本發(fā)明涉及地理信息系統(tǒng)工程，尤其是涉及一種面向公眾的遙感影像目標(biāo)識別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、遙感影像目標(biāo)識別是指從遙感影像上識別目標(biāo)，定性或定量地提取出目標(biāo)的分布、結(jié)構(gòu)、功能等信息，并矢量化地表示在矢量圖層的過程。隨著互聯(lián)網(wǎng)、智能手機、平板電腦、以及個人電腦的普及，廣大公眾有了參與遙感影像目標(biāo)識別的可能，尤其在一些地震、洪水、臺風(fēng)等災(zāi)害的應(yīng)急過程中，廣大公眾特別是置身災(zāi)區(qū)的受災(zāi)群眾更是快速獲取受災(zāi)信息的重要力量。

2、目前遙感影響目標(biāo)識別多借助于地理信息系統(tǒng)(geographic?informationsystem或geo－information?system，gis)來完成，目前能夠?qū)崿F(xiàn)遙感影像目標(biāo)識別的gis系統(tǒng)有以下幾種類型：

3、1、桌面gis：是基于c/s架構(gòu)的，在操作系統(tǒng)桌面使用的gis軟件，一般僅限于局域網(wǎng)內(nèi)使用，無法在廣域網(wǎng)發(fā)布。

4、2、web?gis：web?gis是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于gis開發(fā)的產(chǎn)物，是現(xiàn)代gis技術(shù)的重要組成部分，是交互式的、分布式的、動態(tài)的地理信息系統(tǒng)。webgis系統(tǒng)是基于b/s架構(gòu)的gis系統(tǒng)，一般部署在服務(wù)器上，客戶機通過瀏覽器與服務(wù)器交互。

5、3、移動gis：是以智能手機、平板電腦或便攜式電腦為終端，通過互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)端gis服務(wù)交互，實現(xiàn)gis相關(guān)功能的應(yīng)用系統(tǒng)。

6、但是廣大公眾大多不是遙感或gis專業(yè)人員，對影像的理解存在差異，與此同時，公眾參與人數(shù)不確定，在一些熱點事件發(fā)生時訪問人數(shù)過多，而其他時間訪問人數(shù)過少。如果公眾通過以上三種gis系統(tǒng)進(jìn)行遙感影像目標(biāo)識別，會存在如下問題：

7、1、現(xiàn)有g(shù)is系統(tǒng)多為遙感或gis專業(yè)從業(yè)人員進(jìn)行遙感影像目視解譯的工具，廣大公眾難以使用。遙感影像目視解譯，也稱判讀或判釋，指從圖像獲取信息的基本過程，即根據(jù)專題制圖要求，運用解譯標(biāo)志和實踐經(jīng)驗與知識，從遙感影像上定性、定量地提取出地物的分布、結(jié)構(gòu)、功能等有關(guān)信息，并把它們表示在地理底圖上的過程。顯然，廣大公眾并不具備專業(yè)遙感學(xué)或地理學(xué)專業(yè)知識，無法進(jìn)行專業(yè)的目視解譯，僅能夠根據(jù)自身經(jīng)驗進(jìn)行簡單的目標(biāo)識別。

8、2、桌面gis系統(tǒng)的使用環(huán)境無法滿足公眾的需求。桌面gis系統(tǒng)采用c/s架構(gòu)，一般部署在局域網(wǎng)，無法在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布，因此廣大公眾無法借助該類工具參與遙感影像目標(biāo)識別工作。

9、3、web?gis和移動gis的穩(wěn)定性無法滿足公眾需求。web?gis和移動gis可以在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布，公眾可以通過其參與遙感影像目標(biāo)識別，但是現(xiàn)有web?gis和移動gis一般靜態(tài)部署，無法實現(xiàn)動態(tài)擴縮容，當(dāng)訪問人數(shù)較少時，造成服務(wù)器資源浪費，當(dāng)訪問人數(shù)過多時，服務(wù)器又會因為計算資源不足而崩潰。

