資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校規(guī)范 編制說明

2《資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校規(guī)范》編制說明一、工作簡況家標準化管理委員會關(guān)于下達2023年第一批推薦性國家標準計劃及相關(guān)標準外文版計劃的通知》，正式批準國家標準計劃項目：資源衛(wèi)星激光測距在軌），本項任務(wù)由中華人民共和國自然資源部提出，由全國地理信息標準化技術(shù)感應用中心承擔編制，中國人民解放軍61618部隊、武漢大學、國家林業(yè)和草資源衛(wèi)星激光測高儀發(fā)射升空后，受發(fā)射時的震動、太空失重等環(huán)境因素影響，衛(wèi)星激光測高儀指向與測距均會發(fā)生一定變化。后續(xù)若需要將對地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣泛應用于各行業(yè)，首先需要對其開展在軌幾何檢校試驗。然而，對地觀測衛(wèi)星激光幾何檢校由于受衛(wèi)星姿態(tài)、軌道位置、大氣延遲效應、潮汐、光行差等因素影響，檢校方法流程復雜，檢校精度難以保證。經(jīng)資源衛(wèi)星激光幾何檢校處理后得到的激光指向與測距參數(shù)，可用于精確解算出全球激光足印三維坐標，不僅可以為光斑應用提供精確地理位置，而且可以作為“高程控制”測繪地理信息行業(yè)對資源衛(wèi)星激光幾何檢校標準和相應的技術(shù)流程規(guī)范提提出要“開展超高分辨率立體測繪衛(wèi)星、激光測高衛(wèi)星、干涉雷達衛(wèi)星、重力衛(wèi)星等后續(xù)衛(wèi)星測繪指標論證與仿真系統(tǒng)研發(fā)，對輻射信號傳輸、相機系統(tǒng)、3星上數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等進行建模和仿真，形成衛(wèi)星測繪應用指標體系。開展多星發(fā)展多類型高端衛(wèi)星；突破衛(wèi)星遙感定量調(diào)查與評價關(guān)鍵技術(shù)，開展衛(wèi)星遙感定量調(diào)查與評價關(guān)鍵技術(shù)研究，構(gòu)建基于光學、雷達、多光譜、高光譜等遙感術(shù)作為天空地海一體化立體監(jiān)測遙感技術(shù)中的重要一環(huán)，由本標準對相關(guān)工作在國家大力發(fā)展資源衛(wèi)星激光測高技術(shù)的背景下，形成規(guī)范化的資源衛(wèi)星激光幾何檢校流程，有助于促進其技術(shù)進步，形成良好的行業(yè)應用，為更好地）：）：2）主要起草人及其所做工作自然資源部國土衛(wèi)星自然資源部國土衛(wèi)星自然資源部國土衛(wèi)星術(shù)指標的制定工作、標準具體編制自然資源部國土衛(wèi)星國家林業(yè)和草原局林4自然資源部第一大地國家林業(yè)和草原局林自然資源部國土衛(wèi)星中國科學院上海技術(shù)自然資源部國土衛(wèi)星自然資源部第一大地達自然資源部國土衛(wèi)星自然資源部第一大地國家林業(yè)和草原局林多類型激光在軌標定技術(shù)路線具體自然資源部國土衛(wèi)星自然資源部國土衛(wèi)星自然資源部國土衛(wèi)星自然資源部第一大地5完成標準實施方案，并提交至全國地理信息標準化技術(shù)委員會秘書處。隨后編制了《資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校規(guī)范》編寫大綱和計劃，初步擬定了標準的2023年5月-11月，標準編制課題組針對資源度需求開展廣泛調(diào)研；并對常見的國內(nèi)外衛(wèi)星激光測高載荷開展誤差因素理論分析，獲得了資源衛(wèi)星激光測高需要解決的誤差類型，為產(chǎn)品標準的技術(shù)要求制定提供技術(shù)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，開展衛(wèi)星激光測高在軌幾何檢校關(guān)鍵技術(shù)指標的理論研究和實驗驗證，推導、提煉了資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校的準確內(nèi)現(xiàn)場會議和視頻會議等多種形式與領(lǐng)域內(nèi)生產(chǎn)作業(yè)單位、大學、科研院所的多產(chǎn)品模式、產(chǎn)品要求和質(zhì)量檢驗等方面內(nèi)容進行逐條逐句地認真討論。