我國遙感技術標準體系框架研究

· 文|李傳榮唐伶俐,2賈媛媛王新鴻錢永剛

1.中國科學院光電研究院,中國科學院定量遙感信息技術重點實驗室2.全國遙感技術標準化技術委員會秘書處

我國遙感技術標準體系框架研究

· 文|李傳榮1唐伶俐1,2賈媛媛1王新鴻1錢永剛1

1.中國科學院光電研究院,中國科學院定量遙感信息技術重點實驗室2.全國遙感技術標準化技術委員會秘書處

作為我國現(xiàn)階段重點培養(yǎng)和發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，遙感技術近年來得到了迅猛發(fā)展，其市場化、產(chǎn)業(yè)化趨勢日趨顯著。然而，遙感技術標準化研究與建設工作遠落后于遙感技術的發(fā)展，仍處于起步階段。為了適應蓬勃發(fā)展的遙感技術及其應用需求，有必要根據(jù)當前我國遙感技術現(xiàn)狀，從遙感技術全鏈路關鍵技術環(huán)節(jié)出發(fā)，推進我國遙感技術標準體系的逐步構(gòu)建，有序指導我國遙感技術標準化工作，提高我國遙感技術的應用水平和效益。

一、遙感技術標準化國內(nèi)外現(xiàn)狀

隨著遙感技術的快速發(fā)展，遙感技術相關標準的制定工作越來越受到重視。相比國內(nèi)，國外一些空間大國的遙感技術標準化相關研究開展的較早，成果也更為明顯[1]。國際標準化組織地理信息技術委員會（ISO/TC 211）、美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（FGDC）、數(shù)字地理空間信息工作組（DGIWC）、美國國家標準協(xié)會（ANSI）、德國標準化學會（DIN）等均已開展相關工作，已發(fā)布或正在制定一些與遙感相關的標準。例如：ISO/TC 211設立了專門的影像工作組（WG 6），組織制定了影像與柵格元數(shù)據(jù)標準（ISO 19115-2:2009）、遙感成像傳感器和數(shù)據(jù)的定標與驗證標準（ISO 19159-1:2014、ISO 19159-2:2014）等國際標準；DGIWG制定了地理參考影像GeoTIFF專用標準（STD-DR-08-09-ed1.1）等；FGDC 制定了數(shù)字正射影像內(nèi)容標準（FGDC-STD-008-1999）、遙感掃描帶數(shù)據(jù)內(nèi)容標準（FGDC-STD-009-1999）和地理空間元數(shù)據(jù)內(nèi)容標準-遙感數(shù)據(jù)擴展( FGDC-STD-012-2002)等；美國國家測繪局制定了遙感圖像傳輸格式相關的壓縮算法標準（1992 IDEX II DPCM 4.3）以及JPEG2000標準（2001-NTTFS 2.1）等；ANSI制定了圖像交換用TIFF格式的規(guī)范（ANSIX9.100-18-2007）等；DIN發(fā)布了攝影測量學和遙感 第1部分：攝影測量學數(shù)據(jù)獲取的一般和特殊術語（DIN 18716-1）、第2部分：攝影測量數(shù)據(jù)分析專用術語（DIN 18716-2）、第3部分：遙感的概念（DIN 18716-3）等。

我國遙感技術發(fā)展起步于20世紀70年代末，經(jīng)過近四十年發(fā)展，已經(jīng)具備了較強的航空、航天遙感對地觀測能力，但遙感技術標準化工作發(fā)展較為遲緩且相對分散。目前來看，與遙感技術相關的國家標準僅有為數(shù)不多的幾項，如衛(wèi)星遙感影像植被指數(shù)產(chǎn)品規(guī)范（GB/ T 30115-2013）、色散型高光譜遙感器實驗室光譜定標（GB/T 31010-2014）、遙感衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)記錄與交換格式（GB/T 31011-2014）等，制定中的遙感技術相關國家標準包括多個遙感監(jiān)測技術規(guī)范、災害遙感監(jiān)測系列規(guī)范、真實性檢驗系列規(guī)范等。盡管國家軍用標準相對豐富，內(nèi)容涉及有效載荷、地面接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路、元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、在軌影像質(zhì)量評定等多個方面，但考慮到國家軍用標準自身的特殊性，民用遙感領域很難直接予以借鑒。在航天、測繪、氣象、地質(zhì)等行業(yè)領域，我國已經(jīng)制定了一些有關遙感技術的行業(yè)規(guī)范和標準[2]，術語類標準如氣象儀器術語（QX/T 8-2002）、航空攝影術語（MH/T 0009-1996）、地質(zhì)遙感術語（DZ/T 0206-1999）等；載荷類標準如微波輻射計通用規(guī)范（QJ 2801-1996）、空間可見光相機通用技術條件（QJ 1736-1989）；地面接收系統(tǒng)類標準如地球資源衛(wèi)星地面站技術要求（QJ 3266-2006）等；產(chǎn)品類標準如航天產(chǎn)品質(zhì)量保證要求（QJ 3076-98）、測繪產(chǎn)品質(zhì)量評定標準（CH 1003-1995）；應用類標準如土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測規(guī)程（TD/T 1010-1999）、積雪遙感監(jiān)測技術導則（QX/T 96-2008）、低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范（CH/Z 3004-2010）、能見度等級與預報（QX/T 114-2010）等。這些行業(yè)標準以行業(yè)應用為目標，在一定程度上滿足了不同層面對技術標準的需求，對發(fā)展并建成我國遙感技術標準體系具有積極的作用。

