遥感卫星原始数据记录与交换格式

遥感卫星原始数据记录与交换格式

国家标准 GB/T31011一2014 遥感卫星原始数据记录与交换格式 Remotesensingsatelliterawdatareeordandinterchangeformat 2014-09-03发布 2015-02-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T31011一2014 目 次 前言 引言 范围 术语和定义 缩略语 基本要求 详细说明 数据文件命名规则 卫星数据格式样例 附录A资料性附录 附录B(资料性附录)卫星数据文件名样例 参考文献
GB/T31011一2014 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由科学院提出 本标准由全国遥感技术标准化技术委员会(SAC/TC327)归口 本标准起草单位:科学院遥感与数字地球研究所 本标准主要起草人:杨仁忠、刘建波、张洪群、石璐、陈勃、唐梦辉、韦宏卫、林波涛、马利春 m
GB/I31011一2014 引 言 近年来,我国航天遥感卫星与地面应用系统技术得到快速发展,但由于卫星业主不同,设备研制厂 商不同、卫星地面系统需求不同以及引进国外设备不同等多种因素,造成地面系统在对遥感卫星原始数 据记录与交换方面出现很大差异,长此以久将会对我国遥感地面系统技术发展造成影响 通过研究我国环境与灾害监测预报小卫星等系列卫星和多颗国外系列卫星现有原始数据特点,考 虑到多站接收遥感卫星原始数据文件的管理,与原始数据存档的数据接口,便于格式转换处理,以及有 利于相关的新设备研制等方面技术因素,本标准在保持原遥感卫星下行数据格式不变原则的基础上,针 对数据头信息、辅助信息和数据文件命名等作出明确规定,并对遥感卫星原始数据在数据组织方面进行 了约定,以保证遥感卫星原始数据在记录,交换与处理过程中的一致性 本标准的前期成果先后对我国CBERs等三颗卫星实现了数据规范化管理,对sPOT等四颗国外 卫星数据实现了向原始数据存档格式的转换处理并得到验证,在遥感卫星地面系统建设和运行中发挥 了作用 本标准适应我国和部分国外不同系列遥感卫星下行数据获取所需的数据接口,满足多接收站数据 记录、数传与产品处理系统数据接口,以及新设备数据格式规范化等方面需求
GB/T31011一2014 遥感卫星原始数据记录与交换格式 范围 本标准规定了遥感卫星原始数据记录与交换格式的数据文件的组织结构、数据头信息及辅助信息 相关字段内容,以及文件命名方法,用以规范我国遥感卫星原始数据在记录交换和处理过程中的 致性 本标准适用于遥感卫星下行数据在实时记录、传输和处理环节中实现数据格式标准化管理,并指导 格式数据的形成与格式数据的使用 遥感卫星地面系统集成与设备研制、遥感卫星数据产品标准化管 理以及系统运行与维护等方面可参照使用 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 2.1 遥感卫星下行数据 remotesensingsatellitedownlinkdata 遥感卫星向地面接收站发送的遥感观测数据或测试数据,简称下行数据 注该数据具有固定的帧格式,不同系列卫星帧格式各不相同,数据以比特流形式于星地设备之间传输 2.2 遥感卫星原始数据remotesensingsatelliterawdata 地面接收站接收到遥感卫星下行数据后,以文件形式所形成的数据,简称原始数据 注;该数据没有经过任何遥感数据产品级的处理和加工 辅助信息ansiliaryintmatin 在遥感卫星数据接收过程中,为后续数据处理所获取的补充信息 数据头信息dataheaderinformation 放置于一轨卫星数据文件起始位置的信息 注:该信息描述了该轨卫星数据相关的信息,用于交换与处理操作使用 2.5 帧同步后数据frameddata 遥感卫星下行数据经过帧同步设备或系统处理,实现了帧同步识别与字节对齐的数据 注，该数据保持原有卫星下行数据的顺序 2.6 下行通道downlinkchannel 遥感卫星向地面接收站发送的遥感观测数据或测试数据所占用的物理通道 一轨数据apathdtan 极轨卫星一次过境下发的连续或间断数据
