高分辨率对地观测领域标准系统建设综述

于潇 郭晋媛 夏亚茜

（1 北京跟踪与通信技术研究所，北京，100094；2 北京空间科技信息研究所，北京，100094）

2006 年，我国政府将高分辨率对地观测系统重大专项（简称高分专项）列入 《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020 年）》，2010年高分专项全面启动实施[1]。高分专项的主要使命是加快我国空间信息与应用技术发展，提升自主创新能力，建设高分辨率先进对地观测系统，满足国民经济建设、社会发展和国家安全的需要。标准化工作是保障系统成功研制和高效运行的重要基础，对加强我国国民经济建设、保障国家安全、增强综合国力具有重要意义。因此无论是国家层面所属的各部门、单位，还是各行业、机构，都纷纷开展对地观测领域标准化工作。

1 国外高分辨率对地观测领域标准现状

当前，在轨高分辨率卫星系统主要集中在美、俄、欧、日等国。在系统建设同时，各国十分重视标准建设和应用。在系统建设层面，国外虽没有针对对地观测系统中的天、临、空和地面系统制定专门的技术标准，但通过执行通用的技术标准或型号技术规范，确保了工程建设的顺利实施。在系统应用层面，国外围绕数据应用重点开展了标准的建设，通过标准统一了数据格式、提高了数据质量。

1.1 系统建设方面

国外在系统建设方面制定了一些相关的标准，均不是专门针对高分辨率对地观测系统开展的，但可以剪裁应用在各系统建设中，具体情况如下。

天基系统方面，通过应用美国航空航天局（NASA）[2]、欧洲空间标准化组织（ECSS）等航天技术与管理标准，促进工程研制的顺利实施。国际标准化组织和一些国家都制定有相应的标准体系，对地观测领域的标准在其体系或标准化工作中只是部分或一小部分的内容。如航空航天标准化技术委员会（ISO/SC14/TC20）的“空间系统及应用（TC14）”相关标准，ECSS 标准中的“工程系列标准”等。

临近空间系统方面，通过实施MIL、ASTM等材料和适航性标准，保障临近空间系统的质量。国外没有专门从事临近空间系统标准化工作的组织，由于技术保密原因，仅对外发布了少量临近空间系统相关标准。其中，美国联邦航空局（FAA）发 布 的FAA-P-8110-2 《飞艇设计准则》，作为顶层文件，从飞行、结构、设计与构造、动力装置、设备、使用限制和资料等方面对飞艇进行规定，美国试验材料学会（ASTM）也有针对飞艇蒙皮材料的标准等。

航空系统方面，通过执行MIL、美国机动车工程师协会（SAE）等航空技术标准[3]提升航空系统的研制效率和可靠性。国外在航空领域制定的标准相对齐全，无论是元器件还是系统的研制标准，在国家层面或企业层面都有所涉及，但多数是集中在民用飞机或飞行器上。另外，世界各大航空公司（如波音公司）在航空器研制方面均有相应的企业标准。

地面系统方面，通过采用空间数据系统咨询委员会（CCSDS）等组织的标准确保空地信息的互联互通[4]。地面站、数据中心、应用系统的建设所涉及的标准主要是采用其研制单位内部标准或基础保障标准，一般不对外开放，但在天地数据接口、地面段数据接口方面则是采用通用的技术标准或协议。

1.2 系统应用方面

系统应用层面标准，主要分布在国际标准化组织地理信息技术委员（ISO/TC211）、开放地理空间信息联盟（OGC）、北大西洋公约组织数字地理信息工作组（DGIWG）、国际地球观测组织（GEO）、美国联邦地理数据委员会（FGDC）等组织，确保信息共享与应用，提供数据产品与服务[5]。

数据基础标准方面，主要集中在地理信息元数据定义、数据内容、数据交换格式等内容，如ISO 19118 《地理信息—编码》、FGDC-STD-009-1999 《遥感扫描带数据内容标准》 等；数据处理标准方面，主要集中在地理信息数据质量控制、影像传感器模型、影像和数据的校准与验证等内容，如ISO/TS 19130 《地理信息—用于地理定位的成像传感器》 等；数据管理标准方面，主要集中在地理信息数据编目方法、编目服务、数据存储等内容，如ISO 19110 《地理信息—要素编目方法》 等；数据服务标准方面，主要集中在位置服务模型、网络处理服务、服务接口等内容，如ISO 19132 《地理信息—服务场所—参考模型》 等。

