GB/T 35642-2017 1：25 000 1：50 000光学遥感测绘卫星影像产品

　　ICS 07 . 040 A 77

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 35642—2017

　　1 ∶ 25 000 1 ∶ 50 000 光学

　　遥感测绘卫星影像产品

　　1 ∶ 25 000 1 ∶ 50 000 imageryproductsofopticalremotesensing

　　satelliteforsurveyingandmapping

　　2017-12-29 发布 2018-07-01 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 35642—20 17

　　GB/T 35642—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由国家测绘地理信息局提出。

　　本标准由全国地理信息标准化技术委员会(SAC/TC 230)归口 。

　　本标准起草单位：国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心、武汉大学、国家测绘地理信息局测绘标准化研究所。

　　本标准主要起草人：唐新明、王霞、周平、张过、高小明、付兴科、马聪丽、赵世湖、郭莉。

　　GB/T 35642—20 17

　　引

　　言

　　随着我国社会和经济高速发展对测绘地理信息事业的新要求，采用航天技术手段，依靠遥感卫星影像，实现各种比例尺测绘地理信息产品快速生产和更新，是我国测绘地理信息行业未来重要发展方向之一 。 随着资源三号、天绘一号以及“我国高分辨率对地观测卫星系统重大专项”确定的“高分”系列卫星的相继发射，卫星影像已经成为我国测图应用的重要数据源。 但是目前国内外适用于测绘应用的卫星均采用独立的相互之间差异巨大的卫星影像产品分级体系，这对遥感卫星影像测绘应用的进一步发展形成制约。 尤为重要的是，现有各遥感卫星的产品分级体系已经不能充分满足高精度测绘地理信息产品制作的需求，迫切需要根据高分辨率光学遥感测绘卫星的实际情况，制定既能满足高精度测绘处理又能满足国土资源需求的影像产品分级体系。

　　针对卫星影像已经成为我国 1 ∶ 25 000 和 1 ∶ 50 000 比例尺测图应用的最主要数据源这一现状，为优先解决该尺度卫星影像测绘应用的无标准可依的窘境，特制定本标准。

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　　1 ∶ 25 000 1 ∶ 50 000 光学

　　遥感测绘卫星影像产品

　　1 范围

　　本标准规定了 1 ∶ 25 000、1 ∶ 50 000 光学遥感测绘卫星影像产品的描述、构成及文件要求、模式、要求、检验、包装和保密。

　　本标准适用于 1 ∶ 25 000、1 ∶ 50 000 光学遥感测绘卫星影像产品的生产、质量检验和使用。

　　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 17798 地理空间数据交换格式

　　GB/T 18316 数字测绘成果质量检查与验收

　　GB/T 35643 光学遥感测绘卫星影像产品元数据

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3 . 1

　　光学遥感测绘卫星 opticalremotesensingsatelliteforsurveyingandmapping

　　具有平面或立体测图能力的光学遥感卫星。

　　3.2

　　辐射校正 radiometriccorrection

　　对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统性、随机性的辐射失真或畸变进行的校正。

　　[GB/T 14950—2009 定义 5 . 195]

　　3.3

　　严密成像几何模型 rigorousimaginggeometricmodel

　　严密描述遥感成像的整个物理过程中，地面点从地面坐标系开始，通过卫星平台和传感器坐标系，一直传递到影像坐标系的空间三维线性变换关系，以及顾及由传感器内部畸变、外方位元素变化、地球旋转以及大气折射等因素引起影像几何变形的纠正关系的成像几何模型。

　　3.4

　　有理函数模型 rationalfunctionmodel;RFM

　　采用有理函数将地面点大地坐标与其对应的像点坐标用比值形式关联起来的一种广义成像几何模型。

　　3.5

　　核线影像 epipolarrayimage

　　从原始影像按照核线重采样得到的没有上下视差的影像。

　　[GB/T 14950—2009 定义 5 . 52]

