《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验 第3部分-光学遥感影像获取》编制说明

（征求意见稿）一、工作简况（一）任务来源2021年中国遥感应用协会批准了《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取》中国遥感应用协会团体标准制定项目（中遥发〔2021〕05号），由中国科学院地理科学与资源研究所牵头组织标准编制工作。（二）工作过程起草阶段：（1）2020年3月，在高分辨率对地观测系统重大专项（民用部分）支持下，2020年4月启动《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取》研究工作，成立了编制小组，明确相关研究内容及任务分工。（2）2020年4月—2020年5月，资料收集，主要包括：收集遥感产品真实性检验和无人机数据处理等相关的国内外标准与规范、相关的书籍与文献等资料。（3）2020年6月—2020年9月，初稿编写，主要包括整理、汇总相关资料；征求相关专家意见和建议，草案编制调研，研究确定标准涵盖范围，梳理确定低空无人机光学遥感影像获取的获取内容与基本要求、获取流程、飞行平台准备与资料收集、航测单元选择、飞行方案设计、无人机航测实施、原始数据质量检查与资料移交等内容，逐条编制《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取》的相关内容。（4）2020年10月，形成《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取》工作组讨论稿及建议书，并向遥感应用协会标准化分会（以下简称标准化分会）提出立项申请。标准化分会召开了标准预审会，经过认真审查和质询，形成了可立项的意见。（5）2020年11月，起草组根据标准预审会专家意见，多次反复修改完善《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取》工作组讨论稿及建议书，再次向标准化分会提出正式立项申请。（6）2020年12月，标准化分会召开了标准正式立项审查会，经标准化分会全体委员审议，给出了确认后建议立项的意见。（7）2021年1月，起草组进一步根据标准立项审查会专家意见，修改完善《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取》工作组讨论稿及建议书，提交至标准化分会秘书处，并再次发给标准化分会全体委员确认。（8）2021年2月，经标准化分会全体委员确认后，由标准化分会上报遥感应用协会申报立项。（9）2021年3月，遥感应用协会发布团体标准立项的公告。（10）2021年4月—2021年5月，起草组进一步开展资料调研和内部交流，反复征求专家意见，同时采取走访各有关高校、科研院所和有关使用单位及生产厂家的形式，征求了对本标准的意见和建议。在此基础上，起草组进行了标准草案的相应修改，完善了标准草案的内容，撰写了相应的编制说明，形成标准征求意见稿。（三）主要参加单位和工作组成员及其所作的工作等本标准由中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院植物研究所、中国科学院空天信息创新研究院、江西翱翔星云科技有限公司、中测新图(北京)遥感技术有限责任公司、天津中科无人机应用研究院单位共同起草。主要成员：王东亮、廖小罕、叶虎平、吴骅、陈鹏飞、胡茂桂、苏艳军、王宁、肖青、郭庆华、罗祥勇。所做的工作：王东亮、廖小罕、叶虎平、吴骅、陈鹏飞、胡茂桂为主要起草人，负责方案制定、资料收集、产品调研、技术参数的确定以及标准条款编写等工作。苏艳军、王宁、谭翔、肖青、郭庆华、罗祥勇主要负责标准资料的收集、产品生产和使用情况的调研以及协助产品试验等工作。二、标准编制原则和标准主要内容（一）标准编制原则标准编制遵循“先进性、实用性、科学性”的原则。标准在编制过程中，综合参考无人机航拍、遥感产品真实性检验等领域最新研究成果，依据我国无人机飞行等相关政策、技术标准与规范，结合无人机现有的航拍能力，对《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取》涉及的术语与定义、获取内容与基本要求、获取流程、飞行平台准备与资料收集、航测单元选择、飞行方案设计、无人机航测实施、原始数据质量检查与资料移交等技术要求进行了科学规定，形成完善的技术标准体系，使其在保持先进性的同时，具有一定的可操作性和科学性，方便后续推广使用。