最后綜術(shù)要求和關(guān)鍵指標再次逐條開展理論分析和進一步實驗驗證，并經(jīng)過多次內(nèi)部討論及修改，從整體上梳理標準內(nèi)容和形式，形成了《資源衛(wèi)星激光測距在軌二、國家標準編制原則和確定國家標準主要內(nèi)容的論據(jù)本標準編制中認真遵循了符合性、協(xié)調(diào)性、科學性、先進性、規(guī)范性和實（1）符合性本標準符合我國有關(guān)現(xiàn)行法律、法規(guī)要求。本標準涉及領(lǐng)域目前沒有強制6范》、CH/T3028-2023《對地觀測衛(wèi)星激光測高數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標及方法》、CH/T3027-2023《對地觀測衛(wèi)星激光測高數(shù)據(jù)產(chǎn)品》、CH/T3036-2024《對地《星載激光測高儀在軌場地定標方法》、GB/T42646-2023《星載激光測高儀場地定標探測器布設(shè)與測量方法》保持了體例、格式和內(nèi)容間的一致性，避免新制定標準同已經(jīng)頒布實施的同系標準之間的不一致性。鑒于測繪地理信息行《對地觀測衛(wèi)星激光幾何檢校技術(shù)規(guī)范》的內(nèi)容，在激光移動和固定場的交替使用、多行業(yè)的適用性等方面進行了升級優(yōu)化，兼顧已頒布標準的同時，更加強調(diào)新標準的先進性、實用性和適用性，使得本標準和其本標準對衛(wèi)星激光測距在軌檢校的各項指標要求均經(jīng)過了科學嚴格地理論資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校是借助衛(wèi)星激光測高儀開展天空地海一體化立體監(jiān)測中重要的一項技術(shù)，應遵循國家標準體系，確定本標準的定位、內(nèi)容以及與其它標準的關(guān)系。標準編制過程中充分考慮到行業(yè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和實際工作需求，依托已有的技術(shù)優(yōu)勢和前期研究基礎(chǔ)，不斷總結(jié)經(jīng)驗，凝練資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校技術(shù)中規(guī)范流程。旨在保證標準內(nèi)容規(guī)范、對實際工作有指導作用，為形成統(tǒng)一而高效的技術(shù)規(guī)范，指導后續(xù)檢校業(yè)務(wù)化作業(yè)，提高資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校涉及較多新技術(shù)，首次系統(tǒng)規(guī)范了固定檢校場因此需要明確最基本、最普遍適用的技術(shù)指標和要求以進行規(guī)范和約定，使之既可控制整個資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校全過程的質(zhì)量，又可以充分發(fā)揮不同本標準對資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校的檢校方法、檢校過程和過程記錄與本標準面向國家重大戰(zhàn)略和行業(yè)重點業(yè)務(wù)工作的需求，圍繞測繪地理信息技術(shù)體系建設(shè)、測繪地理信息轉(zhuǎn)型升級等目標，明確資源衛(wèi)星激光測距在軌檢7校技術(shù)的執(zhí)行流程和方法，促進資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校的規(guī)范化生產(chǎn)。本標準考慮了長期業(yè)務(wù)化衛(wèi)星激光測距在軌檢校的可行性，兼顧未來國產(chǎn)激光測高衛(wèi)星的發(fā)展趨勢。