CHT 3010-2012 1：50 000地形图合成孔径雷达航空摄影技术规定（正式版）

备案号：37673—20121:50000地形图合成孔径雷达航空摄影技术规定2012-10-26发布2013-01-01实施国家测绘地理信息局发布 Ⅲ 12规范性引用文件 13术语和定义 14SAR航摄系统基本要求 25航摄设计 36SAR航摄系统几何定标 47SAR航空摄影 58SAR航空摄影数据预处理与影像质量 69成果质量检查 610成果整理与验收 7附录A(规范性附录)角反射器布设 附录B(资料性附录)航摄飞行记录表 附录C(资料性附录)航线示意图 附录D(资料性附录)航摄资料移交书 本标准的起草规则依据GB/T1.1—2009。本标准由国家测绘地理信息局提出并归口。本标准起草单位：中国测绘科学研究院。11:50000地形图合成孔径雷达航空摄影技术规定本标准规定了1:50000地形图机载合成孔径雷达航摄系统、航摄设计、数据获取与处理、质量控制及产品验收的基本技术要求。本标准适用于以1:50000航测成图为主要目的的合成孔径雷达航空摄影工作。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/T18314全球定位系统(GPS)测量规范GB/T27919—2011IMU/GPS辅助航空摄影技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。合成孔径雷达syntheticapert利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成为较大的等效天线孔径的雷达。将由SAR影像复数据推导出的SAR信号的相位信息作为信息源，利用这些相位信息提取地表三维信息的一项技术。雷达波对地照射的方向，通常与SAR传感器平台飞行方向垂直，朝向平台侧下方。如朝向平台右侧下方，则为右侧视；如朝向平台左侧下方，则为左侧视。电磁场的电场矢量端点在垂直于传播方向的平面上，随时间变化所形成的轨迹。用H和V分别.表示水平和垂直极化，SAR系统可有以下极化通道：——HH:发射是水平极化，接收是水平极化；2 VV:发射是垂直极化，接收是垂直极化 HV;发射是水平极化，接收是垂直极化； VH:发射是垂直极化，接收是水平极化干涉像对两天线相位中心的相对位置矢量。X波段XbandX波段的工作频率是8～12GHz。P波段PbandP波段的工作频率是230～1000MHz。主瓣峰值强度对于最强旁瓣的峰值强度之比。积分旁瓣比integratedsideloberatio;ISLR主瓣能量对于所有副瓣能量之比。方位模糊比azimuthambiguitytosignalratio;AASR折叠进信号处理带宽内的方位模糊信号与有用信号功率之比。是衡量系统方位模糊严重程度的重距离模糊比rangeambiguitytosignalratio;RASR模糊信号回波强度与主信号回波强度之比。是衡量系统距离模糊性的重要指标。4SAR航摄系统基本要求4.1SAR航摄系统由X波段InSAR系统、P波段多极化SAR系统与定位定姿系统(POS)集成。其中，X波段InSAR和P波段SAR的性能技术指标应符合表1的规定。表1SAR航摄系统基本性能技术指标X波段InSARP波段SAR峰值旁瓣比方位模糊比3动态范围飞行导航控制定位精度4.2定位定姿系统的测角精度应不低于表2的规定。表2定位定姿系统测角精度5航摄设计5.1基本要求航摄设计应满足下列基本要求：a)应采用X波段InSAR系统获取干涉数据，采用P波段多极化(VV、VH、HV、HH)SAR系统获取极化数据。b)影像分辨率应优于(含)2.5m。c)需要立体测图时，影像旁向重叠度应达到60%～70%,立体交会角不小于10°;不需要立体测图时，影像旁向重叠度应达到15%～30%。