月球与行星探测数据质量检验要求-编制说明

国家标准《月球与行星探测数据质量检验要求》编制说明

1.工作简况

1.1.任务来源

根据国标委发〔2021〕28号文《国家标准化委员会关于下达2021年第三批推荐性国家

标准计划及相关标准外文版计划的通知》的要求，本项目内容为制定国家标准《月球与行星

探测数据质量检验要求》，项目编号为20214104-T-491，归口单位为全国空间科学及其应用

标准化技术委员会（SAC/TC312）（以下简称“空间科学标委会”），负责起草单位为中国

科学院国家天文台。

1.2.背景与意义

2003年9月我国月球探测工程正式立项，按照月球探测的科学和工程目标，国家制定了

月球探测“三步走”的中长期规划。月球探测工程将分为“绕、落、回”工程三期分步实施，

其中，一期工程的主要目标是实现绕月探测，取得“奔月”、“硬着陆（受控撞月）”等工

程经验和全月球三维立体影像、月表普查等科学成果；二期工程是实现月球软着陆和自动巡

视实地勘察与探测；三期工程是实现自动采样返回。月球探测工程一期已于2007年10月24

日成功发射了“嫦娥一号”卫星，通过绕月探测飞行发回了大量探测数据，获得了全月球影

像图等重要科学成果，任务取得圆满成功。月球探测工程二期于2008年2月正式立项，2010

年10月1日，先导星“嫦娥二号”成功发射，获取了全球高分辨率影像数据，并取得了预

定着陆区月形月貌详细影像资料等重要科学成果，圆满并超额完成各项既定任务；2013年

12月2日，“嫦娥三号”发射升空并顺利地进入落月轨道，着陆器圆满地完成了月面软着陆、

释放巡视器和月基天文观测等科学实验任务；巡视器成功地实现了月面就位探测并进行了巡

视和就位探测等科学实验活动；2019年1月3日，“嫦娥四号”成功着陆在冯·卡门撞击坑

底部，在人类历史上首次实现了月球背面的软着陆和巡视探测，获取了大量月球背面探测科

学数据。月球探测工程三期于2011年正式立项，任务目标是实现月面无人采样返回。嫦娥

五号于2020年11月24日在海南文昌成功发射，在完成月球表面自动采样任务后，携带着

1731克月球样品于12月17日在内蒙古四子王旗着陆；这是中国航天最复杂、难度最大的任

务之一，实现了中国首次月球无人采样返回。

2016年1月，中国首次火星探测任务正式获得国家批准立项。2020年4月24日在第五

个“中国航天日”启动仪式上，中国国家航天局向世界公布中国行星探测任务命名为“天问

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系列”，中国首次火星探测任务名称为“天问一号”。天问一号探测器由环绕器、着陆器和

