GB/T 33997-2017 月球与行星数据产品格式规范

　　ICS 07 . 040 A 46

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33997—2017

　　月球与行星数据产品格式规范

　　Specificationoflunarandplanetarydataproductsformat

　　2017-07-12 发布 2018-02-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33997—20 17

　　GB/T 33997—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国科学院提出。

　　本标准由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC 312)归口 。

　　本标准起草单位：中国科学院国家天文台。

　　本标准主要起草人：刘建军、谭旭、李春来、任鑫、牟伶俐、封剑青、左维。

　　GB/T 33997—20 17

　　引

　　言

　　月球与行星探测的数据产品是进行科学研究的前提和基础，建立数据产品格式的标准体系，有利于实现对数据的生成、分发和应用，提高数据处理和应用的效率。

　　本标准是面向我国的月球与行星探测任务制定的，依据 GB/T 33996—2017 分别给出了各个级别的数据产品格式规范。 考虑到与国际接轨，使数据产品便于用户应用，本标准在 0 级数据产品格式的制定过程中，参考了国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)制定的源包数据格式规范，在 1 级和 2 级数据

　　产品格式的制定过程中，参考了《行星数据系统标准指南 3. 6 版》(Planetary Data System Standards Reference Version 3.6)规定的数据产品结构。

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　　月球与行星数据产品格式规范

　　1 范围

　　本标准规定了月球探测与行星探测数据产品的格式和结构。

　　本标准适用于月球探测与行星探测数据产品的生成、分发和应用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 30114 . 1 空间科学及其应用术语 第 1 部分：基础通用

　　GB/T 30114 . 4 空间科学及其应用术语 第 4 部分：月球与行星科学

　　GB/T 33996—2017 月球探测数据产品分级与命名

　　3 术语和定义

　　GB/T 30114 . 1 和 GB/T 30114 . 4 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 为了便于使用，以下重复列出了 GB/T 30114 . 1 和 GB/T 30114 . 4 中的一些术语和定义。

　　3.1

　　月球探测 lunarexploration

　　借助绕月或登月的探测器对月球的物质组成、表面特征、物理场、内部构造、起源与演化历史等进行的观测与采样研究活动。

　　[GB/T 30114 . 1—2013,定义 3 . 1 . 1]

　　3.2

　　行星探测 planetaryexploration

　　对太阳系内除地球以外的行星、矮行星、卫星、小行星与彗星以及行星际空间的探测与采样研究活动。

　　[GB/T 30114 . 4—2014,定义 3 . 2]

　　3.3

　　数据产品 dataproduct

　　有效地运用数据分析方法，从海量的原始信息中挖掘出对用户有价值的信息，以直观、有效的表现形式，为用户应用提供的数字化信息。

　　[GB/T 30114 . 1—2013,定义 4 . 32]

　　3.4

　　数据标签 datalable

　　月球与行星数据产品中用来描述数据对象内容和格式的基本元素。

　　3.5

　　数据对象 dataobject

　　月球与行星数据产品中科学数据以及相应辅助数据的集合，分为图像数据对象和表格数据对象。

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　　注：科学数据是指探测仪器获得的原始数据或经过处理后的数据;辅助数据是指用于了解和使用科学数据的支持性数据。

　　3.6

　　数据元素 dataelement

　　借助一组属性规定其定义、标识、表示和容许值的数据单元。

　　3.7

　　识别性数据元素 identificationdataelement

　　数据标签中用于检索和区分数据产品的数据元素。

　　3.8

　　描述性数据元素 descriptivedataelement

　　数据标签中用于描述数据产品的数据元素。

　　注：主要用于解析、处理数据对象和检索数据产品。

　　4 数据产品格式

　　4 . 1 数据产品分级

　　不同级别的数据产品采用不同的格式保存，数据产品的分级按 GB/T 33996—2017 中第 3 章的规定。

　　4 . 2 0 级数据产品格式

　　4 . 2 . 1 0A级数据产品格式

　　每个 0A级数据产品由一个数据文件组成，具体要求如下：

　　a) 内容：探测器下行的数据经地面解调、帧同步、解扰、信道译码、分路解帧等处理后形成的各探测仪器的单个地面接收站的源包数据;

　　b) 结构：由多个二进制源包组成。 每个源包由包头、探测仪器原始采集的科学数据、包尾(适用时)和质量信息四部分组成，每部分占用的字节数为自定义。 源包示例参见附录 A 的 A. 1 。

