一文带你了解卫星数据处理

人造卫星现在已经是大家耳熟能详的产物了,目前在轨卫星总数约有3300颗(截止2020年11月1日),在诸多卫星当中,有的抬头就可以看到,当然,你眼神得好。

关于卫星大家多少能就这个话题说出几个来,什么气象卫星、导航卫星、观测卫星等,而且卫星在大家生活中起到的作用,也是不言而喻的。但是,大家了解卫星是如何为人类提供服务的吗?比如气象卫星,它是如何告诉你气象变化的呢?卫星是靠监测到的遥感信息为人类提供服务的,而这些信息,就是卫星要传回地面的数据。

图片[1]-一文带你了解卫星数据处理-元地理信息科学

那么什么是卫星数据?卫星数据是指卫星数传的对地观测数据及其辅助数据。而数据又是如何分级的呢?数据分级的理论也很简单,以遥感气象卫星举例,最早期的数据,只是原始数据,因此数据参数少,而且都是小尺度的数据采样,因此基本用于新一级别的数据融合。随着与其它卫星数据相匹配融合,数据级别升高,空间分辨率减少,但是卫星得到的参数变多了,因此可用于大、中尺度的气候模拟。

1986年,美国航空航天局(NASA)定义了一系列数据处理"级别",用以区分源于其地球观测系统(EOS)卫星获取的影像生成的标准数据产品。给定任何数据产品,我们可以根据其级别来判断其在生产过程中都经过了那些处理流程,这样能够使得用户知道如何更恰当地去使用它。同时,NASA对每个级别做出了简要定义:

0级:经数据重构,未进行任何处理的原始数据;所有的通信信息(比如:同步帧、通信头和重复数据)被移除。

1A级:经数据重构,具有时间参考、辅助信息(包括辐射、几何校正系数等)以及地理坐标参数等(如:平台星历等)并没有应用于0级产品的未进行任何处理的原始数据。

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1B级:在1A级产品的基础上处理至传感器单元(并不是所有数据都有L1B级数据)。

2级:与1级数据具有相同分辨率和位置的地球物理参量数据产品。

3级:投影至统一时空格网尺度,通常具有一定完整性和一致性的数据产品。

4级:模型输出结果或从低级数据分析得到的结果。

不难看出,该分级体系的一个重要方面是它的每一级是积累的,新的一个级别是由其下一级别生成同时它也是上一级产品的输入数据。

图片[3]-一文带你了解卫星数据处理-元地理信息科学

0级数据基本上是原始的、未经任何处理的仪器和传感器数据。虽然它是基本的数据级别,但我们通常不会使用它,对传感器本身准确性和敏感性比较感兴趣的人将会是它的用户。0级数据的主要作用是作为数据处理链中的原始数据被用来生成更高级别的数据产品。

1级数据可以恢复为0级,同时1级数据也是生成更高级别数据的基础。

2级数据可直接用于大多数的科学研究。相对于1级数据来说,2级数据可能由于某些原因(比如:在空间尺度或光谱范围等方面做了缩减)要小一些。

3级产品可能会更小,以便其更容易被使用,同时规则的空间和时间组织使得这些数据更容易与不同数据源的数据结合使用。一般地,随着处理技术的改进,数据集本身将会变得更小,但其在科学应用中的价值和效用将会变的更大。

图片[4]-一文带你了解卫星数据处理-元地理信息科学

4级产品基本为最终的分析结果,可用于直接展示。

由此我们可以看出卫星数据从原始的0级数据,经过算法层层加工,最终演变为可直接展示出来的4级产品的过程,而每一级别的产品,都对不同的人群起着重大的作用。

 

以下是中国资源卫星应用中心公布的卫星标准数据产品级别:

卫星标准数据产品根据处理程度不同,分为1A级、1C级、2级、2A级和2C级产品,各级产品主要说明如下:

1A级(预处理级辐射校正影像产品):经数据解析、均一化辐射校正、去噪、MTFC、CCD拼接、波段配准等处理的影像数据;并提供卫星直传姿轨数据生产的RPC文件。

图片[5]-一文带你了解卫星数据处理-元地理信息科学

1C级(高精度预处理级辐射校正影像产品):经数据解析、均一化辐射校正、去噪、MTFC、CCD拼接、波段配准等处理的影像数据;并提供整轨精化的姿轨数据生产的RPC文件。

2级(系统级几何校正影像产品):经相对辐射校正、系统级几何校正后的影像产品。

2A级(预处理级几何校正影像产品):1A级数据经几何校正、地图投影生成的影像产品。

2C级(高精度预处理级几何校正影像产品):1C级数据经几何校正、地图投影生成的影像产品。

开运联合在卫星数据处理方面拥有丰富的经验,卫星数据管理平台应用数据加工算法对数据进行加工处理,通过数据的归一化的标准处理方式进行数据的翻译分析处理。基于全域数据体系进行数据的实时大计算,完成数据价值的体现。快速满足各类不同场景对卫星数据的需求。

图片[6]-一文带你了解卫星数据处理-元地理信息科学

来源 | 开运联合卫星事业部

编辑 | 李肇峰

文案 | 翟尧

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