系统集成在遥感地质调查领域的应用*

边晓勇，黄 炜，邵治涛，崔艳芳

（1.航天宏图信息技术股份有限公司，北京100000；2.中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心，北京100000）

1 概述

高分应用示范项目围绕高分系列卫星在国土资源地矿应用的实际业务需求，面向矿产资源勘查、矿产资源开发现状调查与监测、地质灾害调查与监测等主要领域，研建集数据接收、数据处理、信息加工、专题产品制作、结果查证与质量评估、信息综合分析与应用、信息共享与服务为一体的综合性系统，提升国土业务信息化技术水平，同时确保高分卫星数据在地矿行业的应用效率与服务水平，为国土地矿业务的持续发展提供高分遥感科技支撑。该项目由11 个分系统组成，包括任务管控分系统、运行管理分系统、服务分系统、基础数据支撑分系统、数据引接分系统、数据处理分系统、遥感地质解译分系统、野外调查与安全保障分系统、资源能源综合分析分系统、地质综合应用分系统和地质遥感时空可视化分系统。

建成后的项目成果要能支撑数据引接、数据生产、数据服务、数据展示等四个主要场景的业务化运行：

1.1 数据引接场景运行模式

数据引接场景中系统支持对国内主流数据源的对接，从各数据中心定期分发汇集到航遥中心后，通过遥感数据引接分系统提供的数据检查、标准化等处理后，形成规范的原始影像数据，通过基础数据支撑分系统提供的数据归档接口，实现原始影像的存储。在发现数据缺失的时候，可通过遥感数据引接分系统进行数据筹划，通知相关数据中心对特定区域的影像进行补拍。

1.2 数据生产场景运行模式

数据生产场景由管理员在任务管控分系统中发起任务，通过创建下达任务将任务信息流转到作业员，作业员接收到任务后在服务分系统中查询和下载生产所需的数据，通过各类生产系统进行数据生产，生产过程中可按需填报作业进度，待生产完成后通过基础数据支撑分系统提供的入库接口将成果数据归档，在任务管控分系统标记任务完成，由管理员进行任务评价。

1.3 数据服务场景运行模式

数据服务场景由服务分系统通过从基础数据支撑分系统的元数据注册开始，对外提供用户进行数据检索、数据申请等功能，通过任务管控分系统进行订单的审批，审批通过后由基础数据支撑分系统的数据提取接口进行数据获取，并将数据实体在线或者离线的方式提供用户使用。

1.4 数据展示场景运行模式

数据展示场景由时空可视化分系统发起，首先进行展示设计，然后使用服务分系统进行数据的查询，通过基础数据支撑分系统提供的数据获取接口进行数据获取，然后在时空可视化分系统（或其他工具）进行数据加工，加工完成的成果通过大屏进行展示，展示完成后的加工成果通过基础数据支撑分系统进行归档管理。

2 系统集成方案

系统集成方案从集成思路、应用系统集成、数据资源集成、硬件资源集成和集成工作组织等五个方面进行。

2.1 集成思路

高分应用示范项目的集成思路是在系统管理体系和安全保障体系下完成应用集成、数据集成和硬件集成。最终形成“八个统一”，即统一界面风格、统一开发规范、统一授权登录、统一接口规划、统一访问方式、统一标准体系、统一网络结构、统一存储分区（见图1）。

图1 系统集成思路

2.2 应用系统集成

（1）统一界面风格

统一界面风格主要做到“七个一致”，即系统入口一致、系统依赖一致、系统颜色一致、系统字体字号一致、系统布局框架一致、系统交互控件一致、同类操作习惯一致等，最终满足一致性、简洁性、操作快捷、操作反馈、帮助提示、操作可逆、最少记忆、操作序列完整等要求。

B/S 系统都以浅蓝色调为主，同时部分成果有集成到地质云框架下的需求，本项目所有B/S 界面要求以浅蓝色为主要风格；C/S 应用客户端界面的总体风格采用Developer Express.Net 18.1.7 控件库，默认采用浅蓝色风格，并支持更换皮肤。

（2）统一开发规范

针对系统众多，业务模块算法复杂，加之需要对部分已有成果的利用，因此对分系统（软件包）开发的编程工具、版本控制工具、缺陷管理工具提出以下几点要求，以保证各开发团队在分布式开发过程中，实现不同系统之间的无缝衔接，实现系统整合。

a.编程工具

采取基于Microsoft .net 的技术路线进行开发实施的子系统，建议采用C# 语言，并统一采用Microsoft Visual Studio 2013 作为编程工具。如果需用到DevExpress 控件，统一采用18.1.7 版本。

采取基于J2EE 的技术路线进行开发实施的子系统，建议采用Java 语言，并采用Eclipse 4.5 作为编程工具。

b.数据库

各子系统采用的数据库建议为Oracle 11g，对于有特殊需求的子系统，可以采用满足要求的数据库。

c.版本控制工具

系统的开发过程中不可避免地要对不同阶段的软件版本进行维护和管理，同时开发过程中要进行开发任务的分解和合并，基于上述需求，系统开发中应采用版本控制工具。建议采用SVN 作为版本控制工具。

d.GIS 软件

各子系统在开发过程中，很多功能可能需要用到地图，比如数据的查询、数据覆盖范围等。因此对于GIS 引擎，统一使用ArcGIS 10.2.2 版本。

e.开发进度管理工具

本项目时间紧、任务重，为了有效地规避项目风险，同时对于开发进度进行全程的跟踪管理，采用Microsoft－Project2010 作为开发进度管理工具。

（3）统一授权登录

高分应用示范项目通过运行管理分系统提供的统一登录认证接口进行授权登录，所有分系统使用同一套用户认证体系，使用权限控制不同角色和用户的分系统权限以及分系统内部的功能操作权限。在登录入口方面，既可以使用大系统的门户窗口直接登录，也可以在分系统的登录界面进行登录。

