1.1. 数据技术获取方案
1.1.1. 影像采集方案
根据项目对分辨率、现势性的要求，制订数据获取方案，数据采集技术流程如下：1.1.2. 卫星影像原始成果元数据提交要求
| 序号 | 数据项 | 字段名称 | 数据类型 | 长度 | 必填项 | 填写样例 |
| 产品基本情况 | ||||||
| 1 | 元数据名称 | MetadataName | TEXT | 30 | 必填 | 元数据_2013年原始卫星影像 |
| 2 | 元数据创建日期 | MetadataDate | DATE | 10 | 必填 | 2012-2-1 |
| 3 | 产品名称 | ProductName | TEXT | 30 | 必填 | 原始卫星影像_2013 |
| 4 | 产品所有权单位名称 | Owner | TEXT | 32 | 必填 | 规划管理局 |
| 5 | 产品生产单位名称 | Producer | TEXT | 32 | 必填 | XXX公司 |
| 6 | 产品生产日期 | ProduceDate | DATE | 10 | 必填 | 2012-2-1 |
| 7 | 更新频率 | UpdateFrequency | TEXT | 12 | 选填 | 一年一次 |
| 8 | 合同名称 | ProName | TEXT | 30 | 必填 | 2015年卫星影像采购 |
| 9 | 摘要 | Abstract | TEXT | 100 | 必填 | 覆盖 |
| 数据源情况 | ||||||
| 10 | 所采用大地基准 | GeodeticDatum | TEXT | 30 | 必填 | WGS84 |
| 11 | 高程系 | Elevation System | TEXT | 50 | 必填 | 1985国家高程基准 |
| 12 | 影像色彩模式 | ImgColorModel | TEXT | 8 | 必填 | 全色/多光谱 |
| 13 | 像素位数 | PixelBits | INTEGER | 必填 | 16 | |
| 14 | 整景数据量大小 | ImgSize | DOUBLE | 20，保留1位小数 | 必填 | 4GB |
| 15 | 数据格式 | DataFormat | TEXT | 12 | 必填 | TIF |
| 16 | 影像左下角X坐标 | SouthWestAbs | DOUBLE | 20，保留2位小数 | 必填 | 1800056.62 |
| 17 | 影像左下角Y坐标 | SouthWestOrd | DOUBLE | 20，保留2位小数 | 必填 | 2112941.36 |
| 18 | 影像左上角X坐标 | NorthWestAbs | DOUBLE | 20，保留2位小数 | 必填 | 1799657.93 |
| 19 | 影像左上角Y坐标 | NorthWestOrd | DOUBLE | 20，保留2位小数 | 必填 | 2478466.62 |
| 20 | 影像右上角X坐标 | NorthEastAbs | DOUBLE | 20，保留2位小数 | 必填 | 2107232.81 |
| 21 | 影像右上角Y坐标 | NorthEastOrd | DOUBLE | 20，保留2位小数 | 必填 | 2477237.56 |
| 22 | 影像右下角X坐标 | SouthEastAbs | DOUBLE | 20，保留2位小数 | 必填 | 2104803.18 |
| 23 | 影像右下角Y坐标 | SouthEastOrd | DOUBLE | 20，保留2位小数 | 必填 | 2113634.05 |
| 24 | 卫星名称 | SateName | TEXT | 32 | 必填 | WorldView-3 |
| 25 | 带号 | StripID | TEXT | 16 | 必填 | 10100100017C2400 |
| 26 | 标准纬线 | StandardLatitude | DOUBLE | 16 | 必填 | 25° |