巡视器组成，于2020年7月23日在文昌航天发射场成功发射升空，2021年2月到达火星附

近，实施火星捕获，经过3个月的环绕探测后，着陆巡视器与环绕器分离，在5月15日成

功软着陆火星表面，史无前例地一次性实现了“绕”“落”“巡”三大任务；通过环绕探测

开展火星全球性和综合性的探测，通过巡视探测开展火星表面重点地区高精度、高分辨率的

精细探测。截至目前（2022年10月）为止，天问一号上搭载的13个科学载荷获取了大量宝

贵的科学探测数据。

此外，我国探月工程四期已于2022年9月获得国家批复，将陆续开展嫦娥六号、嫦娥

七号和嫦娥八号等月球探测任务。火星采样返回、小行星和木星系等深空探测任务也在规划

中，中国新一轮的深空探测浪潮正在如火如荼的展开。

中国科学院国家天文台作为探月工程与首次火星探测工程的地面应用系统，负责科学数

据接收、处理、存档、发布等具体工作。从嫦娥一号任务到天问一号任务，对六次探测任务

中搭载的49种科学载荷的264种标准格式（L0级~L2级）科学产品数据进行了处理和生产

（见表1）。其中，嫦娥四号、天问一号任务在持续执行中，数据获取和生产处理也在持续

进行。

表1月球与行星探测任务科学载荷与数据级别列表

探测任务科学载荷数据级别

CCD立体相机0A0B012A2B2C

激光高度计√√√√√√

X射线谱仪√√√√√√

γ射线谱仪√√√√√√

嫦娥一号

干涉成像谱仪√√√√√√

微波辐射计√√√√√√

高能粒子探测器√√√√√√

太阳风离子探测器√√√√√

CCD立体相机√√√√

激光高度计√√√√√

嫦娥二号X射线谱仪√√√√√√

γ射线谱仪√√√√√√

微波辐射计√√√√√√

2

高能粒子探测器√√√√√√

太阳风离子探测器√√√√√

月基望远镜√√√√√

极紫外相机√√√√√

地形地貌相机√√√√√√

降落相机√√√√√

嫦娥三号

全景相机√√√√√√

粒子激发X射线谱仪√√√√√

测月雷达√√√√√√

红外成像光谱仪√√√√√

地形地貌相机√√√√√√

降落相机√√√√√

全景相机√√√√√√

测月雷达√√√√√√

嫦娥四号红外成像光谱仪√√√√√

低频射电频谱仪√√√√√√

低频射电探测仪√√

月表中子与辐射剂量探测仪√√√√

中性原子探测仪√√√√√

降落相机√√√√√

全景相机√√√√√√

嫦娥五号

月球矿物光谱分析仪√√√√√

月壤结构探测仪√√√√√√

中分辨率相机√√√√√√

高分辨率相机√√√√√

环绕器次表层探测雷达√√√√√

天问一号

火星矿物光谱分析仪√√√√√

火星磁强计√√√√√

火星离子与中性粒子分析仪√√√√√

3

火星能量粒子分析仪√√√√√

火星表面成分探测仪√√√√

多光谱相机√√√√√

导航地形相机√√√√√√

火星车次表层探测雷达√√√√√

火星表面磁场探测仪√√√√√

火星气象测量仪√√√√√

总计49台科学载荷264种标准格式科学数据

随着我国月球与深空探测活动的不断开展，月球与行星探测数据得到不断累积，基于各

类探测数据开展的科学研究及国际交流活动也在不断扩大并逐渐深入，数据是开展各项科学

研究及相关活动的基础，而数据质量对数据的可用性、以及研究与应用成效具有至关重要的

决定作用。面对如此丰富的数据种类，如此庞大的数据体量，如何保障这些数据的质量，以

满足月球与行星科学研究工作的需求，是一项至关重要的研究内容，而制定一部与国家标准、

行业标准以及国际标准接轨、适应于我国月球与行星探测研究领域的探测数据质量检验要求

规范标准则是完成月球与行星科学研究与应用的重要基础。

月球与行星探测数据质量检验要求的制定一方面可以规范我国月球与行星探测数据质

量定性元素和定量元素及子元素的特征信息，规范了数据质量检验的内容与要求、质量检验

的项目与流程，有利于月球与行星探测数据的处理、生产、组织与管理，保障月球与行星探

测数据存储的规范性、可读性和长效性；另一方面可以通过该标准的制定，可以使用户了解

月球与行星数据的基本元素特征，同时也使得数据发现、检索和重复使用变得容易，从而能

有效地指导月球与行星探测数据的处理和应用，利于我国月球与行星探测数据的交换、共享

与服务。

1.3.编制目的

适应月球与行星探测活动中的工程任务、月球与行星探测数据处理、数据管理、数据发

布、数据共享和综合科学研究的需求，研究如何针对月球与行星探测呈几何增长态势的数据

量、数据类型、数据内容进行探测数据的描述、组织、管理、集成和共享，建立一套关于月

球与行星探测数据的质量检验的元素、内容与要求、检验项目与流程以及检验评价等方面的

数据质量检验要求标准。

本标准是月球与行星科学标准体系的基础组成部分。它的的制定能进一步完善月球与行

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星科学标准体系，可以使用户能更好地了解月球与行星探测数据质量检验要求的基本内容和

数据特征，易于数据的发现、检索和重复使用，便于月球与行星探测数据的描述、组织、管

理、集成、交换和共享，利于月球与行星探测数据的最大化有效利用，促进月球与行星探测

相关研究的深入开展。

1.4.主要工作过程

本标准根据编制任务要求，按照标准的适用性、先进性、统一性和协调性的原则，对标

准中的关键性技术指标进行试验并广泛征集专家意见编写而成。编制过程按照相关要求和技

术流程开展了项目的前期调研、立项、试验、征求相关单位意见、审查等，具体各阶段工作

过程说明如下：

1.4.1.预研阶段

1）技术储备阶段（2004年～2022年）：中国科学院国家天文台（承担探月工程与首次

火星探测工程地面应用系统）收集了大量的国外探测数据，与月球与火星探测工程兄弟单位

开展了卫星测控、有效载荷、数据接收等在内的月球探测一/二期/三期工程、首次火星探测

工程科学目标的设计，并结合工程实际，参考SMART-1、Clementine、SELENE、月球勘探

者号等数据的处理和生产，在内部制定了月球数据产品生产、检验、存储与管理规范。并按

照该规范进行了嫦娥一号、二号、三号、四号、五号，天问一号数据产品的生产、检验与存

储管理，并为国内外超过100家研究单位提供了上百TB数据服务。

2）成立工作组（2021年11月）：在接到标准编制任务后，成立了标准编制工作组，主

要参与人员为：李春来、左维、刘宇轩、熊雅颖、张舟斌、曾兴国、高兴烨、刘建军等。其

中分工如下表所示：

表1项目组分工

序号成员分工

1李春来项目组织协调、关键技术指标设计

2左维标准撰写、标准调研、标准试验验证、标准编制说明编写

3刘宇轩标准试验验证、标准编制说明编写

4熊雅颖标准调研、标准申报

5张舟斌标准试验验证

6曾兴国标准规范化检查

7高兴烨技术参数验证

8刘建军标准协调

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3）调研（2021年12月～2022年8月）：对国内外月球与行星探测数据质量检验要求

