《高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)規(guī)范》

ICS65.020.01

CCSB04

CASME

中國中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會團體標(biāo)準(zhǔn)

T/CASMEXXXX—XXXX

高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)規(guī)范

征求意見稿

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會??發(fā)布

T/CASMEXXXX—XXXX

高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)獲取、處理內(nèi)容、模型構(gòu)建、精度與質(zhì)量檢查等內(nèi)容。

本文件適用于高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的處理過程。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GBT18316-2008數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收

GB/T30115-2013衛(wèi)星遙感影像植被指數(shù)產(chǎn)品規(guī)范

GB/T32453-2015衛(wèi)星對地觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級規(guī)則

CH/T1026數(shù)字高程模型智聯(lián)檢驗技術(shù)規(guī)程

CH/T9008.2基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1:500、1:1000、1:2000數(shù)字高程模型

CH/T9009.2基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000數(shù)字高程

模型

CH/T3004-2021低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范

NY/T3526-2019農(nóng)情監(jiān)測遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

遙感remotesensing

不接觸物體本身,用傳感器收集目標(biāo)物的電磁波信息,經(jīng)處理、分析后,識別目標(biāo)物,揭示其幾何、物

理特征和相互關(guān)系及其變化規(guī)律的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。

[GB/T14950-2009,定義3.1]。

3.2

像元pixel

數(shù)字影像的基本單元。

3.3

輻射定標(biāo)radiometriccalibration

根據(jù)遙感器定標(biāo)方程和定標(biāo)系數(shù),將記錄的量化數(shù)字灰度值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)視場表觀輻亮度的過程。

[GB/T30115-2013,定義3.7]

3.4

表觀輻亮度apparentradiance

遙感器入瞳處觀測到的輻射亮度。

[GB/T30115-2013,定義3.3]

3.5

表觀反射率apparentreflectance

表觀輻亮度與無大氣水平場景絕對白體假設(shè)下遙感器應(yīng)獲得人瞳輻亮度之間的比值。

[GB/T30115-2013,定義3.6]

3.6

幾何校正geometriccorrection

1

T/CASMEXXXX—XXXX

為消除影像的幾何畸變而進行的投影變換、目標(biāo)空間平面位置校正以及不同遙感器影像間的幾何匹

配校正等工作。

[GB/T32453-2015,定義3.19]

3.7

大氣校正atmosphericcorrection

消除或減弱獲取衛(wèi)星遙感影像時,因大氣傳輸過程中吸收或散射作用而引起的輻射畸變。

3.8

高分辨率遙感影像

空間分辨率不低于25m的光學(xué)衛(wèi)星影像。

4數(shù)據(jù)獲取

4.1遙感數(shù)據(jù)

4.1.1遙感數(shù)據(jù)是指經(jīng)過輻射校正、傳感器校正,未經(jīng)過輻射定標(biāo)、幾何校正、大氣校正的光學(xué)衛(wèi)星多

光譜、寬波段影像數(shù)據(jù)。

4.1.2應(yīng)根據(jù)監(jiān)測的區(qū)域范圍、監(jiān)測作物類型、監(jiān)測時間等,收集獲取適宜空間分辨率和時相的遙感數(shù)

據(jù),基本要求如下：

a)遙感數(shù)據(jù)應(yīng)具有綠光波段(520nm～570nm)、紅光波段(620nm～760nm)和近紅外波段(760

nm～1100nm)滿足遙感監(jiān)測的基本需要；

b)云或濃霧覆蓋像元的面積占影像總面積的百分比不超過20%?？梢酝ㄟ^鄰近多時相影像合成

晴空影像數(shù)據(jù),以獲取云覆蓋或濃霧量符合要求的影像數(shù)據(jù)；

c)遙感數(shù)據(jù)應(yīng)圖面清晰,定位準(zhǔn)確,無明顯條紋、點狀和塊狀噪聲,無數(shù)據(jù)丟失,無嚴(yán)重畸變；

d)收集監(jiān)測區(qū)域監(jiān)測時間內(nèi)覆蓋目標(biāo)物的有效遙感數(shù)據(jù)。

4.2其他數(shù)據(jù)

其他數(shù)據(jù)指進行監(jiān)測遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理的輔助數(shù)據(jù)，包括:

a)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù):包括行政區(qū)劃或監(jiān)測區(qū)邊界、數(shù)字高程模型(DEM)等,主要用于遙感數(shù)據(jù)的