| 27 | 中央经线经度 | CentralMerLongitude | DOUBLE | 16 | 必填 | 117° |
| 28 | 投影原点纬度 | MapProLatitudeOri | DOUBLE | 16 | 必填 | 47° |
| 29 | 投影中心经度 | MapProLongitudeCen | DOUBLE | 16 | 必填 | 65° |
| 30 | 投影中心经纬度 | MapProLaLoCentral | DOUBLE | 32 | 必填 | 103°40'40.82" E |
| 31 | 中央经线比例尺因子 | CentralMerScaleFactor | DOUBLE | 16 | 必填 | 0.9996 |
| 32 | 生产比例尺 | ProductScale | TEXT | 20 | 必填 | 1.430555556 |
| 33 | 全色卫星影像侧视角 | PBSideAngle | DOUBLE | 20,保留3位小数 | 必填 | 25 |
| 34 | 全色卫星影像轨道号 | PBOrbitCode | TEXT | 32 | 必填 | 052841124010_01_P012 |
| 35 | 全色卫星影像传感器类型 | PBSensorType | TEXT | 12 | 必填 | CCD |
| 36 | 全色卫星影像分辨率 | PBResolution | DOUBLE | 10,保留1位小数 | 必填 | 0.31 |
| 37 | 全色卫星影像获取时间 | PBDate | DATE | 10 | 必填 | 2012-9-19 |
| 38 | 多光谱卫星影像侧视角 | MBSideAngle | DOUBLE | 20,保留3位小数 | 必填 | 25 |
| 39 | 多光谱卫星影像轨道号 | MBOrbitCode | TEXT | 32 | 必填 | 052841124010_01_P012 |
| 40 | 多光谱影像传感器类型 | MBSensorType | TEXT | 12 | 必填 | CCD |
| 41 | 多光谱波段数量 | MBNum | INTEGER | 必填 | 4 | |
| 42 | 多光谱波段名称 | MBName | TEXT | 32 | 必填 | R/G/B/NIR |
| 43 | 多光谱卫星影像分辨率 | MBResolution | DOUBLE | 10,保留1位小数 | 必填 | 1.2 |
| 44 | 多光谱卫星影像获取时间 | MBDate | DATE | 10 | 必填 | 2012-9-19 |
| 质量评价 | ||||||
| 45 | 卫星影像云覆盖 | CloudCover | DOUBLE | 20,保留2位小数 | 必填 | 0.12 |
| 46 | 质量总评价 | ConclusionIns | TEXT | 64 | 必填 | 合格 |
| 47 | 质量检验评价单位 | InsCheckUnit | TEXT | 32 | 必填 | 产品质量监督检验站 |
| 48 | 质量检验人 | InsCheckName | TEXT | 12 | 必填 | 张三 |
| 49 | 评检日期 | InsCheckDate | DATE | 10 | 必填 | 2013-2-1 |
1.1.3. DIGITALGLOBE影像存档数据获取流程
将范围与DIGITALGLOBE存档数据范围叠合，并对照本项目的数据技术指标，以时相新、质量好的合格数据为优先选择，分析出符合招标要求的存档数据，并对筛选出来的数据进行数据质量检查，通过质检的数据可直接提交或进行生产处理。存档数据获取过程中对各步骤的描述如下：
（1）数据分析
将用户给出的矢量范围与DIGITALGLOBE存档数据范围相叠合，并对照本项目的数据技术指标，以时相新的合格数据为优先选择，分析出符合招标要求的存档数据。
反复核查存档数据质量及其范围，并将存档范围交由客户进行认可，经过认可后则可进行存档数据的提交。