标准的现状进行调研，收集并研究了国外已经制定的相关标准和文献、以及国内相近行业已

制定的数据质量检验要求标准。

4）编制培训（2021年9月～2021年12月）：为了保证本标准在编制流程和撰写方面

符合国家相关要求，小组成员于2021年10月参加了由空标委组织的标准审批流程培训，2021

年12月参加了标准化基础知识培训以及空间科学标准制修订工作程序的相关培训。

5）制定(2022年1月～2022年6月)：在前期调研、工程试用的基础上，根据国家标准

编写要求，结合《月球与行星探测数据质量检验要求》使用需求和数据产品规范定义范畴，

规范了月球与行星探测数据质量检验要求标准的适用范围、引用标准、检验原则、检验内容、

检验要求、检验流程、检验质量评定等信息，形成《月球与行星探测数据质量检验要求》草

案。

1.4.2.草案阶段

1）试验(2022年7月～2022年10月)：试验以上内容的科学性、适用性，根据草案内容，

工作组采用了《月球与行星探测数据质量检验要求》标准对嫦娥一号、二号、三号、四号、

五号，天问一号等探测任务的数据进行了质量检验，并对符合检验标准的探测数据的存储与

管理、交换、分发进行了试验验证，包括各次任务中的各类学载荷探测数据的运行调度、存

储、处理、查询检索、交换和发布等过程，其标准适用性和便捷性可行，为数据的生命周期

管理、质量保证和研究应用等起到了至关重要的作用，初步达到了制定本标准的目的。

2022年10月20日，工作组内部召开会议，对标准要求进行反复讨论和推敲，形成了征

求意见稿。

1.4.3.征求意见阶段

2022年11月25日，空间科学标委会将征求意见稿通过国家标准管理平台向社会公开征

求意见。

2022年11月25日，空间科学标委会将征求意见稿通过邮件向全体委员征求意见。

2022年11月25日，中科院国家天文台将征求意见稿通过公函定向向中科院西安光机所、

上海技物所、光电技术研究所、长春光机所、空间中心、以及中国地质大学(武汉)、北京大

学、山东大学、中山大学、吉林大学等15家单位征求意见。

1.4.4.报批阶段

待定。

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1.4.5.审查阶段

待定。

2.标准编制原则与确定标准重要内容的依据

2.1.编制依据

本标准针对月球与行星探测数据管理过程中对数据质量的各种要求，参考了国内外有关

资料，规范地定义了月球与行星探测数据质量检验要求规范标准。在选择术语上尽量与已有

资料协调（如《空间科学及其应用术语》），同时又保持本标准的相对独立性和完整性，对

于相同的术语，以严密、准确为原则，尽量使其定义与原有标准、规范等同或等效。

本标准中的相关内容主要参考了：

GB/T30114.1-2013空间科学及其应用术语第1部分：基础通用

GB/T19710-2005地理信息元数据

GB/T41149-2021基础地理信息数据质量要求与评定

GB/T33996-2017月球探测数据产品分级与命名

GB/T33997-2017月球与行星数据产品格式规范

在本标准的编写过程中按照《GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和

编写规则》、《GB/T20000.1-2009标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用

词汇》等相关要求撰写。

2.2.调研和分析工作的情况

本标准主要规范月球与行星探测数据的质量检验要求的描述，方便月球与行星探测数据

的管理、组织、处理、集成、发布、共享和应用。迄今为止，在月球与行星探测数据方面，

国内外还没有正式的规范或标准，国外仅有月球与行星探测数据相关的技术报告形式的规范

说明，但未见到有关数据质量检验方面的标准；国内仅有其他行业（如信息技术）的数据质

量评价指标等规范。现对与月球与行星探测数据检验要求的调研情况描述如下：

2.2.1.国内外相关数据质量检验要求标准情况说明

目前在国外，NASA和ESA对于月球探测数据主要应用PDS（PlanetaryDataSystem）

格式存储数据，相关可借鉴的月球信息资料主要来源于这些机构公布的探测任务的科学报告

说明、以及行星数据系统PDS（PlanetaryDataSystem）相关的月球与行星信息技术报告。其

中，已经公布的探测任务科学报告如阿波罗系列初步科学报告提到的各种探测样品数据的数

据说明（ApolloPreliminaryScienceReport）；PDS相关的月球信息技术报告如行星数据系统

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标准参考（PlanetaryDataSystemStandardsReference,March20,2006,Version3.7,JPLD-7669,