本标准参考和借鉴的其他标准包括：《GB/T27919-2011IMU/GPS辅助航空摄影技术规范》《GB/T27920.1-2011数字航空摄影规范第1部分框幅式数字航空摄影》《GB/T27920.2-2012数字航空摄影规范第2部分推扫式数字航空摄影》、《DD2014-14机载成像高光谱遥感数据获取技术规程》《CH/Z-3004-2010低空数字航空摄影测量外业规范》《CH/Z-3005-2010低空数字航空摄影测量规范》《CH/Z3001-2010无人机航摄安全作业基本要求》（二）标准主要内容本标准规定了低空无人机光学遥感影像获取的获取内容与基本要求、获取流程、飞行平台准备与资料收集、航测单元选择、飞行方案设计、无人机航测实施、原始数据质量检查与资料移交等技术要求。本标准适用于高分卫星遥感共性遥感产品真实性检验过程中，使用低空无人机搭载框幅式多光谱相机，以及框幅式或推扫式高光谱成像仪获取多光谱、高光谱遥感影像。其它卫星遥感产品真实性检验过程中的低空无人机光学遥感影像获取工作可参照执行。（1）术语和定义本标准查阅了国内外相关的学术论文和标准，共列出了6个术语，其中4个术语来源于DD2013－12等现有标准，并根据需要稍加修改，包含：光学遥感影像、框幅式低空无人机摄影、推扫式低空无人机摄影和抽样航测单元。另有2个术语直接给出，包括：3.5抽样航测抽样调查法是指从研究对象的全部单位中抽取一部分单位进行考察和分析，并用这部分单位的数量特征去推断总体的数量特征的一种调查方法。抽样航测则是对待检验区进行抽样航测，然后利用获得抽样航测数据对高分卫星遥感共性产品进行真实性检验。结合无人机适合样带和样方调查的方法，规定：在待检验区域内，按照待检验高分卫星遥感共性产品的空间特征，设置的具有一定长度和宽度的样带或样方抽样航测单元，利用无人机抽样航测的方法。抽样航测单元内一般应包括一定的野外实测点。3.6全面航测法全面航测法需要将整个待检验区域划分为一个或多个观测分区，进行全覆盖航测，然后，对高分卫星遥感共性产品进行真实性检验。因此，全面航测法定义为：将整个待检验区域根据地形等特点，划分为一个或多个观测分区，利用无人机全覆盖航测，对高分卫星遥感共性产品进行真实性检验的方法。（2）获取内容与基本要求根据高分共性产品真实性检验的需求，结合无人机的数据能力，本标准规定获取内容为多光谱影像和高光谱影像的DN值，以及位置、姿态等后续处理需要的辅助数据。获取的无人机多光谱影像和高光谱影像基本要求包括：能生成精度优于待检验高分卫星遥感共性产品的无人机标准化遥感产品；应具有空间代表性，能涵盖待检验高分卫星遥感共性产品覆盖范围内不同下垫面或目标变量的低、中、高值像元；空间分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率、时间分辨率均应优于或相当于检验对象；与检验产品的获取时间应同步或相近。（3）飞行平台准备与资料收集无人机传感器和云台的配置要求引用了本文件第2部分中5和6的规定。无人机的配置要求引用了本文件第2部分中7的规定。飞行资料主要收集待检验高分卫星遥感共性产品时空动态数据集，或可间接反映待检验高分卫星遥感共性产品时空动态变化的替代数据集，以及测区数字高程模型（DEM）、卫星影像图、道路和气象等数据与资料，为航测单元抽样和飞行方案设计提供依据。为确保航测精度，DEM或影像图分辨率宜优于10米。（4）航测单元选择样带或样方航测单元尺寸宜根据待检验高分卫星遥感共性产品分辨率、土地利用类型、地形起伏、IMU误差积累指标，以及无人机航测作业能力确定，但同一区域对同一待检验高分卫星遥感共性产品的抽样航测单元的尺寸应一致。为确保基于无人机数据生成的遥感产品精度和代表性，同时考虑无人机的作业能力和常见高分卫星的分辨率，规定航测单元应至少覆盖待检验高分卫星遥感共性产品10×10个像元，即样带宽度或样方的边长应在待检验高分卫星遥感共性产品空间分辨率的10倍以上。（5）飞行方案设计影像分辨率。规定各摄影分区基准面的影像地面空间分辨率应不低于高分卫星影像，在确保满足待检验高分卫星遥感共性产品精度要求的前提下，本着有利于缩短成图周期、降低成本的原则确定。传感器的成像角度应遵循以下原则：传感器的航测角度宜与高分卫星传感器的获取角度一致；采用多镜头传感器采集数据时，每个镜头的倾角宜分别对应一个高分卫星传感器的线阵；通过无人机组网或单无人机多次重复方式获取多角度数据时，每架/次无人机的传感器成像角度宜分别对应一个高分卫星传感器的线阵；可适当调整成像角度以利于生成更高精度的无人机遥感产品。