基于国产高分影像的地理信息共享平台的设计与实现研究生开题报告大学论文.docx

基于国产高分影像的地理信息共享平台的设计与实现研究生开题报告大学论文.docx

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基于国产高分影像的地理信息共享平台的设计与实现研究生开题报告大学论文

XXXX大学

工程硕士专业学位论文开题报告

课题名称：

 基于国产高分影像的地理信息共享

     平台的设计与实现　　

姓名:

入学时间：

2013.09

工程领域:

计算机技术

所属学院:

信息科学与工程学院

学校导师:

企业导师:

说明

一、工程硕士专业学位研究生开题报告各项内容，要客观实际，逐条认真填写。

表达要明确、严谨，外来语要同时用原文和中文表达。

第一次出现缩写词，须注出全称。

二、开题报告评议组由教授或具有硕士研究生指导教师资格的副教授组成，评议组成员一般不得少于五人，其中至少应有一位企业人员，并设一位组长。

设记录员一位。

三、题报告结束后，由评议组成员综合评议意见，写出具体评议结论。

并由领域负责人审核签字后，报研究生学院备案。

四、根据论文工作的最终研究结果，研究生所提交学位论文的题目可以在本开题报告的基础上有适当改动。

五、本开题报告一式四份，校内导师、校外导师各一份，领域留一份，交研究生学院学位办一份备案（除签字部分外必须按A4纸打印），研究生学院不负责查询。

河北科技大学

工程硕士专业学位论文开题报告评审表

姓名

学校导师

企业导师

工程领域

计算机技术

开题时间

10月30日

第1次开题

论文选题

题目名称

基于国产高分影像的地理信息共享平台的设计与实现

性质（√）

工程设计（）；技术研究（）；应用软件（√）；工程管理（）

项目来源（√）

企业项目（）；部（省）项目（）；国家项目（）；

校企联合项目（√）；自拟项目（）。

评审组成员

姓名

职称

工作单位及职务

签字

副教授

河北科技大学信息科学与工程学院

教授

河北科技大学信息科学与工程学院

教授

河北科技大学信息科学与工程学院

教授

河北科技大学信息科学与工程学院

教授

河北科技大学信息科学与工程学院

副教授

河北科技大学信息科学与工程学院

评

审

意

见

（含：

选题意义；实验条件；技术方案可行性；研究计划合理性等）

成绩

评审组长签字：

年月日

领域负责人签字：

年月日

注：

1、成绩以“合格”“不合格”记；评审组成员为高级职称人员。

2、工程设计类包括：

工程设计、建筑设计、产品设计、工艺设计、工业设计等；

技术研究类包括：

应用基础研究、应用研究、预先研究、实验研究、系统研究等；

应用软件类包括：

系统软件、应用软件、数据库、网络等；

工程管理类包括：

工程管理、工程规划等

1、立论依据（所选课题的科学意义和应用前景，国内外研究现状分析，主要参考文献目录）：

1、课题的立项背景、科学意义和应用前景

随着国家信息化建设的深入，党和政府十分重视地理信息建设工作，2014年1月，国务院办公厅发布《关于促进地理信息产业发展的意见》，促进地理信息产业的发展。

同时随着国产高分卫星的发射成功，为地理信息共享平台提供了更为丰富的数据信息。

2010年5月经国务院常务会审议批准，高分专项全面启动实施。

高分专项是指高分辨率对地观测系统，它是国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中确定的16个重大专项之一，旨在到2020年，建成我国自主的陆地、大气、海洋先进对地观测系统，为现代农业、防灾减灾、资源环境、公共安全等重大领域提供服务和决策支持，确保掌握信息资源自主权，促进形成空间信息产业链。

从政府部门对地理空间信息资源整合、共享与交换的需求出发，建设地理信息共享平台是十分必要的。

基于统一的地理空间信息标准和规范，在一个公用的硬件和网络基础设施平台上，建立统一的基础地理空间数据库，通过建立空间信息服务平台，实现公共基础性的地理信息资源与政府部门专业地理信息资源的整合，并以此为基础，为政府、企业、社区和公众提供地理空间信息服务。