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　　3.6

　　影像重采样 imageresampling

　　影像灰度数据在几何变换后，重新内插像素灰度的过程。

　　[GB/T 14950—2009 定义 5 . 158]

　　3.7

　　影像内部几何畸变 imagegeometricdistortion

　　由于成像过程中遥感平台扫描速率变化、光学系统畸变或探测器排列误差等导致的一个影像存储单元内不同区域的误差特性、误差方向或误差大小等不一致。

　　3.8

　　全色影像 panchromaticimage

　　遥感器获取整个可见光波谱区(一般定义在 0.4 μm~0.7 μm 间)的单波段影像。

　　注：为避免大气散射对影像质量的影响，常弃用蓝光波段。

　　3.9

　　多光谱影像 multispectralimage

　　利用具有两个以上波谱通道的传感器对地物进行同步成像，获取的分谱段影像。

　　4 产品描述

　　4 . 1 根据处理级别和地理定位精度，光学遥感测绘卫星影像产品分为原始影像、辐射校正影像产品、传感器校正影像产品、系统几何纠正影像产品、几何精纠正影像产品和正射纠正影像产品六级。

　　4 . 2 各级光学遥感测绘卫星影像产品描述如表 1 所示：

　　表 1 各级光学遥感测绘卫星影像产品描述

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　　表 1(续)

　　5 产品构成及文件要求

　　5 . 1 产品构成

　　光学遥感测绘卫星影像产品构成如表 2 所示：

　　表 2 光学遥感测绘卫星影像产品构成文件

　　5 . 2 文件要求

　　光学遥感测绘卫星影像产品所包含的构成文件内容要求如下：

　　a) 影像文件：存储影像体数据。 数据格式应满足 GB/T 17798 的要求。

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　　b) 轨道测量数据文件：存储卫星成像时刻星上轨道测量设备获取的卫星轨道位置和速度等信息。采用 ASCII 编码文本格式。

　　c) 姿态测量数据文件：存储卫星成像时刻星上姿态测量设备获取的卫星姿态信息。 采用 ASCII编码文本格式。

　　d) 成像时间数据文件：存储影像文件中每行影像的成像时刻信息。 采用 ASCII 编码文本格式。

　　e) 卫星状态记录文件：存储卫星成像时卫星设备的各种状态信息，如积分时间、增益级数、相机温度等。 采用 ASCII 编码文本格式。

　　f) 辐射模型参数文件：记录辐射处理过程中采用的辐射校正方法、绝对辐射定标系数等信息。 采用可扩展标记语言(Extensible Markup Language, XML)描述的纯文本格式。

　　g) 浏览图文件：存储针对产品影像降采样后生成的低分辨率快视图片，在保持产品影像原有宽高比前提下，快视图片宽度一般为 1 024 个像素。 推荐采用 JPEG文件格式。

　　h) 缩略图文件：存储针对产品浏览图进行降采样生成的更低分辨率的快视图，在保持数据原有宽高比前提下，重采样图片宽度一般为 256 个像素。 推荐采用 JPEG文件格式。

　　i) 严密成像几何模型参数文件：记录产品的严密成像几何模型参数信息。 如果严密成像几何模型对外保密，可采用加密的自定义二进制格式;如果严密成像几何模型公开，采用 ASCII 编码文本格式。

　　j) RFM参数文件：存储基于产品严密成像几何模型生成的有理函数模型的参数。 采用 ASCII编码文本格式，文件具体内容及格式参见附录 A。

　　k) 元数据文件：存储光学遥感测绘卫星影像产品的文件组成、基本信息、生产过程信息、数据质量元素(即产品质检项及质检结果)、分发信息等。 文件要求和格式应满足 GB/T 35642 的要求。

　　l) 空间范围文件：存储影像产品覆盖有效区域地理范围的矢量线划图(采用 84 世界大地坐标系下的经纬度坐标)，以及一些重要的元数据信息项，数据格式应满足 GB/T 17798 的要求。

