《高分辨率遥感影像数据处理技术规范》

ICS65.020.01

CCSB04

CASME

中国中小商业企业协会团体标准

T/CASMEXXXX—XXXX

高分辨率遥感影像数据处理技术规范

征求意见稿

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国中小商业企业协会  发布

T/CASMEXXXX—XXXX

高分辨率遥感影像数据处理技术规范

1范围

本文件规定了高分辨率遥感影像数据的数据获取、处理内容、模型构建、精度与质量检查等内容。

本文件适用于高分辨率遥感影像数据的处理过程。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GBT18316-2008数字测绘成果质量检查与验收

GB/T30115-2013卫星遥感影像植被指数产品规范

GB/T32453-2015卫星对地观测数据产品分类分级规则

CH/T1026数字高程模型智联检验技术规程

CH/T9008.2基础地理信息数字成果1:500、1:1000、1:2000数字高程模型

CH/T9009.2基础地理信息数字成果1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000数字高程

模型

CH/T3004-2021低空数字航空摄影测量外业规范

NY/T3526-2019农情监测遥感数据预处理技术规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

遥感remotesensing

不接触物体本身,用传感器收集目标物的电磁波信息,经处理、分析后,识别目标物,揭示其几何、物

理特征和相互关系及其变化规律的现代科学技术。

[GB/T14950-2009,定义3.1]。

3.2

像元pixel

数字影像的基本单元。

3.3

辐射定标radiometriccalibration

根据遥感器定标方程和定标系数,将记录的量化数字灰度值转换成对应视场表观辐亮度的过程。

[GB/T30115-2013,定义3.7]

3.4

表观辐亮度apparentradiance

遥感器入瞳处观测到的辐射亮度。

[GB/T30115-2013,定义3.3]

3.5

表观反射率apparentreflectance

表观辐亮度与无大气水平场景绝对白体假设下遥感器应获得人瞳辐亮度之间的比值。

[GB/T30115-2013,定义3.6]

3.6

几何校正geometriccorrection

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为消除影像的几何畸变而进行的投影变换、目标空间平面位置校正以及不同遥感器影像间的几何匹

配校正等工作。

[GB/T32453-2015,定义3.19]

3.7

大气校正atmosphericcorrection

消除或减弱获取卫星遥感影像时,因大气传输过程中吸收或散射作用而引起的辐射畸变。

3.8

高分辨率遥感影像

空间分辨率不低于25m的光学卫星影像。

4数据获取

4.1遥感数据

4.1.1遥感数据是指经过辐射校正、传感器校正,未经过辐射定标、几何校正、大气校正的光学卫星多

光谱、宽波段影像数据。

4.1.2应根据监测的区域范围、监测作物类型、监测时间等,收集获取适宜空间分辨率和时相的遥感数

据,基本要求如下：

a)遥感数据应具有绿光波段(520nm～570nm)、红光波段(620nm～760nm)和近红外波段(760

nm～1100nm)满足遥感监测的基本需要；

b)云或浓雾覆盖像元的面积占影像总面积的百分比不超过20%。可以通过邻近多时相影像合成

晴空影像数据,以获取云覆盖或浓雾量符合要求的影像数据；

c)遥感数据应图面清晰,定位准确,无明显条纹、点状和块状噪声,无数据丢失,无严重畸变；

d)收集监测区域监测时间内覆盖目标物的有效遥感数据。

4.2其他数据

其他数据指进行监测遥感数据预处理的辅助数据，包括:

a)基础地理信息数据:包括行政区划或监测区边界、数字高程模型(DEM)等,主要用于遥感数据的

选择、裁切拼接、几何校正等。DEM数据格网间距(m)应与遥感数据空分辨率相近，其质量应

符合CH/T1026、CH/T9008.2、CH/T9009.2中相应比例尺DEM的规定；

b)卫星及遥感器参数:包括卫星的轨道高度、观测天顶角和方位角、观测时间、太阳天顶角和方

位角、遥感器的绝对辐射定标系数、相机光谱响应系数等,主要用于遥感数据的辐射定标、几

何校正、大气校正等。卫星及遥感器参数可从卫星影像提供商处获取；

c)控制点数据:地面实测或其他方式获取的地面控制点数据，主要用于几何校正及精度检验；

d)气象参数数据:包括气溶胶光学厚度、大气水汽含量等,主要用于大气校正。气象参数数据可

从自动或人工气象观测站点获取。

4.3影像要求

4.3.1影像空间分辨率

影像空间分辨率一般介于0.05m～0.20m。

4.3.2像片旋角

相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的夹角称像片旋角,像片旋角一般需低于15°。

4.3.3像片倾角

像片倾角是指无人机摄影机轴与错直方向的夹角,像片倾角一般需低于5°。

4.3.4像片重叠度

4.3.4.1像片航向重叠度应不小于53%，宜在60%～80%;旁向重叠度应大于15%，宜在30%～60%。

注：航向重叠是指相邻两张相片之间沿航线飞行方向对所摄地面有一定的重叠，通常以百分比表示。旁向重叠是指

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对于区城摄影要求两相邻航带相片之间有一定的影像重叠，常以百分比表示。