从国家信息化建设发展情况来看，空间地理信息资源整合与共享已经成为亟待解决的问题。

建设基于高分影像的地理信息共享平台，可整合和完善现有地理信息资源，建设统一规范的基础地理信息数据库，并制定相应的数据管理与更新以及数据库建设技术规范。

进行信息共享与管理服务平台以及地理信息共享与分发机制建设，在统一的地理空间基础数据平台上，解决公共地理空间数据重复建设、行业间数据不能交互共享的突出问题。

地理信息共享平台项目可通过电子政务专网向各政府部门提供以国产高分影像为主的基础地理信息服务，和已经建成的电子政务系统集成，实现图文信息发布、查询等功能，并根据需要与有关部门的应用系统进行信息交换。

2、国内外研究现状和发展趋势分析

（1）国内外现状

地理信息产业是在卫星遥感、卫星定位、信息技术等集成应用基础上发展起来的产业。

在政府的高度重视下，西方国家在地理信息产业支撑技术发展和空间基础设施建设方面全球领先。

美国基于卫星定位、航空航天遥感以及现代信息技术基本建成信息化测绘生产服务体系，地理信息数据获取实时化、处理自动化、服务网络化等方面居于全球领先地位。

目前在高空间分辨率、高光谱以及雷达数据获取和处理方面仍居世界领先。

美国早在1972年就发射了第一颗陆地卫星（Landsat），1999年发射的商用卫星IKONOS（伊科诺斯）和QuickBird（快鸟），对地分辨率分别达到1米和0.61米，标志着美国民用遥感已远远走在世界前列。

美国全球卫星定位技术利用差分卫星导航技术，目前定位精度可达到厘米，甚至毫米级。

美国在地理信息系统基础软件领域独占鳌头，ESRI（EnvironmentalSystemsResearchInstitute,Inc，美国环境系统研究所公司）、Intergraph（鹰图）和PitneyBowes（必能宝）约占有全球地理信息系统软件市场的60%。

即使在加拿大与澳大利亚，仍然以应用美国软件为主。

欧洲同时也是美国GIS（Geographic Information System，地理信息系统）软件的重要市场，如Intergraph（鹰图）公司1996年35%的收入来自于欧洲。

加拿大是世界上最早建成地理信息应用系统的国家，在电子海图系统应用方面位居国际领先地位。

从全球地理信息系统领域来看，加拿大以其自然资源开发、市政规划、农业、农业地理和商业地理方面的专业开发和应用在世界各国享有声誉。

加拿大还提供全球近25%的图像处理系统，提供了10%至15%的遥感产品和服务。

全球和卫星数据地面接收站有关的电子设备一半由加拿大提供。

此外，加拿大还为许多国际用户提供解决方案和服务。

欧洲的地理信息产业市场也相对活跃。

德国、英国、荷兰和比利时是欧洲地理信息产业发展的几个典型国家，其中德国GIS市场在1995年占了欧洲市场的1/3，其次是英国。

法国自1986年开始实施SPOT（SystemeProbatoired’ObservationdelaTarre，地球观测系统。

）卫星计划，目前已经发射了SPOT系列卫星，最高空间分辨率已经达到2.5米，在卫星影像市场占有较高份额。

近年来，我国地理信息产业迅猛发展，不仅在国家信息化、现代化建设中发挥了显著作用，而且在促进经济增长和保持社会稳定中做出了重要贡献。

作为具有发展快、效益高、贡献大、需求广、潜力足、前景好、可持续、环境友好等特点的高技术服务业，地理信息产业的发展受到了国家的重视，相继制定了有关战略、规划和政策。