5.2设计用图的选择应选择摄区新近出版的基本比例尺地形图。设计用图比例尺一般应采用1:100000或1:250000比例尺地形图。5.3航摄分区及基准面确定航摄分区及基准面确定应遵循以下原则：a)分区界线应与图廓线相一致；b)分区内地形高差不得大于四分之一相对航高；c)当地形高差突变，地形特征差异显著或有特殊要求时，可破图廓划分航摄分区；d)分区摄影基准面为分区的平均高度平面。5.4航线敷设航线敷设应遵循以下原则：a)航线按东西向直线飞行。特定条件下亦可按照地形走向作南北向飞行或沿线路、河流、河岸、4境界等任意方向飞行。b)当地形起伏引起的叠掩、阴影严重(发生SAR摄影的相对漏洞)时，可采用两个侧视方向和四个侧视方向的航线敷设。c)载机进入航线前，预留5～15km用于对准航线，以保证机载导航和姿态测量系统工作状态稳定，并使飞行处于匀速、等高、直线的飞行状态。同一航线上相邻影像的航高差不应大于30m;最大航高与最小航高之差不应大于50m。d)摄影航线一般应与图廓线平行敷设。位于摄区边缘的航线的中心线应敷设在外缘图廓线上或图廓线外。5.5地面基准站的设立和观测地面基准站的设立和观测按GB/T27919—2011的相关规定执行。6SAR航摄系统几何定标6.1几何定标的基本内容及精度应进行SAR航空摄影系统的基线长度标定、天线相位中心位置偏移量测定以及初始斜距标定，其精度应不低于表3的规定。表3几何定标精度定标内容6.2几何定标的时间应于执行新任务前进行几何定标，并在每飞行60小时后进行一次。6.3定标场选择定标场的选择应满足以下要求：a)定标场宜在执行航摄任务的机场附近选择平坦地区。b)定标场场景地物对雷达回波的贡献应尽可能小，不至于对定标器所贡献的雷达回波造成干扰。c)定标器不宜过大，能分辨即可，以便提高定标点量测精度。一般情况下，X波段定标器的尺寸(棱长)为0.3～0.5m,P波段定标器的尺寸(棱长)为1.0～1.5m。d)定标场应选择在气象条件良好的区域。尽量选择无风天气飞行，这样可以保持飞机平稳，使误差减小。6.4定标设备最常用的定标器是无源三角形三面角反射器。由于角反射器的设计关系到定标点的判读和量测，进而影响精度，因此需要根据雷达系统技术参数设计专门的角反射器，并应进行试验。6.5定标点布设定标点应沿距离向等距布设，一般应布设5～8个。预选点位条件欠佳时，可移位布设，但沿方位向5偏离范围不宜超过800m。6.6定标点摆放定标点摆放的要求见附录A。6.7定标点施测定标点按GPSD级点的观测要求施测，具体指标按GB/T18314为其三轴线的顶点。7SAR航空摄影7.1分辨率的选择的规定执行。角反射器的点位点分辨率的选择应根据1:50000比例尺航摄成图的要求，结合分区的地形条件及影像用途等，在确保成图精度的前提下，本着有利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效益的原则，分辨率应优于7.2飞行质量7.2.1SAR航空摄影的基本要求SAR航空摄影过程中，要求载机飞行的航迹、速度和高度与设计一致，并保持姿态平稳。表4规定了飞行允许出现的最大偏离值。表4航空摄影飞行偏离值俯仰角φ7.2.2SAR航迹和姿态变化的检查按0.05～0.08s的时间间隔，以POS原始数据，内插得到与SAR影像数据相对应的POS辅助数据，根据二次差分计算航迹和姿态的陡变程度。表5规定了最大限差值。表5SAR航迹和姿态陡变限差值俯仰角陡变值△φ7.2.3航线敷设和划分航摄分区的特殊要求航线敷设和划分航摄分区时应考虑每条航线直线飞行时间不超过30分钟。