Part2）、行星科学数据字典文件（PlanetaryScienceDataDictionaryDocument,August28,2002）

等。这些参考或技术报告制定的月球数据存储标准与规范，主要是为了保证PDS系统对于

月球探测数据的共享和使用，在这些参考文件中没有见到关于月球与行星探测数据质量检验

要求方面的标准。在相关行业内的国际标准中，有关于地理信息数据质量的标准《地理信息

—数据质量》（Geographicinformation—Dataquality，ISO19157:2013），该标准定义了数

据质量的组成部分和内容结构，描述了评价地理信息数据质量的一般程序，建立了数据质量

评价原则。

我国的月球探测起步较晚，而对火星等行星的探测更是2020年才开始，基础相对薄弱，

在国内尚没有制定和发布有关月球与行星探测数据质量检验要求的标准。而在地球数据质量

检验要求标准方面，主要可借鉴的资料为2021年12月31日正式发布的国家标准《基础地

理信息数据质量要求与评定》(GB/T41149-2021)。而在此之前，地球科学相关领域不同行业

的各个部门，结合自身工作的需要，编制了多种有关数据质量检查、评价等标准。例如2014

年，中国地质调查局发展研究中心编制了《数字地质数据质量检查与评价》(DZ/T0268-2014)；

中国石油勘探开发研究院编制了《数据质量控制与评估原则》(SY/T7005-2014)；国家卫星

气象中心编制了《风云三号气象卫星L0和L1数据质量等级》(QX/T251-2014)等等。

综上所述，在现阶段，虽然有可以借鉴的其他领域的国际和国内相关标准，但在国际上

尚未形成一个统一公认的月球与行星探测数据质量检验要求的标准。

2.2.2.现有相关数据质量检验要求标准情况分析

现有的地球数据质量检验及其相关规范，可为月球与行星探测数据质量检验要求规范提

供一定的指导与借鉴参考。但由于这些规范都是为了满足地球科学领域的研究与应用制定的

标准，并不能完全适用于月球与行星科学领域的研究与应用，主要原因在于以下三点：

第一，地球学科与月球行星学科在某些方面的概念语义不一致。例如，月球的地形地貌

与地学的地形地貌存在相当大的差异，其概念内涵上也存在着完全迥异的一些现象。具体地，

地貌学中描述月球地表特征的概念“月海、月溪”，这些概念和地球中“海、溪”的概念是

不能等同的，因此涉及到这些概念的数据、信息及元数据及其数据质量检验要求不能混为一

谈。

第二，制定地球数据质量检验规范的目的和月球与行星探测数据质量检验规范的目的不

同。已有的很多地球信息数据质量检验规范多是为了针对于某一地学行业的具体需求而定义，

例如地质、石油、气象等，而显然这些针对于行业应用的元数据描述对于月球科学相关领域

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的研究的用处不大或者毫不相干。另外，有些需要在月球信息元数据规范中突出的与月球探

