称（不包括扩展名）以及概视图文件名称（包含扩展名）。
2.     SmPath：添加到镶嵌数据集中管理的所有原始影像文件的全路径（绝对路径）以及概视图文件全路径，这些路径支持网络共享路径。因此可以通过编辑该字段实现镶嵌数据集的共享使用。
3.     SmCategory：用于标识影像轮廓线内当前显示的图像时原始影像文件还是概视图，1标识原始影像文件；2表示概视图。
4.     SmMinPS和SmMaxPS：SmMinPS和SmMaxPS定义像元大小范围。根据该范围确定镶嵌数据集使用哪一分辨率影像数据进行显示。系统根据影像金字塔和图像之间的叠加来计算SmMinPS和SmMaxPS值。
5.     SmMinPS定义图像的下限，因此，无法处理任何低于该值的图像请求。默认值是 0，但可以将其设置为更大的值，以限制可以访问图像的分辨率。如果发出低于此分辨率的请求，则请求失败，不返回图像。
6.     SmMaxPS定义图像的上限，因此，无法处理任何高于该值的图像请求。与最小像元大小的默认值不同，最大像元大小的默认值是数值较大的数。如果发出高于此分辨率的请求，则请求失败，返回灰色图像。
7.     SmLowPS和SmHightPS两个字段定义了栅格数据集所包含的象元（像素）大小的实际范围，SmLowPS为影像真实分辨率，SmHightPS为影像金字塔分辨率。

1.5  镶嵌数据集概视图

为了提高镶嵌数据集的显示效率，默认小比例尺下只显示轮廓线，不显示原始影像；但为了小比例尺下也能显示影像，所以对原始影像按照某种规则重构建多层金字塔，不同比例尺下显示相应分辨率的金字塔影像，也就是构建镶嵌数据集的概视图（Overview），概视图就是构建金字塔后所产生的影像文件。

 

生成概视图前后

1.6  使用镶嵌数据集管理影像

通过下面的步骤，可以完成创建镶嵌数据集、管理影像、显示影像的操作。

1、 创建镶嵌数据集

镶嵌数据集是SuperMap的一种数据集类型，其创建方式同普通数据集。创建镶嵌数据集时，需要指定：

1)      数据集的名称

2)      所在的数据源

3)      数据中的无值区域的数值。

4)      镶嵌数据集的投影坐标信息。

指定参数创建镶嵌数据集

2、 添加影像文件

可以将.tif、.tiff、.img影像文件的数据加入到镶嵌数据集中管理。添加影像时既可以选择下面任意一种方式：

1)      添加文件，同时选择多个影像文件批量添加。

2)      指定一个目录，自动将目录下的所有.tif、.tiff、.img影像文件添加进来。

镶嵌数据集将记录添加的影像文件的绝对路径信息。影像添加到镶嵌数据集后，将使用镶嵌数据集的地理坐标系进行显示，但并不对原始影像文件做任何修改。

添加影像到镶嵌数据集

记录影像文件路径

3、 创建影像金字塔

为镶嵌数据集构建概视图，必须要求镶嵌数据集中的所有影像具有金字塔。创建金字塔时需要指定金字塔的重采样方法，这里提供了如下几种重采样的方法，并且建立金字塔还可以实现多线程，更加高效。

1)      不进行重采样。

2)      最临近法，一种简单的采样方式。

3)      平均值法，计算所有有效值的均值进行重采样计算。

4)      高斯内核计算法，使用高斯内核计算的方式进行重采样，这种对于高对比度和图案边界比较明显的图像效果比较好。

5)      平均联合数据法，在一个magphase空间中平均联合数据，用于复数数据空间的图像的重采样方式。

设置金字塔重采样方法

4 、影像分块存储处理

影像数据采用分块存储后，可以提高影像数据的访问、处理速度，所以，如果想获得更高效的影像数据管理效果，可以对影像数据进行分块存储处理。

5、 构建概视图

为了提高镶嵌数据集的显示效率，默认小比例尺下只显示轮廓线，不显示原始影像；但为了小比例尺下也能显示影像，所以对原始影像按照某种规则重构建多层金字塔，不同比例尺下显示相应分辨率的金字塔影像，也就是构建镶嵌数据集的概视图（Overview），概视图就是构建金字塔后所产生的影像文件。

构建概视图时需要指定如下参数：

构建概视图

1)      最大宽度和高度：概视图影像文件的最大宽度和高度。

2)      采样系数：相邻两层概视图的分辨率比率。

3)      输出路径：概视图影像文件的存放路径。

4)      去除无值压盖：镶嵌数据集中的影像可能存在这样的情况，经过矫正的影像相互之前可能存在压盖情况，并且存在无值区域与有值区域的压盖，此时，您在创建概视图时，需要指定无值的数值，这样，构建概视图后，无值与有值发生压盖时才能正确获得有效值。

 

  未选择去除无值压盖的概视图                       选择无值压盖后的概视图

 
镶嵌数据集构建了概视图后，其属性中不但记录的影像原文件路径，还记录了概视图影像的路径。

包含了概视图影像文件路径

6、 地图窗口中显示

将镶嵌数据集添加到地图窗口中即可显示。

基于镶嵌数据集的海量影像数据浏览效率很高，并且浏览过的区域会在内存建立缓存，再次浏览该区域时更省时。

这里可以根据您的具体应用需要，编辑边界线和轮廓线数据，但是建议没有特殊情况不要修改。

另外，镶嵌数据集中的影像可能存在这样的情况，经过矫正的影像相互之前可能存在压盖情况，并且存在无值区域与有值区域的压盖，此时，显示时，需要设置无值且透明，同时选择“逐文件绘制”的显示方式，这样，无值与有值发生压盖时才能正确显示有效值。