影像重叠度设计。参照《CH/Z3005-2020低空数字航空摄影规范，8.1.1影像重叠度》，对框幅式相机影像的重叠度进行如下规定。单张影像不能覆盖真实性检验航测单元时，影像之间应有重叠。重叠度应在航摄分区基准面上设计，要求如下：航向重叠度一般应为65%～75%；旁向重叠度一般应为30%～45%；在陡峭山区、高大建筑物密集的城镇地区、海岛、道路、管线、河流等摄区航摄时，航向和旁向重叠度设计均宜适当加大。参照《DD2014-14机载成像高光谱遥感数据获取技术规程，6.3.2.1航线敷设原则》，扫描式低空无人机摄影的航带重叠度规定为，当单条航带宽度小于真实性检验航测单元宽度时，旁向采集的影像应有重叠。重叠度应在航摄分区基准面上设计，要求如下：a）旁向重叠度一般应为20%-30%；b） 在陡峭山区、高大建筑物密集的城镇地区、海岛、道路、管线、河流等摄区航摄时，重叠度设计宜适当加大。（6）无人机航测实施本标准旨在为高分共性产品真实性检验提供无人机数据获取，因此要求航测时间一般要求与卫星过境时间同步。无法同步完成航测时，可根据待检验高分卫星遥感共性产品的变化速率、传感器对测量参数的敏感性和数据精度要求放宽航测时间。获取生长季植被指数等变化较快的产品，航测时间可放宽在卫星过境时间当天或前后5天。获取地表年内变化不明显的产品，航测时间可适当放宽到当年。组网观测。当待检验高分卫星遥感共性产品范围大或变化速率快，单架无人机无法在预定时间内完成的任务，推荐使用多架无人机组网方式进行航测。组网要求和方法应符合本文件第5部分中的规定。（7）原始数据质量检查与资料移交不同与传统全覆盖航测要求完全不能漏拍，本标准除全覆盖调查外，还需针对无人机抽样调查提供无人机抽样和全覆盖调查数据获取规范，因此参照《DD2014-14机载成像高光谱遥感数据获取技术规程，7.6.1》规定抽样航测单元的面积或分布达不到要求，以及全覆盖航测时，应对下述不合格的航带补飞或重飞：a)航带内数据采集不完整或有漏洞，应补飞；b)原始数据图像不清晰，图像过饱和或者过暗，不能辨认出与地面分辨率相适应的地物，光谱曲线不符合要求的现象，应重飞；c)单航带云和阴影面积大于10%，应重飞。三、主要试验（或验证）情况分析本文件的起草是在中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院植物研究所、中国科学院空天信息创新研究院、江西翱翔星云科技有限公司、中测新图(北京)遥感技术有限责任公司、天津中科无人机应用研究院等相关单位长期开展无人机软硬件产品研制、遥感产品真实性检验方面等工作基础上凝练提出的，在编制过程中，充分考虑低空无人机的性能特点、高分卫星遥感共性遥感产品真实性检验需求、以及技术可行性，今后在高分卫星遥感共性遥感产品真实性检验过程中，将从飞行平台准备与资料收集、航测单元选择、飞行方案设计、无人机航测实施、原始数据质量检查与资料移交等环节，遵循本标准进行无人机光学遥感影像获取。四、标准中涉及专利的情况本标不及专利问题。五、预期达到的社会效益等情况高分专项实施以来，我国已发射了高分一号、高分二号、高分三号、高分四号、高分五号和高分六号等多颗卫星，已获取涵盖不同空间分辨率、不同谱段、不同重访周期的大量高分遥感数据，基本形成完整的高分遥感数据获取体系，其中高分共性遥感产品共39+6种。降低高分共性产品的不确定性是提高高分产品可应用性的前提。本标准可以为高分遥感共性产品真实性检验的无人机光学遥感数据获取提供指导，提升高分共性产品的精度和可靠性，对实现高分共性产品精度的实时和规范性、系统性检验，整体提高我国的高分遥感定量化应用水平，服务国家社会经济发展有重大作用，具有显著的社会效益。六、采用国际标准和国外先进标准的情况本标准没有采用国际标准。本标准修订过程中未查到同类国际、国外标准。本标准水平为国内先进水平。七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性本标准与现行法律、法规和强制性标准无相互矛盾和抵触的条款冲突。但除应遵守本技术标准外，尚应符合无人机飞行等国家现行的有关强制性法规和标准的规定。八、重大分岐意见的处理经过和依据2020年8月至9月对标准进行了征求意见，2020年9完成意见处理工作（见征求意见汇总处理表）。共发函5个单位，收到5个回函单位，全部返回，提出了33条意见或建议。2020年10月29日，在北京召开团体标准立项预审会，邀请行业相关专家对标准进行了预审，与会专家提出了修改意见。