本文件規定了衛星遙感影像地表溫度產(chǎn)品的產(chǎn)品分級、命名規則、產(chǎn)品構成、技術(shù)要求和產(chǎn)品檢查。本文件適用于衛星遙感影像地表溫度產(chǎn)品的生產(chǎn)、管理、維護和使用。

2 規范性引用文件

下列文件中的內容通過(guò)文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T 35652—2017 瓦片地圖服務(wù)

GB/T37151–2018 基于地形圖標準分幅的遙感影像產(chǎn)品規范

GB/T 39608—2020 基礎地理信息數字成果元數據

GB/T 41534—2022 地表溫度遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗

3 術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

亮度溫度 brightness temperature

亮溫在同一波長(cháng)處,與熱輻射體輻射亮度相同的黑體的溫度。

注:單位為開(kāi)爾文(K)。[來(lái)源:GB/T36299—2018.3.14]

3.2

地表溫度 surface temperature

表面溫度

表皮溫度

表征地球表面厚度等于穿透深度(范圍0.1倍~10倍波長(cháng))的表皮的綜合溫度。

注1:根據地表類(lèi)型分為陸地表面溫度和海洋表面溫度。

注2:遙感數據反演得到的地表溫度是在過(guò)感器獲取的亮度溫度的基礎上消除了大氣和發(fā)射率影響后的地表非同溫混合像元的等效溫度(即方向輻射計溫度),單位為開(kāi)爾文(K)。

3.3

地表溫度產(chǎn)品元數據 surface temperature products metadata

描述地表溫度產(chǎn)品的屬性和相關(guān)特性的數據。

注:包括基本信息、整體質(zhì)量、文件名稱(chēng)/數據集名稱(chēng)、地理位置等。

3.4

縮略圖 thumbnail image

快視圖 quicklook image

按一定縮小比例重采樣保存的地表溫度值空間分布狀況的圖像。

3.5

衛星遙感影像地表溫度產(chǎn)品 surface temperature product from satellite remote sensing imagery

由衛星遙感影像數據生產(chǎn)的元數據集,地表溫度數據集和輔助數據集組成的集合統稱(chēng)。

3.6

景 scene

根據衛星遙感器特征,將遙感影像數據按照規定的行數和列數進(jìn)行裁切后的圖像計數單位。

[來(lái)源:GB/T 36301—2018,31.4]

3.7

瓦片 tile

將幾何校正后的單景遙感影像產(chǎn)品或者多景遙感影像合成產(chǎn)品,按照規定的行數和列數進(jìn)行裁切后,形成的具有固定空間參考基準的圖像計數單位。

[來(lái)源:GB/T 35652—2017.3.1,有修改]

4 縮略語(yǔ)

下列縮略語(yǔ)適用于本文件。

CMG 氣候模型網(wǎng)格(Climate Modeling Grid)

ST 地表溫度(Surface Temperature)

UTC 協(xié)調世界時(shí)(Coordinated Universal Time)

5 產(chǎn)品分級

5.1 分級原則

衛星遙感影像 ST產(chǎn)品分級遵循以下原則:

體系結構清晰,能反映出不同級別產(chǎn)品之間的內在特性與聯(lián)系,體現產(chǎn)品生產(chǎn)流程中所涉及的時(shí)空處理不同環(huán)節的區別;

b) 劃分簡(jiǎn)潔明確,具有廣泛的適用性,能反映ST產(chǎn)品應用對級別劃分的客觀(guān)需求,易于操作并為各類(lèi)用戶(hù)所接受和使用;

c) 兼顧當前國內遙感數據產(chǎn)品的分級框架,在體現ST產(chǎn)品的自身特性的前提下,盡可能地保持一致:

d) 與當前國外 ST產(chǎn)品分級規則建立明確的映射關(guān)系,能方便與國外ST產(chǎn)品分級方案接軌;

