基于组件式软件技术的地质灾害遥感监测指挥系统建设

□王跃军

（山西省遥感中心，山西 太原 030001）

基于组件式软件技术的地质灾害遥感监测指挥系统建设

□王跃军

（山西省遥感中心，山西 太原 030001）

国家提出了“要加快遥感（RS）、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、网络通信技术的应用以及防灾减灾高技术成果转化和综合集成，建立国家综合减灾和风险管理信息共享平台，完善国家和地方灾情监测预警、评估、应急救助体系。”因此，以“3S”技术为基础的测绘保障工作在面向自然灾害和突发事件的应急工作中具有了非常重要的作用。

地质灾害；遥感监测；组件式开发

1.系统研建的目的和意义

地质灾害遥感监测指挥系统的建设，是“山西省突发地质灾害遥感监测指挥系统项目”建设的内容之一，“山西省突发地质灾害遥感监测指挥系统项目”是一项集突发地质灾害应急监测车平台建设、卫星通信系统中心站建设、重点区域地质灾害点遥感监测、数据库建设、地质灾害遥感监测指挥系统软件研建于一体的地质灾害应急遥感监测指挥系统。该项目综合运用航空航天遥感、卫星通信、地理信息系统等高新技术手段，通过无人机遥感数据快速获取、现场数据快速处理、数据远程传输和服务的一体化应急测绘系统建设，项目的建成为全省突发地质灾害的遥感监测和应急救灾辅助决策提供机动灵活、快速响应的应急测绘保障，为有效降低地质灾害对人民生命财产造成的损失，维护社会稳定，确保国民经济的可持续发展发挥重要的作用，为山西省走出资源型地区转型跨越发展新路提供坚实的测绘地理信息保障。

地质灾害遥感监测指挥系统的研建，能够保障“山西省突发地质灾害遥感监测指挥系统”的高效运行，实现对突发地质灾害监测信息的快速集成、成果发布与共享，并结合三维立体显示系统，实现对地质灾害监测数据的基本统计、综合查询、GIS分析及成果输出，能够为国土部门对突发地质灾害的危害分析与评估、应急决策提供系统支撑。

2.开发技术路线

对于一个以GIS技术为核心的软件系统开发来说，选择一个合理的开发方式及开发平台非常重要。本系统基于组件技术进行开发。这种方法的优点是，既可以充分利用GIS工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利用其他可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高应用系统的开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果，更强大的数据库功能，而且可靠性好、易于移植、便于维护。尤其是使用OCX技术利用GIS功能组件进行集成开发，更能表现出这些优势。

3.组件化开发平台

地质灾害遥感监测指挥系统解决了多源、多尺度影像数据的融合技术，栅格数据和矢量数据金字塔组织、管理和调用技术，基于全球构架的多源、多尺度、多类型数据库建库技术，系统的模块化设计技术，基于网络的三维地理信息服务技术，构建了基于影像特征的三维地理信息服务技术体系，实现了基于网络的全球高分辨率影像和地形高速漫游。

3.1 平台构成

山西省地质灾害遥感监测指挥系统是基于组件化的三维可视化平台TopWorld研发的地理信息服务系统。如图3-1所示。

图3-1 山西省突发地质灾害遥感监测指挥系统

数据库管理系统—山西省地质灾害遥感监测指挥系统中数据的多版本管理和发布工具，将全省各尺度的栅格、矢量数据建库管理。如图3-2所示。

图3-2 数据库管理系统

空间数据发布软件系统—地质灾害遥感监测指挥系统中数据发布的配置与管理工具，实现数据集的聚合、发布和共享。如图3-3所示。

图3-3 空间数据发布系统

3.2 组件开发

凡是在软件开发中用到了软件的复用，被复用的部分都可以称为组件。组件开发的方式可以增强系统扩展性，在系统发布后可在不必重新编译系统的前提下按需对系统功能进行扩充；易维护及复用性，组件通常为独立的功能模块易于管理与维护，并在多个业务系统中重用；底耦合，方便部署、开发、迁。开始示意图如表3-1所示。

表3-1 组件开发示意图

4.系统功能与实现

系统软件开发采用模块化原理，按照先了解、熟悉控件及对象之间的相互层次关系——根据软件功能设计划分最小的模块——分工开发每一个模块——模块集成——形成基础GIS软件平台——建立“本系统”，这样的过程是盘旋向上的。模块化就是把程序划分成若干个模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集合起来组成一个整体，可以完成指定的功能，满足系统的要求。

“山西省突发地质灾害遥感监测指挥系统”软件主要包括“真三维立体显示模块”、“应急航摄任务规划模块”、“应急数据处理模块”、“地质灾害空间分析功能模块”、“应急远程监控与监测模块”等功能模块，具体功能设计如图4-1所示：