综上，国外对地观测系统建设时并没有开展专门的对地观测领域标准化工作，主要是依托相关标准化组织、行业协会等组织，针对具体的项目建设、应用需求开展标准建设。从国外已制定标准的设置来看，主要是从工程技术、数据管理与服务、应用这3 个方面制定的项目。

2 国内高分辨率对地观测领域标准建设

当前对地观测领域涉及面广、涉及领域多，国内现有的对地观测领域标准比较零散，主要包括测绘、气象、航天等领域的国家标准、国家军用标准和行业标准。

2.1 系统建设方面

天基系统方面，在平台规范、系统和分系统研制、光学载荷等方面标准相对完善，能够满足高分辨率对地观测领域对通用卫星平台的需求。如GJB 9065—2017 《CAST968 卫星平台规范》、GJB 9066—2017 《CAST2000 卫星平台规范》 等。

临近空间系统方面，作为全新的任务平台和技术领域，当前标准几乎空白。经过多年的发展，国内临近空间领域中的浮空器研制单位逐渐开始重视相关标准的编制，并开展了大量的工作，积累了一些编制标准的素材和经验。但总体而言，针对临近空间系统，特别是飞艇的标准仍处于接近空白状态。

航空系统方面，在平台总体设计、研制、改装、接口设计、电磁兼容与控制、供电、环境控制等方面有完善的国家军用标准，如GJB 6703—2009 《无人机测控系统通用要求》、GJB 181B—2012 《飞机供电特性》 等。

地面系统方面，在地面站建设、数据接收系统研制、数传等方面制定了相关标准，如QJ 3150A—2018 《地球观测卫星对遥感地面站技术要求》、GJB 4341A—2012 《传输型成像侦察卫星机动地面站技术要求》 等。

2.2 系统应用方面

国内系统应用方面的标准，主要是围绕数据处理的流程开展的。数据基础方面，制定的元数据、数据格式、数据分级分类等标准，主要集中在测绘、气象、侦察、基础地理信息等领域。如GB/T 19710 《地理信息 元数据》、QX/T 158—2012 《气象卫星数据分级》 等；数据处理方面，制定的数据处理以及数据质量控制等标准，主要集中在地理信息、侦察、测绘、地质等领域，如QJ 20005A—2018 《陆地观测卫星数据产品格式及要求》、DZ/T 0143—1994 《卫星遥感图像产品质量控制规范》 等；数据管理方面，制定的数据存储与归档、数据安全等标准，主要分布在航天、海洋、气象等领域，如GJB 4031—2000 《航天遥感数字图像产品存储条件》、QX/T 233—2014 《气象数据库存储管理命名》 等；数据服务方面，制定的数据分发、数据共享等标准，主要分布在国家标准和航天、测绘行业，如GB/T 25530—2010 《地理信息 服务》、QJ 20106—2012 《对地观测数据承载应用数据分发要求》 等。

2.3 小结

总体来看，国内系统建设层面，天基、航空系统标准相对完善，临近空间标准处于空白，地面系统标准多数集中在地面站领域；系统应用层面，标准较为全面；现有标准通用性比较强，但缺乏系统的规划，且存在重复、交叉和缺项等情况。天、临、空、地各系统发展参差不齐，技术状态各有千秋，标准的制定是结合各领域实际进行开展，从已有标准来看，均围绕工程技术、数据处理与服务、应用3 个方面进行制定。

3 高分辨率对地观测领域标准体系建设情况

高分辨率对地观测系统是从国家战略需求出发，解决高分辨率对地观测重大技术瓶颈和空白问题，建设天、临、空三种数据获取和地面接收、处理、应用系统，形成多层观测平台的国家先进对地观测基本体系，与军民业务系统结合，实现稳定运行和数据共享[6]。从“十二五”以来，我国就围绕高分专项开展相关标准化工作，并建立了高分专项标准体系，用以指导高分专项标准的建设和标准化工作的开展，同时为高分专项的研制建设和应用推广提供保障。

