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地理信息遥感影像传感器及数据的定标与验证第1部分：光学传感器标准发展报告

EnglishTitle:DevelopmentReportonGeographicInformation-CalibrationandValidationofRemoteSensingImageSensorsandData-Part1:OpticalSensors

摘要

随着遥感技术的快速发展，光学传感器作为地理信息获取的重要数据源，其数据质量直接影响着地理信息产品的精度和可靠性。本报告围绕《地理信息遥感影像传感器及数据的定标与验证第1部分：光学传感器》国家标准的制定工作，系统阐述了标准立项的目的意义、适用范围和主要技术内容。报告指出，光学传感器的定标与验证是确保遥感数据质量的关键环节，通过建立标准化的定标与验证流程，能够有效提升遥感数据的准确性和可比性。本标准明确了机载和星载光学传感器的几何定标、辐射定标方法，规定了定标设备的技术要求和定标信息的验证流程，同时完善了与定标验证相关的元数据规范。该标准的制定将填补国内在光学遥感传感器定标验证领域的标准空白，为地理信息产业的健康发展提供技术支撑，对推动我国遥感技术的标准化、规范化发展具有重要意义。

关键词

地理信息；遥感影像；光学传感器；定标；验证；几何定标；辐射定标；元数据

GeographicInformation;RemoteSensingImage;OpticalSensor;Calibration;Validation;GeometricCalibration;RadiometricCalibration;Metadata

正文

一、标准制定的目的与意义

影像传感器是现代地理信息获取体系中的核心数据源之一，其性能直接决定了地理信息数据的质量水平。随着遥感技术的广泛应用，光学传感器采集的影像数据已成为空间信息测量和波谱特征分析的重要基础，这些数据被广泛应用于地形测绘、城市规划、地质制图、环境监测、农业估产、灾害评估等多个重要领域。在这些应用场景中，最终产品的质量可靠性完全依赖于数据获取设备的精度水平，而这种精度必须通过科学规范的定标过程来保证。

定标过程是一个技术复杂、耗时较长的系统工程。在实际操作中，由于资源限制和操作可行性考虑，通常会在相邻两次完整定标之间设置较长时间间隔。为了弥补这种时间间隔可能带来的数据质量风险，需要采用相对简单的中间定标过程进行补充监测，这种中间定标过程在本标准中被明确定义为验证。通过建立验证机制，不仅能够有效缩短质量控制的时间间隔，还能确保产品在整个生命周期内的质量可控性。

当前，遥感影像传感器技术呈现多元化发展态势，除了主流的光学传感器外，还包括雷达传感器、激光雷达传感器等多种类型。不同技术路线的传感器在标准化需求方面存在显著差异，需要制定针对性的技术标准。光学传感器作为应用范围最广、使用频率最高的遥感影像传感器类型，其定标流程的标准化以及定标信息验证的规范化具有特别重要的现实意义。建立统一的光学传感器定标验证标准，能够有效促进不同来源遥感数据的互操作性和可比性，为多源数据融合应用奠定技术基础。

二、标准范围与主要技术内容

1.标准范围界定

本标准明确规定了适用于机载和星载遥感影像传感器的定标与验证技术要求。在定标方面，标准详细定义了仪器在几何、辐射、光谱等关键性能参数的实验室定标方法和实地定标方法。几何定标主要涉及传感器的内外方位元素、镜头畸变等参数的确定；辐射定标包括辐射响应特性、动态范围、信噪比等参数的校准；光谱定标则关注光谱响应函数、波段中心波长等特征的标定。

在验证方面，标准建立了对定标信息的有效性验证方法体系，包括定标结果的精度评估、稳定性监测和可靠性验证等环节。特别需要指出的是，本标准还系统规定了未在其他地理信息国际标准中明确定义的、与定标和验证过程相关的元数据规范要求，这些元数据包括定标环境条件、定标设备信息、定标人员资质、定标时间等关键信息。

本标准涵盖的具体传感器类型包括框幅式相机和线阵相机（二维CCD扫描式）两类主流光学传感器。框幅式相机主要适用于航空摄影测量领域，具有成像几何关系简单、数据处理便捷等特点；线阵相机则主要应用于卫星遥感领域，具有扫描范围大、工作效率高等优势。针对这两类传感器的技术特点，标准分别制定了相应的定标验证要求。

2.主要技术内容

本标准的技术内容体系完整、结构清晰，主要包括以下几个核心部分：

几何定标技术规范部分详细规定了光学传感器几何参数的定标方法和流程。具体包括相机内方位元素（主点位置、主距）的测定、光学镜头畸变（径向畸变、切向畸变）的校正、CCD面阵或线阵几何特性的检测等内容。几何定标采用实验室定标与野外定标相结合的方式，实验室定标主要