GB/I31011一2014 缩略语 下列缩略语适用于本文件 DBA;数据块数量(DataBlockAmount DBS:数据块尺寸(DataBlockSize) L:卫星标识符长度(SateliteldentifierLength) LsD:接收站名及设备字段长度(StationandDeviceFiedLength RDSAC;原始数据起始地址码(RawDataStartAddressCode) 基本要求 遥感卫星原始数据文件应符合以下基本要求 a)满足遥感卫星的多星种,多下行通道和多传感器数据格式接口的需求; b)数据格式结构简洁、数据区域划分清晰、扩展性强; 形成的格式数据保持遥感卫星下行数据的结构,不在卫星原始数据间插人其他信息; c D 指定的数据头信息和辅助信息区可记载与本轨卫星数据及地面系统相关的关键信息,便于长 期保存、查询或向其他卫星存档数据格式的转换 满足多接收站系统进行实时数据记录、传输和处理的需求; f 不受遥感卫星下行数据码速率的限制; 适用于各类计算机操作系统 g 详细说明 5.1结构 本标准形成的数据文件由数据头信息、辅助信息和原始数据三个部分组成 数据文件组织结构见 表1 表1数据文件组织结构 组成 数据头信息 辅助信息 原始数据 占用空间 65536 4194304×RDSAC一65536 DBS×DBA Bvte 起止地址 4194304×RDSAC 0一65535 65536(4194304×RDSAC一1 4194304×RDsAC十DBsXDBA一1 Bvte 卫星数据格式样例参见附录A 5.2数据头信息 5.2.1作用 数据头信息描述了与本次记录数据相关的信息 主要内容包括:格式ID,版本号、接收站名和主要 设备名称,星别、轨道编号、记录数据的起始与终止时间、卫星下行通道总数、数据排列方式、数据块尺寸 编码等
GB/T31011一2014 5.2.2数据类型 描述数据头信息的各字段内容为字符串类型,采用AsC编码 5.2.3存储空间 数据头信息占用存储空间65536字节 数据头信息中包含用以描述不同方面信息的多个字段,已定义的字段占用空间197字节,其余为备 用空间,可用于填写原始数据获取时间传感器相关信息等内容,未用的备用空间填充字符0x20(即 AsC字符“空格”) 5.2.4地址分配 数据头信息位于数据文件的开始位置 以字节为单位,其相对地址是从0一65535 5.2.5格式 数据头信息区的具体格式规定见表2 表2数据头信息格式 序 号 相对地址 域(字段 数据类型 占用字节 说明 推荐使用本标准的编号作为格式ID. 0一63 格式ID String 填充内容左对齐,剩余空间填充0x20(下同 64一79 版本号 16 如“Ver1.3/06-05”(版本/年月 strimng 本字段填写接收站和主要设备名称， 接收站名和 32 80~l11 String 如“CAsCEoDEKaShiAnt-01Rcd-01” 主要设备名称 本字段填写卫星名称，如“CBERs02B”“HJ 112127 星别 16 String 1A”“I.andsat-5” 传感器名称 本字段填写传感器名称,如TM,AsAR.ccDn 128135 String 136141 轨道编号 轨道号或圈数,取值范围为00o001一999999 String 年 取值范围为4位数的公元纪年,例如,201 String 月 142149 记录日期 String 取值范围为0112 日 String 取值范围为0131 时 String 取值范围为00~23 计划记录 String 取值范围为0059 150158 起始时间 取值范围为00- 59 String 毫秒 取值范围为 000999 String 取值范围为0023 时 String 分 String 取值范围为00~59 计划记录 159167 终止时间 秒 String 取值范围为0059 毫秒 String 取值范围为000999
GB/T31011一2014 表2(续 相对地址 数据类型 占用字节 序号 域(字段 说明 时 String 取值范围为0023 分 实际记录 String 取值范围为0059 10 168176 起始时间 取值范围为00- 59 String 毫秒 取值范围为 000999 String 时 取值范围为00一23 String 分 String 取值范围为00~59 实际记录 1 177~185 终止时间 秒 String 取值范围为0059 毫秒 String 取值范围为000~999 12 186 卫星下行通道总数 String 取值范围为1一9 "]”表示I,Q比特交错; 13 187 数据排列方式 String “2”表示I、Q字节交错 数据块尺寸编码 取值范围为01一09,典型值为"05" 14 188一189 String 该值即为DBA,最大值为(4194304×RDSAc 15 190195 数据块数目 String 65536)/16 取值范围为1一9,典型值为“1”,该值即为 原始数据 16 196 RDSAC， 原始数据的起始地址为！ 