ГОСТ Р 59480-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Данные дистанционного зондирования Земли из космоса. Уровни обработки данных дистанционного зондирования Земли из космоса

5 Классификация уровней обработки данных дистанционного зондирования Земли из космоса

 

5.1 Уровень обработки данных ДЗЗ из космоса определяется видом обработки и совокупностью применяемых операций обработки данных ДЗЗ из космоса.

5.2 Для классификации данных ДЗЗ из космоса по уровням обработки применяется иерархическая система классификации, основанная на видах обработки данных ДЗЗ из космоса.

Каждому виду обработки данных ДЗЗ из космоса соответствует один или несколько уровней обработки:

- первичная обработка: уровень 0 (первичный уровень обработки);

- стандартная обработка: уровни 1 и 2 (стандартный уровень обработки);

- производная (базовая) обработка: уровень 3 [производный (базовый) уровень обработки];

- тематическая обработка: уровень 4 (тематический уровень обработки).

5.3 Для обозначения уровня обработки данных ДЗЗ из космоса используют код в виде цифры (может принимать значение 0, 1, 2, 3, 4). Допускается также применять следующее обозначение уровня обработки данных ДЗЗ из космоса: LN, где N - код уровня обработки.

Данным ДЗЗ из космоса и продуктам, полученным в результате обработки данных ДЗЗ из космоса, следует присваивать один из пяти уровней обработки, приведенных в 5.4.1 - 5.4.5.

5.4 Требования к уровням обработки данных ДЗЗ из космоса

5.4.1 Уровень 0 (L0) - уровень обработки данных ДЗЗ из космоса, полученных с КА средствами наземной инфраструктуры приема, обработки, хранения и распространения данных ДЗЗ из космоса, предполагающий их долговременное хранение в архиве вместе со вспомогательной служебной информацией и получение из них продуктов более высокого уровня обработки.

На уровне 0 выполняют следующие основные операции первичной обработки:

- распаковка данных ДЗЗ из космоса из входного файл-потока, получаемого с борта КА ДЗЗ на одном или нескольких маршрутах съемки, соответствующих сеансам включения целевой аппаратуры ДЗЗ из космоса;

- разделение данных ДЗЗ из космоса (видеоинформации) и служебной информации;

- восстановление пространственно-временной структуры данных ДЗЗ из космоса, принятых на наземную инфраструктуру приема, обработки, хранения и распространения данных ДЗЗ из космоса (восстановление целостности структуры данных и устранение пропусков информации);

- разделение данных, полученных отдельными съемочными устройствами целевой аппаратуры ДЗЗ из космоса и/или в различных режимах съемки (декоммутация);

- приведение данных к форматам, пригодным для дальнейшей обработки.

Примечание - В процессе распаковки восстанавливаются данные ДЗЗ из космоса, зарегистрированные либо фотоприемными устройствами в составе ОЭА (например, линейками или матрицами ПЗС), либо антенной системой РСА. Служебную информацию (например, навигационная) распаковывают, но не обрабатывают. Восстановление пропущенных строк и столбцов матрицы изображения выполняют с целью восстановления изображения в целом при сжатии данных ДЗЗ из космоса на борту КА.

 

Данные уровня 0 подлежат архивному хранению, используются для создания производной продукции и, как правило, не предоставляются пользователям. Хранение данных уровня 0 должно обеспечить возможность их многократного использования (в том числе в будущем, при совершенствовании алгоритмов обработки). Уровень 0 является базовым для последующей обработки данных ДЗЗ из космоса.

5.4.2 Уровень 1 (L1) - на этом уровне с данными ДЗЗ из космоса, соответствующими уровню 0, выполняют следующие основные операции стандартной обработки:

- геопривязка;

- радиометрическая коррекция;

- геометрическая коррекция искажений, обусловленная внутренними конструктивными особенностями съемочного устройства, выполняемая в системе координат съемочного устройства.

Примечание - В случае сложных фотоприемных устройств (для ОЭА), состоящих из нескольких фотоприемных линеек или кадровых матриц ПЗС, выполняют формирование изображения в геометрии так называемого "псевдо-сенсора" (одна непрерывная линейка или кадровая матрица ПЗС, регистрирующая излучение одновременно во всех спектральных каналах).

