1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (АО "ЦНИИмаш") по заказу Государственной корпорации по космической деятельности "Роскосмос"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 321 "Ракетно-космическая техника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 февраля 2021 г. N 43-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт устанавливает общие положения по составу и форматам стандартных продуктов автоматической обработки данных дистанционного зондирования Земли из космоса, получаемых с космических аппаратов в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра электромагнитных волн.

Настоящий стандарт предназначен для эксплуатирующих организаций, использующих комплексы автоматической обработки данных дистанционного зондирования Земли из космоса в обеспечение потребителей стандартными продуктами дистанционного зондирования Земли.

Настоящий стандарт не распространяется на космические системы гидрометеорологического, океанографического и гелиогеофизического назначения.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 57656 (ИСО 19115-2:2009) Пространственные данные. Метаданные. Часть 2. Расширения для изображений и матричных данных

ГОСТ Р 57668 (ИСО 19115-1:2014) Пространственные данные. Метаданные. Часть 1. Основные положения

ГОСТ Р 57773 (ИСО 19157:2013) Пространственные данные. Качество данных

ГОСТ Р 59079 Данные дистанционного зондирования Земли из космоса. Типы данных дистанционного зондирования Земли из космоса

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5 формат данных: Спецификация структуры данных, записанных в компьютерном файле.

3.6

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

ДЗЗ - дистанционное зондирование Земли;

КА - космический аппарат;

GeoTIFF - географический формат файла изображения с тегами;

GML - язык географический разметки (Geography Markup Language);

IETF - Инженерный совет Интернета (Internet Engineering Task Force);

JPEG - объединенная группа экспертов по фотографии (Joint Photographic Experts Group);

JSON - формат обмена данными на основе языка программирования JavaScript (JavaScript Object Notation);

KML - язык разметки Keyhole (Keyhole Markup Language);

OGC - открытый консорциум геоинформационных систем (Open Geospatial Consortium Inc.);

RPC - коэффициенты рационального многочлена (Rational Polynomial Coefficients);

TIFF - формат файла изображения с тегами (Tagged Image File Format).

Продукты, создаваемые при автоматической обработке данных ДЗЗ, получаемых с КА, должны соответствовать уровню обработки 2 и выше по ГОСТ Р 59079. Форма продуктов автоматической обработки данных ДЗЗ - компьютерный файл.

Для формирования стандартных продуктов автоматической обработки данных ДЗЗ из космоса применяются следующие процедуры:

- радиометрическая обработка данных ДЗЗ. При радиометрической обработке значение каждого отдельного пикселя изменяется независимо от значений других пикселей;

- статистическая обработка данных ДЗЗ. При статистической обработке значения пикселей изменяются в зависимости от значений других пикселей той же сцены (кадра) или в зависимости от некоторых математических величин, полученных путем применения к данным процедур математической статистики;

- геометрическая обработка данных ДЗЗ. При геометрической обработке значения пикселей исходной сцены (кадра) заменяются на новые значения, полученные путем задания новой растровой сетки и установления математических правил преобразования исходных значений в новые значения.

Процедуры радиометрической обработки включают:

- коррекцию значений по данным эталонных источников (бортовых или внешних) или согласно другим бортовым телеметрическим данным;

- радиометрическую привязку, т.е. сопоставление значений пикселей некоторым физическим величинам согласно заранее установленному правилу;

- атмосферную коррекцию по данным внешней информации (прогноз состояния атмосферы, контактные измерительные данные и др.).

Процедуры статистической обработки включают:

- устранение различных шумов и помех;

- выравнивание значений, полученных от различных элементов фотоприемного устройства (относительная радиометрическая коррекция);

- оконную фильтрацию.

Процедуры геометрической обработки включают:

- геометрическую коррекцию систематических ошибок;

- объединение сцен (кадров).

Состав продуктов (файлов) автоматической обработки данных ДЗЗ из космоса и форматы их представления в общем случае следующие:

- полноразмерные растровые данные - формат GeoTIFF (опционально со сжатием, опционально с файловой структурой) либо JPEG2000 (со сжатием без потери качества);

- обзорное изображение - формат JPEG;

- метаданные - формат XML;

- оценки качества продуктов автоматической обработки данных ДЗЗ из космоса - формат XML;

- RPC - текстовый формат, содержит коэффициенты рационального полинома;

- world-файл и proj-файл - текстовый формат, содержит параметры проекции;

- векторные файлы, описывающие контур - формат ESRI Shape и JSON;

- маски облачности и теней от облаков - форматы GML и KML.