3.1 建设思路

采用系统工程的方法，分阶段、有重点的建成军民结合、统一协调、技术先进的高分专项标准体系，实现天、临、空、地系统建设与系统应用需求的全覆盖，响应军民高分应用服务共享的要求，适应高分专项示范应用与网络信息体系建设的需要，建设思路如图1 所示。具体建设步骤如下：①第1 阶段：以基础、数据处理急需标准的研制建设为重点；②第2 阶段：以固化天、临、空、地系统研制和建设经验为重点；③第3 阶段：以平流层飞艇关键技术、地面数据定标、信息融合、应用示范领域需求为重点；④第4 阶段：以数据应用、军民数据共享、系统融合等应用类标准为重点；⑤第5 阶段：以网络化信息体系技术、目标特性分析、工程经验总结等为重点。

3.2 建设情况

高分专项标准体系框架的建设，按照工程技术标准、数据与服务标准、应用标准3 个维度设置。同时还设置基础标准，从项目管理、技术基础方面对整个系统进行统一和规范。高分专项标准体系充分吸纳已有国家标准、国家军用标准，同时也在不断地论证和编制新的标准，通过标准实施更好的规范、指导系统建设和数据应用等工作。

图1 高分专项标准体系建设思路

3.2.1 标准体系框架

高分专项标准体系主要包括基础标准、工程技术标准、数据与服务标准、应用标准4 个方面。

a）基础标准。包括项目管理标准和技术基础标准。其中，项目管理标准主要是通用性和总体性的标准；技术基础标准主要包括术语与缩略语、时空参考等标准。

b）工程技术标准。突出各系统研制过程的共性技术和核心项目，包括总体技术标准、平台技术标准、有效载荷标准、地面系统标准等。其中，总体技术标准主要包括工程总体要求、接口设计、联试试验、验收交付等系统级共性技术标准；平台技术标准主要包括天、临、空各类平台总体技术要求标准；有效载荷标准主要包括各类平台的光学、微波等载荷标准；地面系统标准主要包括任务管控、数据处理、资源共享与服务和定标标准。

c）数据与服务标准。按照数据从处理、存储到服务的整个处理流程划分，主要包括数据基础标准、数据处理标准、数据管理标准、数据服务标准等。其中，数据基础标准主要是统一数据分级和分类、格式等方面的标准；数据处理标准主要是各类载荷数据产品的处理要求、质量要求等标准；数据管理标准主要包括数据存储和数据安全方面的技术要求等标准；数据服务标准主要是针对日常、应急情况下的服务以及数据交换相关的标准。

d）应用标准。实现高分系统与其他系统连接，提供高分数据应用等方面的标准，主要包括基础地理信息、应用软件插件集成、信息应用与服务系统接口、民用系统引接应用等标准。

3.2.2 标准建设及实施情况

高分专项在建立标准体系表之后，遵循“突出重点、急用先行”的原则，以工程研制急需、系统建设通用的数据预处理、质量控制、系统接口标准为重点，完成了100 余项标准的编制。这些标准在实际工程建设、地面系统的开发与研制、数据的处理与应用方面发挥了重要作用。另外，高分专项还在积极开展军民标准通用化、快速响应卫星系统、应急服务等重点领域标准的研究与制定工作，为后续高分系统的应用提供支撑。

高分专项在开展标准制定的同时，还注重标准的宣贯与培训工作。为了保证标准编制质量和编制进度，选取试验方法类、产品规范类等重点类型标准开展了标准化管理人员和标准编制人员的培训工作。在标准报批之后，组织用户部门、研制部门、管理部门相关单位和人员，对数据分级分类、处理、质量控制、元数据等影响范围广、涉及系统多的重点标准开展了宣贯工作。

当前，我国高分专项已经进入收官阶段，除了应加紧高分专项标准体系规划项目的启动与编制，还应考虑高分辨率对地观测数据的推广应用以及高分辨率对地观测系统与其他系统的融合，提前规划与布局，针对体系融合、目标特性、数据共享等方面开展相关标准化工作。