　　4 . 2 . 2 0B级数据产品格式

　　每个 0B级数据产品由一个数据文件组成，具体要求如下：

　　a) 内容：在 0A级数据基础上经过多个地面接收站数据合并(适用时)和排序去重复后，形成源包数据，这些源包数据去除包结构、解压缩(适用时)后形成的各探测仪器原始采集数据;

　　b) 结构：由多个二进制数据块组成，每个数据块包含时间码、科学数据和质量信息，科学数据包含的字段和字节数为自定义，一般由同步头、描述仪器的工程参数和探测数据三部分组成。 图像类科学数据示例参见 A. 2,非图像类科学数据示例参见 A. 3 。

　　4 . 3 1 级数据产品格式

　　每个 1 级数据产品由科学数据和描述信息两部分组成，科学数据存储为数据对象，描述信息存储为数据标签。 具体要求如下：

　　a) 内容：是在 0 级数据产品的基础上进行温度、电压、电流等仪器参数的数值转换，并按照探测周期重新组织的数据;

　　b) 结构：按第 5 章的要求。

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　　4 . 4 2 级数据产品格式

　　4 . 4 . 1 2A级数据产品格式

　　每个 2A级数据产品由科学数据和描述信息两部分组成，科学数据存储为数据对象，描述信息存储为数据标签。 具体要求如下：

　　a) 内容：利用定标结果进行校正的数据;

　　b) 结构：按第 5 章的要求。

　　4 . 4 . 2 2B级数据产品格式

　　每个 2B级数据产品由科学数据和描述信息两部分组成，科学数据存储为数据对象，描述信息存储为数据标签。 具体要求如下：

　　a) 内容：提供了几何定位信息的数据;

　　b) 结构：按第 5 章的要求。

　　5 数据产品结构

　　5 . 1 一般规定

　　5 . 1 . 1 数据产品包括数据标签和数据对象两部分。 一个数据产品只能包含一个数据标签，可包含一个或多个数据对象。

　　5 . 1 . 2 数据标签和数据对象可作为一个文件存储，数据标签以文件头的形式附着在数据对象前;也可分开作为两个文件存储。

　　5 . 1 . 3 为了描述数据对象的结构和属性，每一个对象都在要在标签中存在一个独立的数据对象描述与之对应。 数据对象描述之间存在嵌套关系。

　　5 . 2 数据标签

　　5 . 2 . 1 标签组成

　　一个数据标签包含六个必选部分和一个可选部分，依次为标签标识(必选)、文件特性标识(必选)、数据对象指针(必选)、识别性数据元素(必选)、描述性数据元素(可选)、数据对象描述(必选)和结束表达式(必选)。数据标签示例参见附录 B 的 B. 1~B. 4 。

　　5 . 2 . 2 标签标识

　　每个数据标签开始于数据元素 PDS_VERSION_ID。该数据元素用于说明数据产品使用的 Plane- tary Data System Standards Reference版本。

　　示例：

　　PDS_VERSION_ID= PDS3

　　5 . 2 . 3 文件特性标识

　　文档特性部分描述了数据产 品 文 档 的 特 征，它 包 含 四 种 必 选 数 据 元 素：记 录 类 型 ( RECORD_ TYPE)、记录字节 数(RECORD_ BYTES)、文 件 记 录 数(FILE_ RECORDS)、标 签 记 录 数 ( LABEL_ RECORDS) 。具体说明见表 1 。