测相关的内容，在这些地学领域的元数据规范中并不会提及；因此在数据质量检验要求上也

大不相同。

第三，已有的地球信息元数据标准和月球与行星信息元数据规范在数据结构上不尽相同，

在数据质量检验要求上明显存在着差异。地学行业从国际标准到国家标准、行业标准已经有

比较成熟的数据质量检验规范；而反观月球与行星信息数据质量检验，只有相关的月球与行

星探测数据本身的格式规范，并无质量检验要求规范。

现状分析表明，不论国外还是国内，现有的地球数据质量检验和月球与行星信息相关技

术规范不适于解决我国在月球与行星探测过程中实际遇到的问题。因此，需要参考和遵循现

有的地球信息数据质量检验要求和月球与行星探测数据相关技术规范，制定我国月球与行星

数据质量检验要求规范，满足月球与行星探测工程任务和科学研究与应用的需求。

2.3.主要技术内容的说明

2.3.1.主要的技术内容编制要求

本标准规定了月球与行星探测数据生产、存档与发布使用过程的质量检验要求，首先定

义了描述数据质量的定性元素与定量元素，数据质量检验依照元数据、数据文件以及数据集

三个层级开展进行数据完整性、一致性、正确性、时效性等方面的规范性质量检验，详细说

明了包括数据结构、数据分类、数据格式、数据内容、数据容量、数据范围、元数据信息以

及文件命名等数据质量检验项的要求。本标准适用于月球与行星探测数据的处理、管理、分

发、共享与应用。

标准主要技术内容包括以下三个方面：

（1）调研行星科学数据规范（PDS）中关于数据质量检验的相关内容，分析国外的数

据质量检验规范，对比分析我国月球与行星探测数据的自身特点，为本标准的制定提供依据

和借鉴资料；

（2）根据我国已开展的嫦娥系列任务和首次火星探测任务的实际情况，分析这些任务

所获取的探测数据在处理生产归档等各环节的质量检验要求，形成具有普适性的数据质量检

验工作流程与内容，制定适用于我国月球与行星探测数据质量检验要求规范；

（3）根据标准内容以及前期技术积累，开展嫦娥五号任务和首次火星探测任务的数据

质量检验试验，同时验证标准对数据处理、管理、交换、共享和科学研究与应用等方面的实

际应用与指导作用，并根据验证结果修改标准内容。

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2.3.2.技术内容描述

在标准的编制中，规定了本标准的适用范围，对本文件所使用的术语和定义展开了描述，

重点阐述了数据质量的描述原则、数据质量检验内容与要求、数据质量检验项目与流程，数

据质量检验评价，以及数据质量检验报告。

（1）月球与行星探测数据可依据使用目的划分成不同规模或类型的数据集，数据集的

质量通常采用安全性、用户自定义、目的、用途、数据志等定性元素和规范性、完整性、内

容准确性、时空准确性等定量元素来进行描述。

（2）数据质量检验依照元数据、数据文件以及数据集三个层级开展。从安全性、目的、

用途、数据志和其他用户自定义的定性指标出发，开展定性质量检查，检验数据存储或表达

的内容是否符合安全规定、是否具备数据集生产原因的描述、是否具备数据信息的描述、是

否与数据提供方自定义内容一致等；从逻辑一致性、内容完整性、内容准确性、时间准确性、

空间准确性等定量指标出发，开展定量质量检查，检查文件命名是否符合命名规范规定的模

式、元数据内容是否符合XML或ODL语法规范、数据文件是否按照标签所定义的格式存储

读出、产品基本信息是否完整、工作模式参数是否符合载荷实际配置、数据文件及其辅助文

件的元数据内容是否一致等。

（3）数据质量检验流程按既定的步骤实施。抽取待检验数据集的数据文件和对该文件

进行描述的元数据，按照检验项和检验要求，依次检验并记录结果；成对的数据文件和元数

据进行交叉质量检验；直至数据集所包含的所有数据文件和元数据都检验完毕；将所有结果

进行汇总，并根据结果进行质量等级评价；对不合格的数据集，进行缺陷等级评价。

（4）数据质量检验评价包括数据质量定性和定量元素评价。数据质量定性元素评价指

标，主要是指数据的安全性和其他数据质量定性元素评价指标。数据质量定量元素的评价主

要基于检验项的重要等级进行；重要等级分两类：影响数据正确使用的重要检验项和不影响

数据正确使用的一般检验项。质量评价分为优秀、合格、不合格三个等级，其中不合格的数

据集按照数据对用户使用的影响程度分又分为严重缺陷、重缺陷和轻缺陷三个等级。

（5）数据质量评价报告是数据质量检查与评价过程、方法及结果的综合描述和评述，

是对月球与行星探测数据质量特性的综合评价。数据质量评价报告由正文和数据质量评价附

表组成。正文应是质量评价方法、过程和结果的全面记录和描述,包括质量检査与评价的组织、

数据集概况、检査方法、评价依据、评价规则、质量评述、存在问题及结论等。

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3.试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果

3.1.验证试验及应用情况和结果

月球与行星探测数据质量检验要求是在嫦娥系列月球探测任务和首次火星探测任务中

不断积累总结而来，并在地面应用系统的业务系统（运行管理分系统、数据预处理分系统以

及数据管理分系统等）中得以应用实践。本标准的研制中取得的阶段成果，在嫦娥系列任务、

天问一号任务探测数据的存档、管理、检索、下载、发布、预处理及探测区域选取等多个任

务当中进行了试验和应用，基本满足了业务系统对月球与行星探测数据的应用需求。

3.2.数据处理方面的试验验证及应用

(1)数据预处理

在月球与行星探测任务中，探测数据预处理的重要内容之一就是数据质量评估，根据月

球与行星探测数据检验要求，对获取的科学载荷数据产品进行试验验证。以嫦娥三号任务和

天问一号任务的有效载荷获取的科学探测数据为例，对表格类数据、图像类数据、光谱类数

据进行试验验证。

通过对嫦娥三号降落相机图像的原始数据格式、图像质量、几何畸变纠正、图像压缩和

数据可用性进行评价，结果表明：

1)降落相机原始图像格式符合设计要求，格式正确；

2)降落相机图像较好地记录了不同尺度下着陆区的纹理信息以及地物形态；

3)成像过程中，降落相机的几何畸变保持不变，地面实验中确定的几何畸变纠正模型和

参数能满足对降落相机图像的畸变纠正；

4)图像压缩算法较好的保留了图像有用信息，满足设计要求；

5)通过数据初步应用和有效性分析，表明降落相机提供的数据有效、可用，总体上达到

了设计的要求。

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图1降落相机2A级数据产品

通过对火星一号火星表面磁场探测仪的数据格式和内容、数据有效性与正确性、双探头

相关性进行评价，结果表明：

（1）火星表面磁场探测仪数据预处理产品数据格式正确和内容准确；

（2）仪器工作正常，探测数据一致性较好，仪器工作稳定；

（3）通过与仪器技术指标对比、地面科学验证试验数据对比，证明探测数据正确、有效；

（4）在磁场变化较平稳时间段，双探头数据相关性较好；

（5）所有数据质量评价均在定标校正后（2A级数据产品）进行，证明数据定标参数与

方法正确性，预处理数据产品符合技术指标要求。

探采帧

电子学探头桅杆桅杆桅杆质

探测时间头样序X轴量值Y轴量值Z轴量值

温度温度展开角俯仰角偏航角量

（UTC）编频号（nT）（nT）（nT）

（℃）（°）（°）（°）字

号率（℃）

图2火星表面磁场探测仪1级科学数据格式比对结果

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通过对火星矿物光谱分析仪的原始图像帧格式、图像数据质量、光谱数据质量、信噪比