2011年3月，地理信息产业写入政府报告，半年后国家测绘局更名为国家测绘地理信息局。

2011年6月，国家测绘地理信息局发布《测绘地理信息发展“十二五”总体规划纲要》，提出到2015年建成“数字中国”地理空间框架和信息化测绘体系、实现基础地理信息在线服务、地理信息产业实现跨越式发展等目标。

2014年1月30日，国务院对外公开发布了《国务院办公厅关于促进地理信息产业发展的意见》，强调了产业的技术手段，明确了产业的核心，提出了产业的活动内容，界定了产业的属性。

《意见》指出加大对地理信息产业财政支持的力度，在现有资金渠道内，着力支持地理信息获取、处理、应用、出版等产业发展的关键环节，提升产业创新能力，加大投入，推动形成成熟的地理信息产业链。

意见重点提出，要推进地理信息开放共享，组织开展地理信息资源共享政策性试点工作，建立健全政府部门间地理信息资源共建共享机制，明确共建共享的内容、方式和责任，统筹协调地理信息获取分工、更新和共享工作，在切实保障政府部门应用需求的前提下，避免重复建设和资源浪费。

积极研究并尽快出台地理信息数据对社会开放的相关政策，促进地理信息的广泛应用和产业的健康、快速发展。

2006年我国政府将高分辨率对地观测系统重大专项（简称高分专项）列入《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020年）》，2009年实施方案经领导小组会议审议通过；2010年5月经国务院常务会审议批准，高分专项全面启动实施。

高分专项的主要使命是加快我国空间信息与应用技术发展，提升自主创新能力，建设高分辨率先进对地观测系统，满足国民经济建设、社会发展和国家安全的需要。

高分专项工程是由天基观测系统、临近空间观测系统、航空观测系统、地面系统、应用系统等组成，旨在建设全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力，整合并完善地面资源，建立数据与应用专项中心，到2020年建成我国自主的陆地、大气、海洋先进对地观测系统，为现代农业、防灾减灾、资源环境、公共安全等重大领域提供服务和决策支持，确保掌握信息资源自主权，促进形成空间信息产业链。

该专项工程的实施对于加快我国空间信息与应用技术发展，提升自主创新能力、强化应用效能，建设高分辨率先进对地观测系统，满足国民经济建设、社会发展和国家安全需要具有重要战略意义。

2013年4月26日12时13分04秒，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射“高分一号”卫星。

该卫星是高分辨率对地观测系统的首发星，将在国土资源调查等方面发挥重要作用。

“高分一号”卫星的主要用户部门为国土资源部、环境保护部、农业部，同时还将为我国其他十余个用户部门和有关区域提供示范应用服务。

该卫星是我国首颗设计、考核寿命要求大于5年的低轨遥感卫星；可实现在同一颗卫星上高分辨率和宽幅成像能力的结合，将在国土资源调查、环境监测、精准农业、助力减灾救灾等方面发挥重要作用。

（2）空间信息技术发展趋势

空间信息技术包含了卫星通信、航天航空遥感、卫星定位技术和地理信息系统技术等专业领域，是当前人类快速获取大区域地球动态和定位信息的唯一手段。

借助航空、航天对地观测平台，人类开始实现对地球不间断的观测，通过信息处理快速再现和客观的反映地球表层的状况、现象、过程及其空间的分布和定位，服务于经济建设和社会发展。

空间信息技术的应用改变人类观测地球的方式，大大开拓了人类的视野，极大增强了人类认识世界的能力，对21世纪人类的世界观和生活、生产以及信息交流方式将产生深远的影响。

未来空间信息技术发展将呈现集成化、网络化、产业化、服务化和共享化趋势。

1）空间信息技术的集成化和网络化

随着可供利用的商业化的遥感卫星的数量、种类不断增加。

空间信息资源的快速获取、处理、网络服务和应用将成为空间信息资源应用及其相关信息服务业的主流。

空间技术、网络通信技术与各类应用系统的集成将成为主导的应用模式，基于广域空间信息栅格，支持多源地理空间信息网络互操作的网络服务将成为未来空间信息服务的主导式。

支持空间信息资源网络共享的空间信息基础设施进入新的发展阶段，将立足21世纪新一代空间技术、网络通信技术、人工智能计算技术和地球科学的综合集成应用，将大大提高信息资源的开发利用水平，促进地理空间信息产业发展。

