1.3 遥感数字图像的计算机存储在线视频

以前

由于计算机技术的限制

多采用磁带或者胶片形式

对遥感图像进行储存

随着计算机技术的发展

目前的遥感影像数据

多以数字形式存储

从数据的

文件内部读写格式上分

可分为按波段存储

按像元存储

按行存储

分别简写为

BSQ

BIP

BIL

例如

美国陆地卫星

Landsat系列1号到3号卫星

他们的数据采用的是磁带存储

曾用过BIP

BSQ和BIL格式

后面

4号 5号只用BSQ格式

陆地卫星7号

图像存储格式

又有一定变化

这是BSQ格式存储示例

包含3个波段的遥感数据

每个（r，c）坐标对

表示数字图像的行列序号

数据排列遵循以下规律

第一波段位居第一

第二波段位居第二

第3波段位居第3位

所以

BSQ格式是按波段顺序

依次排列的数据存储格式

也就是一个波段保存后

接着保存第二个波段

这是BIP格式存储示例

我们看到

每个像元按波段次序交叉排序

即先保存第一个波段的第一个像元

之后保存第二波段的第一个像元

再保存第三个波段的第一个像元

所以

数据排序遵循以下规律

第一波段

第一行

第一个像元位居第一

然后

第二波段

第一行

第一个像元位居第二

第n波段

第一行

第一个像元位居第n位

然后第一波段第二个像元

位居第n+1位

第二波段

第一行

第二个像元位居第n+2位

其余数据排序依此类推

这是BIL格式存储示例

保存第一个波段的第一行后

接着保存第二个波段的第一行

再保存第三个波段的第一行

数据排序遵循以下规律

第一波段

第一行

第一个像素位居第一

第一波段

第一行

第二个像素位居第二

依次类推

第一波段

第一行

第n个像素位居第n位

然后第二波段

第一行

第一个像素位居第n+1位

第二波段

第一行

第二个像素位居n+2位

其余数据排序位置依此类推

现代遥感技术在飞速发展的同时

也带来了数据量的急剧增加

给计算机处理带来了极大挑战

只有合理地利用计算机资源

提高数据在内存与外存间的交换速度

才能满足不断增长的数据处理需要

一方面

要构建合理的数据存储结构

以提升访问速度

图像

分块和压缩技术

是常用的技术手段

遥感图像的分块存储

就是将一幅大的遥感图像数据

划分成若干较小的

物理数据块来存放

以便于存储与管理

减少数据读盘时间

图像分块

使得海量图像数据的处理

成为可能

无论遥感图像的原始数据多大

计算机

每次仅读取

其中的一部分

对其中一部分进行处理

避免

大量占用操作系统地址空间

这样就提高了读取速度

数据在

分块之后可以快速进行定位

减少内存占用

加快了处理速度

由于图像文件分块之后

图像数据会最大可能地

集中在相邻扇区

提高了I/O效率

分块处理

有利于对遥感数据进行

数据库的管理

尤其是对于关系型数据库

图像的分块

可以与数据库的记录进行很好的对应

目前

图像分块大小通常采用

2的n幂次方

常采用的数据块大小

64×64像素

256×256像素

512×512像素等

那么它会形成

多个不同层级的

分块

有大的分块也有小的分块

遥感数字图像的压缩技术

也是解决海量遥感数据存储

和高效传输的有效途径

常用的图像压缩算法

有游程长编码

LZW编码和JPEG压缩编码等

这里展示的

是一个游程长编码的示例

将3x4的数字图像压缩成为

A6B2C4

那么我们看到

6

2

4

分别代表

A

B

C

字母的游程长度

目前

国内外的许多图像处理软件和GIS软件

还有采用基于小波变换的图像压缩算法

有关小波变换的基本原理

将在本课程后面章节专门进行介绍

我们购买的遥感数据产品

数据文件的格式五花八门

不了解产品的格式

就无法开展

数字图像加工和其它相关处理

现在很多数据产品

都采用GeoTiff格式存储

商业软件都支持GeoTiff格式

GeoTiff格式是一种什么样的格式呢

首先这种格式

他是在TIFF格式上进行的改进

包含地理信息的

一种TIFF格式

它对TIFF格式进行了扩展

使其能够存储

更丰富的遥感图像数据信息

如位置信息

坐标信息

数据处理信息等

GeoTiff格式

虽然增加了地理信息数据

但是

因为遥感数据的辅助信息非常多

GeoTIFF格式

仍不能将其

一些数据保存到图像文件中

只能借助辅助文件来保存

如卫星侧摆角度

成像时候的太阳高度角

太阳方位角

以及

遥感数字图像的空间分辨率等

仍然需要其它的数据文件进行存储

我们来看一看

ENVI软件它的栅格文件的存储格式

ENVI软件的栅格文件主要包括两部分

如图所示

一个是.hdr文件

另一个是.dat文件

前者文件是头文件

它是一个文本文件

在这个文件当中

主要记录图像数据的辅助数据

包括图像尺寸大小

数据格式

投影坐标信息和其它辅助信息等

后面的

.dat文件是真正的图像数据文件

它是以二进制方式存储的

在存储的过程当中

其中可采用BSQ

BIP和BIL等格式进行存储

接下来我们在看一下

ERDAS软件的栅格文件格式

ERDAS栅格的格式文件

和ENVI不一样

它定义了一个

层次文件结构

也就是

HFA

在这个文件当中

所有的图像数据

辅助信息等

都一起存储在这个HFA文件里面

如图

后缀名为.img格式的文件

大家看到它的层次结构

在这个层次结构当中

第一层结构包括文件信息

地面控制点信息

传感器信息和图层信息等

这是第一层文件结构

第二层结构

每个图层的第二层结构包括图层信息

属性数据信息

统计信息

地图信息投影信息

金字塔图层信息

和数据文件的数值等

在第二层当中

它记录的是真正的

每一个图层对应的数据的数值文件

另外

它还分为第三层

在第三层结构当中

每一个图层信息

提供了

这个图层是否有数据压缩情况

是否有分块

压缩的辅助信息

数据分块的辅助信息

这在第三层次

来进行体现

所以ERDAS它是一个

层次文件结构

为了提高图像的显示速度

快速获取不同分辨率的图像信息

需要根据不同的显示要求

调用不同分辨率的图像

达到快速显示的目的

对于海量遥感图像而言

多尺度数据组织

用金字塔技术来实现的

图像的金字塔结构

就是由原始遥感数据开始

建立起一系列低分辨率的图像

然后针对每一层图像

进行数据分块

各幅图像反映不同尺度下

遥感图像的详尽程度是不一样的

通常原始图像数据

反映最详细

最真实的遥感图像

由它逐步生成其他

较低分辨率的图像

以反映原始图像

在不同尺度下的概貌

如图示

在这个图上

层数越高

分辨率越低

数据量越小

但是原始遥感图像

覆盖的区域并没有改变

那么

一个数据

如果

构建的金字塔结构组织图像之后

其数据量要比原来增加1/3左右

如ERDAS软件中

如果建立金字塔结构外部存储图像以后

会自动生成一个同名的.rrd文件