在制定過程中始終堅持能夠更好滿足不同行業(yè)應用需求和應用習慣等原則，此外在指標制定時既積極兼顧了未來新型航天傳感器的發(fā)展趨勢及其所獲取激光測距載荷的新型特征，同時也充分考慮了當前不同行業(yè)對激光測距產(chǎn)品的使用習慣和現(xiàn)狀，并進行了必要的總結(jié)、提煉和規(guī)范，使得本標準的內(nèi)容可以適用于大部分行業(yè)對激光測距產(chǎn)品的應用現(xiàn)狀，并兼顧了未來本標準主要依據(jù)《中華人民共和國測繪法》、《中華人民共和國城鄉(xiāng)規(guī)劃法》、《中華人民共和國測繪成果管理條例》等法律法規(guī)和《標準化并結(jié)合資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校、處理和應用等過程中的實際需求，科《資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校規(guī)范》共分為范圍、規(guī)范性引用文件、本標準規(guī)定了資源衛(wèi)星激光測距在軌檢校的總體要求、檢校過程、過本標準適用于資源衛(wèi)星激光測距儀在軌檢校(以下簡稱檢校)作業(yè)，激本標準所涉及到的總體要求和檢校過程等規(guī)定，與許多現(xiàn)行國家標準有關(guān)，現(xiàn)行國家標準可用于補充本標準。因此，該部分將正文中直接引用8該部分介紹了本標準用到的縮略語，BODY：衛(wèi)星本體坐標系(Body世界大地測量系統(tǒng)(WorldGeodeticSystem- 空間參考是對資源衛(wèi)星激光在軌檢校的空間約束，非特殊要求下，所激光測距的測量基礎(chǔ)是通過激光發(fā)射至地面，再反射至激光接收器，通過記錄激光從發(fā)射到接收期間的渡越時間，結(jié)合光速，計算衛(wèi)星與地面的距離，因此時間對于資源衛(wèi)星激光測距至關(guān)重要。本文件軌道了時間統(tǒng)本部分主要分為兩部分，激光地面探測器的設(shè)計和布設(shè)要求、激光地激光檢校移動場和激光檢校固定場條件下的激光地面敏感器的設(shè)計和布設(shè)具有一致性，僅在激光檢校固定場內(nèi)的沉降存在差異，因為激光檢校本部分主要分為兩部分：激光檢校固定場和激光檢校移動場，兩類場地的設(shè)計存在較大差異，激光檢校固定場對地形、氣候等要求更為嚴格，9程建設(shè)標準。激光檢校移動場要求僅在試驗期間具備條件，便于布設(shè)和撤針對捕獲激光能量的激光地面探測器，采用制數(shù)據(jù)；針對激光地面角反射器，需要全部測量，在衛(wèi)星數(shù)據(jù)下傳至地面后，查看波形或光子數(shù)據(jù)和地面定位后才能分辨具體是發(fā)射至那些激光地面角反射器。該部分的控制數(shù)據(jù)測量精度至關(guān)重要，直接影響后續(xù)的激光在采用激光檢校移動場開展資源衛(wèi)星激光在軌檢校過程中，激光足印激光測距的測量基礎(chǔ)是通過激光發(fā)射至地面，再反射至激光接收器，通過記錄激光從發(fā)射到接收期間的渡越時間，結(jié)合光速，計算衛(wèi)星與地面的距離，因此時間對于資源衛(wèi)星激光測距至關(guān)重要。本文件軌道了時間統(tǒng) 激光測距的測量基礎(chǔ)是通過激光發(fā)射至地面，再反射至激光接收器，通過記錄激光從發(fā)射到接收期間的渡越時間，結(jié)合光速，計算衛(wèi)星與地面的距離，因此時間對于資源衛(wèi)星激光測距至關(guān)重要。本文件軌道了時間統(tǒng) 激光測距的測量基礎(chǔ)是通過激光發(fā)射至地面，再反射至激光接收器，通過記錄激光從發(fā)射到接收期間的渡越時間，結(jié)合光速，計算衛(wèi)星與地面的距離，因此時間對于資源衛(wèi)星激光測距至關(guān)重要。本文件軌道了時間統(tǒng) 1時間要求“檢校精度”激光測距的測量基礎(chǔ)是通過激光發(fā)射至地面，再反射至激光接收器，通過記錄激光從發(fā)射到接收期間的渡越時間，結(jié)合光速，計算衛(wèi)星與地面的距離，因此時間對于資源衛(wèi)星激光測距至關(guān)重要。本文件軌道了時間統(tǒng)能夠用于立體測繪應用的衛(wèi)星，其最重要特征就是衛(wèi)星上裝載了多臺擁有不同成像視角的相機可以同步獲取同一區(qū)域不同視角的多張影像，或者也可以通過衛(wèi)星側(cè)擺等敏捷成像方式由一臺相機同軌或異軌獲取同一區(qū)域不同視角的多張影像，組成立體像對，模擬人眼立體視覺原理，用以恢復成像時刻的立體場景，開展立體應用。本標準立足于測繪衛(wèi)星這一重要特點，提出了測繪遙感影像產(chǎn)品包括平面和立體兩種組合模式。因此該部 鑒于目前國內(nèi)外絕大多數(shù)主流光學遙感測繪衛(wèi)星均同步搭載全色和多光譜相機用于獲取兩種類型的遙感影像，且測繪遙感領(lǐng)域也一直有按照影導，并結(jié)合主編單位長期開展衛(wèi)星立體影像生產(chǎn)和使用的豐富經(jīng)驗，提出了立體像對構(gòu)建的重要指標，如立體像對的組成影像數(shù)量要求、組成影像影像產(chǎn)品通常情況下采用的坐標系、地圖投影、高程獲取影像的原始形式為長條帶影像。