選擇、裁切拼接、幾何校正等。DEM數(shù)據(jù)格網(wǎng)間距(m)應(yīng)與遙感數(shù)據(jù)空分辨率相近，其質(zhì)量應(yīng)

符合CH/T1026、CH/T9008.2、CH/T9009.2中相應(yīng)比例尺DEM的規(guī)定；

b)衛(wèi)星及遙感器參數(shù):包括衛(wèi)星的軌道高度、觀測天頂角和方位角、觀測時間、太陽天頂角和方

位角、遙感器的絕對輻射定標(biāo)系數(shù)、相機光譜響應(yīng)系數(shù)等,主要用于遙感數(shù)據(jù)的輻射定標(biāo)、幾

何校正、大氣校正等。衛(wèi)星及遙感器參數(shù)可從衛(wèi)星影像提供商處獲??；

c)控制點數(shù)據(jù):地面實測或其他方式獲取的地面控制點數(shù)據(jù)，主要用于幾何校正及精度檢驗；

d)氣象參數(shù)數(shù)據(jù):包括氣溶膠光學(xué)厚度、大氣水汽含量等,主要用于大氣校正。氣象參數(shù)數(shù)據(jù)可

從自動或人工氣象觀測站點獲取。

4.3影像要求

4.3.1影像空間分辨率

影像空間分辨率一般介于0.05m～0.20m。

4.3.2像片旋角

相鄰像片的主點連線與像幅沿航線方向兩框標(biāo)連線間的夾角稱像片旋角,像片旋角一般需低于15°。

4.3.3像片傾角

像片傾角是指無人機攝影機軸與錯直方向的夾角,像片傾角一般需低于5°。

4.3.4像片重疊度

4.3.4.1像片航向重疊度應(yīng)不小于53%，宜在60%～80%;旁向重疊度應(yīng)大于15%，宜在30%～60%。

注：航向重疊是指相鄰兩張相片之間沿航線飛行方向?qū)λ鶖z地面有一定的重疊，通常以百分比表示。旁向重疊是指

2

T/CASMEXXXX—XXXX

對于區(qū)城攝影要求兩相鄰航帶相片之間有一定的影像重疊，常以百分比表示。

4.3.5像片質(zhì)量

4.3.5.1像片及立體像對應(yīng)完整覆蓋所有監(jiān)測區(qū)域,無漏洞。

4.3.5.2像片應(yīng)清晰,細節(jié)完整,層次鮮明,色調(diào)柔和；無明顯云、霧、霾、陰影,以及拖影或變形。

4.3.5.3像片間應(yīng)無明顯明暗差異,空間分辨率、輻射分辨率、色調(diào)等盡可能一致。

4.3.6像片內(nèi)方位元素

初始像片內(nèi)方位元素由相機參數(shù)中的焦距攝影中心至像主點的距離)和像主點在像框坐標(biāo)系下的平

面坐標(biāo)獲取。

注：像片內(nèi)方位元素又稱“像片內(nèi)定向元素”,是確定攝影光束在像方幾何關(guān)系的基本參數(shù)，即像主點的像平面坐

標(biāo)值和攝影機主距值。

4.3.7像片外方位元素

初始像片外方位元素應(yīng)由無人機POS系統(tǒng)提供,主要由GNSS設(shè)備提供位置信息，IMU提供角度信

息。

注：像片外方位元素又稱“像片外定向元素”，確定攝影光束在物方幾何關(guān)系的基本參數(shù)，包括3個位置參數(shù)和3

個姿態(tài)參數(shù)。

4.3.8控制點

4.3.8.1控制點包括像片控制點、檢查點和精度驗證點，數(shù)量和布局可按照CH/T3004-2021執(zhí)行。

4.3.8.2控制點應(yīng)盡量選擇在地形起伏較小,堅硬的地面;在目標(biāo)影像上應(yīng)成像清晰,大小合適，易于辨

識。

4.3.8.3布設(shè)地點應(yīng)無明顯干擾GNSS信號強度和定位精度的因素，不應(yīng)布設(shè)在高大建筑物及地物附

近，避免遮擋。

注：精度驗證點是指用來檢查無人機影像預(yù)處理成果正確性的點。

5處理內(nèi)容

5.1輻射定標(biāo)

5.1.1表觀輻亮度計算

5.1.1.1對遙感衛(wèi)星影像進行輻射定標(biāo),將各波段數(shù)據(jù)(數(shù)字灰度值)轉(zhuǎn)換為表觀輻亮度圖像。輻射定標(biāo)

表觀輻亮度按式(1)計算。

(1)

式中：???=?×???+?