e) 考慮未來(lái)一段時(shí)期出現ST 新產(chǎn)品的可能性,具有可擴展性。

5.2 產(chǎn)品級別框架

根據 ST 產(chǎn)品生產(chǎn)涉及的方法和復雜程度的差異,ST產(chǎn)品可分為3級,分別標識為2級產(chǎn)品(L2)、3級產(chǎn)品(L3)和4級產(chǎn)品(L4)。L2 和L3 級產(chǎn)品為瞬時(shí)產(chǎn)品,L3級產(chǎn)品可根據空間分辨率的差異,使用大寫(xiě)英文字母標識細分對應的子級;L4級產(chǎn)品為時(shí)空合成產(chǎn)品,可根據時(shí)間和空間分辨率的差異,在子級的基礎上疊加阿拉伯數字標識進(jìn)一步細化為擴展級。具體的ST產(chǎn)品分級框架如圖1所示。

衛星遙感影像 ST產(chǎn)品的生產(chǎn)和應用應指明ST產(chǎn)品的級別,ST分級產(chǎn)品生產(chǎn)邏輯流程見(jiàn)附錄A。

5.3  2 級產(chǎn)品(L2)

L2 級產(chǎn)品是觀(guān)測時(shí)刻的按景方式形成的ST產(chǎn)品,即瞬時(shí)ST景產(chǎn)品。L2級產(chǎn)品不再細分子級,其空間分辨率為衛星設計的原始分辨率。

注:同一景上不同像元可能具有不同的空間分辨率。

5.4  3 級產(chǎn)品(L3)

L3 級產(chǎn)品是在 L2級產(chǎn)品的基礎上,經(jīng)過(guò)幾何校正,時(shí)間歸一化和角度歸一化后某一時(shí)刻的具有統一空間分辨率的ST產(chǎn)品,即瞬時(shí) ST 瓦片產(chǎn)品。L3級產(chǎn)品可根據選擇的空間分辨率,分為L3A級、L3B 級和 L3C 級產(chǎn)品。

注:L3A 級產(chǎn)品的空間分辨率等于衛星星下點(diǎn)觀(guān)測時(shí)分辨率,例如100m或者1km等;L3B級產(chǎn)品的空間分辨率低于衛星星下點(diǎn)觀(guān)測時(shí)分辨率,例如 500m或者5km;L3C級產(chǎn)品的空間分辨率等于CMG單元,例如0.01°或者 0.05°。

5.5  4級產(chǎn)品(L4)

5.5.1 4  A 級產(chǎn)品(L4A)

在L3A 級產(chǎn)品的基礎上,結合模型計算/合成,推算出的以瓦片方式保存、空間分辨率為衛星星下點(diǎn)觀(guān)測分辨率的某個(gè)特定時(shí)間尺度的 ST產(chǎn)品。LAA級產(chǎn)品可根據選擇的時(shí)間尺度,分為L4A1級、L4A2 級和 L4A\'級產(chǎn)品。

注1:L4A 級產(chǎn)品包括對應時(shí)間尺度下的平均ST、最大ST、最小 ST、最大 ST出現時(shí)刻和最小 ST 出現時(shí)刻等信息。

注2:L4A 級產(chǎn)品的時(shí)間尺度為日尺度;L4A2級產(chǎn)品的時(shí)間尺度為尺度;L4A\'級產(chǎn)品的時(shí)間尺度可擴展定義,如旬和年等。

5.5.24  B 級產(chǎn)品(L4B)

在L3B級產(chǎn)品的基礎上,結合模型計算/合成,推算出的以瓦片方式保存、空間分辨率低于衛星星下點(diǎn)觀(guān)測分辨率的某個(gè)特定時(shí)間尺度的ST產(chǎn)品。LAB 級產(chǎn)品包括的內容與L4A級產(chǎn)品的一致,同樣可根據選擇的時(shí)間尺度,分為L4B1級L4B2級和 L4B*級產(chǎn)品。