10、因此，針對上述問題，開發(fā)出一種可以充分發(fā)揮廣大公眾的力量的識別系統(tǒng)，有著廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種面向公眾的遙感影像目標(biāo)識別系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有web?gis系統(tǒng)作為公眾參與的遙感影像目標(biāo)識別系統(tǒng)時存在的操作復(fù)雜、無法自動擴縮容、穩(wěn)定性差等技術(shù)問題，有廣闊的應(yīng)用前景。通過開發(fā)出一套微服務(wù)架構(gòu)的、可自動擴縮容的遙感影像目標(biāo)識別系統(tǒng)，為廣大公眾參與遙感影像目標(biāo)識別任務(wù)提供了簡單易用的目標(biāo)識別平臺，為管理員提供了目標(biāo)識別任務(wù)的發(fā)布和數(shù)據(jù)處理服務(wù)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種面向公眾的遙感影像目標(biāo)識別系統(tǒng)，包括五個子系統(tǒng)：

3、目標(biāo)識別子系統(tǒng)：是公眾用于遙感影像目標(biāo)識別的平臺；利用asp.net?core?mvc開發(fā)模式實現(xiàn)；包括注冊登錄模塊、目標(biāo)識別模塊、教程文庫模塊、最新消息模塊；其中目標(biāo)識別模塊為核心模塊，包括任務(wù)詳情、瀏覽、繪制、測量、幫助功能；且目標(biāo)識別模塊分為三個圖層，包括顯示遙感影像的柵格圖層、顯示點線面圖元的矢量圖層、顯示測量信息的矢量圖層；

4、管理子系統(tǒng)：用于為管理員提供管理功能；利用asp.net?core?mvc開發(fā)模式實現(xiàn)，包括任務(wù)管理模塊、消息管理模塊、教程管理模塊、用戶管理模塊；

5、負(fù)載均衡子系統(tǒng)：利用哈希一致性算法，使分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)各結(jié)點的負(fù)載均衡，保證數(shù)據(jù)存儲位置不發(fā)生變化、各子系統(tǒng)擴縮容時互不干擾；負(fù)載均衡子系統(tǒng)基于asp.net?core?web?api框架并采用mvc模式實現(xiàn)，包括注冊登錄、任務(wù)管理、圖元管理、用戶管理、教程管理、消息管理六個webservice，數(shù)據(jù)庫訪問接口基于asp.net?core?dapper實現(xiàn)；

6、分布式遙感影像服務(wù)子系統(tǒng)：用于為目標(biāo)識別子系統(tǒng)提供wms或wmts規(guī)范的遙感影像底圖服務(wù)，提升系統(tǒng)性能；利用geoserver或mapserver基于kubernetes和containerd云原生環(huán)境部署實現(xiàn)，可自動擴縮容；

7、分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)：用于為目標(biāo)識別子系統(tǒng)和管理子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)；利用開源的關(guān)系數(shù)據(jù)庫分布式部署實現(xiàn)；分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)庫的關(guān)系表包括用戶表、教程表、最新消息表、任務(wù)表和圖元表。

8、優(yōu)選的，系統(tǒng)部署為：

9、分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)：基于云主機分布式部署，各數(shù)據(jù)庫節(jié)點獨立運行，ip地址和端口在負(fù)載均衡子系統(tǒng)的配置表中進(jìn)行注冊；

10、目標(biāo)識別子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、負(fù)載均衡子系統(tǒng)、分布式遙感影像服務(wù)子系統(tǒng)：1)四個子系統(tǒng)均經(jīng)各自的目標(biāo)程序生成docker鏡像，并存儲在基于dockerhub搭建的容器鏡像倉庫中；2)四個子系統(tǒng)均基于kubernetes和containerd搭建容器云服務(wù)，創(chuàng)建kubernetes應(yīng)用并發(fā)布成服務(wù)，在kubernetes環(huán)境中分別配置自動擴縮容的副本數(shù)量，實現(xiàn)系統(tǒng)自動擴縮容，解決公眾用戶訪問數(shù)量的不確定性。

11、優(yōu)選的，目標(biāo)識別子系統(tǒng)中：

12、注冊登錄模塊：用戶通過此模塊注冊信息并等待管理員審核通過后，通過用戶名和密碼登錄目標(biāo)識別子系統(tǒng)；

13、目標(biāo)識別模塊：基于asp.net?core?mvc開發(fā)模式、openlayers開發(fā)庫、jquery開發(fā)庫實現(xiàn)；用戶通過目標(biāo)識別模塊參與遙感影像目標(biāo)識別任務(wù)；目標(biāo)識別模塊啟動時從數(shù)據(jù)庫加載目標(biāo)識別任務(wù)的配置信息，并異步地從分布式遙感影像服務(wù)子系統(tǒng)以wms協(xié)議或wmts協(xié)議加載遙感影像到柵格圖層，公眾用戶繪制的地物目標(biāo)矢量數(shù)據(jù)以geojson格式和wkt格式通過負(fù)載均衡子系統(tǒng)的存儲服務(wù)保存到分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)中；

