衛(wèi)星遙感地質(zhì)信息產(chǎn)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(zhàn)略對經(jīng)濟社會發(fā)展具有長遠的意義[1-2]。2016年9月，習(xí)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(zhàn)略，以標準助力創(chuàng)新發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展、綠色發(fā)展、開放發(fā)展、共享發(fā)展”[2]。

一直以來，中國地質(zhì)調(diào)查局十分重視地質(zhì)調(diào)查標準化方面的建設(shè)，在地質(zhì)調(diào)查相關(guān)領(lǐng)域相繼制定了一系列的技術(shù)標準，規(guī)范了地質(zhì)調(diào)查工作內(nèi)容及流程，指導(dǎo)了地質(zhì)調(diào)查工作的順利開展。遙感技術(shù)是地質(zhì)調(diào)查重要的技術(shù)手段，且在地質(zhì)相關(guān)領(lǐng)域同樣有著廣泛的應(yīng)用，內(nèi)容涵蓋了基礎(chǔ)地質(zhì)遙感調(diào)查，礦產(chǎn)資源遙感勘查，水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、生態(tài)地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、農(nóng)業(yè)地質(zhì)、海洋地質(zhì)、軍事地質(zhì)遙感調(diào)查，礦山開發(fā)狀況遙感調(diào)查與監(jiān)測等內(nèi)容[3]。

近年來，由于國產(chǎn)衛(wèi)星技術(shù)的迅猛發(fā)展，國產(chǎn)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(shù)在地質(zhì)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨增加，并形成了一系列重要的遙感地質(zhì)調(diào)查成果和衛(wèi)星遙感地質(zhì)信息產(chǎn)品。

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

1 研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

國際上用于規(guī)范遙感技術(shù)方面的標準很多，但是涉及遙感地質(zhì)信息產(chǎn)品分類方面的較少，相關(guān)的技術(shù)標準主要集中在地理、氣象、土地、海洋、信息系統(tǒng)建設(shè)等方面。

國際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union,ITU)針對遙感衛(wèi)星的通信和性能方面，共發(fā)布遙感技術(shù)標準12項[4]；美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(U.S.Federal Geographic Data Committee，F(xiàn)GDC)側(cè)重于地理信息方面，分別于1999 年和2002年發(fā)布了相關(guān)的遙感技術(shù)標準[5]。另外，F(xiàn)GDC 還發(fā)布了一些關(guān)于土地覆蓋分類、植被分類、濕地分類等的數(shù)據(jù)標準[5]。美國材料與實驗協(xié)會(American Society for Testing and Material，ASTM)使用遙感手段進行了很多大氣相關(guān)的應(yīng)用，并制定了一些相關(guān)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(wèi)星，其制定的遙感數(shù)據(jù)標準已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)部的通用標準。NASA為地球觀測系統(tǒng)(Earth Observation System,EOS)的數(shù)據(jù)處理、分發(fā)和存檔以及促進不同學(xué)科的應(yīng)用而開發(fā)了 EOS數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)(EOS Data Information System，EOSDIS)，該系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)包括外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)、機載和船載觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和科學(xué)模型的輸出數(shù)據(jù)[7]；為了統(tǒng)一處理不同數(shù)據(jù)源，EOSDIS建立了遙感數(shù)據(jù)相關(guān)的標準集[7]。EOSDIS通過NASA地學(xué)部(Earth Science Division Standards，ESDS)共發(fā)布標準23項，這些標準分別從元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品分級、數(shù)據(jù)格式標準、遙感器和數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與獲取技術(shù)等5個方面入手，構(gòu)成了完整的遙感數(shù)據(jù)描述體系[8]。

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

另外，地理信息標準中還大量涉及遙感的內(nèi)容，這也彰顯了 3S (RS，GIS，GPS)技術(shù)的融合性。國外制訂地理信息標準的組織和機構(gòu)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(shù)委員會、FGDC和開放地理空間信息聯(lián)盟(Open Geospatial Consortium,OGC)等。ISO/TC 211在2011年發(fā)布的地理信息標準指南[9]中包含了一些的遙感方面內(nèi)容，例如與遙感通用的地理信息數(shù)據(jù)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(shù)標準體系的構(gòu)建提供了極好的參考。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國在20世紀80年代后期開始遙感技術(shù)標準體系的構(gòu)建工作，但進展較為緩慢；從2010年開始，相關(guān)工作進入了快速發(fā)展期。國內(nèi)衛(wèi)星遙感信息產(chǎn)品的生產(chǎn)主要集中在氣象、環(huán)保、減災(zāi)、地質(zhì)礦產(chǎn)等行業(yè)部門，形成了具有各自行業(yè)特色的信息產(chǎn)品。通過查閱已有資料了解到，國內(nèi)各個領(lǐng)域共發(fā)布遙感技術(shù)相關(guān)標準82項，為遙感技術(shù)在不同領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用提供了有效的指引。