7.2.4漏洞补摄漏洞补摄应遵循以下原则：a)航摄中出现的相对漏洞和绝对漏洞均应及时补摄；b)漏洞的补摄应按原设计要求进行，补摄航线的两端一般需超出1:100000地形图图廓线外6c)对不影响内业加密模型连接的相对漏洞，只在漏洞处补摄，补摄航线的长度应超出漏洞长度外2km,否则按整条航线补摄；d)不用于测图的航线，如果本身出现局部相对漏洞，在不影响外业布控点及内业加密模型连接7.2.5飞行记录资料的填写每次飞行结束，应填写航摄飞行记录表。航摄飞行记录表的格式参见附录B。8SAR航空摄影数据预处理与影像质量8.1SAR航空摄影数据预处理SAR航空摄影数据预处理的任务包括：a)SAR航摄系统天线接收的原始回波数据备份和存档；b)SAR航空摄影数据成像；c)SAR航空摄影数据质量评价。X波段InSAR航空摄影得到的原始回波数据、POS数据，经过成像处理得到InSAR复数斜距影像、幅度影像和参数文件。8.3P波段多极化SAR影像8.3.1P波段多极化SAR航空摄影得到的原始回波数据、POS数据，经过成像处理得到P波段多极化SAR复数斜距影像、幅度影像和参数文件。8.3.2P波段多极化SAR影像产品有HH、VV、VH、HV四种极化方式，可合成假彩色影像。8.4影像处理采用去条痕、直方图均衡、线性拉伸、彩色均衡等影像处理方法和软件改善影像质量。8.5影像质量影像质量应满足以下要求：a)用SAR航空摄影获取的原始回波数据在聚焦、成像后，应保证测绘带成像不模糊、不散焦，点目标聚焦良好，无散焦现象，线状和面状目标轮廓清晰，边缘明显，不应出现杂波的虚像。b)SAR影像辐射信息均一，不应出现灰度或色彩明暗不一的情况。c)SAR影像应清晰，层次丰富，反差适中，色调柔和；应能辨认出与地面分辨率相适应的细小地物影像，能建立清晰的立体模型。d)影像上不应有信号过饱和等缺陷。9成果质量检查9.1检查范围航摄执行单位应按第7章和第8章的规定对飞行质量和影像质量进行检查。9.2检查项目和方法9.2.1影像旁向重叠度采用相关软件对数字影像进行检查。9.2.2载机航迹和姿态通过记录的姿态角元素检查。9.2.3传感器回波信号应满足SAR航摄系统基本性能技术指标中的信噪比要求。9.2.4摄区、分区、图廓覆盖保证采用相关软件对数字影像进行检查。相对和绝对漏洞检查应采用以下方法：a)按9.2.1规定的方法检查航摄相对漏洞；b)按9.2.1和9.2.4规定的方法检查航摄绝对漏洞。9.2.6影像质量通过目视观察，检查影像的清晰度，层次的丰富性，色彩反差和色调柔和情况，影像有无缺陷。10成果整理与验收10.1.1SAR数据整理10.1.1.1SAR数据编号10.1.1.1.1X波段InSAR数据10.1.1.1.1.1原始数据X波段原始数据，每航线包括4个原始回波数据文件和1个辅助数据文件。原始回波数据的文件名命名为：RAWDATA_年月日_时分秒_天线名通道名.dat。RAWDATA表示原始数据；年月日表示为××××年××月××日；时分秒表示为××点××分××秒，即数据采集时间；天线名通道名表示天线X的Q(或I)通道。辅助数据文件名为：ASSISTDATA_年月日_时分秒.dat。ASSISTDATA表示辅助数据；年月日表示为××××年××月××日；时分秒表示为××点××分××秒。10.1.1.1.1.2成像数据X波段成像后的数据，每个天线，包括复数斜距影像、幅度影像和参数文件。8参数文件文件名为：POSDATA_年月日_时分秒_数据块编号_天线名.dat。数据块编号采用流水编号。复数斜距数据实部和虚部各保存为一个文件，文件名为：SLCDATA_年月日_时分秒_数据块编号.天线名通道名.dat。天线名通道名表示天线×的实部(用R表示)或者虚部(用I表示)通道。幅度影像文件名为：SLCDATA_年月日_时分秒_数据块编号_天线名F.raw。10.1.1.1.2.1原始数据P波段原始数据每航线记录在一个文件夹中，数据每记录到一定长度自动分块并编号，每块数据记录该时间段内的回波数据和相关参数。