衛星遙感地質信息產品分類標準研究進展

蔣 校，鐘 昶，連 錚，吳亮廷，邵治濤

(中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083)

0 引言

標準是人類文明進步的成果實施標準化戰略對經濟社會發展具有長遠的意義[1-2]。2016年9月，習近平總書記在第39屆國際標準化組織大會的賀詞中也指出：“中國將積極實施標準化戰略，以標準助力創新發展、協調發展、綠色發展、開放發展、共享發展”[2]。

一直以來，中國地質調查局十分重視地質調查標準化方面的建設，在地質調查相關領域相繼制定了一系列的技術標準，規范了地質調查工作內容及流程，指導了地質調查工作的順利開展。遙感技術是地質調查重要的技術手段，且在地質相關領域同樣有著廣泛的應用，內容涵蓋了基礎地質遙感調查，礦產資源遙感勘查，水文地質、工程地質、生態地質、環境地質、災害地質、農業地質、海洋地質、軍事地質遙感調查，礦山開發狀況遙感調查與監測等內容[3]。

近年來，由于國產衛星技術的迅猛發展，國產遙感影像的空間分辨率和時間分辨率均取得了大幅提升，傳感器類型更加豐富，從而使遙感技術在地質相關領域的應用日趨增加，并形成了一系列重要的遙感地質調查成果和衛星遙感地質信息產品。

在取得重要成果的同時，遙感技術標準的發展稍顯不足。例如，已有的技術標準一般只針對某個具體的項目或研究內容，甚至有些標準僅僅針對于特定的比例尺。而在衛星遙感地質信息產品的總結、梳理、規范方面，相關標準嚴重缺失，因此急需建立一套關于衛星遙感地質信息產品分類的技術標準，用來規范不同內容、不同類型的遙感地質解譯、遙感地質調查與監測、遙感地質制圖等成果產品，從而支撐中國地質調查局對地質調查項目成果的管理，加強對相關企事業單位需求的服務。為此，本文在中國地質調查局地質調查項目“地質調查標準化與標準制修訂”的支持下，開展了衛星遙感地質信息產品分類標準研究，為建立衛星遙感地質信息產品分類體系、規范地質調查成果入庫提供技術支持。

1 研究現狀

1.1 國外研究現狀

國際上用于規范遙感技術方面的標準很多，但是涉及遙感地質信息產品分類方面的較少，相關的技術標準主要集中在地理、氣象、土地、海洋、信息系統建設等方面。

國際電信聯盟(International Telecommunication Union,ITU)針對遙感衛星的通信和性能方面，共發布遙感技術標準12項[4]；美國聯邦地理數據委員會(U.S.Federal Geographic Data Committee，FGDC)側重于地理信息方面，分別于1999 年和2002年發布了相關的遙感技術標準[5]。另外，FGDC 還發布了一些關于土地覆蓋分類、植被分類、濕地分類等的數據標準[5]。美國材料與實驗協會(American Society for Testing and Material，ASTM)使用遙感手段進行了很多大氣相關的應用，并制定了一些相關標準[6]。

美國國家航空和宇宙航行局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)由于擁有眾多的遙感衛星，其制定的遙感數據標準已經成為行業內部的通用標準。NASA為地球觀測系統(Earth Observation System,EOS)的數據處理、分發和存檔以及促進不同學科的應用而開發了 EOS數據信息系統(EOS Data Information System，EOSDIS)，該系統處理的數據包括外業調查數據、機載和船載觀測數據、衛星遙感數據和科學模型的輸出數據[7]；為了統一處理不同數據源，EOSDIS建立了遙感數據相關的標準集[7]。EOSDIS通過NASA地學部(Earth Science Division Standards，ESDS)共發布標準23項，這些標準分別從元數據、數據產品分級、數據格式標準、遙感器和數據發現與獲取技術等5個方面入手，構成了完整的遙感數據描述體系[8]。

在歐洲，德國標準化協會(German Institute for Standardization，DIN)和法國標準協會(Association Francaisede Normalisation,AFNOR)在近年均制定或計劃制訂一些與遙感有關的標準，如DIN在2012年發布的《攝影測量與遙感：術語與定義》、《攝影測量產品》等；AFNOR在2015年完成的《遙感成像傳感器和數據定標與檢校》。