綜上所述，國內(nèi)外越來越重視遙感技術標準化工作的開展。但整體來看，由于缺乏專門從事遙感技術標準化工作的國際組織機構(gòu)，遙感技術國際標準化工作進展十分緩慢，相應的國際標準數(shù)量少、涉及面窄、更新速度慢，沒有一個系統(tǒng)、完善的遙感技術標準體系指導遙感技術標準國際化發(fā)展方向。我國遙感技術標準化工作仍處于起步階段，亟待對現(xiàn)行遙感技術及應用領域有關標準及標準化工作存在的問題進行頂層分析和探討，統(tǒng)一規(guī)劃和設計相對完善與實用的標準體系總體框架，確定并部署一批急需的國家標準，為全面推進我國遙感技術產(chǎn)業(yè)化進程奠定堅實的基礎。

二、我國遙感技術標準化工作機制

隨著我國對地觀測遙感技術的快速發(fā)展，2008— 2009年國家發(fā)展改革委員會將重大技術標準的制定工作納入遙感應用領域主要研究內(nèi)容，明確提出研究制定我國自主遙感衛(wèi)星相關技術標準。為推進我國遙感技術標準化工作合理、有序、系統(tǒng)地開展，經(jīng)國家標準化管理委員會批準，2008年3月成立了國際上首個國家級遙感技術標準化技術委員會——全國遙感技術標準化技術委員會（SAC/TC 327，簡稱“遙感標委會”）。其主要職責為負責全國遙感技術領域標準化技術歸口工作，提出全國遙感技術標準化工作的方針政策和措施建議，研究制定遙感技術標準體系表、遙感技術標準制修訂計劃，組織國家標準的制修訂工作等。經(jīng)國家標準化管理委員批復的遙感標委會工作范疇為遙感技術術語，對地觀測數(shù)據(jù)數(shù)傳與接收，對地觀測存檔數(shù)據(jù)，對地觀測數(shù)據(jù)與產(chǎn)品，波譜段評價、規(guī)范，標準定標、真實性檢驗規(guī)范，波譜測試規(guī)范，遙感試驗規(guī)范等領域的標準化工作。中國科學院光電研究院為遙感標委會秘書處承擔單位，負責遙感標委會的日常工作。遙感標委會的成立標志著遙感技術標準化工作已經(jīng)得到國家的充分重視，進入了新的發(fā)展階段。

遙感標委會由來自政府主管行政部門、科研院所、行業(yè)協(xié)會（學會）、教育機構(gòu)和企業(yè)等方面的代表組成，在全體委員的共同努力下我國遙感技術標準化工作有了全面的發(fā)展。在國家標準制修訂工作方面，遙感標委會堅持公開透明原則，以服務為準繩，以質(zhì)量為核心，以需求為杠桿，實現(xiàn)了國家標準制修訂項目的穩(wěn)中有增；同時，嚴格遵守國家標準制修訂工作程序，加強標準制修訂全過程管理，通過多層審查方式保證標準質(zhì)量與水平。自2011年7月以來，遙感標委會歸口國家標準計劃項目10項，其中3項完成了報批（1項已實施、2項已發(fā)布），待申報立項國家標準項目二十余項。通過與科學技術部國家遙感中心合作，搭建了遙感技術標準研究與制定互動機制，加快了國家科技計劃成果向標準的融入和轉(zhuǎn)化，有效提升了遙感技術標準的科技含量與水平；另外，遙感標委會還同國際對地觀測衛(wèi)星委員會（CEOS）、美國國際信息技術標準委員會地理信息技術委員會（INCITS-L1）等組織/機構(gòu)開展了深入溝通與交流，積極開拓遙感技術國際標準化的工作渠道，為融入國際標準化舞臺奠定了基礎。此外，隨著遙感技術標準化工作的不斷深入，為滿足遙感技術發(fā)展及其應用需求，由遙感標委會牽頭持續(xù)開展了我國遙感技術標準體系建設工作，旨在做好遙感標準化工作頂層設計，正確指引未來遙感標準化工作的發(fā)展方向，為我國遙感技術領域標準化建設提供支持。