同一镶嵌数据集中上层影像无值区域压盖的下层影像的有值区域

 

设置无值透明                                    无值透明+逐文件绘制

7、 更新影像文件列表

当前镶嵌数据集中的数据发生变化，例如：需要删除某些影像、增加新的影像、或者影像文件的路径发生变化等，就需要通过下面的功能对镶嵌数据集进行更新。

1)      添加镶嵌数据：为镶嵌数据集添加影像文件。

2)      构建概视图：当镶嵌数据集中的文件发生变化后，重新构建概视图来更新概视图影像。

3)      重新指定路径：修改镶嵌数据集中已有文件列表中文件的路径，包括原始影像文件路径和概视图路径。

4)      清除数据：清除镶嵌数据集中所管理的影像列表，可以清除原始影像文件但保留概视图，也可以全部清除使镶嵌数据集为空。

8、 其他操作

导出数据：将镶嵌数据集中的影像文件导出，导出的数据为原始影像文件的副本。

统计信息：统计镶嵌数据集中影像的最大值、最小值、均值、标准差。

1.7  镶嵌数据集影像显示效果

镶嵌数据集影像显示效果的设置与普通影像或栅格图层基本一致，所以下面统一进行介绍。

在将影像添加到地图窗口中显示时，初始的显示状态可能并不理想，一般都会对影像进行适当调整，比如选择一种拉伸方式合理显示影像，调整影像的亮度、对比度提升影像的清晰程度，设置颜色表为影像着色，去除影像中的无值、背景值区域等。下文详细介绍调整影像显示效果的各种方法。

1、 选择显示方式

根据影像数据的波段数目分为单波段影像和多波段影像，所提供的显示方式的设置有所不同，下面分别介绍。

另外，对于位深度为32和24的影像数据不支持显示方式的修改。

单波段影像

1)      默认显示：

采用无拉伸进行影像数据的显示，若影像数据有颜色表将以颜色表进行显示，若没有颜色表将以灰度显示。

2)      拉伸显示：

可以选择最值拉伸、标准差拉伸、高斯拉伸、百分比截断拉伸对影像进行显示效果的调整，还可以调整影像的颜色显示方案。

影像采用默认显示

高斯拉伸未使用颜色方案渲染

高斯拉伸并使用颜色方案渲染

颜色表显示

3)      颜色表显示：

使用影像数据的颜色表进行显示，并且可以调整颜色方案。

4)      栅格函数显示：

栅格函数直接应用于影像和栅格数据数据，快速获得数据处理后的显示结果，应用栅格函数后，以上显示方式都将无效；但是，可以通过颜色方案修改应用栅格函数后的影像和栅格数据的颜色显示效果。

应用三维晕渲栅格函数

多波段影像

1)      组合显示：

组合显示是对影像多个波段按照指定的颜色模式（如RGB、CMYK模式）进行组合来获取彩色影像显示效果，并且支持影像拉伸显示设置。

 

RGB颜色模式423波段组合                     RGB颜色模式543波段组合

2)      单波段拉伸显示：

选择某个波段用于显示，然后选择一种拉伸方式，可以选择最值拉伸、标准差拉伸、高斯拉伸、百分比截断拉伸对影像进行显示效果的调整，还可以调整影像的颜色显示方案。

单波段标准差拉伸显示

3)      单波段颜色表显示：

选择某个波段用于显示，然后可以调整颜色方案。

单波段颜色表显示

4)      单波段栅格函数显示：

选择某个波段用于显示，然后应用栅格函数获得需要的显示效果。

2、 特殊值显示效果

影像数据可能会存在无值、带背景等情况，所以在影像制图时需要将这些值去掉，可以通过下面的设置实现：

1)      无值：指定影像的无值数值，可以对无值区域透明化，或者选择替换的颜色。

2)      背景值：指定影像的背景值数值，可以对背景区域透明化，或者选择替换的颜色。

3)      透明色：选择影像中的某一颜色，对该颜色区域进行透明处理。

3、 其他参数设置

1)      图层透明度：调整镶嵌数据集图层为透明或者半透明效果。

2)      图层亮度：调整镶嵌数据集图层的明暗程度。

3)      图层对比度：调整镶嵌数据集图层的对比度。

4)      插值方式：提供了多种插值方法，可以获得想要的图像效果。

1.8  带栅格函数的镶嵌数据集

通过镶嵌数据集管理的影像数据一般都是海量数据，如果镶嵌数据集中管理的是栅格数据，要对其进行分析处理，将是一个耗时占存储空间的事情。SuperMap GIS 9D提供了栅格函数功能，通过栅格函数的方式，对栅格数据应用一些分析处理方式，在访问和查看栅格数据时，这些函数将动态应用到栅格数据，因此，可以快速地展现这些分析处理操作的结果。

目前，栅格函数支持三种处理功能：生成三维晕渲图、生成正射影像图、影像与DEM叠加图。

应用栅格函数对影像制作正射影像图

应用栅格函数对影像制作全球三维晕渲图

***转载来源*** :http://blog.csdn.net/supermapping/article/details/73951480