194304 String 起始地址编码 ×RDSAc 19765535 65339 备用空间 String 注1;凡字符信息均左对齐,不足以空格(0x20)补齐 注2“数据块尺寸编码”与DBS取值对应关系如表3所示 对于需要地面获取时间信息的处理系统,在使用本标准的数据块尺寸时,当数据块确定后,于地面采集的 时间信息也就确定,作为系统长期使用的参数 因此应根据卫星选择适当的数据块尺寸 当时间信息部 分空间不够时,可通过改变下行数据的起始地址进行调整,见表2第16项原始数据起始地址编码 Byte后的数据为遥感卫星下行数据 对于不需要此参数的产品处理系统,RDSAC取值为1,按照4194304 的原则处理 相对地址65536至4194303中的数据全部填充0x00 注3:根据表1、表2及表3的定义及说明,单轨数据长度为4194304×RDSAC十DBSXDBA(Byte) 例如,RDSAC取值为2,“数据块尺寸编码”"为05即DBS取值为256KB,DBA取值为10240时,单轨数据 长度为4194304×2十256X1024XI0240=2692743168Byte=2568MByrte. 表3数据块尺寸编码与DBS取值对照表 数据块尺寸编侧 DBS/KByte 0 16 02 32 03 64 04 128
GB/T31011一2014 表3(续 数据块尺寸编码 DBS/KByte 05 256 06 512 07 1024 08 2048 09 4096 其他 备用 5.3辅助信息 5.3.1作用 辅助信息描述本次记录文件(一轨卫星数据)各个数据块所对应的时间信息和数据块编号等信息 5.3.2数据类型 辅助信息均采用十六进制整型数据 5.3.3存储空间 辅助信息的存储方式如下 a)辅助信息区域占用空间:(4194304×RDSAC-65536)字节; b) 每个辅助信息单元:16字节; 辅助信息存储位置:从数据头信息的结束位置(相对地址65536字节)起,顺序排列 按照每 c 条辅助信息占16字节计算,最多容纳[(4194304×RDSAc一65536)/16]条辅助信息,没有 用到的空间填充0x00; d)辅助信息的条数应与DBA取值相同 e 对于不需要辅助信息的产品处理系统,RRDSAC取值为1,按照4194304字节后的数据为遥感 卫星下行数据的原则处理,相对地址65536一4194303中的数据全部填充0x00 5.3.4地址分配 辅助信息的相对地址是在数据头信息结束之后顺序排列,见表4 表4辅助信息相对地址分配 起始字节地址 排序 占用空间 65536 16Byte 第1条辅助信息 65552 第2条辅助信息 16Byte 65568 第3条辅助信息 16Byte 第DBA条辅助信息 65536十l6×DBA" 16Byte 65536十16×DBA 4194304×RDSAc-(65536十16×DB3A 没有用到的空间填充0x00 以下为原始数据区
GB/I31011一2014 5.3.5格式 每条辅助信息具有固定存储空间和格式,见表5 在辅助信息区内将每个原始数据块对应一条辅助信息,将一轨数据所有辅助信息集中成为一体,形 成辅助数据区的内容 每条辅助信息中的时间信息对应每块数据第一个字节的起始时间 辅助信息顺序排列 为了保证 在产品处理过程中得到更准确卫星数据帧的时间,可以通过插值办法计算出对应每帧数据的时间 表5辅助信息格式 序号 数据类型 占用字节 说明 内容 时 Byte 取值范围为0x000x17,表示0~23 记录块 分 Byte 取值范围为0x00~0x4b,表示0~59 起始 秒 Byte 取值范围为0x000x4b,表示059 时间 取值范围为0x0000一0x03e7,表示0一999 毫秒 Word 该4个字节作为预留字段不作严格规定 有以下使用方法供用 户选择 1)当作时间信息的字段时,用前2字节与上述时间信息连用， 可满足“微秒级”以上的精度 取值范围0x0000~0x3e7 Double 补充信息 表示0~999; word 当作数据块计数的编号时,则填人对应时间信息或数据块 的排序编号,以便检查遥感数据块之间连续性,取值范围 为1DBA; 3 当不用此字段时,需填充0x00 补充信息编码 Byte 取值范围为13;对应“补充信息”的三种使用方法 备用 Byte 