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　　表 1 文件特性标识

　　5 . 2 . 4 数据对象指针

　　数据对象指针标识了数据产品文件中包含的数据元素的位置。 定义时以“^”开始，分为以下三种情况：

　　a) 对于内嵌形式的标签，对象指针需要指出偏移量，偏移量以记录为单位或者以字节为单位;

　　示例 1 ：偏移量以记录为单位的实例

　　^TABLE= 10

　　示例 2：偏移量以字节为单位的实例

　　^TABLE= 10〈BYTES〉

　　b ) 对于独立形式数据标签，如果数据对象在附件中的起始位置，数据对象指针只需指出数据对象所在的文件名;

　　示例 3：指出对象所在的文件名的数据对象指针实例

　　^IMAGE= ( "DATA.IMG")

　　c) 对于独立形式数据标签，如果数据对象不在附件中起始位置，需要指出数据对象所在的文件名以及偏移量，偏移量以记录为单位或者以字节为单位。

　　示例 4：以记录为单位指出数据对象在数据文件中的位置的实例

　　^TABLE= ( "DATA.TAB" ,10)

　　示例 5：以字节为单位指出数据对象在数据文件中的位置的实例

　　^TABLE= ( "DATA.TAB" , 10〈BYTES〉)

　　5 . 2 . 5 识别性数据元素

　　识别性数据元素提供了关于数据产品的识别性的信息。 用户可以通过该部分数据元素检索产品。数据产品内容不同，识别性数据元素不同。 表 2 中列出了必选的识别性数据元素。

　　表 2 必选识别性数据元素

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　　表 2(续)

　　5 . 2 . 6 描述性数据元素

　　为了给数据提供更多的信息，可以增加描述性数据元素，用来说明探测仪器的参数、工作模式、与数据处理相关的参数、与数据对应的几何信息、位置信息等。 具有相同性质的描述性数据元素，可以通过数据组(GROUP)组织划分。

　　示例：

　　降落相机(LCAM)提供探测仪器的参数以及相应的几何信息等，其描述性数据元素如下：

　　5 . 2 . 7 数据对象描述

　　数据对象描述是在数据标签中用于描述和定义数据对象的数据元素，分为图像数据对象描述和表格数据对象描述。

　　表格数据对象描述定义了表格对象包含的行和列的信息。 规定表格对象的行和列的长度为定长，列可作为表格对象的子对象。 表格数据对象描述包含的数据元素见表 3 。

　　表 3 表格数据对象描述包含的数据元素

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　　图像数据对象描述定义了图像对象包含的行、列、像元和波段的信息。 图像数据对象描述包含的数据元素见表 4 。

　　表 4 图像数据对象描述包含的数据元素

　　5 . 2 . 8 结束表达式

　　结束表达式 END位于数据标签的最后一行，是提示数据标签结束和数据对象开始的信息。

　　5 . 3 数据对象

　　5 . 3 . 1 -般规定

　　对数据对象的一般规定如下：

　　a) 探测仪器获得的探测数据使用数据对象存储;

　　b) 按照探测仪器的类型探测数据划分为图像类数据(如全景相机、成像光谱仪等获取的数据)和非图像类数据(如光谱仪、能谱仪、无线电类载荷获取的数据)两种;

　　c) 图像类数据包含图像和描述图像信息的图像前缀。 图像采用图像数据对象存储，图像前缀采用表格数据对象存储;

　　d) 表格类数据采用表格数据对象存储。

　　5 . 3 . 2 图像数据对象

　　图像数据对象采用波段顺序存储方式和像元交叉存储两种方式。

　　波段顺序存储是按波段顺序记录图像数据。 它以一个波段所有扫描行的数据组成一个图像数据块，各波段的图像数据块顺序排列。

　　示例：一个包含 RGB三个通道的彩色图像存储结构见图 1 。

　　图 1 波段顺序存储结构

　　像元交叉存储是每行所有波段的像元值按顺序排列。

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　　示例：一个包含 RGB三个通道的彩色图像存储结构见图 2 。