P波段原始回波数据文件名为：极化方式_Map_侧视方向_波段_分辨率_发射时宽_Citation2_航线名_年月日_数据块.dat。极化方式为全极化，用AlIPol表示；侧视方向分为左侧视和右侧视，分别用Left或Right表示；分辨率用Xm表示；发射时宽用××μs表示；航线名用Strip×××××××年××月××日表示；数据块编号采用流水编号，编号从0开始，用Data×××表示；年月日用表示。10.1.1.1.2.2成像数据P波段全极化数据成像后每景影像包括29个文件，其中1个用户使用参数说明文件，每个极化通道包括7个文件，有复数斜距数据文件、幅度影像文件、幅度数据文件、参数文件、GPS文件、NULL文件和ReadMe文件。用户使用参数说明文件名为：前缀.成像时选用的数据块.影像宽高用户使用参数说明.txt。用户自行添加前缀；成像时选用的数据块表示成像时使用的是该航线的第××至第××个数据块，表示为××××_××××;影像宽高表示影像宽度(方位向)为××××像素，高度(距离向)为××××像素，表复数斜距数据文件名为：前缀.成像时选用的数据块.影像宽高_极化方式(数字或字母表示).Data-幅度数据文件名为：前缀.成像时选用的数据块.影像宽高_极化方式(数字).dat。(字母).raw。参数文件名为：前缀.成像时选用的数据块.影像宽高_极化方式(数字)_极化方式(字母).LED。GPS文件名为：前缀.成像时选用的数据块.影像宽高_极化方式(数字)GPS.dat。NULL文件名为：前缀.成像时选用的数据块.影像宽高_极化方式(数字)_极化方式(字母).NULL。9ReadMe文件名为：前缀.成像时选用的数据块.影像宽高_极化方式(数字)_极化方式(字母)Re-10.1.1.2SAR数据存储按照航线建立目录分别存储，一般应为硬盘存储。10.1.1.3外包装硬盘和其包装盒标签的注记内容应包括：a)总体信息部分包括：摄区名称、航摄系统、航摄时间、航线数和SAR影像景数、摄区面积、分辨率、航摄单位；b)本盘装载内容部分包括：盘号(分盘序号/总盘数)、影像类型、航线号、起止SAR影像景号、备注。10.2.1验收程序验收应按照以下程序执行：a)航摄执行单位按本标准和航摄合同的规定对全部航摄成果资料逐项进行认真检查，并详细填写检查记录手簿；b)质检合格后，航摄执行单位将全部成果资料整理齐全，移交航摄委托单位代表验收；c)航摄委托单位代表依据本标准和航摄合同规定对全部成果资料进行验收，双方代表协商处理检查验收工作中发现的问题，航摄委托单位代表最终给出成果资料的质量评定结果；d)成果资料验收合格后，双方在移交书上签字，并办理移交手续。10.2.2移交的资料移交的资料应包括：a)X波段和P波段原始信号数据、POS数据、成像数据；b)标明飞行方向、测区缩写、侧视方向和航线号的航线示意图(参见附录C);c)航摄设计书；d)飞行记录表；e)航摄资料移交书(参见附录D);f)航摄军区批文；g)航摄资料审查报告；h)其他有关资料。10.2.3验收报告航摄委托单位代表完成验收后，应写出验收报告。报告的内容主要包括：a)航摄依据——航摄合同和技术设计；b)完成的航摄图幅数和面积；c)对成果资料质量的基本评价；d)存在的问题及处理意见。(规范性附录)角反射器布设A.1角反射器摆放反射器摆放的原则：角反射器的中轴线垂直于航线并尽量与航线共面，根据飞机航高、飞行方向等参数构成的几何关系确定角反射器中心轴线水平方向旋转角度(方位角)以及垂直方向偏移角度(以水平放置时为基准，抬高或者降低),适当调整角反射器的方位。如图A.1中角反射器中心轴线示意图，其中，O为角反射器顶点，A、B、C分别为角反射器的三条边的顶点，角反射器的截面△ABC为等边三角形，其垂心为D点，角反射器的中心轴线方向定义为O与D的连线方向。图A.1角反射器摆放图A.2和图A.3分别表示俯视方