等进行分析和评估，得到如下结论：

MMS短波红外波段（1.00μm~3.40μm）出现饱和现象，目前仍在进行参数调整和探测

测试。可见近红外波段（0.45μm~1.05μm）获取的26元和208元图像清晰，火星表面地

貌特征显著。通过光谱响应检测和在轨辐射定标系数校正，第一阶段评估时存在的问题都明

显改善。获取的同类地物光谱曲线与其他高光谱载荷OMEGA和CRISM一致性较好。MMS

可见近红外波段（0.45μm~1.05μm）数据产品满足技术指标要求。

图3MMS数据与CRISM和OMEGA数据的比较

a）北极冰盖；b)高纬度地区的火星土壤

月球与行星探测数据质量检验要求应用在嫦娥系列任务、天问一号任务的数据预处理过

程中，为生产出高质量的数据产品提供了有力的保障。

(2)探测区域的选取

探测区域选取是指在开展月球实地探测之前，结合已有的多源月球探测数据，根据月球

科学研究和工程性的要求，在月球表面，选取具有科研价值、但在工程上具有可操作性的探

测区域，根据这一需要，嫦娥任务中开发了遥分析软件。

月球与行星探测数据质量检验要求规范应用在遥分析软件的多源数据获取与融合阶段，

遥分析软件通过获取符合质量检验要求的月球信息元数据，基于空间准确性，查询得到月球

表面同一区域存在的DEM、DOM、撞击坑、石块、月球光照、等多源数据对多源数据进行

集成分析，选取到符合要求的探测区域。遥分析软件的应用界面如图3所示。

月球与行星探测数据质量检验要求标准在该软件中的应用使得嫦娥三号任务的着陆区

选取和探测区域的分析工作得以圆满完成。

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图3月球与行星探测数据质量检验用于遥分析软件多源数据获取与分析界面图