4.3.5像片质量

4.3.5.1像片及立体像对应完整覆盖所有监测区域,无漏洞。

4.3.5.2像片应清晰,细节完整,层次鲜明,色调柔和；无明显云、雾、霾、阴影,以及拖影或变形。

4.3.5.3像片间应无明显明暗差异,空间分辨率、辐射分辨率、色调等尽可能一致。

4.3.6像片内方位元素

初始像片内方位元素由相机参数中的焦距摄影中心至像主点的距离)和像主点在像框坐标系下的平

面坐标获取。

注：像片内方位元素又称“像片内定向元素”,是确定摄影光束在像方几何关系的基本参数，即像主点的像平面坐

标值和摄影机主距值。

4.3.7像片外方位元素

初始像片外方位元素应由无人机POS系统提供,主要由GNSS设备提供位置信息，IMU提供角度信

息。

注：像片外方位元素又称“像片外定向元素”，确定摄影光束在物方几何关系的基本参数，包括3个位置参数和3

个姿态参数。

4.3.8控制点

4.3.8.1控制点包括像片控制点、检查点和精度验证点，数量和布局可按照CH/T3004-2021执行。

4.3.8.2控制点应尽量选择在地形起伏较小,坚硬的地面;在目标影像上应成像清晰,大小合适，易于辨

识。

4.3.8.3布设地点应无明显干扰GNSS信号强度和定位精度的因素，不应布设在高大建筑物及地物附

近，避免遮挡。

注：精度验证点是指用来检查无人机影像预处理成果正确性的点。

5处理内容

5.1辐射定标

5.1.1表观辐亮度计算

5.1.1.1对遥感卫星影像进行辐射定标,将各波段数据(数字灰度值)转换为表观辐亮度图像。辐射定标

表观辐亮度按式(1)计算。

(1)