预留,填充0x00 5.4原始数据 5.4.1作用 原始数据是卫星观测获得的遥感数据,由若干个数据块组成,该数据区内不插人任何其他内容 原 始数据区占用空间根据每条轨道实际数据量来确定 原始数据区适用于单下行通道,多下行通道及赖 同步后等数据记录的需求 记录的目标文件适用于原始下行数据经过系统串并转换后所形成的字节序 数据文件,或者经过帧同步后的形成字节形式的数据文件 5.4.2数据类型 原始数据采用十六进制整型数据 5.4.3存储空间 该区域占用空间取决于DBS与DBA的取值 存储空间为DBSxDBA字节 5.4.4地址分配 原始数据相对地址从(4194304×RDSAC)~(4194304×RDSAC+DBS×DBA一1)字节
GB/T31011一2014 5.4.5格式 采取按块划分的原则,每块数据对应辅助信息部分中的一条辅助信息 原始数据存储格式见表6 表6原始数据存储格式 起始字节地址 排序 第1块数据 4194304十0 4194304十DBS 第2块数据 4194304十DBS×2 第3块数据 4194304十DBS×(DBA 第DBA块数据 5.4.6多通道与多传感器数据的约定 针对一颗卫星以多个下行通道发送数据的情况,按照每个通道形成为一个数据文件,多通道的数据 形成多个文件,并由多个文件的文件名来加以区分 针对在一个下行通道中含有多种传感器数据的情况,在本标准中不对多传感器数据加以分离,仅通 过本标准数据头信息中的“传感器名称”加以说明 数据文件命名规则 6.1 基本规则 基本规则如下: a)命名原则:含义唯一,格式固定,便于识别,以及可追溯数据源; b文件名由卫星名、下行通道号或传感器代号、轨道号或时间、接收日期、接收站名及设备、数据 属性6个方面的内容(或称“字段”)组成， 文件名长度:至少29个字节,根据实际需要,在卫星名和接收站名及设备字段内可根据实际情 况增加长度 数字要求;在要求定长的字段中,右对齐,左补“o”; dD 文字要求;文件名的字母均大写,文件名的后缎为小写,与数字连结的字段不能用字绿o.各字 段内部不能使用“_” ”和空格字符 下行通道与传感器的标识:针对一颗卫星有多个下行通道的情况,需形成多个相似的文件名， 可通过“下行通道号或传感器代号”字段来标识所属通道的数据文件;针对单下行通道多传感 器数据的情况,仅形成一个数据文件名,通过数据头信息中“传感器名称”字段加以标明 文件名字段中的“数据属性”字段是指遥感卫星原始数据经过何种处理 6.2结构 针对多接收站址、多天线、多套记录系统、多下行通道等方面数据集中管理业务的特点,本标准制定 了适应于移动介质数据交换或者网络数据传输的命名规则 数据文件名中主要包括;卫星名、下行通道号或传感器代号、轨道号或时间、接收日期,接收站名及 设备、数据属性6个方面的内容(或称“字段”),形成的基本格式如表7所示
GB/T31011一2014 表7数据文件名基本格式 序号 10 下行通道号或 轨道号 接收站名 数据 接收 定义 卫星名 传感器代号 或时间 日期 及设备 属性 占用字符 Le LSD 23十1 总计 L对十lm)字符(不包括数据文件名后缀》 6.3 字段说明 字段说明如下: 卫星名:该段占用Ls个字符,不少于4个字符 采用卫星名称或缩写; a b)下行通道号或传感器代号;该段占用2个字符,可填写下行通道编号或传感器代号 当填写传 感器代号时，一般取传感器第一个字母加上同类传感器的编号,如:cCD1和CCD2分别定名 为CI和c2;对于单下行通道双传感器的情况,可采用两个传感器首字母缩写组合或编码形 式;对于单下行通道包含三个及以上传感器的情况.,可采用编码形式;对传感器不详或卫星只 个下行通道的情况,此项也可填写缺省值“00” 有 轨道号或时间:该字段占用6个字符,可填写轨道号或接收起始时间 当作为接收起始时间 时,该字段由时、分、秒三部分组成,每部分各占2个字符 当轨道号或时间均无法填写时,可 填写缺省值“000000”; 接收日期该段占用8个字符,由年月日表示,其中年占4个字符,月、日各占2个字符 D 个字符,不少干2个字符,不多于10个字符 前两个学符为学 接收站名及设备;该段占用I 母,表示接收站名或地名;其余字符为数字,可用于表示天线、记录系统或其他关键设备编号 数据属性;用字母和数字表示,占用2个字符 例如: R0没有经过任何处理的卫星实时下传的原始数据; R1;没有经过任何处理的卫星回放的原始数据 R2;经过同步并字符对齐的原始数据; Rn;截取数据,其中n为截取数据段标识,可取值字母a一2或A一Z 分隔符;6个字段信息之间的分隔符均用“”表示,每个分隔符占用1个字符 h)数据文件后缀:关.dat 本标准给出了卫星数据文件名样例,参见附录B