　　m) 许可文件：记录数据的许可权限及版权等信息。 采用 ASCII 编码文本格式。

　　n) README文件：记录一些必要的自叙信息。 采用 ASCII 编码文本格式。

　　6 产品模式

　　6 . 1 平面模式

　　6 . 1 . 1 平面模式指单独的全色影像、多光谱影像，以及它们的组合。

　　6 . 1 . 2 各级影像产品均可采用平面模式提供。

　　6 . 2 立体模式

　　6 . 2 . 1 立体模式指能够构建立体模型用于立体测图的同一区域不同成像视角的两张及以上影像的捆绑组合。 2 张影像的捆绑组合可以构建两视立体，3 张影像的捆绑组合可以构建三视立体。

　　注：构建立体的不同影像既可以由卫星上装载的多台拥有不同成像视角的相机同步获取，也可以通过卫星侧摆等敏捷成像方式由一台相机同轨或异轨获取。

　　6 . 2 . 2 立体模式中影像之间的重叠度应大于 80%、像素尺寸相差不应超过 2 倍;组成的立体模型的基线高度比应介于 0 . 2~2 之间。

　　6 . 2 . 3 根据组成立体模式的影像类型，立体模式又分为立体影像模式和立体核线影像模式。 立体影像模式指其构成影像为卫星真实成像影像。 立体核线影像模式指其构成影像为基于卫星真实成像影像生成的核线影像。

　　6 . 2 . 4 各级产品提供的立体产品模式见表 3 。

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　　表 3 影像产品的立体模式

　　7 产品要求

　　7 . 1 数学基础

　　7 . 1 . 1 坐标系采用 2 000 国家大地坐标系。 确有必要时，可采用依法批准的其他坐标系，如 84 世界大地坐标系等。

　　7 . 1 . 2 系统几何纠正影像产品、几何精纠正影像产品和正射纠正影像产品的地图投影采用高斯-克吕格投影，按 6°分带方式进行投影。 确有必要时，可采用依法批准的其他投影方式或经纬度。

　　7 . 1 . 3 高程系采用 1 985 国家高程基准。 确有必要时，可采用依法批准的其他高程基准系，如 84 世界大地坐标系椭球高程基准或与国家高程基准建立联系的独立高程系。

　　7 . 2 时间参考系

　　纪元采用公历纪元，时间采用北京时间。

　　7 . 3 存储单元

　　可采用标准景或超景两种存储模式：

　　a) 标准景的宽度一般为卫星成像载荷实际幅宽，长度与宽度相同或接近。

　　b) 超景的宽度一般为卫星成像载荷实际幅宽，长度不限，最大长度可等同于整轨影像实际长度。如果产品附带 RFM参数文件，超景的长度不应导致有理函数模型对严密成像几何模型的拟合精度低于 5%。

　　7 . 4 色彩模式与像素位数

　　7 . 4 . 1 按色彩模式影像产品分为全色影像和多光谱影像：

　　a) 全色影像仅包含单波段。

　　b) 多光谱影像应包含 3 个或 3 个以上的波段组合，一般应包含红色、绿色、蓝色 3 个可见光波段。

　　7 . 4 . 2 原始影像的全色影像像素位数采用卫星成像时的原始像素位数。 其他各级产品的全色影像的像素位数不应小于 16 位 (bit)。

　　7 . 4 . 3 原始影像的多光谱影像各波段像素位数采用卫星成像时的原始像素位数。 其他各级产品的多光谱影像各波段的像素位数不应小于 16 位 (bit)。

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　　7 . 5 地面像元分辨率

　　光学遥感测绘卫星影像地面像元分辨率应优于表 4 的规定。 立体模式中如果不同影像间地面像元分辨率不同，以分辨率最低值为准。

　　表 4 光学遥感测绘卫星影像产品地面像元分辨率 单位为米

　　7 . 6 产品命名

　　光学遥感测绘卫星影像产品文件命名由基本部分和补充部分组成。 具体命名规则见附录 B。

　　7 . 7 精度

　　7 . 7 . 1 几何精度

　　各级光学遥感测绘卫星影像产品的平面位置中误差不应大于表 5 规定，最大允许平面位置误差为两倍平面位置中误差。 立体模型空间前方交会的高程中误差不应大于表 6 规定，最大允许前方交会高程误差为两倍高程中误差。