 

Данные ДЗЗ из космоса уровня 1 обязательно необходимо сопровождать в метаданных параметрами строгой модели геопривязки (данными о положении КА в момент съемки в виде эфемерид баллистического движения, данными об ориентации КА в момент съемки в виде кватернионов ориентации КА, параметрами съемочного устройства в виде углов LOS) или коэффициентами рациональных полиномов аппроксимационной модели геопривязки. Данные, как правило, должны быть представлены в полном временном/пространственном разрешении.

5.4.3 Уровень 2 (L2) - на этом уровне с данными ДЗЗ из космоса более низких уровней обработки выполняют следующие основные операции стандартной обработки:

- геопривязка;

- радиометрическая обработка;

- геометрическое трансформирование (на плоскость) или ортотрансформирование (с учетом рельефа) в заданной картографической проекции и системе координат.

Данные ДЗЗ из космоса уровня 2 должны быть представлены в системе координат одной из картографических проекций, с трансформированием на среднюю высоту или с ортотрансформированием с использованием ЦМР. Геопривязку ортотрансформированных данных ДЗЗ из космоса задают параметрами картографической проекции. Для данных, трансформированных на среднюю высоту, опционально предоставляются коэффициенты рациональных полиномов.

Примечание - Кроме основных операций, перечисленных в 5.4.2 и настоящем пункте, при формировании данных ДЗЗ из космоса уровней 1 и 2 допускается выполнять дополнительные операции стандартной обработки (опционально):

- нарезка маршрутов съемки на отдельные условные кадры (сцены);

- сшивка изображений отдельных матриц фотоприемных устройств;

- сведение спектральных каналов;

- сжатие данных;

- иные способы стандартной обработки (паншарпенинг <*> и другие типовые способы обработки, при необходимости).

--------------------------------

<*> Паншарпенинг (от англ. panchromatic sharpening) - это процесс объединения панхроматических изображений с более высоким пространственным разрешением и мультиспектральных изображений с более низким пространственным разрешением для создания единого цветного изображения с высоким пространственным разрешением.

 

5.4.4 Уровень 3 (L3) - уровень, на котором выполняют производную (базовую) обработку данных ДЗЗ из космоса более низких уровней, в том числе путем их усреднения и объединения в пространстве или во времени.

Основные операции, выполняемые при формировании данных ДЗЗ из космоса уровня 3, соответствуют операциям, описанным в ГОСТ Р 59081 для создания производных (базовых) продуктов, и включают:

- трансформирование отобранных (с помощью масок облачности и т.п.) космических снимков в единую картографическую проекцию;

- приведение отобранных космических снимков к одному пространственному разрешению;

- корегистрацию разновременных космических снимков;

- формирование мультивременных композитных изображений или рядов на один и тот же участок земной поверхности;

- формирование ортомозаик, включая построение линий порезов, нарезку космических снимков на фрагменты согласно линиям порезов и радиометрическое выравнивание яркости всех или части пикселей мозаичных покрытий.

5.4.5 Уровень 4 (L4) - уровень тематической и/или аналитической обработки данных ДЗЗ из космоса более низкого уровня. Данные ДЗЗ из космоса уровня 4 могут быть созданы, в том числе, путем объединения данных, полученных различными съемочными устройствами одного или нескольких КА ДЗЗ, пространственных данных (цифровые топографические карты, тематические карты, ЦМР и др.), а также с привлечением дополнительной информации, включая данные метеорологических, биолого-почвенных, лесотаксационных и прочих измерений, физико-математические модели, экспертные оценки и др.

Уровень 4 включает в себя совокупность следующих основных операций с данными ДЗЗ из космоса:

- улучшение изображений для идентификации объектов и явлений, включающее в себя радиометрическое улучшение (изменение контрастности, гистограммная эквализация и нормализация), пространственную фильтрацию (выделение границ объектов на изображении, повышение резкости, сглаживание);

- формирование и анализ индексных изображений на основе данных различных спектральных или поляризационных каналов целевой аппаратуры ДЗЗ из космоса;

- формирование изображений, содержащих восстановленные геофизические параметры;

- построение ЦМР и ЦММ;

- дешифрирование изображений, основанное на использовании дешифровочных признаков объектов, процессов и явлений на земной поверхности и выполняемое с помощью текстурного, спектрального, морфологического (структурного) анализа, сегментации изображения на области, контролируемой и неконтролируемой классификации выделенных областей или всего изображения, выявления изменений на изображении;

- построение тематических карт на основе результатов дешифрирования изображений, полученных на основе данных ДЗЗ из космоса, с нанесенными на них дешифрированными (распознанными) объектами, процессами и явлениями;

- моделирование различных объектов, процессов и явлений по алгоритмам, разработанным для решения специальных задач с использованием данных ДЗЗ из космоса.