在地礦行業(yè)，自2008年開始，中國地質(zhì)調(diào)查局根據(jù)遙感技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的需求程度，梳理遙感技術(shù)在地質(zhì)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，形成了遙感地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標準體系(Technical Standard System for Remote Sensing Geological Survey,TSSRSGS)[3]，為遙感地質(zhì)調(diào)查工作的規(guī)范化奠定了良好的基礎(chǔ)。

2015年，趙玉靈等[10]通過梳理遙感地質(zhì)調(diào)查的工作流程、數(shù)據(jù)源、調(diào)查比例尺等要素，將遙感地質(zhì)調(diào)查產(chǎn)品分為遙感數(shù)據(jù)、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(jù)不同分辨率、比例尺，將成果圖分50個亞類，為后續(xù)遙感地質(zhì)調(diào)查產(chǎn)品的社會化服務(wù)提供了一個思路或建議。

2 技術(shù)標準編制方法

2.1 要素與產(chǎn)品體系建立

根據(jù)目前遙感解譯工作的基本流程，“要素”是形成所有產(chǎn)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(chǎn)品”則是由要素組成的綜合成果。

根據(jù)產(chǎn)品加工的流程和綜合程度的不同，將衛(wèi)星遙感地質(zhì)信息產(chǎn)品分為基礎(chǔ)類產(chǎn)品和應(yīng)用類產(chǎn)品2大類，每種產(chǎn)品均由一種或多種要素組合形成。基礎(chǔ)類產(chǎn)品是由單個或多個要素直接組合而成；應(yīng)用類產(chǎn)品則是在基礎(chǔ)類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，通過內(nèi)容重組、加工、綜合而形成的專題綜合產(chǎn)品。

2.2 可解譯要素梳理

遙感技術(shù)目前在地質(zhì)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、生態(tài)地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、海洋地質(zhì)、軍事地質(zhì)等方面。通過以往工作經(jīng)驗和上述領(lǐng)域已有技術(shù)標準的總結(jié)，梳理出可解譯要素，各要素又根據(jù)實際的工作需求分為若干亞類。

2.3 產(chǎn)品要素確定

根據(jù)已有的調(diào)查成果產(chǎn)品以及技術(shù)標準，確定每種產(chǎn)品的要素組成，建立起從生產(chǎn)研發(fā)端到應(yīng)用服務(wù)端透明、統(tǒng)一的產(chǎn)品生產(chǎn)-應(yīng)用體系。

3 衛(wèi)星遙感地質(zhì)信息產(chǎn)品體系及組成內(nèi)容

3.1 可解譯要素

在地質(zhì)相關(guān)領(lǐng)域，共梳理出可解譯的要素15類；根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求和產(chǎn)品構(gòu)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(tǒng)計表Tab.1 Statistical table of interpretable elements

3.2 產(chǎn)品

3.2.1 基礎(chǔ)類產(chǎn)品

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

表2 基礎(chǔ)類產(chǎn)品統(tǒng)計表Tab.2 Statistical table of basic products

(續(xù)表)

3.2.2 應(yīng)用類產(chǎn)品

應(yīng)用類產(chǎn)品是在遙感解譯的基礎(chǔ)上，加入了大量的經(jīng)驗和資料性信息，對已有的基礎(chǔ)類產(chǎn)品內(nèi)容重組、加工、綜合而形成的專題綜合產(chǎn)品。這類產(chǎn)品是在已有的解譯成果的基礎(chǔ)上，通過研究分析，直接服務(wù)于生產(chǎn)需求，解決具體問題。該類產(chǎn)品均由解譯圖件和相關(guān)說明書組成，產(chǎn)品內(nèi)容如表3所示。

表3 應(yīng)用類產(chǎn)品統(tǒng)計表Tab.3 Statistical table of application products

(續(xù)表)

4 結(jié)論

通過研究工作，將衛(wèi)星遙感地質(zhì)信息產(chǎn)品分為基礎(chǔ)類產(chǎn)品和應(yīng)用類產(chǎn)品2類，并建立了“要素-基礎(chǔ)類產(chǎn)品-應(yīng)用類產(chǎn)品”的產(chǎn)品分類體系，并明確規(guī)定了各產(chǎn)品涉及的要素內(nèi)容。

衛(wèi)星遙感地質(zhì)信息產(chǎn)品分類標準的制定可以有效規(guī)范遙感地質(zhì)調(diào)查相關(guān)領(lǐng)域的成果表達，提高遙感地質(zhì)調(diào)查成果管理與服務(wù)水平，并反過來助力遙感地質(zhì)調(diào)查工作手段、流程的規(guī)范化建設(shè)。同時，該標準的建立有利于產(chǎn)品生產(chǎn)端與應(yīng)用端的高效溝通，為規(guī)范地質(zhì)調(diào)查成果產(chǎn)品的入庫管理提供技術(shù)支持。