14、最新消息模塊：使用戶獲取最新的熱點信息，并在管理子系統(tǒng)發(fā)布消息之后，同步進(jìn)行展示。

15、優(yōu)選的，管理子系統(tǒng)中：

16、任務(wù)管理模塊：包括目標(biāo)識別任務(wù)的新增、修改和刪除，目標(biāo)識別任務(wù)的配置信息包括任務(wù)標(biāo)題、底圖鏈接、任務(wù)簡介、快視圖、目標(biāo)種類、識別要求以及任務(wù)狀態(tài)；管理員先利用分布式遙感影像服務(wù)子系統(tǒng)發(fā)布遙感影像底圖，然后再使用任務(wù)管理模塊發(fā)布任務(wù)，該任務(wù)在目標(biāo)識別子系統(tǒng)同步顯示，使公眾用戶參與該目標(biāo)識別任務(wù)；

17、消息管理模塊：包括最新消息的新增、修改和刪除，最新消息的配置信息包括消息標(biāo)題、消息內(nèi)容、發(fā)布時間；管理員在消息管理模塊發(fā)布最新消息后，目標(biāo)識別子系統(tǒng)同步顯示該條消息，使公眾用戶瀏覽該消息；

18、教程管理模塊：包括教程信息的新增、修改和刪除，教程的配置信息包括教程名稱、附件路徑、簡介、發(fā)布時間；管理員在教程管理模塊發(fā)布一項教程后，目標(biāo)識別子系統(tǒng)同步顯示該教程，使公眾用戶瀏覽或下載；

19、用戶管理模塊：為管理員提供用戶信息的修改、用戶權(quán)限的管理；管理員在用戶管理模塊審核公眾用戶在目標(biāo)識別子系統(tǒng)注冊的賬號，審核通過后賦予相應(yīng)的權(quán)限。

20、優(yōu)選的，

21、負(fù)載均衡子系統(tǒng)中：當(dāng)收到目標(biāo)識別子系統(tǒng)與管理子系統(tǒng)對分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)的訪問請求時，負(fù)載均衡子系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)訪問的主鍵計算哈希碼，并利用哈希一致性算法確定需要訪問的數(shù)據(jù)庫；實現(xiàn)系統(tǒng)的微服務(wù)架構(gòu)和自動擴縮容效果，解決公眾用戶的流量不確定問題；

22、分布式遙感影像子系統(tǒng)中：管理員發(fā)布地理空間范圍內(nèi)的遙感影像底圖服務(wù)，并在管理子系統(tǒng)發(fā)布目標(biāo)識別任務(wù)，使公眾用戶在目標(biāo)識別子系統(tǒng)瀏覽遙感影像并進(jìn)行目標(biāo)識別。

23、本發(fā)明還采用了一種面向公眾的遙感影像目標(biāo)識別方法，包括以下步驟：

24、s1、管理員基于分布式遙感影像服務(wù)子系統(tǒng)發(fā)布遙感影像底圖服務(wù)；

25、s2、管理員基于管理子系統(tǒng)發(fā)布目標(biāo)識別任務(wù)；

26、s3、公眾用戶登錄目標(biāo)識別子系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)識別任務(wù)；

27、s4、管理員基于分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)導(dǎo)出并處理地物目標(biāo)的矢量數(shù)據(jù)。

28、優(yōu)選的，步驟s1具體為：

29、s11、選擇遙感影像并進(jìn)行輻射校正、幾何校正、大氣校正、波段融合、無縫拼接，將多幅遙感影像處理成一幅柵格圖像；若文件大小超過2g，則使用fwtools處理成金字塔格式；

30、s12、啟動并登錄geoserver，在geoserver中創(chuàng)建工作空間，基于步驟s11已處理好的影像創(chuàng)建存儲倉庫，再基于存儲倉庫創(chuàng)建圖層；