Формирование данных ДЗЗ из космоса уровня 4 на основе операций тематической и/или аналитической обработки выполняют с помощью алгоритмов, разработанных специалистами в соответствующих прикладных областях.

5.5 Более детальное описание совокупности обязательных операций, выполняемых на различных уровнях обработки данных ДЗЗ из космоса, приведено в таблице 1.

 

Таблица 1

 

Обязательные операции, выполняемые на различных уровнях

обработки данных ДЗЗ из космоса

 

Вид операции	Уровень
	0	1	2	3	4
Распаковка (выделение целевой и служебной информации)	О	О	О	О	О
Геопривязка	Н	О	О	О	О
Радиометрическая коррекция (относительная и абсолютная радиометрическая коррекция)	-	О	О	О	О
Расчет RPC	-	О	Н	-	-
Геометрическая коррекция: трансформирование в картографическую проекцию	-	-	О	О	О
Ортотрансформирование	-	-	Н	О	О
Производная (базовая) обработка, включающая объединение в пространстве и/или во времени (создание мозаик, композитов и т.п.)	-	-	-	О	О
Тематическая обработка и/или аналитическая обработка (включая расчет индексов, геофизических параметров, дешифрирование, моделирование и др.)	-	-	-	-	О
Примечание - Использованы следующие условные обозначения: О - обязательно; Н - необязательно; "-" - данный вид обработки отсутствует.

 

5.6 Допускается расширение классификации уровней обработки данных ДЗЗ из космоса за счет добавления последующих уровней по мере развития средств обработки, моделирования и анализа этих данных.

Примечание - В международных организациях ВМО и CEOS применяется другая классификация уровней обработки данных ДЗЗ из космоса [1], [2], приведенная в приложениях А и Б.

 

5.7 Для обеспечения пользователей более детальной информацией об обработке данных ДЗЗ из космоса и выполненных операциях допускается применять расширенную классификацию, включающую информацию о подуровнях обработки данных ДЗЗ из космоса (как правило, для уровней 0 - 3).

Примечание - На подуровнях обработки данные ДЗЗ из космоса могут быть снабжены различной дополнительной информацией (деформационной матрицей, алгоритмом для геопривязки, калибровочными коэффициентами и др.), приложенной, но не примененной.

 

Для обозначения подуровней обработки данных ДЗЗ из космоса используется код, как правило, состоящий из цифрового обозначения уровня обработки и прописной буквы латинского алфавита, соответствующей конкретному подуровню обработки. Сведения о примененной системе классификации подуровней обработки данных должны быть включены в руководство пользователя данными ДЗЗ из космоса.

Пример - В зарубежных классификациях часто применяется выделение подуровней, например, 1A и 1B. Пример классификации с использованием подуровней приведен в приложении А. Продукты ДЗЗ из космоса различных подуровней обработки могут также обозначаться англоязычными аббревиатурами, соответствующими выполненной обработке. Например, Basic, Ortho.

5.8 В зависимости от уровня обработки данных ДЗЗ из космоса производителем данных ДЗЗ из космоса формируются различные типы продуктов, предоставляемых потребителям согласно ГОСТ Р 59079:

- первичные продукты;

- стандартные продукты;

- производные (базовые) продукты;

- тематические продукты.

Примечание - Требования к составу и документированному описанию стандартных и производных (базовых) продуктов ДЗЗ из космоса установлены в ГОСТ Р 59080 и ГОСТ Р 59081 соответственно.

 

5.9 Для создания продуктов ДЗЗ из космоса, получаемых на основе данных с КА гидрометеорологического, океанографического и гелиогеофизического назначения, следует использовать классификацию уровней обработки данных, установленную ВМО [1]. В этом случае необходимо в метаданные включить информацию о том, что использована классификация уровней обработки ВМО.