（4）统一接口规划

为了各分系统能够协同工作，需要定义各分系统的业务边界以及清晰明确的系统间接口关系。接口内容包括接口的提供方、使用方、接口内容、接口的实现方式、接口的参数约定等。还应规划接口日志记录的实现方式，以确保发生异常时能够快速排查出问题的产生一方以及产生的原因（见图2）。

图2 系统接口设计图

2.3 数据资源集成

通过分析高分应用示范项目遥感地质数据产品的特点和形式，组织编制《高分应用示范项目遥感地质数据产品规范》，该规范约定了各类数据产品的命名、级别、组织格式、用途等，分为光学增值产品、雷达增值产品和专题及应用产品三大类。

（1）统一访问方式。数据统一由基础数据支撑分系统完成管理，管理执行《高分应用示范项目遥感地质数据产品规范》的约定，提供统一的数据同步、数据提取和数据归档接口。各分系统使用数据，统一采用标准接口调用。

（2）统一标准体系。其中光学增值产品按照加工处理流程分为4 个等级，分类情况如表1。

雷达增值产品按照加工处理流程分为4 个等级，分类情况如表2。

专题及应用产品按照用途分为2 个等级，分类情况如表3。

2.4 硬件资源集成

（1）统一网络结构。考虑到项目的安全管理需要，高分应用示范项目的网络结构划分为三个网段：一个是以遥感影像数据接收与管理为主的内网、一个是以数据处理和高级产品管理为主的处理网、另一个是以元数据查询和服务的互联网，三个网段之间通过网闸进行数据交换。其中内网集中部署数据采集和数据管理相关系统，包括数据引接、数据服务、数据管理相关的设备；处理网集中部署业务产品生产分系统，包括各处理系统、任务管控、运行管控、数据管理、数据展示、数据服务相关的设备；外网部署数据服务系统，包括数据服务、野外调查相关的设备。

（2）统一存储分区。高分应用示范项目的存储从逻辑上划分为：数据接收存储区、核心存储区、数据交换存储区和数据处理专用存储区。数据接收存储区用于临时接收原始影像，数据入库后即从该区域清除；核心存储区用于存储核心数据，包括原始影像数据和业务产品数据；数据交换存储区主要用于各分系统之间进行业务衔接时，临时存储交换数据，定期自动清理；数据处理专用存储区用于各生产分系统进行数据处理的私有数据管理。

按照当前的业务量进行初步规划，各网段的存储空间规划如下：a. 处理网存储规划，数据处理网有7 个分区，包括常规数据处理、地质应用分析、地质解译、业务调查、资源能源分析、数据交换等6 个工作区和1 个核心产品存储区，按照工作区15T、存储区60TB，共150TB 进行建设；b.内网存储规划，数据接收区、遥感影像存储区、分发区分别15TB、150TB、15TB，共180TB；c. 外网存储规划，数据分发区需求20TB 用于存储元数据和待分发实体数据。上述空间具备动态扩容的能力，根据后续的业务增量需求进行按需扩容。

表1 光学增值产品分类表

表2 雷达增值产品分类表

表3 专题及应用产品分类表

2.5 集成工作组织

为了最终实现所有分系统的整体有效集成，还需配套完成以三方面的工作：

（1）制定相关标准规范。为了更好地完成集成工作，项目组初期明确了项目实施过程需建立和遵循的标准规范，具体包括数据产品规范、界面集成规范、系统接口规范、软件编码规范和数据共享服务规范。产品规范约定了系统管理的数据类型、组织结构和格式要求等；界面集成规范约定各分系统的使用方式、界面风格、字体字号、图标元素等，使得各分系统在使用感受上是一个整体；接口规范约定了分系统之间的接口内容、处理流程，接口信息、实现方式等，能够让各分系统完成整体的工作流程；软件编码规范约定了各分系统的开发环境、依赖组件、数据库环境、编码和命名规则等，能够让系统在部署和调试方面规格一致，不产生冲突；数据共享服务规范约定了数据服务的模式、服务的内容、服务的网络环境以及相关约束。

（2）制定文档编制模板。制定软件研制过程的项目文档模板，包括软件需求规格说明、软件设计说明、软件用户手册、软件/子系统测试说明、软件/子系统测试计划、软件/子系统测试报告、源代码、培训ppt、子系统工作总结报告、子系统技术总结报告等。

（3）集成联调与测试。完成集成测试、系统测试的测试计划、测试方案和测试用例的编写，制定回归测试方案和测试用例；准备与集成及系统测试相匹配的测试数据集；搭建集成测试、系统测试的测试环境；完成系统内部接口对接试验、子系统现场安装调试与初验、系统应用集成、系统集成联试与功能性能调优。

3 结论

高分应用示范项目在以上集成工作中取得了显著的成果，建成的系统已达到预期的业务化运行效果，能够较好的支撑遥感地质调查业务。但是数据库管理、存储授权、数据备份和日志管理等方面存在管理不规范的问题，需要在后续的工作中配套相关的管理规定予以约束，确保整个系统在统一的框架下业务化运行。