三、遙感技術標準體系框架構(gòu)建

遙感技術標準化工作是國家信息化建設的重要技術基礎，是引導遙感技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展和推動遙感信息共享的關鍵途徑。為促進我國遙感技術標準化工作的體系化、科學化、規(guī)范化發(fā)展，“十二五”期間，我國開展了遙感技術標準體系研究工作，對遙感技術之間的依賴關系和相互作用進行了深入研究，為科學描述和界定各項標準內(nèi)容、定位和相互關系，確定我國遙感技術標準體系框架的整體結(jié)構(gòu)以及標準的層次和分類，推動遙感技術產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

1.編制原則

遙感技術標準體系框架的編制，注重標準體系的科學性和結(jié)構(gòu)化，面向高新信息技術發(fā)展對遙感技術標準提出的新要求，兼顧與現(xiàn)行信息化有關的國家標準和國際標準的相互銜接，遵循系統(tǒng)性、全面性、先進性和可擴展性的原則。

2.遙感技術標準體系框架構(gòu)成

標準體系框架是對本領域內(nèi)標準體系的總體結(jié)構(gòu)劃分和主要架構(gòu)描述。標準體系框架的設計結(jié)合了國際遙感技術現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，從我國遙感技術發(fā)展狀況和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展角度出發(fā)，按照國家標準體系建設相關標準要求[3-6]，構(gòu)建具備系統(tǒng)性、全面性、先進性和可擴展性的我國遙感技術標準體系框架。該框架能夠加強遙感技術標準體系建設的整體概念，反映當前我國技術標準體系現(xiàn)狀，指引未來遙感標準研制工作的方向，為我國遙感技術標準化建設提供決策支持。本文僅對遙感技術標準體系頂層框架（八個標準類）進行描述及簡要說明。

（1）遙感技術通用基礎

對整個遙感技術鏈中涉及的通用概念、術語、符號、編碼、空間參照、通用格式以及波譜特性等進行統(tǒng)一規(guī)定，是遙感技術標準中具有基礎性、通用性、廣泛適用性的標準，為具體技術標準的制定提供基礎支撐。

（2）遙感數(shù)據(jù)獲取

針對遙感數(shù)據(jù)獲取鏈路中涉及的遙感器研制、遙感數(shù)據(jù)傳輸、地面數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)建設、平臺遙感特性與要求、性能測試、軟硬件要求等方面制定相關技術規(guī)范或標準，處于遙感技術鏈路中最前端的位置。

（3）遙感定標

針對不同類型遙感器（如可見光、中/熱紅外、高光譜、LiDAR、SAR、被動微波等）的輻射、光譜、幾何特性，從實驗室定標、星上/機上定標、場地定標三方面制定遙感器定標技術要求、方法流程等相關標準。遙感器定標直接服務于遙感數(shù)據(jù)預處理，為后者提供處理時所需的各類定標參數(shù)。

（4）遙感數(shù)據(jù)預處理

面向遙感數(shù)據(jù)經(jīng)地面數(shù)據(jù)處理中心處理的整個過程，凝練遙感數(shù)據(jù)預處理涉及的處理技術、初級數(shù)據(jù)產(chǎn)品、系統(tǒng)管理以及數(shù)據(jù)質(zhì)量評價等方面的共性關鍵技術，為遙感信息提取提供統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)預處理標準產(chǎn)品而制定的相關技術要求、技術方法標準，是遙感數(shù)據(jù)處理與應用中的關鍵環(huán)節(jié)。

（5）遙感信息提取

針對遙感數(shù)據(jù)預處理產(chǎn)品進行更高級別的處理和分析，包括幾何精校正、正射校正、大氣校正等高級處理，以及圖像增強、圖像分類與解譯、定量遙感參數(shù)反演、高級產(chǎn)品制作等方面，為后續(xù)各種行業(yè)應用中涉及的應用產(chǎn)品、專題圖制作等提供統(tǒng)一規(guī)范的標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品而制定的數(shù)據(jù)處理技術要求、技術方法標準。

（6）遙感真實性檢驗

針對不同類型的遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品、遙感反演產(chǎn)品、遙感應用產(chǎn)品，就真實性檢驗過程中涉及的技術方法、選址規(guī)范、測量規(guī)范、評價指標等制定相關技術要求、技術方法規(guī)范，為用戶提供遙感相關產(chǎn)品的精度評價。

（7）遙感數(shù)據(jù)管理與服務

制定遙感數(shù)據(jù)管理與服務中涉及的相關技術要求、運行管理規(guī)范等，包括數(shù)據(jù)管理與服務平臺的數(shù)據(jù)建設規(guī)范、平臺建設規(guī)范及平臺運行管理支撐規(guī)范等方面的內(nèi)容，為遙感技術體系提供服務支撐。