GB/T31011一2014 附 录A 资料性附录 卫星数据格式样例 表A.1卫星数据格式样例 相对地址 域(字段 占用字节 说明 0~63 格式ID 64 GB/T310112014 版本号 64一79 16 Verl.3/2008-04 接收站名和 80111 32 CAsCEODEKaShiAnt01Red-01 主要设备名称 星别 HU-1A 112127 16 128~135 cCD+Hs1 传感器名称 136l4 轨道编号 012295 第12295轨数据 年 2010 2010年 记录 142~149 月 10 10月 日期 16 16日 12 时 12时 分 0分 计划记录 10 150~158 起始时间 秒 45秒 4 256 256毫秒 毫秒 时 12 12时 分 13 13分 计划记录 159167 结束时间 46 秒 46秒 毫秒 257 257毫秒 时 12时 12 10 0分 分 实际记录 168176 起始时间 秒 45秒 毫秒 256 256毫秒 时 12 12时 分 13 13分 实际记录 177185 终止时间 秒 46 46秒 毫秒 257 257毫秒 卫星下行 186 1个通道 通道总数 数据排列方式 I,Q比特交错 187 188~189 数据块尺寸编码 05 编码05对应的块数据为256KEB
GB/T31011一2014 表A.1(续 占用字节 说明 相对地址 域(字段 数据块数目 190一195 000006 数据块数目为6块 原始数据 196 原始数据起始相对地址为4MByte×1=4MByte 起始地址编码 19765535 65339 备用空间 填充0 )x20 第1条 080A090000010000 l6 6553665551 辅助信息 0002000000000000 第2条 080A090800020000 l6 6555265567 辅助信息 0002000000000000 080A091000030000 第3条 l6 6556865583 辅助信息 0002000000000000 第4条 080A091800040000 辅助信息 6558465659 16 辅助信息 0002000000000000 080A092000050000 第5条 65600~65615 16 辅助信息 0002000000000000 第6条 080A092800060000 65616~65631 l6 辅助信息 0002000000000000 656324194303 填充0x00 4194304一5767167 原始数据 1572864 10o
GB/T31011一2014 附 录 B 资料性附录 卫星数据文件名样例 表B,.1卫星数据文件名样例 卫星名 文件名 说明 环境减灾1A星 传感器ccD和高光谱 轨道号000045 HJ1A HU1A_00_000045_200809091 KSll1_R0,dat 2008年9月9日 喀什站1号天线/1号记录器/第1通道 数据属性Ro 资源02B星 传感器ccD 轨道号004109 CB2B_C1_004109_20080107_MY231_R0.dat 2008年1月7？ 日 密云站2号天线/3号记录器/第1通道 数据属性Ro 资源02B星 传感器CCD2 轨道号 004109 CBERS02B CB2BC2004109_20080107MY232R0.dat 2008年1月7日 密云站2号天线/3号记录器/第2通道 数据属性Ro 资源02B星 传感器Hw 轨道号004109 B2B1 Hw 20080107MY233R1.dat _004l09_" 2008年1月7日 密云站2号天线/3号记录器/第3通道 数据属性R1 SP(OT-4星 传感器HRvR1&2 轨道号000339 SPOT-4 SP0T4_00_000339_20080906_MYll1_R0.dat 008年9月6日 密云站1号天线/1号记录器/第1通道 数据属性Ro .andsat5星 传感器TM 轨道号000135 L.andsat-5 Landsat5_TM_000135_20080907_KSl11_R0.dat 2008年9月7日 喀什站1号天线/1号记录器/第1通道 数据属性Ro