（2）数据提交
按照招标要求对存档数据进行质量检查，通过质检的数据即可直接进行提交。在提供影像数据的同时，提供项目完成情况的文字和图表说明。如有出现某部分数据没有通过客户认可的情况，则即刻进行数据补缝工作。
（3）项目跟踪总结
对项目过程进行跟踪，并及时进行项目总结，包括数据接收情况、质量检查情况、数据提交情况、项目进度等。
1.1.4. DIGITALGLOBE编程数据采集流程
编程数据采集流程中，对各步骤的主要技术方法描述如下：（1）编程预测
我方将编程范围提供给美国DIGITALGLOBE公司，DIGITALGLOBE技术人员在我方制定的采集计划基础上进行详细的编程预测。我方将反馈的编程预测结果与采集计划相结合，及时将变动情况向客户通报。
（2）数据采集与预处理
DIGITALGLOBE公司技术人员把指令（拍摄的区域）传送到卫星上，卫星按照指令进行数据的接收。数据采集后由接收站接收，利用快速光纤传到处理中心进行数据预处理。预处理包括传感器校正和辐射校正，提供附带RPC的GeoTM/1B标准格式产品。
（3）数据接收及检查
我方对经过预处理的卫星数据进行接收、完备性检查及归档。当编程数据完成采集接收后，我方立即对接收的数据进行覆盖范围分析与数据质量检查。将通过质检合格的数据准备提交，并将未采集数据的覆盖范围发送给客户和美国DIGITALGLOBE公司，用于项目的对照与审核。
（4）数据提交
按照招标要求提供影像数据。在提供影像数据的同时，提供项目完成情况的文字和图表说明。
（5）项目跟踪总结
对项目过程进行跟踪，并及时进行项目总结，包括数据接收情况、质量检查情况、数据提交情况、项目进度等。
1.1.5. 数据源介绍
根据项目需求，本项目生产拟采用高分辨率卫星影像原始数据采集，数据源为GeoEye、WorldView2、WorldView3、WorldView4，卫星影像GeoEye、WorldView2、WorldView3、WorldView4是目前全球最大的商业卫星运营商Digital Globe公司旗下的高分辨率卫星，它具有全球空间分辨率最高、无控定位精度最高等显著特点。1.1.5.1. GeoEye-1卫星介绍
GeoEye-1卫星于2008年9月6日成功发射，是世界上最高分辨率、最精确的商业地球影像卫星之一。GeoEye-1卫星轨道高度681千米，星下点幅宽15.2千米，星下点分辨率全色0.41米，多光谱1.65米，采集数据分别为0.5米和2米分辨率，重访周期1-3天。GeoEye系列GeoEye-1卫星基本参数
| GeoEye-1 | |
| 发射时间 | 2008年9月6日 |
| 发射基地 | 加利福尼亚范登堡空军基地 |
| 运载火箭 | Delta II |
| 重量 | 1955kg |
| 设计寿命 | 设计寿命7年，燃料够用10年 |
| 星上存储量 | 1TB |
| 数据下传速率 | 700 Mbps |
| 轨道高度 | 681 km |
| 轨道倾角 | 98° |
| 轨道周期 | 98 mins |
| 轨道类型 | 太阳同步轨道 |
| 卫星过境时间 | 10:30 A.M. |
| 视场角 | 1.28° |
| 相机获取模式 | 全色和多光谱同时获取 |
| 空间分辨率（星下点） | 全色0.41m，多光谱1.65m |
| 波谱范围 |
全色450-800nm 蓝450-510nm 绿510-580nm 红655-690nm 近红外780-920nm |
| 星下点NIIRS | 5.7 |
| 重访周期 | 3 days |
| 动态范围 | 11 bit |
| 幅宽 | 15.2km |
| 单景面积 | 231 km2 |
| 获取能力 | 全色700,000（km2/day）多光谱350,000（km2/day） |
| 立体夹角 | 30°~45° |
| 基高比 | 0.54~0.87 |
| 单片产品定位精度（无控） | 5m CE90 |
| 立体产品定位精度（无控） |
4 m CE90 6 m LE90 |