3.3.数据管理方面的试验验证及应用

(1)数据存储

嫦娥系列任务和首次火星探测任务地面应用系统（GRAS）中月球与行星数据存储模型

是以月球信息元数据规范中定义的月球信息元数据概念模型为基础建立起来的，而月球与行

星探测数据质量检验要求规范了元数据的检验内容与要求。构建的月球与行星探测数据存储

模型和质量检验要求在实际业务系统中满足了月球与行星探测数据的存储需求，为业务需求

的实现提供了很好的基础数据支撑，月球与行星探测数据质量检验要求标准的有效性得到了

充分的验证。

(2)数据存档

嫦娥系列任务和首次火星探测任务中，地面应用系统（GRAS）的数据预处理分系统（DPS）

和运行管理分系统（OMS）等数据生产部门将需要存档的月球探测数据的元数据实体通过

XML文件的形式发送给数据管理分系统（DMS），数据管理分系统通过解析该XML格式

的元数据实体获取该月球、火星探测数据的元数据元素，并将其存入存档数据库（包含月球、

火星信息元数据物理模型）中，完成月球、火星探测数据元数据元素的存档工作。这就需要

对探测数据的元数据、数据文件以及数据集开展数据质量检验，以符合科研和工程使用的需

求。该项试验在嫦娥系列任务和天问一号的存档工作中得到验证并应用在实际任务的业务执

14

行中。

图4嫦娥四号任务数据存档结果

3.4.数据服务方面的试验验证及应用

(1)数据检索与下载

在嫦娥系列和首次火星探测任务中，可根据存储的月球与火星数据的符合质量检验要求

的元数据信息检索感兴趣的探测数据。检索提供基于任务标识、载荷标识、级别、采集开始

时间、采集结束时间等元数据条件检索能力。在嫦娥四号任务中，通过数据检索的试验验证

及应用实践，验证了月球与行星探测数据质量检验要求的有效性以及可操作性。检索应用实

例界面图如图5所示。

数据下载是基于数据检索结果的数据下载能力，将检索结果下载到本地或者服务器。月

球与行星数据下载的能力从根本上来说依附于符合数据质量检验要求的月球与行星信息元

数据。月球与行星信息元数据元素定义的有效性和完备性为用户从海量的数据中快速定位需

要下载的数据提供了便利条件。该项功能在嫦娥系列任务、首次火星探测任务数据的下载中

得到了很好的验证。下载应用实例界面图如图6所示。

15

图5嫦娥四号任务检索应用实例界面图

图6天问一号任务数据下载界面图

(2)数据发布

数据的发布是将经过质量检验的科学数据从内网发布到外网的过程。首先将符合标准元

数据查询条件的数据从内网发布至外网，从海量的月球探测数据中快速准确的定位到需要发

布的数据并即时发布，取决于月球探测数据元数据元素是否符合质量检验要求。通过实践验

证了通过质量检验的月球信息元数据的具有这样的特性。数据从内网发布到外网的界面图如

图7所示。

16

图7数据从内网发布到外网的界面示意图

数据上传到外网后，通过月球与行星数据发布网站（/ce5web/search

Order_dataSearchData.search/）对外进行月球数据的发布。截止到目前，已经为包括美国、俄

罗斯、英国、台湾、香港、澳门等境内外上百个研究院所的近两万注册用户提供了上100TB

的月球探测数据。

图8月球与行星数据发布系统数据发布界面图（以嫦娥五号为例）

17

与此同时，通过月球与行星数据发布系统网站（/web/zhmanager/

mars1#none）向科学家核心团队进行火星探测数据的定向发布。截至到目前为止，以及为国

内外50多个科研院所300多位研究人员提供了8000多GB火星探测数据。

图9-1月球与行星发布系统数据发布界面（以天问一号为例）

图9-2月球与行星发布系统数据发布界面（以天问一号为例）

18

我国月球与行星探测核心研究团队利用发布的科学探测数据，在Nature、Science、

NationalScienceReview等国际知名期刊发表一系列科研论文，在月球与行星研究领域取得

了开创性和突破性的研究成果，提高了我国在月球与行星科学研究方面的国际影响力。

3.5.预期的应用效果

本标准的建立会促进航天技术和科学探索的发展，推进空间信息科学标准化向新领域的

延伸。通过制定月球与行星探测数据质量检验要求的标准化工作，可以丰富我国月球与行星

科学标准化基础体系结构，提高我国在月球与行星探测领域的研究地位，促进月球与行星探

测数据的应用研究，增强月球与行星探测实力。主要体现在以下几个方面：

（1）利于数据的有效管理和维护。月球与行星的探测数据具有多源、多量、多类、多

维、多主题等特征，从而决定了其管理过程是一个非常复杂的过程。月球与行星探测数据质

量检验要求以元数据的元素为检验基础，严格规范了探测数据的元数据的信息一致性、完整

性和准确性。而元数据信息是月球探测数据特征的概括和抽取，它可以帮助数据生产部门有

效管理和维护月球探测数据，建立数据文档，使数据具有可读性，不会因工作人员变动影响

对数据情况的了解，便于数据维护，从而保证数据的易用性和长期有效的利用性。

（2）帮助数据产品的生产。在月球与行星探测活动中，大量的探测数据的处理方法不

尽相同，因此生产得到的数据产品也各有差别。制定《月球与行星探测数据质量检验要求》，

可以为数据产品生产单位提供各类数据产品规范生产的依据与约束，对于形成统一的数据产

品生产流程具有重要意义。便于生产统一定义的数据产品，保证数据产品良好的继承性；

（3）方便用户使用，促进数据高效利用。符合数据质量检验要求的元数据信息是月球

探测数据特征的概括和抽取，可以提供月球探测数据集的特征资料，如数据存储、数据分类、

数据内容、数据质量、数据交换等方面的信息，便于用户查询检索各类月球探测数据，使得

用户可以方便地获取到数据的名称、来源、组织结构、适用范围等月球探测数据的相关信息，

帮助用户了解数据，以便用户处理和转换有用数据，最大限度地促进数据的高效利用。

（4）便于数据的共享与服务。制定《月球与行星探测数据质量检验要求》，建立了一

套统一、规范的数据格式，为月球探测数据共享提供了首要的基础条件。通过月球信息数据

的共享，可以使更多的人更充分地使用已有的月球探测数据资源，减少资料收集、数据采集

等重复劳动和相应费用，而把精力重点放在数据的应用及科学研究上，促进探测数据的分析

与应用，更加有效的发掘和利用月球探测数据的科学价值。

4.与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

经查证，目前我国空间科学及其应用标准中尚无同类国准。本标准符合现行的方针政策，

19

与法律、法规和强制性国家标准不存在抵触之处。在使用中，建议参考GB/T30112-2013《月

球空间坐标系》国家标准。

5.采用国际标准和国外先进标准情况

经查证，目前还不存在与月球与行星探测数据质量检验要求相关的国际标准，其内容主

要出现在一些月球与行星探测任务相关的技术报告、文献资料等中，本标准为自主创新。

6.重大分歧意见的处理和依据

本标准在编制过程中无重大分歧意见。

7.作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议

建议本标准作为推荐性国家标准发布。

8.贯彻标准的建议

本标准建议发布后即实施，建议作为月球探测工程需求分析、月球探测数据处理、数据

管理、数据共享、数据应用和综合科学研究等的主要参考依据。

建议在开展月球工程建设和科学研究的单位优先宣贯和实施。

建议发行数量根据需求确定。

9.其他应予说明的事项

无。

10.参考资料清单

本标准主要参考相关标准和资料如下：

[1]GB/T30114.1-2013空间科学及其应用术语第1部分：基础通用

[2]ISO19115:2003Geographicinformation-Metadata

[3]ISO19157:2013Geographicinformation—Dataquality，

[4]GB/T19710地理信息元数据

[5]GB/T4880.2-2000语种名称代码第2部分：3字母代码（eqvISO639-2:1998）

[6]GB/T19710-2005地理信息元数据

[7]GB/T30112-2013月球空间坐标系

[8]DD2006-05地质信息元数据标准

[9]CH/T1007-2001基础地理信息数字产品元数据

[10]GB/T41149-2021基础地理信息数据质量要求与评定

[11]Apollo11PreliminaryScienceReport，NASA

20

[12]Apollo12PreliminaryScienceReport,NASA

[13]Apollo14PreliminaryScienceReport,NASA

[14]Apollo15PreliminaryScienceReport,NASA

[15]Apollo16PreliminaryScienceReport,NASA

[16]Apollo17PreliminaryScienceReport,NASA

[17]JPLD-7669,Part2,PlanetaryDataSystemStandardsReference,March

20,2006,Version3.7

[18]JPLD-7116,Rev.E,PlanetaryzScienceDataDictionaryDocument,August

28,2002,PlanetaryDataSystem

[19]GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则

[20]GB/T20000.2-2009标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用

[21]GB/T20000.2-2009标准化工作指南第2部分：采用国际标准本标准

[22]蒋景瞳,刘若梅,周旭,等.国家标准《地理信息元数据》研制与实现若干问

题[J].地理信息世界,2004,1(5):1-5.

