基于地理处理的GIS与遥感的工作流集成

2014-10-21刘闻欣卢陈涛

建筑工程技术与设计 2014年35期

刘闻欣　卢陈涛

摘要：GIS与遥感的集成是一种发展趋势，两者的结合可以实现空间分析与影像处理的集成，本文以ArcGIS平台与ENVI/IDL平台为例，以地理处理建模为基础，使用ArcGIS的脚本语言，进行影像处理工具的构建，完成二者工作流的集成。

关键词：遥感与GIS集成；一体化；地理处理

作为GIS的核心组成部分，遥感影像是提供及时信息的理想方式。遥感与GIS不仅从数据上，还会从整个软件架构体系上真正实现融合，从而可以达到优势互补，进一步提升GIS软件的可操作性，提升空间和影像分析的工作效率，并有效节约系统成本。ENVI与ArcGIS一体化集成不仅可以从最开始的进行数据互操作，而达到工作流的无缝连接，全面提升遥感影像价值，进一步提升了空间和影像分析的工作效率，并有效节约系统成本。

1.GIS与遥感集成的数据基础

遥感与GIS集成基础，在于GIS数据与遥感数据的互操作和共享。两者之间的直接访问。具体功能表现在：

1）对GeoDatabase的访问。GeoDatabase是天然的一体化数据管理模型。GeoDatabase采用标准的RDBMS技术，支持栅格与矢量数据的集中存储。ENVI软件完全支持对GeoDatabase的访问。

2）对文件的操作。ENVI支持E00和Shapefile文件的格式。可以将shapefile文件作为矢量数据在ENVI中进行显示与操作。

3）对服务的访问。ArcGIS企业级服务在ENVI中可以通过RemoteConnectionManager进行远程服务器的连接，这是ENVI将作为一个客户端，支持OGCWebCoverageService（WCS服务）和OGCWebMapService（WMS）服务。进行服务连接成功之后，就可以在ENVI软件中进行影像的访问处理与显示等操作，与处理本地数据相似。

2.基于地理处理集成遥感影像处理的技术基础

（1） ENVI平台语言IDL

IDL语言IDL是完全面向矩阵的，因此它具有快速分析超大规模数据的能力。IDL可以通过灵活方便的I/O分析任何数据。可以读取和输出任意的有格式或者无格式的数据类型，支持通用文本及图形数据，并且支持在NASA、TPT、NOAA等机构中大量使用的HDF、CDF等科学数据格式。IDL还支持字符、字节、16位整型、长整型、浮点、双精度、复数等多种数据类型。

直接调用ENVI库程序，通过IDL可以调用ENVI中丰富的函数库，完成影像的处理功能，在ENVI中可以实现的功能均可由IDL调用实现。

（2） Python语言对ArcGIS平台的支持

Python提供了很多可能：与GIS系统集成、跨平台、容易与其他语言混合使用（C，C++，FORTRAN，Java）。许多处理分析GIS数据的包和工具已经被开发出来。基本功能包括，操作shapefile，grid图像，以及更复杂的格式，如ArcSDE、web服务、数据库等。

（3） ArcGIS与ENVI/IDL中都提供了对Python语言的支持

ENVIToolbox的提供，ENVI的图像处理和分析功能作为独立的工具嵌在ArcGISToolbox，这些工具可以直接运行完成图像处理任务，也可以进行ModelBuilder建模，在安装ENVI的时候，这些工具同时安装在ArcGIS中。

Python作为ArcGIS的脚本语言，可以直接调用ArcGIS中的地理处理功能，完成地理处理的任务，ArcGIS10引入了ArcPy，它涵盖并进一步加强了ArcGIS9.2中所采用的arcgisscripting模块的功能。ArcPy提供了一种用于开发Python脚本的功能丰富的动态环境，同时提供每个函数、模块和类的代码实现和集成文档。包括制图模块（arcpy.mapping）、SpatialAnalyst模块（arcpy.sa）和GeostatisticalAnalyst模块（arcpy.ga）。

使用以ArcPy编写的ArcGIS应用程序和脚本的优势在于，可以访问并使用由来自多种不同领域的GIS专业人员和程序员开发的大量Python模块。通过解释和动态输入这种编程语言，用户可以在交互式环境中快速地创建脚本原型并进行测试，同时这种编程语言功能强大，可编写大型应用程序。

“envipy”是ITT专门为ENVI/ArcGIS一体化开发的一个python模块，envipy与IDL代码中调用ENVI库函数时的加载的代码ENVI，/RESTORE_BASE_SAVE_FILES和ENVI_BATCH_INIT的效果是一样的，就是加载ENVI的进程。

由于ArcGIS对python语言的支持，和Arcpy与envipy模块的提供，为使用地理处理完成遥感图像处理提供了技术基础。使用envipy模块和arcpy模块结合，可以编写地理处理脚本，把以上的优点结合起来，完成ENVI/IDL平台与ArcGIS平台工作流的集成，使用地理处理工具箱完成影像的处理任务。

3.地理建模实现遥感功能的步骤

建立遥感工具可以分为以下步骤

1、指定存储文件夹

指定路径存放IDL文件和Python脚本文件

2、编写IDL程序，生成“sav”文件

在IDL的利用IDL调用ENVI的图像处理接口实现某一图像处理功能；再编译成sav文件供Python脚本中envipy.RunTool（）调用。有两种编译方式：命令行和按钮操作。

3、編写Python脚本

Pythonscript文件是为了从用户交互式界面中获取参数，执行脚本文件时将这些参数传递给图像处理程序（IDL编写了.sav文件）调用图像处理的功能。

利用Python来编写脚本调用ENVI/IDL工具，包含三个部分：

（1）导入envipy类。

（2）从GP对象中获取参数。

（3）调用envipy类中的‘RunTool方法。

4、构建用户界面

在Catalog中构建界面需要三步骤：

1、创建文件和工具箱toolbox；

指定一个路径创建一个文件夹，用于存放ArcToolbox文件。

2、给toolbox添加script；

运行工具添加运行脚本，设置运行环境，设置输入输出参数等

3、运行该脚本script。

ESRI提供了三种运行方法，可以直接双击运行，也可以以python语言进行调用，或者共享为ArcGISServer服务，通过ArcGISAPI进行网络端调用。

结论

GIS与遥感的集成，主要体现在数据的互操作，平台的链接与集成方面，并可以通过实现桌面的定制，实现GIS与遥感的功能互补，进一步提高GIS软件的可操作性，提升空间和影像分析的工作效率，有效节约系统成本。GIS与遥感的集成逐渐成为一种趋势和发展潮流，使用地理处理工作流可以应用ENVITools完成基本处理影像处理任务，更可以建立自己的影像处理工具箱，使用ArcGIS与ENVI/IDL为平台，以地理处理为基础进行建模为遥感和GIS流程一体化提供了一个实用的解决方案。