1.1.5.2. WorldView-2卫星介绍
WorldView-2在2009年发射，该卫星的运行轨道高度770km。能够提供0.5米的分辨率的全色和1.8米分辨率的多光谱影像。星载多光谱传感器不仅具有4个标准波段（红、绿、蓝和近红外1），还将包括4个新的波段（海岸监测、黄、红波段的边缘和近红外2）。增加的波段信息，为用户提供进行精确变化检测和制图的能力。WorldView-2卫星参数
| 项目 | 指标 |
| 发射日期 | 2009年10月 |
| 轨道 | 高度770km |
| 类型：太阳同步，降交点地方时上午10:30 | |
| 周期：100 min | |
| 任务寿命 | 7.25年（包括所有消耗品和降解物，如推进剂） |
| 卫星尺寸、重量、功率 | 4.3米高，2.5米宽，太阳能电池帆板展开后总跨度7.1米 |
| 重2800kg | |
| 太阳能电池3.2kw，蓄电池100Ahr | |
| 遥感器波段 | 全色+8个多光谱段 |
| 4个标准谱段：红、绿、蓝、近红外 | |
| 4个新增谱段：红边、海岸、黄、近红外2 | |
| 遥感器分辨率 |
全色：星下点处：0.46m（GSD） 偏离星下点200处：0.52m（GSD） |
|
多光谱：星下点处：1.8m（GSD） 偏离星下点200处：2.4m（GSD） | |
| （注意：对于非政府用户，图像必须重采样成0.5m） | |
| 动态范围 | 每像元11 bit |
| 延时积分（TDI） | 全色：从8到64有6级可供选择 |
| 多光谱：从3到24有7级可供选择 | |
| 成像带宽 | 星下点处16.4km |
| 姿态测定与控制 | 三轴稳定 |
| 作动器：控制力矩陀螺（CMG） | |
| 敏感器：星敏感器，固体惯性参照器，GPS | |
| 指向精度与认知 | 精度：成像开始和停止时<500m |
| 认知：支持下面列出的地理定位精度 | |
| 重新瞄准目标的敏捷性 | 加速度：1.5°/s/s |
| 速率：3.5°/s | |
| 侧摆300km所需的时间：9s | |
| 星载存储器 | 基础数据 |
| 基础数据立体像对 | |
| 标准数据产品 | 固态，具有检错和纠错能力，容量为2199Gbit |
| 数据传输 | 图像与辅助数据：800Mbit/s，X波段 |
| 内务数据：4、16或32kbit/s实时，524kbit/s存储 | |
| 指令数据：2或64kbit/s ，S波段 | |
| 最大侧摆角和相应的地面宽度 | 标称+ -400=星下左右两侧各1355km |
| 可由选择的采样更高角度 | |
| 每圈轨道数据搜集量 | 524Gbit |
| 单圈轨道最大连续成像区域 | 64*64km（相当于4*4幅方形图像） |
| 32*32km（相当于2*2幅方形图像） | |
| 重访周期 | 以1m GSD成像时，1.1天 |
| 对偏离星下点200处以0.52m GSD成像时，3.7天 | |
| 地里定位精度（圆误差） | 无地面控制点时：8.5-10.7m |
| 有地面控制点时：2m | |
| 有精度传输服务器时：4.6-5.5m |
1.1.5.3. WorldView-3卫星数据介绍
WorldView-3卫星参数| 参数 | 详情 | |
| 发射信息 |
发射时间：2014年8月13日 运载火箭：Delta II 7920 发射地点：加利福尼亚范登堡空军基地 | |
| 轨道 |
轨道高度：617km 轨道类型：太阳同步，降交点时刻10:30 轨道周期：97分钟 | |
| 传感器与波段 | 全色：450-800nm | |
|
8个多光谱 海岸线波段: 400-450 nm 蓝波段: 450-510 nm 绿波段: 510-580 nm 黄波段: 585-625 nm |
红波段: 630-690 nm 红边波段: 705-745 nm 近红外1波段: 770-895 nm 近红外2波段: 860-1040 nm | |
| 地面分辨率 |