2020年12月15日遥感标委会在北京会议中心开大会，对包含本标准在内的8个团标再次进行审议。处理依据和结果见附表1“征求意见汇总处理表”。无重大意见分歧。九、标准性质的建议说明建议本标准的性质为推荐性国家标准。十、贯彻标准的要求和措施建议1.首先应在实施前保证标准文本的充足供应，使高分产品真实性和无人机遥感应用的相关的高校、科研院所和有关企业等都能及时获得本标准文本，这是保证新标准贯彻实施的基础。2.本次制定的《基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取》，不仅与高校、科研院所有关，而且与无人机生产企业、遥感应用组织等相关。对于标准使用过程中容易出现的疑问，起草单位有义务进行必要的解释。3.可以针对标准使用的不同对象，如高分产品真实性和无人机遥感应用等相关单位和部门，有侧重点地进行标准的培训和宣贯，以保证标准的贯彻实施。4.建议本标准批准发布6个月后实施。十一、废止现行相关标准的建议无。十二、其他应予说明的事项无。附件1：标准工作组讨论稿意见汇总表标准项目名称：基于低空无人机的高分卫星遥感共性产品真实性检验第3部分：光学遥感影像获取标准项目负责起草单位：中国科学院地理科学与资源研究所承办人：王东亮电话：185009893102021年4月28日填写提出单位（人）处理意见及理由抽样航测单元的尺寸、数量和选取方法引用了GB/Z33451-2016中5.2的规定。新增内容为：根据待检验产品的地表类型、变量数量，及各目标变量随时间的变化情况，确定适宜的抽样方法，选择抽样航测单元。抽样航测单元量和选取方法见GB/Z33451-2016中5.2的规定。光谱分辨率达到10-2λ量级，光谱分辨率达到10-2λ量级光谱分辨率达到10-2λ量级frame框幅式低空无人机摄影Frame，frame抽样航测单元的尺寸、数量和选取方法引用了GB/Z33451-2016中5.2的规定。新增内容为：根据待检验产品的地表类型、变量数量，及各目标变量随时间的变化情况，确定适宜的抽样方法，选择抽样航测单元。抽样航测单元量和选取方法见GB/Z33451-2016中5.2的规定。DEM或影像图比例尺宜在1:1万以上。DEM或影像图比例尺宜优于1:1万。按检验范围，高分共性产品检验方法主要分为样带检验法和全面检验法，建议重新梳理，“按检验范围，高分共性产品检验方法主要分为样带检验法和全面检验法”按航测范围，航测方法主要分抽样航测法和全面航测法。大范围高分产品真实性检验，宜采用样带或样方抽样航测单元对待检验区域进行航测；小范围高分产品真实性检验，宜选用全面航测法，采用全覆盖方式对待检验区域进行航测。样带抽样航测法适用于草原、草甸、荒漠等比较开阔、均匀的地区。样方抽样航测法适用于用于山体切割剧烈、地形复杂、无人机通信条件较差或积累误差要求较小的等特殊地区。抽样航测单元选择见6航测单元抽样。抽样航测单元的尺寸、数量和选取方法引用了GB/Z33451-2016中5.2的规定。新增内容为：根据待检验产品的地表类型、变量数量，及各目标变量随时间的变化情况，确定适宜的空间抽样方法，选择抽样航测单元。抽样航测单元内一般应包括一定的野外实测点。抽样航测单元量和选取方法见GB/Z33451-2016中5.2的规定。“可采用系统抽样或分层抽样方法”建议改为“可采用空间系统抽样或空间分层抽样方法”抽样航测单元的尺寸、数量和选取方法引用了GB/Z33451-2016中5.2的规定。新增内容为：根据待检验产品的地表类型、变量数量，及各目标变量随时间的变化情况，确定适宜的空间抽样方法，选择抽样航测单元。抽样航测单元内一般应包括一定的野外实测点。抽样航测单元量和选取方法见GB/Z33451-2016中5.2的规定。平原地区一般可设为5-10km”，对于山地、丘陵如何设置参数？采纳。平原地区一般可设为5-10km”已改为：“样带抽样航测单元的长度在平原地区一般设为5-10km，山地或丘陵等地形起伏较大区域可适当缩短。”采纳。航测采纳。“各摄影分区基准面的无人机光学遥感影像图比例尺，一般应达到待检验高分共性产品的十分之一以上”已改为“各摄影分区基准面的无人机光学遥感影像图比例尺，一般应优于待检验高分共性产品的十分之一”各摄影分区基准面的无人机光学遥感影像图比例尺，一般应达到待检验高分共性产品的十分之一或以上，十分之一或以上，这些数字的来源依据不明采纳。“各摄影分区基准面的无人机光学遥感影像图比例尺，一般应达到待检验高分共性产品的十分之一或以上”1:5000采纳。“无人机的飞行速度（地速）不应高于框幅式相机的成像速度