另外，地理信息標準中還大量涉及遙感的內容，這也彰顯了 3S (RS，GIS，GPS)技術的融合性。國外制訂地理信息標準的組織和機構主要有國際標準化組織 (International Organization for Standardization,ISO)地理信息和測繪(211)技術委員會、FGDC和開放地理空間信息聯盟(Open Geospatial Consortium,OGC)等。ISO/TC 211在2011年發布的地理信息標準指南[9]中包含了一些的遙感方面內容，例如與遙感通用的地理信息數據標準、基于坐標的空間參照等。地理信息標準指南中明確地說明了地理信息標準體系的框架，這個體系為遙感技術標準體系的構建提供了極好的參考。

1.2 國內研究現狀

我國在20世紀80年代后期開始遙感技術標準體系的構建工作，但進展較為緩慢；從2010年開始，相關工作進入了快速發展期。國內衛星遙感信息產品的生產主要集中在氣象、環保、減災、地質礦產等行業部門，形成了具有各自行業特色的信息產品。通過查閱已有資料了解到，國內各個領域共發布遙感技術相關標準82項，為遙感技術在不同領域的發展應用提供了有效的指引。

在地礦行業，自2008年開始，中國地質調查局根據遙感技術的發展和業務領域的需求程度，梳理遙感技術在地質相關領域的應用范圍，形成了遙感地質調查技術標準體系(Technical Standard System for Remote Sensing Geological Survey,TSSRSGS)[3]，為遙感地質調查工作的規范化奠定了良好的基礎。

2015年，趙玉靈等[10]通過梳理遙感地質調查的工作流程、數據源、調查比例尺等要素，將遙感地質調查產品分為遙感數據、影像類成果、解譯(判釋)類成果、綜合類成果和專題類成果等5個類別；同時，根據不同分辨率、比例尺，將成果圖分50個亞類，為后續遙感地質調查產品的社會化服務提供了一個思路或建議。

2 技術標準編制方法

2.1 要素與產品體系建立

根據目前遙感解譯工作的基本流程，“要素”是形成所有產品的最基本單元，在具體的解譯工作中被理解為可以通過遙感影像直接提取的地表信息；“產品”則是由要素組成的綜合成果。

根據產品加工的流程和綜合程度的不同，將衛星遙感地質信息產品分為基礎類產品和應用類產品2大類，每種產品均由一種或多種要素組合形成。基礎類產品是由單個或多個要素直接組合而成；應用類產品則是在基礎類產品的基礎上，通過內容重組、加工、綜合而形成的專題綜合產品。

2.2 可解譯要素梳理

遙感技術目前在地質相關領域的應用主要集中在區域地質、礦產地質、水文地質、工程地質、生態地質、環境地質、海洋地質、軍事地質等方面。通過以往工作經驗和上述領域已有技術標準的總結，梳理出可解譯要素，各要素又根據實際的工作需求分為若干亞類。

2.3 產品要素確定

根據已有的調查成果產品以及技術標準，確定每種產品的要素組成，建立起從生產研發端到應用服務端透明、統一的產品生產-應用體系。

3 衛星遙感地質信息產品體系及組成內容

3.1 可解譯要素

在地質相關領域，共梳理出可解譯的要素15類；根據具體業務需求和產品構成的需要，又將各個要素分為若干亞類(表1)。

表1 可解譯要素統計表Tab.1 Statistical table of interpretable elements

3.2 產品

3.2.1 基礎類產品

基礎類產品是在由單一或多個要素(要素亞類)直接組合未經過加工而成的信息產品，反映的是地表要素的實際情況，不加入后期人為的經驗、推斷等研究內容。該類產品均由解譯圖件和相關說明書組成，產品內容如表2所示。

表2 基礎類產品統計表Tab.2 Statistical table of basic products

(續表)

3.2.2 應用類產品

應用類產品是在遙感解譯的基礎上，加入了大量的經驗和資料性信息，對已有的基礎類產品內容重組、加工、綜合而形成的專題綜合產品。這類產品是在已有的解譯成果的基礎上，通過研究分析，直接服務于生產需求，解決具體問題。該類產品均由解譯圖件和相關說明書組成，產品內容如表3所示。

表3 應用類產品統計表Tab.3 Statistical table of application products

(續表)

4 結論

通過研究工作，將衛星遙感地質信息產品分為基礎類產品和應用類產品2類，并建立了“要素-基礎類產品-應用類產品”的產品分類體系，并明確規定了各產品涉及的要素內容。

衛星遙感地質信息產品分類標準的制定可以有效規范遙感地質調查相關領域的成果表達，提高遙感地質調查成果管理與服務水平，并反過來助力遙感地質調查工作手段、流程的規范化建設。同時，該標準的建立有利于產品生產端與應用端的高效溝通，為規范地質調查成果產品的入庫管理提供技術支持。