（8）遙感應用

面向遙感技術應用領域?qū)嶋H需求及相關技術要求，對遙感技術相關行業(yè)應用領域涉及的共性技術要求、個性技術要求等業(yè)務應用相關流程和關鍵技術規(guī)范等進行規(guī)定，為遙感技術的行業(yè)應用提供標準化指導，是前七類標準的服務對象。

四、遙感技術標準體系研究建議

1.優(yōu)化遙感技術標準體系頂層設計框架

遙感技術標準體系頂層設計工作是一項復雜而龐大的系統(tǒng)工程，其標準體系也需要隨著遙感技術標準研制工作的不斷推進和遙感技術產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展進行更新和完善，逐漸形成技術先進、協(xié)調(diào)一致、全面統(tǒng)一的標準體系，從而指導遙感技術標準化工作科學、系統(tǒng)的開展。

2.規(guī)劃遙感技術領域亟需的國家標準

隨著遙感技術標準體系頂層設計的不斷完善，有必要根據(jù)我國遙感技術發(fā)展狀況和市場應用情況，分析總結(jié)行業(yè)應用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展對標準的實際需求，從載荷研制，數(shù)據(jù)傳輸、接收、存檔，數(shù)據(jù)處理與產(chǎn)品，數(shù)據(jù)交換、共享、管理到遙感應用等各個環(huán)節(jié)開展亟需國家標準規(guī)范的研究與編制工作。按照“統(tǒng)一目標、分類實施、協(xié)同發(fā)展”的基本原則統(tǒng)一規(guī)劃國家標準的研究與編制方案，改變我國遙感技術標準化工作滯后的局面，推動我國遙感技術產(chǎn)業(yè)化和遙感技術標準化工作的快速發(fā)展。

3.探索遙感技術國家標準研究新機制

遙感技術具有多技術交叉、多行業(yè)領域滲透、產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度高等顯著特點。因此，為推進遙感技術標準體系的有效實施，需要以綜合標準化理論為指導，著眼產(chǎn)業(yè)發(fā)展和標準應用前景，把握市場變化風向標，創(chuàng)新遙感技術標準化新機制，健全標準化與科技結(jié)合互動機制，強化事業(yè)單位、行業(yè)組織與企業(yè)之間的有機融合，聯(lián)合研究、制定和實施遙感技術國家標準，解決標準制定承擔單位范圍窄、標準發(fā)布后宣貫實施不力等系列問題，以標準化融合推進多技術融合，以科技創(chuàng)新促進標準水平提升，實現(xiàn)遙感技術標準體系實施的系統(tǒng)性效應，滿足市場對國家標準的需求，最終實現(xiàn)遙感技術標準化的跨越式發(fā)展。

4.推動遙感技術標準國際化發(fā)展

隨著我國遙感技術國家標準制修訂工作的開展，遙感技術國際標準化已是當前迫切需要努力的發(fā)展方向。遙感技術作為我國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，除了重視借鑒國外遙感標準化工作的新思路、新方法，提高我國遙感標準的整體性和協(xié)調(diào)性之外，還需積極宣傳我國遙感技術標準化工作進展情況，與國際知名專家進行標準化技術交流與合作，爭取獲得更多國際同行的認可與支持，推進遙感技術國際標準化發(fā)展進程，加速我國遙感技術標準同國際標準的接軌，增強我國在國際遙感技術標準研究領域的地位和影響力。另外，需要加大力度培養(yǎng)國際標準化人才，加深對國際標準化工作機制的認識與理解，提高從事國際標準化人員的業(yè)務能力，加快我國遙感技術標準向國際標準邁進的步伐。

五、結(jié)束語

隨著我國遙感技術的快速發(fā)展，遙感技術標準化工作在國民經(jīng)濟建設中將起到越來越重要的作用。以遙感技術標準化需求為導向，整合我國遙感技術各相關領域的意見和建議，初步建立了遙感技術標準體系框架。伴隨研究工作的深入開展以及遙感技術領域業(yè)內(nèi)專家的廣泛參與，最終可望形成一套全面、系統(tǒng)、可擴展的遙感技術標準體系，將對我國遙感技術標準化工作科學化、合理化發(fā)展起到有效的指導作用。

[1]習曉環(huán),姜小光,唐伶俐,等.我國遙感技術標準化工作及規(guī)劃[J].遙感信息,2009(5):87-89.

[2]Yuan-Yuan Jia,Lingli Tang,Chuanrong Li,et al.Current status and development of remote sensing technology standardization in China.IGARSS 2012: 2775-2777.

[3]GB/T 13016-2009 標準體系表編制原則和要求.

[4]GB/T 15496-2003 企業(yè)標準體系要求.

[5]GB/T 13017-2008 企業(yè)標準體系表編制指南.

[6]GB/T 30226-2013 服務業(yè)標準體系編寫指南.