La(λ)——衛(wèi)星影像波段的表觀輻亮度，單位為：W/(m·srm)；

DN(λ)——衛(wèi)星影像的數(shù)字灰度值；

a,b——定標(biāo)系數(shù)。a為定標(biāo)斜率,b為定標(biāo)偏置值，單位為：W/(m·sr·um)。

5.1.1.2傳感器不同波段各有其定標(biāo)系數(shù),可從衛(wèi)星影像自帶元數(shù)據(jù)或衛(wèi)星影像提供商處獲取。需要注

意的是,隨著遙感器的老化和功能衰退,定標(biāo)系數(shù)會有所改變。

5.1.2表觀反射率計算

根據(jù)式(1)所得La。按式(2)計算得到表觀反射率ρTOA。

···················································(1)

2

?La(λ)d

式中：ρToaλ=?0(λ)cosθ

ρToa(λ)——衛(wèi)星影像波段的表觀反射率,無量綱；

La(λ)——衛(wèi)星影像波段的表觀輻亮度,單位為：W/(m·srum)；

d——日地距離(以天文單位計)；

E0(λ)——衛(wèi)星的波段平均太陽輻照度,單位為：W/(m·um)；

3

T/CASMEXXXX—XXXX

θ——太陽天頂角。

5.2幾何校正

5.2.1提供RPC參數(shù)的衛(wèi)星影像幾何校正

5.2.1.1對于以RPC參數(shù)衛(wèi)星影像配合方式提供的影像數(shù)據(jù),宜使用RPC區(qū)域網(wǎng)平差模型對原始RPC

參數(shù)進行修正并結(jié)合DEM進行影像的正射校正。在正射校正過程中,除使用連接點數(shù)據(jù)外,也要使用地

面控制點數(shù)據(jù)。

5.2.1.2對于RPC正射校正后幾何精度依然不滿足要求的影像，可采用5.2.2中的基于多項式糾正方

法重新進行影像數(shù)據(jù)的幾何精校正。

5.2.2未提供RPC參數(shù)的衛(wèi)星影像幾何校正

5.2.2.1對于不具備RPC參數(shù)的衛(wèi)星影像,或RPC校正后精度不滿足要求的影像,推薦使用多項式糾正

方法進行影像的幾何精校正。

5.2.2.2幾何精校正應(yīng)使用實地采集的地面控制點坐標(biāo)，或者使用高分辨率影像底圖采集控制點，對

遙感影像進行多項式糾正，進一步消除誤差。

5.2.2.3多項式糾正方法按NY/T3526-2019中7.2.2執(zhí)行。

5.2.3重采樣

可以采用最鄰近像元法、雙線性內(nèi)插法、雙三次卷積法等方法,進行與原遙感數(shù)據(jù)分辨率相同的重

采樣.計算出校正后影像像元位置的表觀輻亮度或表觀反射率,形成幾何校正后的遙感數(shù)據(jù)。

5.3大氣校正

5.3.1方法選擇

5.3.1.1大氣校正的輸人數(shù)據(jù)為輻射定標(biāo)、幾何校正后的衛(wèi)星表觀輻亮度或表觀反射率,輸出數(shù)據(jù)為地

表反射率。

5.3.1.2大氣校正方法可以根據(jù)遙感器特性、地表覆蓋和氣象參數(shù)等條件進行選擇。所選擇的大氣校

正方法應(yīng)能基本消除大氣瑞利散射、米氏散射、水汽吸收和氣溶膠等的影響。

5.3.1.3大氣校正中,衛(wèi)星軌道高度、觀測方位角、觀測天頂角、觀測時間、太陽天頂角、太陽方位角、

相機光譜響應(yīng)函數(shù)等衛(wèi)星及遙感器參數(shù)數(shù)據(jù)。

5.3.1.4可從衛(wèi)星影像頭文件(元數(shù)據(jù))中獲取，或自衛(wèi)星影像提供商處獲取大氣氣溶膠光學(xué)厚度、水

汽含量等大氣參數(shù)應(yīng)盡量使用測量方式獲取,若無法獲取,可使用預(yù)估值(如能見度代替氣溶膠光學(xué)厚度)