　　图 2 像元交叉存储结构

　　5 . 3 . 3 表格数据对象

　　表格数据对象包含 ASCII 和二进制两种格式，ASCII表格每一条记录的后面有一个回车换行符号〈CR〉〈LF〉，存储结构见图 3;二进制表格每一条记录的后面有一个回车换行符号，存储结构见图 4 。

　　图 3 ASCII表格数据对象存储结构

　　图 4 二进制表格数据对象存储结构

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　0 级数据产品示例

　　A.1 0A级数据包格式示例

　　以嫦娥三号红外成像光谱仪 0A级数据为例，其数据格式如表 A. 1 所示。

　　表 A.1 0A级数据格式示例

　　A.2 0B级图像类科学数据格式示例

　　以嫦娥三号全景相机 0B级数据为例，其数据格式如表 A. 2 所示。

　　表 A.2 0B级图像类数据格式示例

　　A.3 0B级非图像类科学数据格式示例

　　以嫦娥三号粒子激发 X射线谱仪 0B级数据为例，其数据格式如表 A. 3 所示。

　　表 A.3 0B级表格类数据格式示例

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　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　1 级和 2 级数据产品示例

　　B.1 图像类数据产品结构示例

　　图像类数据产品结构示例见图 B. 1 。

　　图 B.1 图像类数据产品结构示例

　　B.2 非图像类数据产品结构示例

　　非图像类数据产品结构示例见图 B. 2 。

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　　图 B.2 非图像类数据产品结构示例

　　B.3 图像类数据标签示例

　　嫦娥三号极紫外相机 2B级数据产品数据标签如下：

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　　^DESCRIPTION = "EUVC-1 2B description.pdf"

　　/ *识别性数据元素 */

　　PRODUCT_NAME = "EUVC-1 Science Data Product"

　　PRODUCT_ID = "CE3_BMYK_EUVC-1-002_SCI_N_20140421001940_20140421001940_0129_C. 2B"

　　PRODUCT_TYPE

　　PRODUCT_VERSION PRODUCT_LEVEL

　　TARGET_NAME

　　MISSION_NAME

　　SPACECRAFT_NAME

　　SPACECRAFT_ID

　　INSTRUMENT_NAME

　　INSTRUMENT_ID START_TIME

　　STOP_TIME

　　PRODUCT_CREATION_TIME SEQUENCE_ID

　　EARTH_RECEIVED_STATION

　　EARTH_RECEIVED_STATION_ID / *描述性数据元素 */

　　GROUP

　　IMAGE_TYPE

　　WORK_ MODE

　　FRAME_COUNTING IMAGE_SIZE

　　IMAGE_CENTER

　　START_WORKING_TIME EXPOSURE_TIME

　　END_WORKING_TIME

　　END_GROUP GROUP

　　CENTER_WAVELENGTH FocalLength

　　TEMPERATURE_ MEASURING_POINT1

　　TEMPERATURE_ MEASURING_POINT2

　　TEMPERATURE_ MEASURING_POINT3

　　TEMPERATURE_ MEASURING_POINT4 END_GROUP

　　GROUP

　　AZIMUTH_ANGLE PITCH_ANGLE

　　OPENING_ANGLE END_GROUP

　　GROUP

　　COORDINATE_SYSTEM_NAME

　　LANDER_LOCATION END_GROUP

　　= "Science Data" = C

　　= 2B

　　= MOON

　　= Chang′E-3

　　= "Chang′E-3 Lander"

　　= CE3-L

　　= "Extreme Ultraviolet Camera" = EUVC-1

　　= 2014-04-21T00 : 19 : 40 . 000Z

　　= 2014-04-21T00 : 19 : 40 . 000Z = 2015-03-24T17 : 36 : 00 . 000Z

　　= 0129

　　= "Miyun and Kunming Station"