在理想情況下，長條帶影像作為一個整條帶，內(nèi)部誤差趨于一致，僅需要少量控制點就可以實現(xiàn)整個條帶影像的高精度絕對定向。因此長條帶（也即本標準中提到的超景）是一種有效且實用的影像存儲模式。然而在實際應用中，出于商業(yè)目的或技術(shù)原因，（如為了便于對海量遙感圖像數(shù)據(jù)進行銷售、處理、管理、分發(fā)、瀏覽查詢等），一般采用圖像數(shù)據(jù)分段、分塊管理的方式，荷數(shù)據(jù)圖像的全球參考系統(tǒng)（WorldwideReferenceSystem,WRS）格網(wǎng)，將長條帶影像劃分成若干段影像，每個WRS格網(wǎng)對應的一塊或“色彩模式與像素位數(shù)”中規(guī)定了光學測繪遙感衛(wèi)星影像產(chǎn)品全色影像和多光譜影像的波段數(shù)量、像素位數(shù)等。其中，隨著未來航天攝影設(shè)備性能升級和發(fā)展，同時充分考慮到目前在軌運行的主流光學遙感測繪衛(wèi)星出發(fā)，也為了高效適用計算機存儲和處理，規(guī)定各級影像產(chǎn)品波段的像素“地面像元分辨率”中規(guī)定了全色影像和多光譜影像的空間分辨率。度。目前公認的生理學研究成果認為人眼能夠辨識的兩點的最短距離為0.075毫米，在制圖時建議將分辨率取為0.1毫米，限差定位0.2毫米。根據(jù)以上生理學理論結(jié)論,我們選取0.1毫米的視覺分辨率作為光學遙感在充分分析總結(jié)國內(nèi)外主流商業(yè)測繪衛(wèi)星遙感影像產(chǎn)品的命名規(guī)則，積極吸納主編單位長期從事衛(wèi)星影像測繪生產(chǎn)及應用的豐富經(jīng)驗基礎(chǔ)上，以簡潔性、標識性、唯一性、擴充性等原則為指導，從便于數(shù)據(jù)組織、查“精度”中規(guī)定了光學遙感測繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品的幾何精度和內(nèi)部幾何a)衛(wèi)星原始影像的精度取決于衛(wèi)星物理性能，其精度無法做出規(guī)定。b)幾何精糾正影像產(chǎn)品和正射糾正影像產(chǎn)品是在使用了足夠的控制c)傳感器校正影像產(chǎn)品是指在輻射校正影像基礎(chǔ)上進行傳感器校正感器校正影像產(chǎn)品的精度不宜低于幾何精糾正影像產(chǎn)品精度的4業(yè)衛(wèi)星傳感器校正影像的精度水平也能夠達到本標準中預設(shè)的精a)由于成像過程各類不規(guī)則畸變導致的影像像元的幾何位置相對于而測繪遙感衛(wèi)星影像重要用途是為了滿足各行業(yè)要求而用于后續(xù)研究構(gòu)建了傳感器校正影像的內(nèi)部幾何畸變對最終平面和高程幾何精度損失不能大于幾何精度指標的原則條件下，經(jīng)過適當取整，c)幾何精糾正影像產(chǎn)品和正射糾正影像產(chǎn)品通過控制點消除或減弱提出了幾何精糾正影像產(chǎn)品和正射糾正影像產(chǎn)品內(nèi)部幾何畸變限“影像質(zhì)量”中遵循衛(wèi)星影像應該真實反映成像時刻地物的真實輻射狀態(tài)和能量值的原則，結(jié)合影像產(chǎn)品應該具有基本視覺美感的樸素要求，對各級光學遙感測繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品的輻射質(zhì)量、色彩特征、云斑覆蓋、影對固定，對成像時刻的天氣狀況無法靈活選擇或規(guī)避，造成云斑覆蓋情況較為常見?？紤]到測繪遙感影像產(chǎn)品的主要用途是作為各個行業(yè)開展后續(xù)其他遙感或攝影測量處理的數(shù)據(jù)源，而非終結(jié)產(chǎn)品，因此對影像云斑覆蓋指標不宜直接參考測繪地理信息產(chǎn)品中對含云量的高要求。主編單位結(jié)合了長期以來衛(wèi)星影像處理和高級測繪產(chǎn)品生產(chǎn)應用過程的對云斑覆蓋影響質(zhì)量檢查與驗收相關(guān)國家或行業(yè)標準還沒有制定。主編單位總結(jié)在長期衛(wèi)星影像處理和質(zhì)量檢驗業(yè)務(wù)化工作經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提出了光學測繪遙感衛(wèi)星該部分參照測繪地理信息產(chǎn)品相關(guān)國家或行業(yè)標準中對產(chǎn)品包裝的要該部分參照測繪地理信息產(chǎn)品相關(guān)國家或行業(yè)標準中對產(chǎn)品保密的要三、主要試驗(或驗證)的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預期的經(jīng)濟效果學傳輸型立體測繪衛(wèi)星。