代替。

5.3.2質(zhì)量要求

5.3.2.1在不易獲取實測地表反射率數(shù)據(jù)的情況下,可對影像中植被水體等具有獨特光譜特征地物的

地表反射率值進行定性評價,評估其是否與典型植被、水體光譜特征一致。

5.3.2.2大氣校正精度也可以采用地表反射率實測值定量評價,各波段地表反射率與地面同一時間、同

一地點的地表反射率實測值相比,平均相對誤差應(yīng)小于15%。

5.4其他預(yù)處理

5.4.1預(yù)處理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)遙感影像輻射定標(biāo)和大氣校正根據(jù)傳感器參數(shù)獲得影像地表反射率數(shù)據(jù)；

b)影像進行幾何校正，校正后的衛(wèi)星影像平地、丘陵地的平面坐標(biāo)誤差不大于1個像元,山地的

平面坐標(biāo)誤差不大于2個像元；

c)影像剪裁和掩膜處理根據(jù)監(jiān)測區(qū)范圍、農(nóng)作物種植區(qū)空間分布圖確定。

5.4.2遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理完成后，應(yīng)編寫預(yù)處理報告，主要內(nèi)容包括：

a)影像預(yù)處理的數(shù)據(jù)源情況、處理時間；

b)影像預(yù)處理流程、幾何校正方法和精度、大氣校正方法和精度；

c)影像預(yù)處理人員、檢查人員等信息。

4

T/CASMEXXXX—XXXX

5.4.3影像植被指數(shù)應(yīng)采用歸一化差值植被指數(shù)(NDVI),按公式(1)計算。植被指數(shù)計算與合成應(yīng)按

GB/T30115的規(guī)定執(zhí)行。

·······································(1)

式中：????=(?????????)/(????+????).

Rnir——近紅外波段反射率；

Rred——紅波段反射率。

6模型構(gòu)建

6.1數(shù)據(jù)集建立

應(yīng)按3:2的比例隨機劃分為訓(xùn)練樣方和驗證樣方數(shù)據(jù)。遙感監(jiān)測可在像元尺度也可在地塊尺度開展。

6.2回歸關(guān)系式構(gòu)建

關(guān)系式應(yīng)采用線性回歸獲取,應(yīng)通過最小二乘法獲取線性擬合的斜率和截距。

6.3數(shù)字高程模型

6.3.1由特征數(shù)據(jù)(山頭、洼地、鞍部等)、高程點數(shù)據(jù)和等高線數(shù)據(jù)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)數(shù)據(jù),開

展數(shù)字高程模型產(chǎn)品的生產(chǎn)。

6.3.2DEM格網(wǎng)點高程應(yīng)貼近影像立體模型地表，最大誤差不超過2倍高程中誤差。DEM數(shù)據(jù)如果僅用

于糾正DOM，對于地勢平緩地區(qū)，精度可適當(dāng)放寬至2倍。

6.3.3相鄰單模型DEM之間接邊，應(yīng)保留至少2個網(wǎng)格的重疊帶，DEM同名格網(wǎng)點的高程較差不大于2

倍DEM高程中誤差。

6.3.4數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)采用IMG格式存儲。高程值采用浮點型存儲,空白區(qū)域的格網(wǎng)高程值應(yīng)賦值

-9999。根據(jù)需要數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)也可采用TIFF格式，輔以TFW格式的地理定位信息文件。其中，地

理定位信息文件應(yīng)包含以下內(nèi)容：

a)DEM數(shù)據(jù)的采樣間隔；

b)DEM數(shù)據(jù)的西北角地理坐標(biāo)(西北角第一個格網(wǎng)的中心點坐標(biāo))。

6.4數(shù)字正射影像

6.4.1多個正射影像的鑲嵌拼接，應(yīng)保證影像接邊正確、無明顯的拼接痕跡:在保證地物真實性前提下,

可采用人工、直方圖匹配等方法勻光勻色，消除不同影像間存在的亮度、對比度、色調(diào)等差異。

6.4.2對需要輻射定標(biāo)的影像,在拼接過程中不應(yīng)進行勻光勻色，避免改變原始影像的DN值。

6.4.3平原、丘陵地明顯地物點的平面位置中誤差不應(yīng)大于圖上0.5mm，山地平面位置中誤差不應(yīng)大

于圖上0.75mm，最大誤差不應(yīng)超過平面位置中誤差的2倍；相鄰DOM的接邊誤差不應(yīng)大于2個像元。

6.4.4數(shù)字正射影像圖以影像文件和地理定位信息文件結(jié)合的方式存儲。影像文件宜采用TIFF格式，

輔以TFW格式的地理定位信