2）空间信息技术的服务化

国产空间信息技术软件应用在规划、国土、资源、环境、测绘、国防等全国30多个领域、众多行业部门以及国民生活中得到广泛应用，特别是在我国地质信息调查、铁矿资源潜力预测与评价网格应用等多个国家重点领域得到系统性推广，有效促进了国家信息化建设，形成了以航空遥感和卫星遥感为主体的遥感应用框架、以智能导航定位为内容的大众化服务体系，率先策划并倡导了“低碳遥感”大规模高分辨率航空遥感影像自主采集新模式，空间信息理论探索、规范制定、区域性试验、信息系统建立、行业应用和人才队伍建设取得飞跃发展，实现了以框架数据生产、服务系统开发、信息资源整合为内容的国家、省、市多级空间信息共享服务平台，建成了由“一个网”（全球卫星定位综合服务网）、“一张图”（国家基本比例尺地形图）、“一个平台”（国家空间信息共享服务平台）组成的多维一体化“数字中国”，形成了具有自主知识产权的空间信息软件和应用服务体系。

3）空间信息的共享化

我国地理信息资源丰富，长期以来积累了丰富而且比较系统的专业地理空间信息和遥感数据资源，高分一号卫星的发射成功更是丰富了国家基础地理信息数据库信息。

但是，卫星遥感数据的影像数据相对分散、共享程度较低，导致资源浪费，为此，要加速制定促进空间信息资源开发利用和共享服务，在保证国家信息安全的前提下，促进部门和地区之间地理空间信息资源的充分共享和合理利用。

通过规范国家公共地理空间信息资源规范化共享，提高信息资源开发利用水平，盘活其潜在的利用价值，对于促进空间信息技术的广泛应用，减少低水平重复建设，促进国民经济社会信息化将具有重要意义。

3、主要参考文献目录

[1]巩丹超.高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法.信息工程大学测绘学院，河南郑州450052）

[2]陈军.蒋捷.周旭.翟勇.朱武.丁明柱等.地理信息公共服务平台的总体技术设计研究.国家基础地理信息中心，北京,国家测绘局.测绘成果管理与应用司,北京

[3]李宗华.彭明军.樊玮.面向服务的地理信息公共服务平台研究.武汉市国土资源和规划信息中心，湖北武汉

[4]王建涛.基于Web的地理信息服务的研究与实践[D].郑州.信息工程大学，2005

[5]苏旭明.谭建成.WebGIS中瓦片地图关键技术研究.中华测绘服务公司.北京.100088

[6]姚真凯.瓦片地图技术在水利WebGIS系统中的开发研究与应用[J].浙江水利科技。

2009，6：

40-42

[7]殷福忠.杨华先.洪亮.孙立民.基于瓦片金字塔技术的地图发布平台开发研究[J].测绘与空间地理信息.2010,33（5）:

16-20

[8]杨华先.洪亮.GIS在政府决策中的作用.湖北省第一测绘院.湖北武汉430074.

[9]李娜.李婷.吴析楚.基于SOA架构的地理信息公共服务平台建设研究.青海省测绘产品质量监督检验站.青海省基础地理信息中心.青海西宁.810000）

[10]郭理桥.林剑远.王文英.基于高分遥感数据的城市精细化管理应用.住房和城乡建设部建筑节能与科技司，北京，100835；2．中国城市科学研究会数字城市专业委员会，北京，100831

[11]HiroyukiKohsaka.DepartmentofGeography,NihonUniversity.ApplicationsofGIStourbanplanningandmanagement:

ProblemsfacingJapaneselocalgovernments.GeoJournal,2000,Vol.52（3）,pp.271-280

1、课题研究的主要内容

本次项目对基于国产高分影像的地理信息共享平台的设计与实现进行了系统性的研究，研究内容主要包括三个方面：

一是建立地理信息共享平台，提供统一的地理信息服务，实现地理信息数据的组织管理、符号化处理、地理信息查询分析、数据提取等功能。

二是建立高分影像的地理信息数据库，包括高分辨率遥感影像数据以及基础地理信息数据，并对高分辨率遥感影像的处理方法进行研究；三是各类服务层接口的设计，是为专业用户提供调用平台各类服务的浏览器端的二次开发函数库，实现对地理信息服务基础软件各类功能的封装。

具体包括二维地图服务、空间数据服务、地理编码服务、数据应用分析服务等标准接口，专业用户可通过调用二次开发接口，进行自身业务信息的分布式集成，快速构建业务应用系统。

2、课题重点解决的关键问题

（1）高分影像的快速处理技术。

高分影像数据预处理流程包括：

正射校正、图像配准、图像融合、图像镶嵌、图像增强。

本次研究中，采用ENVI对高分一号拍摄的高分辨率遥感影像进行处理，比起其他如ERDAS、PCI等遥感影像处理软件，ENVI对高分辨率遥感影像的处理结果纹理更加清晰，颜色更加逼真。

（2）瓦片地图技术。

传统的WebGIS系统是客户端发送一次地图浏览请求，服务器根据请求实时生成一张图片，浪费了大量的时问绘制背景底图，导致服务器压力大，出图慢，在本次基于高分影像的地理信息共享平台的建设中，采用瓦片地图技术，在服务器端预先生成不同级别的瓦片地图，能大大提高地图的生成、发布、显示和浏览速度效率，极大地改进客户端和服务器端的交互效率，减轻服务器负载和网络传输负担。

（3）多源异构数据的存储。

在本次研究中包含多种地理信息数据，这些信息的来源各不相同，需要建立有效的集成机制，充分利用多个信息源，便于系统对数据的管理、维护、获取以及可视化表达等。

从技术上来看，必须要采用空间数据库技术。

要求平台支持基于关系数据库的空间数据管理，实现空间数据与非空间数据的一体化管理和网络环境下的多用户安全并发访问控制机制，并具有较完善的空间数据索引机制和较高的数据并发访问性能。

3、课题所要达到的预期目标

通过对课题的研究和学习，建立一个基于国产影像的地理信息共享服务平台，利用及时准确高效的国产高分影像数据对现有数据库进行完善更新，提供及时准确的空间信息数据。

主要功能包括地图的浏览、地址定位、基础地理信息展示、空间查询分析、地址编码、高分影像加载等功能，实现地理信息共享彻底消灭地理空间信息“信息孤岛”，全面实现地理空间数据及其相关各项信息的充分共享与应用；为电子政务信息化建设提供支撑，为各级领导部门的宏观决策提供依据。

3、拟采用的研究方法、技术路线、试验方案、可行性分析及研究进度安排：

1、拟采用的研究方法与技术路线

基于国产高分影像的地理信息共享服务平台建设以已有的网络设施为支撑、以地理空间信息资源为数据基础，采用数据库技术、GIS技术、数据共享与交换技术、软件开发技术等结合，统一构建、集中共享的管理模式进行系统建设。