　　表 5 光学遥感测绘卫星影像产品平面位置中误差 单位为米

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　　表 6 光学遥感测绘卫星影像产品立体模型前方交会高程中误差 单位为米

　　7 . 7 . 2 内部几何畸变

　　7 . 7 . 2 . 1 采用标准景模式存储的传感器校正影像产品和系统几何纠正影像产品的内部几何畸变不大于2 个像素。

　　7 . 7 . 2 . 2 采用超景模式存储的传感器校正影像产品和系统几何纠正影像产品，在景内任意一个标准景长度范围的内部几何畸变不大于 2 个像素。

　　7 . 8 影像质量

　　7 . 8 . 1 辐射质量

　　7 . 8 . 1 . 1 辐射校正影像产品的像素灰度值的辐射响应度的标准差优于 3%。

　　7 . 8 . 1 . 2 辐射校正影像产品经过绝对辐射定标后反演入瞳处辐射亮度与地物真实表观辐射亮度值的偏差小于 7% 。

　　7 . 8 . 2 色彩特征

　　影像反差应适中，条带间色调均匀，纹理清晰，层次丰富，灰度直方图一般呈同态分布。

　　7 . 8 . 3 云斑覆盖

　　影像中云斑、非常年性积雪、阴影等覆盖面积一般小于影像面积的 20%,且覆盖区域不能影响重要地物的判读，不能影响后续摄影测量处理。

　　7 . 8 . 4 影像缺损

　　无影响影像信息判读和造成几何精度损失的纹理不清、噪声、无效像素、模糊、扭曲、错位、漏洞、划痕等影像缺损现象。

　　8 产品检验

　　产品的质量检验要求见 GB/T 18316 的规定。 规定光学遥感测绘卫星影像产品质量元素的检查项如下表 7,且各质量元素的检查项不限于表 7 所示，可根据具体情况进行扩充。

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　　表 7 光学遥感测绘卫星影像产品检查项

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　　9 产品包装

　　光学遥感测绘卫星影像产品以光盘、磁带或磁盘等为主要存储介质，外包装上应包括成果标记、生产单位、分发单位等内容。

　　10 保密

　　光学遥感测绘卫星影像产品的生产、分发和使用应符合国家有关保密的法律法规及相关规定。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　有理函数模型以及参数文件说明

　　A.1 有理函数模型

　　有理函数模型和多项式、直接线性变换等函数一样，可以用于替代卫星严密成像几何模型，应用于遥感影像的摄影测量处理。 对于一个遥感影像，定义比值多项式作为影像的有理函数模型，可用式(A. 1)表示为：

　　Y =

　　NL(P，L，H)

　　DL(P，L，H)

　　X = ……………………( A.1 )

　　式中：

　　NL(P，L，H)=a1 +a2L+a3 P+a4 H +a5 LP+a6 LH+ a7 PH+a8 L2 + a9 P2

　　+ a10 H2 + a11 PLH+ a12 L3 + a13 LP2 +a14 LH2 + a15 L2 P+a16 P3 + a17 PH2

　　NS(P，L，H)=C1 +C2L+C3 P+C4 H +C5 LP+C6 LH+ C7 PH+C8 L2 + C9 P2

　　+ C10 H2 + C11 PLH+ C12 L3 + C13 LP2 +C14 LH2 + C15 L2 P+C16 P3 + C17 PH2

　　+C18 L2 H +C19 P2 H +C20 H3

　　DS(P，L，H)=d1 +d2L+d3 P+d4 H +d5 LP+d6 LH+d7 PH+d8 L2 +d9 P2

　　+d10 H2 +d11 PLH+d12 L3 +d13 LP2 +d14 LH2 +d15 L2 P+d16 P3 +d17 PH2 +d18 L2 H +d19 P2 H +d20 H3

　　ai、bi、Ci、di 为 RFM 系数，其中 b1 和 d1 通常为 1 ;