注:L4B級各子產(chǎn)品的含義同 L4A級各子產(chǎn)品的含義一致。

5.5.3 4  C 級產(chǎn)品(L4C)

在 L3C 級產(chǎn)品的基礎上,結合模型計算/合成,推算出的以瓦片方式保存,空間分辨率等于CMG 單元的某個(gè)特定時(shí)間尺度的ST產(chǎn)品。L4C級產(chǎn)品包括的內容與L4A級產(chǎn)品的一致,同樣可根據選擇時(shí)間尺度,分為L4C1級、L4C2 級和 L4C*級產(chǎn)品。

注:L4C 級各子產(chǎn)品的含義同L4A級各子產(chǎn)品的含義一致。

6 命名規則

6.1 名稱(chēng)組成

ST產(chǎn)品文件名稱(chēng)應由產(chǎn)品名稱(chēng)和擴展名兩部分組成,其組成如圖2所示。

6.2 名稱(chēng)要求

ST產(chǎn)品文件名稱(chēng)應包含以下要素:

(a) 產(chǎn)品子類(lèi)名稱(chēng):指示ST產(chǎn)品構成的子類(lèi),例如元數據集可用“Metadata”標識;地表溫度數據集用“ST”標識;輔助數據集中的經(jīng)度、緯度和質(zhì)量標識分別用“Lat”“Lon”和“QA”標識:

(b) 衛星-傳感器名稱(chēng):指示生產(chǎn)ST的主要衛星和傳感器名稱(chēng),主體數據的衛星和傳感器標識見(jiàn)GB/T 37151—2018中附錄B:

c) 產(chǎn)品級別:指示ST產(chǎn)品對應的層級級別,應符合5.2 的規定,

d) 產(chǎn)品時(shí)間標識:指示產(chǎn)品獲取時(shí)間,格式為年月日(YYYYMMDD),對于L4級產(chǎn)品 MM和DD 可用字母 XX 替代;

e) 產(chǎn)品位置標識:指示產(chǎn)品的空間地理位置。對于分錄保存的產(chǎn)品,將中心經(jīng)緯度作為產(chǎn)品位置標識;對于分瓦片保存的產(chǎn)品,執行GB/T35652—2017中5.1的規定記錄行列(如果瓦片產(chǎn)品是以分幅的形式組織,執行GB/T37151—2018中6.2的規定記錄分編號),也可根據用戶(hù)需要進(jìn)行編號:

f) 產(chǎn)品分辨率標識:指示產(chǎn)品的空間分辨率,格式為 VU;

注:產(chǎn)品分辨率標識中,V為分辨率數值,精確至整數;U為分辨率單位。例如,1km、1000m 和 005 Deg等。

g) 發(fā)布機構名稱(chēng):指示產(chǎn)品發(fā)布機構名稱(chēng),用發(fā)布機構的英文字母簡(jiǎn)稱(chēng)表示,

h) 產(chǎn)品版本號:指示產(chǎn)品版本信息:

i) 擴展名:指示產(chǎn)品保存文件的擴展名。

示例:以搭載在 Terra 衛星上的MODIS 載荷作為數據源,機構AA生產(chǎn)并發(fā)布的版本號為V1.0的L3A級瞬時(shí) ST瓦片產(chǎn)品(自定義編號為 H27V05,產(chǎn)品獲取時(shí)間為2021年6月1日)的名稱(chēng)如下:ST_Terra-MODIS_L3A_20210601_H27V05_1km_AA_V1.0.hdf。

7 產(chǎn)品構成

7.1 產(chǎn)品概述

ST產(chǎn)品由元數據集,地表溫度數據集和輔助數據集三部分構成。

7.2 元數據集

應按照 GB/T 39608—2020中第4章的規定記錄產(chǎn)品標識信息、空間參考信息、生產(chǎn)信息?質(zhì)量信息、分發(fā)信息。元數據應按照附錄B記錄,示例見(jiàn)附錄 C。