全色0.31m（星下点）侧视角20°0.34m 多光谱1.24m（星下点）侧视角20°1.38m 短波红外3.7m（星下点）侧视角20°4.1米 CAVIS波段30m（星下点） | |
| 量化等级 |
11bit（Pan & MS） 14bit（CAVIS） | |
| 测绘幅宽 | 13.1km（星下点） | |
| 点精度 |
精度:在图像采集起始位置< 500 m 认知：支持以下定位精度 | |
| 重定向敏捷度 |
加速 1.43 deg/s/s 速率: 3.86 deg/sec 200km瞬时转角是12 s | |
| 星载数据量 | 2199GB固态硬盘，含EDAC | |
| 最大视角 |
侧视角 +/-45°= 1035 km 宽视场 可提供更大的视角选择 | |
| 单轨采集量 | 524GB | |
| 一次过境最大采集区域 |
66.5 x 112 km2单片(5条带) 26.6 x 112 km2立体（2条带） | |
| 重访周期（中纬度地区） | <1天 (1m 地面分辨率) | |
| 定位精度 | 不考虑地形影响，在侧视角≤30度时 3.5m（CE90）； | |
1.1.5.4. WorldView4卫星介绍
为美国DigitalGlobe公司拥有的第五代高清晰度光学卫星，于2016年11月11日在美国加利福尼亚范登堡空军基地发射。2017年2月3日始，WorldView4开始服务其首个直接访问用户（JP）。WorldView4能够提供0.31米分辨率的高清晰地面图像。
WorldView-4卫星参数
| 轨道高度 | 617km | ||
| 轨道类型 | 太阳同步轨道，10:30am 降交点 | ||
| 轨道周期 | 97分钟 | ||
| 预计使用周期 | 10至12年 | ||
| 面积大小 | 5.3米高*2.5米宽，太阳电池板展开后总跨度7.9米 | ||
| 孔径 | 1.1米 | ||
| 传感器波段 | 全色 | 450-800nm | |
| 多光谱波段（4波段） | 红 | 655-690nm | |
| 绿 | 510-580nm | ||
| 蓝 | 450-510nm | ||
| 近红外 | 780-920nm | ||
| 传感器分辨率（地面采样间隔，偏离星下点是几何平均数） | 全色 | 星下点 | 0.31m |
| 20° | 0.34m | ||
| 56° | 1.00m | ||
| 65°（地球边缘） | 3.51m | ||
| 多光谱 | 星下点 | 1.24m | |
| 20° | 1.38m | ||
| 56° | 4.00m | ||
| 65°（地球边缘） | 14.00m | ||
| 动态范围（辐射分辨率） | 11位/像素 | ||
| 幅宽 | 星下点时13.1km | ||
| 姿态确定与控制 | 类型 | 三轴稳定 | |
| 制动器 | 控制力矩陀螺（CMGs） | ||
| 传感器 | 星体跟踪器，精确IRU,GPS | ||
| 重新定位目标的敏捷性 | 旋转200公里所需的时间：10.6秒 | ||
| 星载存储器 | 3200Gb固态储存，含EDAC | ||
| 通信 | 图像与辅助数据 | 800Mbps，X波段 | |
| 星务数据 | 120kbps，实时，X波段 | ||
| 指令数据 | 64kbps,S波段 | ||
| 单程最大连续成像区域（偏离星下点30°角） | 单景 | 66.5公里*112公里（5条） | |
| 立体 | 26.6公里*112公里（2对） | ||
| 重访频率（北纬 40°） | 1米GSD | 小于1.0天 | |
| 全部星下点 | 接近4.5天 | ||
| 地理定位精度（CE90） | 3米（CE90）（不含地面控制） | ||
| 单日采集量 | 每天680000平方公里 | ||
图 5 WorldView4卫星影像样例/东东京-奥运场馆/全球第一景
1.2. 数据处理获取方案
1.2.1. 卫星遥感数据检查
1.2.1.1. 卫星影像检查