　　= BMYK

　　= WORK_PARM

　　= Data = 0x11 = 114

　　= 150 *150 *2 = (75,75)

　　= "2014-04-21 00 : 09 : 39 " = 600〈 s 〉

　　= "2014-04-21 00 : 19 : 40 " = WORK_PARM

　　= EUVC_PARM = 30 . 4〈 nm〉

　　= 148 . 68〈 mm〉

　　= 1.226444〈centigrade〉 = 0.718132〈centigrade〉

　　= 0.738862〈centigrade〉 = 0.892614〈centigrade〉

　　= EUVC_PARM

　　= FRAMEWORK_POSITION

　　= 158.500000〈deg〉 = 37.700001〈deg〉 = 0.000000〈deg〉

　　= FRAMEWORK_POSITION

　　= MOON_COORDINATE_SYSTEM_LOCATION

　　= MOON_COORDINATE_SYSTEM

　　= ( -19 . 51 , 44 . 12 )

　　= MOON_COORDINATE_SYSTEM_LOCATION

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　　GROUP = SOLAR_ MAGICLAYER_COORDINATE_SYSTEM_LOCATION

　　P0 : optical axis in the solar magnetospheric coordinate system.P1 ,P2 ,P3 and P4 :Direction vector of +Y, +Z, - Y

　　and -Z of the carmera fov in the solar magnetospheric coor- dinate system.The image is in the YZ plane of the camera co-

　　ordinate system, with + Z along the horizontal direction

　　pointing to right and +Y along the vertical direction pointing

　　down.(P1-P3) equals the +y axis of the camera coordinate system and (P2-P4) equals the +z axis, while + x axis of

　　the camera coordinate system is the optical axis. Users can use the three axs to calculate the transformation matric between camera coordinate system and the solar magnetospheric coor- dinate system. "

　　END_GROUP = SOLAR_ MAGICLAYER_COORDINATE_SYSTEM_LOCATION

　　/ *结束表达式 * /

　　END

　　B.4 非图像类数据标签示例

　　嫦娥三号粒子激发 X射线谱仪 2B级数据产品数据标签如下： / *标签标识 * /

　　/ *数据对象指针 * /

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　　^TABLE = 2

　　^DESCRIPTION = "PIXS 2B description.pdf"

　　/ *识别性数据元素 */

　　PRODUCT_NAME = "PIXS Science Data Product"

　　PRODUCT_ID = "CE3_BMYK_PIXS-E_SCI_N_20140112193801_20140114213300_0008_A. 2B"

　　PRODUCT_TYPE = "Science Data"

　　PRODUCT_VERSION = A

　　PRODUCT_LEVEL = 2B

　　TARGET_NAME = MOON

　　MISSION_NAME = Chang′E-3

　　SPACECRAFT_NAME = "Chang′E-3 Rover"

　　SPACECRAFT_ID = CE3-R

　　INSTRUMENT_NAME = "Active Particle X-ray Spectrometer"

　　INSTRUMENT_ID = PIXS-E

　　START_TIME = 2014-01-14T13 : 40 : 21 . 107Z

　　STOP_TIME = 2014-01-14T14 : 58 : 08 . 362Z

　　PRODUCT_CREATION_TIME = 2015-03-10T06 : 26 : 00 . 000Z

　　SEQUENCE_ID = 0008

　　EARTH_RECEIVED_STATION = "Miyun and Kunming Station"

　　EARTH_RECEIVED_STATION_ID = BMYK

　　/ *描述性数据元素 */

　　GROUP = PRO_ MOD_PARM

　　ENERGY_CAL_FORMULA = "PIXS-E_Energy=(PIXS-E_Channel) × K0+B0"

　　DESCRIPTION = "The first calibration from 2013-12-22T03 : 12 : 12 to

　　2013-12-22T03 : 19 : 00 : K0±K0_err=10. 81±0.00 ; B0±B0_err=586 . 14±0. 55. The first detection from 2013-12-24T22:59:27 to

