基于工作流的遥感产品生产可视化定制平台研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于工作流的遥感产品生产可视化定制平台研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要： 以实现具有可视化的遥感产品生产定制功能为目标，提出了一种基于工作流的遥感产品生产可视化定制平台。给出了该平台的体系结构和系统组成，详细描述了平台工作流模型的建立、算法组件的构成、平台与算法的接口处理和可视化技术实现的具体方法。在.NET环境中实现了该平台。实际应用表明，该平台能够有效提高遥感产品的生产效率。
关键词： 遥感； 可视化； 工作流； 组件
中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）02-01-03
Research of visual customized production platform of remote sensing products based on workflow
Wang Qiang， Li Xiaoli
（College of Software， Henan University， Kaifeng， Henan 475000， China）
Abstract： In order to design a system which can support visual customization production， a visual customization platform of remote sensing products based on workflow is proposed. The architecture and the composition of platform are introduced. The workflow model， algorithm components， interface between the platform and the algorithm， and implementation techniques of visual design are described. The platform is realized under the environment. The application shows that the system could effectively realize the project management process.
Key words： remote sensing； visualization； workflow； component
0 引言
遥感技术已广泛应用于国土资源、农业、海洋、气象、测绘、军事、城市规划及航空航天等领域，遥感产品已成为这些领域的重要信息资源之一。然而，随着遥感技术应用的逐步普及和深化，以及我国航天技术的不断发展，造成卫星数据量大与数据处理时间长之间的矛盾，且矛盾日益突出，如何能够方便快捷的生产遥感产品成为一个广泛关注的问题。
可视化的工作流技术有利于用户更好的理解和设计业务流程，分析流程中存在的问题，从而制定有效的解决方案。目前已有一些关于工作流模型可视化[1-4]以及工作流应用于遥感图像处理的研究[5-6]，但是，这些并不能很好的解决遥感产品生产复杂的特点。本文通过将可视化的工作流技术引入到遥感产品生产的定制过程中，设计了基于工作流的遥感产品生产可视化定制平台来模拟遥感产品生产流程，可以方便快捷的定制遥感产品生产流程，大大提高遥感算法的可重用性，从而提高遥感产品的生产效率。
1 平台总体结构
1.1 平台体系结构
遥感产品生产可视化定制平台应满足快速、高效的需求，基于这一考虑，结合遥感产品生产的特点，提出遥感产品生产可视化定制平台的系统架构，系统自上而下可分为三层：应用层、业务层和数据层，如图1所示。
[应用层（用户界面）][产品生产流程制定][算法组件维护][产品生产算法的生成][业务层] [数据库]
图1 系统体系结构图
⑴ 数据库用于存储算法组件以及遥感产品生产算法。
⑵ 业务层利用消息传递接口对平台的各个功能（如已有算法的添加，产品生产算法的生成）进行处理。
⑶ 应用层（用户界面）用户可以根据需求从组件箱中选择相应的组件用于遥感产品生产流程的制定。
1.2 平台的组成
平台主要功能为实现遥感产品生产的可视化定制，平台由算法组件管理模块、算法流程文件管理模块、算法流程绘制管理模块和流程布局管理模块构成，如图2所示。
该模块实现对算法流程可视化绘制界面设置。此模块包含网格显示、调整显示比例、调整画布高宽、组件对齐功能。
平台的工作流程图如图3所示，当用户启动平台时，平台会首先进行初始化工作，算法组件管理模块及流程文件管理模块会首先从数据库获取算法组建描述信息、算法流程描述信息，供其构建流程定制模块中的算法组件工具栏。算法可视化定制模块初始化完成后，用户可以向算法组建管理模块发出组件浏览、选择请求，或者向流程绘制管理模块发出绘制相应的流程组件请求，在流程绘制区绘制出相应的算法组件；也可以向流程布局管理模块发出流程布局操作请求，实现流程绘制区中所绘组件的各类布局操作；还可以向流程文件管理模块发出指定算法流程或者导入本地流程绘制文件的请求，实现对流程文件的修改、保存、导出等各类操作。
2 平台的实现
2.1 算法组件
算法组件是一个能够自动、独立完成某种产品生产或处理功能的程序。平台的算法组件从功能上分为三类，即：输入组件、输出组件和产品生产算法组件。输入组件用于描述为读取影像数据；输出组件用于描述加工的数据结果；产品生产算法组件用于描述遥感影像产品生产的功能。
平台描述产品生产算法的方式是，将一个产品的生产过程拆分成若干独立的算法组件。比如，森林蓄积量指数产品生产过程[7]就可以分为：归一化植被指数产品生产组件、总初级生产力产品生产组件、净初级生产力产品生产组件和土地利用一级分类产品生产组件，如图4所示。