5.2.1 Формат файла GeoTIFF - растровый графический (см. [3]). Использует спецификацию TIFF 6.0, в которую добавляется несколько видов тегов, определяющих:

- вид картографической проекции или систему географических координат;

- параметры геоида;

- размер пикселя в заданной картографической проекции или системе географических координат;

- матрицу полиномиального, сплайнового или аффинного преобразования;

- характерные параметры данных.

В формате GeoTIFF зарезервировано 6 тегов TIFF с метаданными о географической привязке:

- GeoKeyDirectoryTag (код 34735) - список характеристик, значения целочисленных характеристик, ссылки на значения вещественных и символьных характеристик;

- GeoDoubleParamsTag (код 34736) - значения вещественных характеристик;

- GeoAsciiParamsTag (код 34737) - значения символьных характеристик;

- ModelPixelScaleTag (код 33550) - информация о размере пикселя;

- ModelTransformationTag (код 34264) - коэффициенты проективного преобразования;

- ModelTiepointTag (код 33922) - список опорных точек.

5.2.2 Формат файла JPEG - растровый графический (см. [4]). Поддерживаются растры с линейным размером не более 65535 x 65535 пикселей.

5.2.3 Формат JPEG2000 - растровый графический (см. [5]), использующий технологию вейвлет-преобразования, основывающуюся на представлении сигнала в виде суперпозиции базовых функций - волновых пакетов. Алгоритм JPEG позволяет сжимать данные как с потерями, так и без потерь (режим сжатия lossless JPEG).

5.2.4 Формат файла метаданных - текстовый XML. Структура отображает описание документа и пользовательские теги.

Примечание - Состав метаданных определяется по ГОСТ Р 57668 и ГОСТ Р 57656.

5.2.5 Формат файла оценки качества продуктов автоматической обработки данных ДЗЗ из космоса - текстовый XML.

Примечание - Состав и структура содержания реестра для мер качества данных определяются по ГОСТ Р 57773.

5.2.6 Формат файла RPC - текстовый с коэффициентами рационального полинома, предназначенных для вычисления нормализованной колонки и строки в изображении, как коэффициенты многочленов нормализованной геодезической широты, долготы и высоты.

Состав данных (параметров) файла RPC в общем случае представлен в таблице 1.

5.2.7 Формат world-файл - текстовый и содержит описание отношений пиксельных координат изображения к географическим координатам. Описание включает 6 параметров:

A - масштаб растра по оси X (размер пиксела по оси X изображения);

B - масштаб растра по оси Y (размер пиксела по оси Y изображения);

C, D - параметры поворота;

E, F - параметры сдвига (географические координаты центра верхнего левого пиксела изображения).

5.2.8 Формат proj-файл - текстовый (см. [6]).

5.2.9 Формат файлов ESRI Shape - векторный формат для хранения объектов, описываемых геометрией и сопутствующими атрибутами.

Типы геометрических объектов, содержащиеся в файлах ESRI Shape, представлены в таблице 2.

Каждая запись в файлах ESRI Shape также может иметь несколько атрибутов для описания своей геометрии, например: название, температура, глубина. В формате отсутствует возможность хранения топологической информации

5.2.10 Формат файла JSON - текстовый (см. [7]), предназначен для хранения и обмена данными между различными языками программирования и программными системами.

5.2.11 Формат файла GML - текстовый XML (см. [8]), предназначен для передачи географических данных.

GML содержит примитивы, которые используются для построения схем приложений или отдельных языков.

Доступные примитивы:

- объект (Feature);

- геометрия (Geometry);

- система координат (Coordinate Reference System);

- топология (Topology);

- время (Time);

- динамический объект (Dynamic feature);

- покрытие (включая географические изображения) (Coverage);

- единица измерения (Unit of measure);

- направления (Directions);

- наблюдения (Observations);

- правила рисовки карты (Map presentation styling rules).

5.2.12 Формат файла KML - текстовый, основан на расширяемом языке разметки (XML) (см. [9]), обеспечивает представление трехмерных геопространственных данных.

KML-файл определяет один или несколько объектов, в том числе:

- пометки на карте - задается значок, отображаемый в некотором месте на карте, и его относительная величина, а также текст, цвет и величина надписи, отображаемой возле значка;

- многоугольник или набор линий - определяется цвет линий и цвет подписи;

- изображение - определяется положение изображения на поверхности Земли, а также его масштаб;

- трехмерная модель (с версии языка KML 2.1) - позволяет подключать описание трехмерных объектов.