21

国家标准编制说明

（征求意见稿）

项目名称：月球与行星探测数据质量检验要求

计划项目代号：20214104-T-491

主要起草单位：中国科学院国家天文台

2022年10月

国家标准《月球与行星探测数据质量检验要求》编制说明

1.工作简况

1.1.任务来源

根据国标委发〔2021〕28号文《国家标准化委员会关于下达2021年第三批推荐性国家

标准计划及相关标准外文版计划的通知》的要求，本项目内容为制定国家标准《月球与行星

探测数据质量检验要求》，项目编号为20214104-T-491，归口单位为全国空间科学及其应用

标准化技术委员会（SAC/TC312）（以下简称“空间科学标委会”），负责起草单位为中国

科学院国家天文台。

1.2.背景与意义

2003年9月我国月球探测工程正式立项，按照月球探测的科学和工程目标，国家制定了

月球探测“三步走”的中长期规划。月球探测工程将分为“绕、落、回”工程三期分步实施，

其中，一期工程的主要目标是实现绕月探测，取得“奔月”、“硬着陆（受控撞月）”等工

程经验和全月球三维立体影像、月表普查等科学成果；二期工程是实现月球软着陆和自动巡

视实地勘察与探测；三期工程是实现自动采样返回。月球探测工程一期已于2007年10月24

日成功发射了“嫦娥一号”卫星，通过绕月探测飞行发回了大量探测数据，获得了全月球影

像图等重要科学成果，任务取得圆满成功。月球探测工程二期于2008年2月正式立项，2010

年10月1日，先导星“嫦娥二号”成功发射，获取了全球高分辨率影像数据，并取得了预

定着陆区月形月貌详细影像资料等重要科学成果，圆满并超额完成各项既定任务；2013年

12月2日，“嫦娥三号”发射升空并顺利地进入落月轨道，着陆器圆满地完成了月面软着陆、

释放巡视器和月基天文观测等科学实验任务；巡视器成功地实现了月面就位探测并进行了巡

视和就位探测等科学实验活动；2019年1月3日，“嫦娥四号”成功着陆在冯·卡门撞击坑

底部，在人类历史上首次实现了月球背面的软着陆和巡视探测，获取了大量月球背面探测科

学数据。月球探测工程三期于2011年正式立项，任务目标是实现月面无人采样返回。嫦娥

五号于2020年11月24日在海南文昌成功发射，在完成月球表面自动采样任务后，携带着

1731克月球样品于12月17日在内蒙古四子王旗着陆；这是中国航天最复杂、难度最大的任

务之一，实现了中国首次月球无人采样返回。

2016年1月，中国首次火星探测任务正式获得国家批准立项。2020年4月24日在第五

个“中国航天日”启动仪式上，中国国家航天局向世界公布中国行星探测任务命名为“天问

1

系列”，中国首次火星探测任务名称为“天问一号”。天问一号探测器由环绕器、着陆器和

巡视器组成，于2020年7月23日在文昌航天发射场成功发射升空，2021年2月到达火星附

近，实施火星捕获，经过3个月的环绕探测后，着陆巡视器与环绕器分离，在5月15日成

功软着陆火星表面，史无前例地一次性实现了“绕”“落”“巡”三大任务；通过环绕探测

开展火星全球性和综合性的探测，通过巡视探测开展火星表面重点地区高精度、高分辨率的

精细探测。截至目前（2022年10月）为止，天问一号上搭载的13个科学载荷获取了大量宝

贵的科学探测数据。

此外，我国探月工程四期已于2022年9月获得国家批复，将陆续开展嫦娥六号、嫦娥

七号和嫦娥八号等月球探测任务。火星采样返回、小行星和木星系等深空探测任务也在规划

中，中国新一轮的深空探测浪潮正在如火如荼的展开。

中国科学院国家天文台作为探月工程与首次火星探测工程的地面应用系统，负责科学数

据接收、处理、存档、发布等具体工作。从嫦娥一号任务到天问一号任务，对六次探测任务

中搭载的49种科学载荷的264种标准格式（L0级~L2级）科学产品数据进行了处理和生产

（见表1）。其中，嫦娥四号、天问一号任务在持续执行中，数据获取和生产处理也在持续

进行。

表1月球与行星探测任务科学载荷与数据级别列表

探测任务科学载荷数据级别

CCD立体相机0A0B012A2B2C

激光高度计√√√√√√

X射线谱仪√√√√√√

γ射线谱仪√√√√√√

嫦娥一号

干涉成像谱仪√√√√√√

微波辐射计√√√√√√

高能粒子探测器√√√√√√

太阳风离子探测器√√√√√

CCD立体相机√√√√

激光高度计√√√√√

嫦娥二号X射线谱仪√√√√√√

γ射线谱仪√√√√√√

微波辐射计√√√√√√

2

高能粒子探测器√√√√√√

太阳风离子探测器√√√√√

月基望远镜√√√√√

极紫外相机√√√√√

地形地貌相机√√√√√√

降落相机√√√√√

嫦娥三号

全景相机√√√√√√

粒子激发X射线谱仪√√√√√

测月雷达√√√√√√

红外成像光谱仪√√√√√

地形地貌相机√√√√√√

降落相机√√√√√

全景相机√√√√√√

测月雷达