式中：���=�×𝐷�+�

La(λ)——卫星影像波段的表观辐亮度，单位为：W/(m·srm)；

DN(λ)——卫星影像的数字灰度值；

a,b——定标系数。a为定标斜率,b为定标偏置值，单位为：W/(m·sr·um)。

5.1.1.2传感器不同波段各有其定标系数,可从卫星影像自带元数据或卫星影像提供商处获取。需要注

意的是,随着遥感器的老化和功能衰退,定标系数会有所改变。

5.1.2表观反射率计算

根据式(1)所得La。按式(2)计算得到表观反射率ρTOA。

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

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�La(λ)d

式中：ρToaλ=�0(λ)cosθ

ρToa(λ)——卫星影像波段的表观反射率,无量纲；

La(λ)——卫星影像波段的表观辐亮度,单位为：W/(m·srum)；

d——日地距离(以天文单位计)；

E0(λ)——卫星的波段平均太阳辐照度,单位为：W/(m·um)；

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θ——太阳天顶角。

5.2几何校正

5.2.1提供RPC参数的卫星影像几何校正

5.2.1.1对于以RPC参数卫星影像配合方式提供的影像数据,宜使用RPC区域网平差模型对原始RPC

参数进行修正并结合DEM进行影像的正射校正。在正射校正过程中,除使用连接点数据外,也要使用地

面控制点数据。

5.2.1.2对于RPC正射校正后几何精度依然不满足要求的影像，可采用5.2.2中的基于多项式纠正方

法重新进行影像数据的几何精校正。

5.2.2未提供RPC参数的卫星影像几何校正

5.2.2.1对于不具备RPC参数的卫星影像,或RPC校正后精度不满足要求的影像,推荐使用多项式纠正

方法进行影像的几何精校正。

5.2.2.2几何精校正应使用实地采集的地面控制点坐标，或者使用高分辨率影像底图采集控制点，对

遥感影像进行多项式纠正，进一步消除误差。

5.2.2.3多项式纠正方法按NY/T3526-2019中7.2.2执行。

5.2.3重采样

可以采用最邻近像元法、双线性内插法、双三次卷积法等方法,进行与原遥感数据分辨率相同的重

采样.计算出校正后影像像元位置的表观辐亮度或表观反射率,形成几何校正后的遥感数据。

5.3大气校正

5.3.1方法选择

5.3.1.1大气校正的输人数据为辐射定标、几何校正后的卫星表观辐亮度或表观反射率,输出数据为地

表反射率。

5.3.1.2大气校正方法可以根据遥感器特性、地表覆盖和气象参数等条件进行选择。所选择的大气校

正方法应能基本消除大气瑞利散射、米氏散射、水汽吸收和气溶胶等的影响。

5.3.1.3大气校正中,卫星轨道高度、观测方位角、观测天顶角、观测时间、太阳天顶角、太阳方位角、

相机光谱响应函数等卫星及遥感器参数数据。

5.3.1.4可从卫星影像头文件(元数据)中获取，或自卫星影像提供商处获取大气气溶胶光学厚度、水

汽含量等大气参数应尽量使用测量方式获取,若无法获取,可使用预估值(如能见度代替气溶胶光学厚度)

代替。

5.3.2质量要求

5.3.2.1在不易获取实测地表反射率数据的情况下,可对影像中植被水体等具有独特光谱特征地物的

地表反射率值进行定性评价,评估其是否与典型植被、水体光谱特征一致。

5.3.2.2大气校正精度也可以采用地表反射率实测值定量评价,各波段地表反射率与地面同一时间、同

一地点的地表反射率实测值相比,平均相对误差应小于15%。

5.4其他预处理

5.4.1预处理应符合下列规定：

a)遥感影像辐射定标和大气校正根据传感器参数获得影像地表反射率数据；

b)影像进行几何校正，校正后的卫星影像平地、丘陵地的平面坐标误差不大于1个像元,山地的

平面坐标误差不大于2个像元；

c)影像剪裁和掩膜处理根据监测区范围、农作物种植区空间分布图确定。

5.4.2遥感数据预处理完成后，应编写预处理报告，主要内容包括：

a)影像预处理的数据源情况、处理时间；

b)影像预处理流程、几何校正方法和精度、大气校正方法和精度；

c)影像预处理人员、检查人员等信息。

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5.4.3影像植被指数应采用归一化差值植被指数(NDVI),按公式(1)计算。植被指数计算与合成应按

GB/T30115的规定执行。

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

式中：��𝐷=(�𝑛�−�𝑟�)/(�𝑛�+�𝑟�).

Rnir——近红外波段反射率；

Rred——红波段反射率。

6模型构建

6.1数据集建立

应按3:2的比例随机划分为训练样方和验证样方数据。遥感监测可在像元尺度也可在地块尺度开展。

6.2回归关系式构建

关系式应采用线性回归获取,应通过最小二乘法获取线性拟合的斜率和截距。

6.3数字高程模型

6.3.1由特征数据(山头、洼地、鞍部等)、高程点数据和等高线数据构建不规则三角网(TIN)数据,开

展数字高程模型产品的生产。

6.3.2DEM格网点高程应贴近影像立体模型地表，最大误差不超过2倍高程中误差。DEM数据如果仅用

于纠正DOM，对于地势平缓地区，精度可适当放宽至2倍。

6.3.3相邻单模型DEM之间接边，应保留至少2个网格的重叠带，DEM同名格网点的高程较差不大于2

倍DEM高程中误差。

6.3.4数字高程模型数据采用IMG格式存储。高程值采用浮点型存储,空白区域的格网高程值应赋值

-9999。根据需要数字高程模型数据也可采用TIFF格式，辅以TFW格式的地理定位信息文件。其中，地

理定位信息文件应包含以下内容：

a)DEM数据的采样间隔；

b)DEM数据的西北角地理坐标(西北角第一个格网的中心点坐标)。

6.4数字正射影像

6.4.1多个正射影像的镶嵌拼接，应保证影像接边正确、无明显的拼接痕迹:在保证地物真实性前提下,

可采用人工、直方图匹配等方法匀光匀色，消除不同影像间存在的亮度、对比度、色调等差异。

6.4.2对需要辐射定标的影像,在拼接过程中不应进行匀光匀色，避免改变原始影像的DN值。

6.4.3平原、丘陵地明显地物点的平面位置中误差不应大于图上0.5mm，山地平面位置中误差不应大

于图上0.75mm，最大误差不应超过平面位置中误差的2倍；相邻DOM的接边误差不应大于2个像元。

6.4.4数字正射影像图以影像文件和地理定位信息文件结合的方式存储。影像文件宜采用TIFF格式，

辅以TFW格式的地理定位信