GB/T31011一2014 表B.1(续 卫星名 文件名 说明 RS-P6星 传感器LISS3十AwIFS 轨道号038463 IRsP6_L3_038463_20110316_Ks111_R0.dat 2011年3月16日 喀什站1号天线1号记录器/第1通道 数据属性R0 IRs-P6 RS-P6星 传感器LISs4 轨道号038463 lRSP6_LA_038463_20110316_KS112_R0,dat 2011年3月16日 喀什站1号天线/1号记录器/第2通道 数据属性Ro ZY-03星 下行通道号01 轨道号000120 ZY03_01_000120_20130605_MY1l1_R0.dat 2013年6月5 日 密云站1号天线/1号记录器/第1通道 数据属性Ro ZY-03 ZY-03星 下行通道号02 轨道号000120 ZY03_02_00012020130605_MY112R0.dat 2013年6月5日 密云站1号天线/1号记录器/第2通道 数据属性Ro GF-4星 下行颁道号01 GF-4 GFO4_01_040210_20130406_B111_R0.dat 接收起始时间;2013年6月5日04:02:10 北京站1号天线1号记录器/第1通道 数据属性Ro 12
GB/T31011一2014 参 考 文 献 [1]科学院对地观测与数字地球科学中心.遥感卫星原始数据记录与交换格式[Z].1.2 版.2008. [2] CCSDS.AdvancedOrbitingSystems,NetworksandDataLinks:ArchitecturalSpeeifieationm [[s].cCsDs701.0-B2.1992. s,NetworksandDataLinks;Sumr ummaryofConcept,Rati [3]CCSDs.AdvancedOrbitingSyst ems， "andPerformanee[S].cCsDs700.0-G3.1992 Onale aceDataLinkProtocolI[s].CCsDs732.0-B2.,2006. [4]cCsDs.AOsspu [51 GAELConsultant.Developmentofabasebanddataarchiveintercha format[Z].GAEL ange lCF-TN-060.2.2000. [6]ReachTechnologieslInc..DigitalDataRecorderUser'sManual[Z].2002. [[7]MDA.FramedRawExpandedDataProduespeeification[Z].2005. [8 G(ODDARSPACEFLlGHTCENTER.LandsatToGroundStationlnterfaceDeseription [Z].1986. [[9]CNESandSP(OTIMAGE.SPOTToDirectReceivingStationlnterfaceDocument[Z].1995.

遥感卫星原始数据记录与交换格式GB/T31011-2014

遥感技术是指通过空间传感器对地面物体进行观测、探测和记录，然后将这些信息转化为数字形式的数据进行处理和分析的一种技术。而遥感卫星原始数据记录与交换格式则是指对于遥感卫星所获取的数据，在记录和交换时需要进行规范化处理，以保证数据的质量和可靠性。

我国也针对遥感卫星原始数据记录与交换格式制定了GB/T31011-2014标准，该标准主要规定了遥感卫星原始数据记录和交换格式的编制要求和内容。具体包括数据格式、文件命名及目录结构、数据记录和信息描述等方面。

在GB/T31011-2014标准中，遥感卫星原始数据主要由头文件和数据文件两部分组成。头文件包含了该数据文件的一些基本信息，例如实验时间、卫星编号、传感器编号等，而数据文件则是具体的数据内容。此外，GB/T31011-2014还规定了数据文件的命名格式和目录结构，以便于数据的管理和使用。

除了数据格式和文件命名外，GB/T31011-2014标准还规定了数据记录和信息描述方面的内容。数据记录应该包括数据采集、处理和存储等过程，同时需要详细描述每个步骤中所用到的算法和参数等。信息描述则是对数据的基本属性进行描述，例如空间分辨率、波段数、观测时间等。

总的来说，GB/T31011-2014标准的实施可以有效地规范遥感卫星原始数据的记录和交换，从而提高数据的质量和可靠性。这对于各种遥感应用领域，例如环境监测、资源调查、灾害预警等都具有重要意义。

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