接下来，用生产流程将这些算法组件组织起来描述产品的生产流程。因此定制的产品算法可以由若干算法组件组成。
2.2 工作流模型
使用工作流模型来描述遥感产品生产过程，需要由若干个节点组成，通过这些节点的组合，可以描述一个遥感产品生产流程。这些节点可以分为如下三类点集。
⑴ 活动：说明遥感产品生产的方向。使用带箭头的直线表示，带箭头的一端称为活动的入端，另一端称为活动的出端。
⑵ 产品生产起始点集：代表产品生产的开始与结束。使用包含实心圆的圆形表示，其中开始节点只能和活动的出端相连，结束节点只能和活动的入端相连。
⑶ 产品生产点集：代表某个遥感产品生产的算法，使用矩形与双矩形表示，其中单矩形框表示单期产品，双矩形框表示多期产品。该节点至少和一个活动的入端或出端连接。
下面以森林蓄积量指数产品为例来说明，如图5所示，从左部开始，沿箭头顺序，依次调用产品算法。其中，FGSIP代表森林蓄积量指数产品，NPP代表净初级生产力产品，LUC1L代表土地利用一级分类产品，GPP代表总初级生产力产品，NDVI代表归一化植被指数产品。
由此可见，使用工作流模型可以很方便的描述遥感产品生产的流程。此外，该模型还可以提供算法的可重用性，即某一步产品已生产，可以跳过该步骤直接生产下一步产品。比如：在图5中，若LUC1L已经生产过，那么可以直接跳过LUC1L的生产过程，如图6所示。
2.3 平台与产品算法接口
系统生产一个产品的算法是由若干算法组件组成的。利用一个XML文件，来描述算法组件之间的调用顺序和输入/输出之间的依赖关系，从而形成一个产品生产算法流程。该XML文件称产品生产算法流程描述文件，其详细描述如下：
…
…
文件包含两部分信息：产品算法信息和算法组件信息。产品算法信息描述该遥感产品的信息，包括产品名称（ProName），产品描述（ProDesc），产品算法版本（ProVersion），所需算法组件（Relations）及各组件之间的关系；算法组件信息描述生产该产品所需各算法组件的详细信息，包括算法名称（AlgorithmName），算法描述（AlgorithmDesc），算法版本（AlgorithmVersion），该算法组件在图形显示流程时的X轴（X）和Y轴（Y）坐标，以及算法所需的参数（Parameters）和各参数的信息，即：参数名称（ParaName）、参数描述（ParaDesc）、参数类型（ParaType）和参数默认值（DefaultValue）。
2.4 工作流的可视化
可视化是实现产品生产流程设计功能的关键。可视化的界面有利于用户更好地理解和设计遥感产品生产流程，分析流程中存在的问题。此外，可视化技术引入到遥感算法的设计不仅可以使遥感算法灵活处理，而且大大提高遥感算法的可重用性。
Web环境下的信息可视化有多种技术可供选择，但归类起来大多属于浏览器插件技术或者客户端脚本技术，或两者的结合。Silverlight内建强大的矢量绘图功能，可用来实现互动性较强的Web应用程序，且Silverlight技术具备跨平台、跨浏览器的能力，本文使用Silverlight实现遥感产品生产过程的可视化，可视化体系结构如图7所示。
3 应用实例
以总初级生产力产品（Gross Primary Productivity，GPP）为例，GPP指单位时间、单位面积内植物把无机物质合成为有机物质的总量或固定的总能量，其生产需要多个归一化植被指数产品（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）[8-9]，因此，需要以下两个处理步骤。
步骤1：NDVI产品生产，对于长时间序列的遥感影像数据进行NDVI产品的生产。
步骤2：GPP产品生产，根据步骤1所得长时间序列NDVI产品生产GPP产品。
用户只需登录到平台，进入到如图8所示的图形化交互界面，根据自己的需求选用上述两个步骤中对应的组件，填写相应的参数，并用流程标志定义执行的先后关系，构造出遥感产品生产的流程图，可解决这一复杂的遥感产品生产流程定制问题。
图8 遥感产品生产可视化定制平台界面
4 结束语
本文以实现遥感产品生产可视化定制平台为目的，提出了一种基于工作流的遥感产品生产的可视化定制平台。设计了平台的体系结构和系统组成，详细描述了平台的工作流模型的建立、算法组件的构成、平台与算法组件的接口处理以及可视化技术实现的具体方法。该平台具有遥感产品生产过程的可视化设计功能，经过应用表明，该平台能够很好的表现出遥感产品的生产过程，且能够有效提高遥感产品的生产效率。
平台虽然实现了遥感产品生产的可视化定制，但是，平台仍有很多方面有待改进。进一步的研究将包括：如何改进工作流模型，使其能够更好的表示遥感产品的生产过程；提供系统外部接口，使平台可以与其他系统进行交互处理；加入程序编辑功能，使遥感产品的生产过程定制可以更为灵活、操作性更强。
参考文献：
[1] 陈谊，侯遥新吉乐，陈红倩.基于XML和关系数据库的可视化工作流
系统[J].系统仿真学报，2012.24（1）：167-170
[2] 阮宏梁.基于工作流的过程管理可视化平台研究[D].西南交通大学，
2011.
[3] 张成，吴信才，罗津，胡茂胜.基于构件库/工作流的可视化软件开发[J].
计算机工程与应用，2008.44（10）：82-87
[4] 王卫东.工作流及其可视化研究与应用[D].合肥工业大学，2013.
[5] 郑然，金海，章勤，周海芳，李瑛.基于工作流的图像处理网格平台及其
遥感应用[J].计算机辅助设计与图形学学报，2006.18（5）：702-708
[6] 马伟锋，岑岗，李君，沈占锋.高性能遥感图像处理与空间信息网格建
模[J].计算机工程，2006.32（5）：283-285
[7] 黄国胜，夏朝宗.基于MODIS的东北地区森林生物量研究[J].林业资
源管理，2005.8（4）：40-44
[8] 刘敏.基于RS和GIS的陆地生态系统生产力估算及不确定性研究：
以青藏高原草地样带为例[D].南京师范大学，2008.
[9] 赵晶晶，刘良云，徐自为等.华北平原冬小麦总初级生产力的遥感监
测[J].农业工程学报，2011.27（13）：346-351