　　2013-12-25T02 : 30 : 16 : K0±K0_err=10. 80±0.00 ; B0±B0_err=515 . 50±0. 13. The second calibration from 2014-01-11T17:55:34 to

　　2014-01-11T18 : 30 : 56 : K0±K0_err=10. 50±0.00 ; B0±B0_err=417 . 02±0.23. The second detection from 2014-01-14T13:57:17 to

　　2014-01-14T14 : 57 : 44 : K0±K0_err=10. 49±0.00 ; B0±B0_err=487 . 46±0. 35. "

　　END_GROUP

　　GROUP

　　COORDINATE_SYSTEM_NAME LANDER_LOCATION

　　ROVER_LOCATION

　　ROVER_ALTITUDE END_GROUP

　　/ *数据对象描述 */

　　OBJECT

　　INTERCHANGE_FORMAT ROWS

　　ROW_BYTES COLUMNS

　　OBJECT

　　NAME

　　COLUMN_NUMBER

　　DATA_TYPE

　　START_BYTE

　　S

　　= PRO_ MOD_PARM

　　= MOON_COORDINATE_SYSTEM_LOCATION

　　= MOON_COORDINATE_SYSTEM = ( -19 . 51 , 44 . 12 )

　　= ( -19 . 509961 , 44 . 118639 )

　　= -2677 . 485261 m

　　= MOON_COORDINATE_SYSTEM_LOCATION

　　= TABLE = ASCII = 584

　　= 22637 = 12

　　= COLUMN = TIME

　　= 1

　　= DATE = 1

　　= 24

　　13

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　　FORMAT = A24

　　UNIT = N/A

　　DESCRIPTION = "Satellite UTC Time"

　　END_ OBJECT = COLUMN

　　OBJECT = COLUMN

　　NAME = WORKMODE

　　COLUMN_NUMBER = 2

　　DATA_TYPE = ASCII_INTEGER

　　START_BYTE = 26

　　BYTES = 1

　　FORMAT = I1

　　UNIT = N/A

　　DESCRIPTION = N/A

　　END_ OBJECT = COLUMN

　　OBJECT = COLUMN

　　NAME = ROVER_ARM_SHOULDER_JOINT_AZIMUTH_POSITION

　　COLUMN_NUMBER = 3

　　DATA_TYPE = ASCII_REAL

　　START_BYTE = 28

　　BYTES = 8

　　FORMAT = F8 . 3

　　UNIT = N/A

　　DESCRIPTION = "Invalid value : 9999 . 999 "

　　END_ OBJECT = COLUMN

　　OBJECT = COLUMN

　　NAME = ROVER_ARM_SHOULDER_JOINT_PITCHING_POSITION

　　COLUMN_NUMBER = 4

　　DATA_TYPE = ASCII_REAL

　　START_BYTE = 37

　　BYTES = 8

　　FORMAT = F8 . 3

　　UNIT = N/A

　　DESCRIPTION = "Invalid value : 9999 . 999 "

　　END_ OBJECT = COLUMN

　　OBJECT = COLUMN

　　NAME = ROVER_ARM_WRIST_JOINT_PITCHING_POSITION

　　COLUMN_NUMBER = 5

　　DATA_TYPE = ASCII_REAL

　　START_BYTE = 46

　　BYTES = 8

　　FORMAT = F8 . 3

　　UNIT = N/A

　　DESCRIPTION = "Invalid value : 9999 . 999 "

　　END_ OBJECT = COLUMN

　　OBJECT = COLUMN

　　NAME = TEMPERATRUE060

　　COLUMN_NUMBER = 6

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　　GB/T 33997—20 17

　　/ *结束表达式 */

　　END

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 17798—2007 地理空间数据交换格式

　　[2] GB/T 28874—2012 空间科学实验数据产品分级规范

　　[3] GB/T 30881—2014 信息技术 元数据注册系统(MDR)模块

　　[4] JPL D-7669, Planetary Data System Standards Reference Version 3.6