　　(P，L，H)为标准化的地面坐标;

　　(X，Y)为标准化的影像坐标。

　　在计算过程中，如果数据数量级差别过大，可能引入舍入误差，所以为增强参数求解的稳定性，需要将地面坐标和影像坐标正则化到- 1 和 1 之间。 按式(A. 2)进行坐标的正则化计算：

　　P=

　　Dlon -Dlon_off

　　L= Dlon_scale

　　H ……………………( A.2 )

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　　式中：

　　Dlat_off 、Dlat_scale 、Dlon_off 、Dlon_scale 、Dhei_off 、Dhei_scale 为地面坐标的标准化参数 ;

　　Soff 、Sscale 、loff 、lscale为影像像素坐标的标准化参数 。

　　根据分母表现形式的不同，有理函数模型可以分为九种不同的形式，表 A. 1 描述了在 9 种情况下待求解有理函数模型参数的个数和所需最少控制点数：

　　表 A.1 有理函数模型参数及所需控制点数表

　　当有理函数模型分母相同且恒为 1[DS(P，L，H)=DL(P，L，H)≡1]时，有理函数模型退化为 一般的三维多项式模型;当有理函数模型分母相同但不恒为 1,即[DS(P，L，H)=DL(P，L，H)!≡1] ,且在一阶多项式的情况下，有理函数模型退化为 DLT(直接线性变换)模型，因此有理函数模型是一种广义的成像几何模型。 研究表明，在有理函数模型中，光学投影系统产生的误差用有理多项式中的一次项来表示，地球曲率、大气折射和镜头畸变等产生的误差能很好的用有理多项式中二次项来模型化，其他一些未知的具有高阶分量的误差如相机震动等，用有理多项式中的三次项来表示。

　　A.2 有理函数模型参数文件

　　有理函数模型参数文件采用标准纯文本格式存储和描述。 文件中包含 90 个有效参数，各个参数采用的标签名称按表 A. 2、表 A. 3 约定：

　　表 A.2 RFM 参数文件内容及格式

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　　表 A.2(续)

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　　表 A.3 RFM 参数文件示例

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　　表 A.3(续)

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　　附 录 B

　　(规范性附录)产品命名规则

　　B.1 光学遥感测绘卫星影像产品命名规则为：

　　satids_cam_iiiiii_ppprrr_YYYYMMDDhhmmss_nn_xxx_czzz_aaaaaabbbbsuf. * * *

　　其中“satids _ cam _ iiiiii _ ppprrr_ YYYYMMDDhhmmss _ nn_ xxx_ czzz”为 文 件 名 基 本 部 分; “_aaaaaabbbbsuf. * * * ”为文件名补充部分。

　　B.2 文件名基本部分为固定长度为 51 的英文字母、数字，以及下划线符的组合;主要用于标识文件的主要及公共属性，包括卫星标识、载荷标识、几何定位、成像时间、产品级别、波段信息等。

　　B.3 文件名补充部分为不固定长度字符串及数字，包括 10 个英文字母或数字组成的产品流水号、不固定长度的补充扩展信息，以及文件后缀名三部分。 产品流水号标识产品生产过程信息;补充扩展信息根据文件类型的不同而包含不同的信息内容，标识文件的特定属性;文件后缀名表示文件的类型信息。

　　B.4 文件命名字符串中采用下划线“_”分割成多个子字符串，各段子字符串表示不同文件属性信息。

　　B.5 表 B. 1~表 B. 3 给出了光学遥感测绘卫星影像产品名称中各段(子字符串)的长度、描述内容、取值和取该值的含义说明。

　　表 B.1 产品名称基本部分说明

　　GB/T 35642—20 17

　　表 B.1(续)

　　表 B.2 产品名称补充扩展信息及后缀名说明

　　GB/T 35642—20 17

　　表 B.2(续)

　　表 B.3 产品名称产品流水号说明