图4-1 山西省突发地质灾害遥感监测指挥系统

4.1 真三维立体显示模块

1） 3D立体引擎组成如图4-2所示

图4-2 3D立体引擎组成

2） 模块特点

开发真三维3D立体显示模块，利用立体转换技术，采用立体效果最佳的主动（频闪）立体方式。其具有能够使三维软件实现可动态调节的立体显示；不依赖开发者所使用的三维引擎；不局限于DirectX、OpenGL等特点。

3） 支持软件

◆ArcGIS系列软件立体显示模块

◆AutoCAD系列软件立体显示模块

◆Leica Photogrammetry Suite立体显示模块

◆所有基于Direct X 8/9/10的三维软件（FullScreen模式）

4） 3D立体场景展示

基于地质灾害遥感监测指挥系统平台，实现3D立体场景下的多尺度三维场景浏览漫游，支持平移、缩放、旋转等操作。如图4-3所示。

图4-3 3D立体可视化效果

4.2 应急航摄任务规划模块

基于7×24小时地质灾害遥感监测指挥系统数据库，实现航摄任务的精确规划设计及三维显示。

1） 模块特点

该模块具有以下特点：可加载DEM数据和影像数据，实现精度航线设计。重叠度、航摄方向、传感器参数等参数的设定。航摄分区基准面的自动计算。分区航线的自动敷设。航摄分区报告输出和导航坐标文件（*.doc）的输出。航摄飞行的曝光点坐标输出。

2） 基本流程

◆确定航摄范围

突发事件发生时，依据地名、坐标、图幅号等多种条件快速定位三维空间位置，根据指定的多边形，从数据库中提取指定分辨率影像和DEM数据，输出格式.Tiff、.img。如图4-4所示。

图4-4 地质灾害遥感监测指挥系统影像、DEM提取

◆设定传感器参数

图4-5 传感器参数设定界面

◆确定航摄参数

图4-6 航摄参数确定界面

◆航线自动敷设

图4-7 航线自动敷设

◆设计结果导出

图4-8 设计结果导出界面

◆规划设计三维显示

支持导入航摄任务规划系统规划好的航线文件（shp格式），通过三维地形，检查设计航线飞行高度的安全性。如图4-9所示。

图4-9 规划航线三维显示

此外规划航线可直接导入无人机地面站，上传到飞控，进行航空摄影。

4.3 应急数据处理模块

模块功能如下：

◆无人机地面站实际曝光点展点，辅助航片快速处理；如图4-10所示。

◆支持应急条件下，从应急数据库提取同名点坐标信息，作为应急控制点，辅助航片快速处理；如图4-11所示。

图4-10 曝光点三维展点

图4-11 应急控制点选取界面

◆支持应急条件下，无坐标图片、扫描件等的配准及加载；如图4-12所示。

图4-12 图件配准及加载界面

◆支持应急遥感影像快速处理系统生成的影像和DEM进行目标投影转换，实现与当前系统坐标统一；如图4-13所示。

图4-13 投影转换界面

◆支持有坐标的栅格数据的加载，快速加载纸质扫描图、影像、矢量和标注信息，实现多源数据对比分析。如图4-14所示。

图4-14 多源数据对比分析界面

图4-15 空间分析功能模块

4.4 地质灾害空间分析功能模块

◆具备查询定位（按照地名、坐标、图幅号等）、空间分析功能，对灾情的快速分析评估及指挥决策提供数据分析技术支持；如图4-15所示。

◆应急测绘成果快速集成、显示与分析。如图4-16所示。

图4-16 成果快速集成、显示与分析界面

◆动态标注，属性信息动态查询。如灾害点数据的标注与查询。

4.5 应急远程监控与监测模块

◆通过卫星通信手段实现无人机轨迹与姿态、视频影像实时监控，辅助决策者快速掌握现场灾情，制定准确的应急响应方案；如图4-17所示。

图4-17 远程监控界面

◆集成GPS模块通信接口，实时接收和显示车辆行进位置，利用3G网络传回监测中心，为领导指挥调度提供决策依据。如图4-18所示。

◆遥感动态监测功能，利用不同时期的无人机遥感影像对地质灾害点进行动态监测，通过影像间的对比分析，获取突发地质灾害前后的变化情况，确定地质灾害的类型、受灾范围、受灾程度等信息。

图4-18车辆定位界面

5.结束语

该系统按照C/S结构设计，基于主流三维地理信息系统开发平台而研建的。它既能服务无人机应急监测任务规划，使任务设计更加合理高效，又服务于灾情评估，使数据分析更加直观、准确，为国土部门对地质灾害的危害分析与评估、应急抢险调度、应急决策提供系统科学的支撑。

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P237

B

2095-7319（2015）02-0037-11

王跃军（1979—），男，山西五台县人，工程师，本科，主要从事遥感、地理信息系统等工作。