31、s13、基于docker或containerd，將步驟s12中的geoserver和遙感影像創(chuàng)建為容器鏡像，并上傳到鏡像倉庫；

32、s14、登錄kubernetes，基于步驟s13的鏡像倉庫，創(chuàng)建應(yīng)用并設(shè)置自動擴縮容的副本數(shù)范圍，然后再創(chuàng)建service，通過service對外發(fā)布遙感影像服務(wù)訪問地址。

33、優(yōu)選的，步驟s2具體包括：

34、管理員登錄管理子系統(tǒng)：進(jìn)入任務(wù)管理頁，進(jìn)行新建目標(biāo)識別任務(wù)、修改或刪除任務(wù)信息的操作；進(jìn)入用戶管理頁對公眾用戶賬戶進(jìn)行修改、刪除的操作。

35、優(yōu)選的，步驟s3具體包括：

36、s31、公眾用戶登錄目標(biāo)識別子系統(tǒng)，進(jìn)入主頁，主頁包括標(biāo)題、導(dǎo)航欄、最新任務(wù)、任務(wù)列表、最新消息、教程文庫以及頁腳；

37、s32、在主頁或任務(wù)列表頁面點擊某項任務(wù)后進(jìn)入任務(wù)詳細(xì)信息頁面，點擊“開始”鏈接，進(jìn)入目標(biāo)識別頁面；目標(biāo)識別頁面包括標(biāo)題欄、工具條、目標(biāo)識別區(qū)、狀態(tài)欄；

38、s33、目標(biāo)識別頁面啟動時，通過負(fù)載均衡子系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫加載遙感影像底圖鏈接的javascript代碼，再通過ajax方式調(diào)用遙感影像底圖服務(wù)，加載遙感影像；

39、s34、初始化上述加載圖像，顯示點線面圖元的矢量圖層以及測量信息的矢量圖層，然后公眾用戶點擊工具條中的各個工具完成目標(biāo)識別；

40、s35、目標(biāo)識別完成后自動彈出屬性窗口，在屬性窗口上選擇地物目標(biāo)的地類信息，點擊提交，將地物目標(biāo)的矢量信息和地物類型信息異步地傳給負(fù)載均衡子系統(tǒng)。

41、優(yōu)選的，步驟s3中：

42、工具條基于openlayers和jquery實現(xiàn)，包括瀏覽、測量、繪制、修改、幫助；瀏覽工具包括放大、縮小、全圖、全屏四個選項；測量工具包括測距離、測面積、清除痕跡三個選項；繪制工具包括繪點、繪線、繪面三個選項；修改工具包括修改、刪除兩個選項。

43、因此，本發(fā)明采用上述一種面向公眾的遙感影像目標(biāo)識別系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)的有益效果為：

44、1、對公眾用戶來說系統(tǒng)簡單易用，僅基于openlayers實現(xiàn)點、線和面圖元的繪制功能，其余復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理由專業(yè)的管理員用戶完成；此外還為公眾用戶提供了教程和幫助文檔，進(jìn)一步降低了用戶使用門檻。

45、2、對管理員用戶來說，能夠快速發(fā)布遙感影像服務(wù)和目標(biāo)識別任務(wù)，這在一些應(yīng)急項目中尤為重要。

46、3、本系統(tǒng)基于asp.net?core?mvc、asp.net?core?web?api以及geoserver等開源和跨平臺工具實現(xiàn)，可以在kubernetes和containerd搭建的云原生環(huán)境部署，從而實現(xiàn)各子系統(tǒng)的自動擴縮容的效果，在公眾用戶訪問人數(shù)較少時，自動縮容減少資源浪費，在公眾用戶訪問人數(shù)較多時，自動擴容以保證系統(tǒng)的性能。

47、4、本系統(tǒng)采用了微服務(wù)架構(gòu)實現(xiàn)，由多個子系統(tǒng)協(xié)同完成目標(biāo)識別任務(wù)；負(fù)載均衡子系統(tǒng)保證了各子系統(tǒng)的獨立性，各子系統(tǒng)獨立運行互不干擾，同時各子系統(tǒng)在基于kubernetes和containerd搭建的云原生環(huán)境中有多個副本，使本系統(tǒng)具有很強的穩(wěn)定性。

48、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。