实现多源、多比例尺基础空间地理信息数据的整合，建立基础地理信息数据库、高分影像空间信息数据库、专题数据库，实现基础地理信息、高分影像、专题数据的共享服务。

平台总体框架如图所示。

（1）基础软硬件平台，包括计算机网络以及硬件支撑平台和软件支撑平台。

计算机网络平台主要包括互联网、局域网、政务外网。

软件支撑平台包括操作系统软件、数据库管理系统软件、GIS软件以及可能使用到的其他的软件平台。

（2）数据存储层，数据层在统一的数据标准与技术规范的规定下，主要由基础地理空间数据、高分数据和专题数据组成。

基础地理空间信息数据主要包括不同比例尺的地图数据、地形数据。

高分影像数据即高分辨率遥感影像。

专题数据主要由经济、人口、邮政编码、乡镇街道等组成。

（3）GIS服务层提供GIS服务，主要包括二维地图服务、空间数据服务、GIS功能服务、影像服务、地理编码服务等。

（4）服务接口层主要为服务接口，包括WebControl、JavaScriptAPI移动接口、行业接口、SOAP服务、OGC服务等。

（5）应用层包含面向企业政务、政府政务和社区政务的三大应用类型。

2、试验方案

本课题的开发研究过程分为三个阶段：

（1）知识的准备。

通过阅读大量地理信息知识，深入了解地理信息相关知识特别是高分辨率遥感影像知识，了解高分辨率遥感影像的预处理过程，在此基础上准备平台建设所需的地理信息空间数据。

（2）数据库的建设。

主要包括不同比例尺的地图数据、地形数据等基础地质数据，以及海量高精度遥感影像数据，尤其是同时具有高空间分辨率和高光谱分辨率的数据，还有包括人口数据、经济数据、邮政编码、乡镇街道、乡镇边界等特色数据。

（3）平台的研发。

共享平台及各个功能模块及子系统的研发以及各个服务层接口的设计与实现。

3、可行性分析

技术可行性：

本项目的拟定与开展得到学院老师的很多指导和帮助；通过研究GIS的特点，阅读了大量关于地理信息共享平台的相关知识，GISforWeb（网络地理信息系统）基础知识，高分影像的特点以及处理流程等方面的文献，对地理信息系统以及地理信息共享平台有了深入了解，为课题的进行提供技术上的保证。

实验条件：

本课题来源于河北天测信息技术有限公司，研究所需的实验数据，以及计算机等硬件设备非常完备。

应用前景：

公共服务平台是信息化条件下我国地理信息实时综合服务的主要运行形态与手段!

其建成与运行服务将有力地提升我国地理信息公共服务能力，发挥地理信息资源的最大效益，提高全社会地理信息资源开发利用水平，对促进国民经济又好又快发展具有十分重要的意义。

所以本课题的研究有很好的发展前景。

4、研究进度安排

2014.08-2014.09：

阅读大量文献，查阅相关资料，准备开题

2014.10-2014.11：

论文开题

2014.12-2015.02：

较系统的学习地理信息知识、WebGIS基础知识、高分辨率遥感影像、共享平台建设等与本课题相关的知识，为系统的开发做准备

2015.03-2015.05：

完成数据库的建设

2015.06-2015.10：

完成平台的研发

2015.11-2015.12：

完成论文写作、修改定稿

2015.12：

论文答辩

4、研究生本人与课题有关的理论学习、资料查阅及工作基础：

1、理论学习

（1）学习地理信息系统知识。

（2）学习高分影像的特点及处理流程。

（3）共享平台的建设思路。

2、资料查阅情况

为了对此项目的研究做更充分的准备，查阅了大量期刊、技术书籍和国内外文献，参阅了近年的论文资料，深入了解地理信息相关知识、WebGIS以及高分影像处理等方面的技术，通过对已有知识的理解、比较和总结，为课题的研究指明了方向、开阔了思路。

五、开题报告纪录：

1、高分影像有很多，平台中加载的是哪一时期高分影像？

答：

平台中加载了每个时期的高分影像，选择其中拍摄最清晰的那一帧展示，用户也可以浏览其他时段的高分影像数据。

2、遥感影像的数据格式？

答：

BSQ格式，各波段的二维图像数据按波段顺序排列。

BIL格式对每一行中代表一个波段的光谱值进行排列，然后按波段顺序排列该行，最后对各行进行重复。

BIP格式在一行中，每个像元按光谱波段次序进行排列，然后对该行的全部像元进行这种波段次序排列，最后对各行进行重复。

记录人签字：

2014年10月30日