它是由本標準主編單位作為牽頭主用戶的測繪專的更新。在主編單位承建的高分七號衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)中，參照本標準規(guī)校正影像產(chǎn)品、系統(tǒng)幾何糾正影像產(chǎn)品、幾何精糾正影像產(chǎn)品和正射糾正影像產(chǎn)品的規(guī)模化和業(yè)務(wù)化生產(chǎn)。證明了本標準中規(guī)定的產(chǎn)品分級合理可①委托國家測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗測試中心對高分七號傳感器校正影像產(chǎn)用激光高程點作為高程控制點生產(chǎn)的高分七號衛(wèi)星立體影像成果，山東測區(qū)平面位置精度中誤差、高程精度中誤差分別為6.01米、0.62米，江蘇測區(qū)平面位置精度中誤差、高程精度中誤差分別為4.86米、0.53米，河北測區(qū)平面位置精度中誤差、高程精度中誤差分別為7.28米、0.58米。②委托自然資源部黑龍江測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站對利用高分七號測等產(chǎn)品開展了質(zhì)量檢驗，結(jié)果表明：利用高分七號立體衛(wèi)星測繪遙感影像產(chǎn)品生產(chǎn)1:10000DSM、DEM、DOM、DLG基本滿足相關(guān)產(chǎn)品的要求。其中DSM高程在平地區(qū)域滿足二級精度要求，在丘陵地、山地區(qū)域滿足一級精度要求；DEM高程在平地區(qū)域滿足三級精度要求，在丘陵地、山地區(qū)域滿③委托四川省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站對利用高分七號衛(wèi)星立體影像DOM、DSM、DEM和DLG成果，進行了檢驗，結(jié)果表明：高分七號衛(wèi)星1:1品平面和高程精度在全地形區(qū)域均滿足1:10000精度要求；DOM產(chǎn)品平面精度在全地形區(qū)域均滿足1:10000精度要求；DEM產(chǎn)品高程精度在平地和丘陵地形滿足1:10000比例尺二級精度要求、在山地和高山地地形滿足產(chǎn)品模式和產(chǎn)品要求等均可以滿足相應比例尺的測繪生產(chǎn)，表明本標準的一部標準可以繁榮一個產(chǎn)業(yè)，這聽起來似乎難以置信，但事實卻正是如此。全球衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)近半個多世紀以來能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，衛(wèi)星產(chǎn)品分級標準的推廣與應用起了相當大的作用。因為這些標準，衛(wèi)星數(shù)據(jù)按照幾何特性、輻射特性等方面，被劃分成了不同的應用級別，企業(yè)可以依據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的不同指標制定合理的價格，不僅實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的商業(yè)目的，像產(chǎn)品的品種和檔次較多，行業(yè)內(nèi)缺乏統(tǒng)一規(guī)范的描述方法用以交流，阻礙了衛(wèi)星影像產(chǎn)品的正常流通，加上一些用戶對衛(wèi)星影像產(chǎn)品的認識不夠成熟，這也為衛(wèi)星影像應用市場今后的良性發(fā)展埋下了巨大的隱患。為了保護衛(wèi)星運營商和遙感用戶的共同權(quán)益，促進衛(wèi)星應用市場的繁榮和健康在衛(wèi)星研制、生產(chǎn)和應用過程中，世界各國特別是發(fā)達國家的衛(wèi)星主的評估。由于過去國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品相比我國本土衛(wèi)星影像產(chǎn)品具有明顯的技術(shù)質(zhì)量優(yōu)勢，加之我國衛(wèi)星影像產(chǎn)品尤其是中高分衛(wèi)星影像產(chǎn)品沒有公認的標準，造成有的用戶只認所謂國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)，這些外國品牌都試圖用自己的