对原始影像的数据完整性与质量进行分析。数据完整性，包括根据感兴趣区域范围和资料清单检查原始影像是否完整，同时检查影像文件是否损坏。影像质量包括云、雪、雾的分布和覆盖比例、侧视角、影像掉线、景间重叠度等。若原始数据存在地物错位、云雪雾超限、数据范围小于作业区范围，及侧视角远大于要求范围等问题时请及时申请更换数据。
1.2.1.2. 原始影像质量常见问题
根据以往的影像处理经验，除常见的云雪覆盖量较大和侧视角超限等问题外，在原始影像的检查中常见质量问题如下：1、掉线
2、条带现象
3、增溢过度现象
1.2.1.3. 控制资料检查
项目主要使用的控制资料包括基础底图数据和DEM数据，在使用前需对各项控制资料进行全面、认真的检查与处理。
1.2.1.3.1. 基础底图数据检查与处理
1、基础底图数据检查
（1）完整性检查
应用RS或GIS软件，叠加项目区域范围以及数据覆盖范围矢量数据，检查基础底图数据的完整性，同时检查数据是否损坏。
（2）精度检查
检查基础底图数据景与景间的接边精度，是否控制在2个像素以内，若超过该值需更换数据。
2、基础底图数据处理
（1）换带处理
如果基础底图数据出现跨带问题时，为了方便进行影像的纠正处理，则需要根据原始卫星影像覆盖情况对基础底图数据进行必要的换带处理，以满足影像纠正对控制资料的要求。
具体作业方法是将带有正确数学基础（包括平面坐标系统和投影方式）的基础底图数据，应用遥感图像处理软件的重投影模块（比如ERDAS的Reprojection等），设置目标投影带的数学基础，进行换带处理。
（2）影像拼接
为了提高影像纠正的效率，可以选择将作业区范围内基础底图数据进行镶嵌处理，根据控制资料不同情况选择不同镶嵌方法。
1）对于资料检查中接边精度不合格同时又不能替换的基础底图数据，在必要的区域采取做特殊标注或将不合格范围删除的方式进行镶嵌。
2）镶嵌以不同投影分带范围为单元，文件命名以所在投影带带号+底图名称命名。
3）在基础底图镶嵌前应将原始数据覆盖情况和基础底图的图幅结合相互叠加。对于原始数据处于分带线之上的情况，由于原始数据纠正时会以面积较大部分所处的投影带为准，所以在基础底图镶嵌时需将纠正需求之内另一投影带的底图换带到纠正所处的投影带进行统一镶嵌，以备正射纠正使用。
1.2.1.3.2. DEM选用与处理
针对90米SRTM数据以及30米ASTER数据分辨率和定位精度不高的问题，本次项目我方计划使用我公司自主生产的DEM。IRS-P5卫星搭载有两个分辨率为2.5米的全色传感器，连续推扫形成同轨立体像对，使用P5立体像对生产DEM，可达到1:50000的制图精度。我方代理IRS-P5卫星影像多年，有丰富的存档数据。目前我公司已生产出全国DEM产品，其分辨率为12.5米，可满足本次项目需求。
1.2.1.3.3. DEM生产流程
DEM生产使用P5立体像对，采用基于多基线、多重匹配特征（特征点、格网点及特征线）的自动匹配技术，使得自动匹配的特征点、线可以充分表达地形地貌的重要特征，并且在无纹理或少纹理区域也可以通过对密集格网点的基于影像全局几何约束的概率松弛法匹配进行有效过渡。再辅助少量的人工修改制作新的DEM数据。下图为使用P5立体像对进行DEM生产的流程图。
图 11 DEM生产流程图
1.2.1.3.4. DEM生产方法
（1）数据预处理
将原始卫星影像转换为软件支持的RAW格式，从5万标准分幅DOM及DEM数据上读取控制点XYZ坐标值制作控制点文件，格式为GCP。
（2）影像定向
在软件中加载P5立体像对数据，将选取好的控制点量测到像片上，并量测一定的连接点进行区域网平差定向。
使用稀少控制点区域网平差技术来对P5平差，该技术在国家西部测图工程项目中得到了广泛的应用。
（3）DEM提取
对平差后的立体像对数据，生成核线影像，在核线影像上提取少量的特征点、线后，采用基于多基线、多重匹配特征（特征点、格网点及特征线）的自动匹配技术，使得自动匹配的特征点、线可以充分表达地形地貌的重要特征，DEM快速匹配。
（1）DEM编辑
对匹配生成的DEM数据在立体环境下进行检查及修改，修改完成后，再根据需要对DEM数据进行裁切。