元數據集的存儲應采用字符串文本數據的文件格式來(lái)描述所需信息,例如便于人機理解和讀取的文件格式XML。

7.3 地表溫度數據集

記錄生產(chǎn)出的逐像元的地表溫度值。數據以柵格形式組織,數據的相關(guān)描述信息在元數據中記錄。不同級別的ST數據集的構成不同。L2 和 L3 級的 ST 數據集的構成和說(shuō)明見(jiàn)表1但不限于表所列數據項,“ST數據”為逐像素記錄的地表溫度值。

L4 級的 ST 產(chǎn)品的構成和說(shuō)明見(jiàn)表2但不限于表2所列數據項,具體描述如下:

a) 平均 ST 數據:逐像元記錄瞬時(shí) ST產(chǎn)品經(jīng)時(shí)間尺度擴展后,給定時(shí)間范圍的ST平均值:

(b) 最大ST 數據:逐像元記錄瞬時(shí) ST產(chǎn)品經(jīng)時(shí)間尺度擴展后,給定時(shí)間范圍的ST最大值:

(c) 最小 ST 數據:逐像元記錄瞬時(shí)ST產(chǎn)品經(jīng)時(shí)間尺度擴展后,給定時(shí)間范圍的ST最小值。地表溫度數據集的存儲應采用能存儲不同類(lèi)型數據,具有自描述性、可擴展、平臺無(wú)關(guān)特性,能高效存儲和分發(fā)遙感產(chǎn)品的文件格式。

注:地表溫度數據集的文件格式,例如HDF、NetCDF和GeoTiff.

7.4 輔助數據集

ST 產(chǎn)品輔助數據集包括柵格數據和文本數據兩種。

注1:以柵格形式存儲的數據包括逐像元的經(jīng)緯度、觀(guān)測時(shí)間,觀(guān)測天頂角、觀(guān)測方位角,最大ST時(shí)刻?最小 ST 時(shí)刻?質(zhì)量標識以及整幅 ST的縮略圖;以文本形式存儲的數據包括算法說(shuō)明文檔、用戶(hù)手冊和真實(shí)性檢驗報告。不同級別的 ST 產(chǎn)品輔助數據集的構成不同。輔助數據集的構成和說(shuō)明見(jiàn)表3但不限于表3所列

數據項,具體描述如下:

a) 像元經(jīng)度:逐像元記錄ST產(chǎn)品的經(jīng)度信息:

b) 像元緯度:逐像元記錄ST產(chǎn)品的緯度信息,

c) 觀(guān)測時(shí)間:逐像元記錄ST產(chǎn)品的觀(guān)測時(shí)間信息:

(d) 觀(guān)測天頂角:逐像元記錄ST產(chǎn)品的觀(guān)測天頂角信息;

e) 觀(guān)測方位角:逐像元記錄ST產(chǎn)品的觀(guān)測方位角信息;

f) 最大 ST 時(shí)刻:逐像元記錄瞬時(shí)ST產(chǎn)品經(jīng)時(shí)間尺度擴展后,給定時(shí)間范圍的ST最大值出現的時(shí)間;

g) 最小 ST 時(shí)刻:逐像元記錄瞬時(shí) ST產(chǎn)品經(jīng)時(shí)間尺度擴展后,給定時(shí)間范圍的ST最小值出現的時(shí)間;

h) 質(zhì)量標識:由逐像元的按位表示的產(chǎn)品質(zhì)量標志所組成,每一個(gè)二進(jìn)制位分別表示海陸/云/冰雪掩膜?地表發(fā)射率反演方法、地表發(fā)射率誤差、大氣狀況、地表溫度計算方法、地表溫度誤差、地表溫度角度或時(shí)間歸一化情況等。應按附錄D的方式對不同級別的ST產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行標識:

縮略圖:重采樣生成的低分辨率ST 圖像;

j) 算法說(shuō)明文檔:詳細記錄ST產(chǎn)品生產(chǎn)算法及流程等信息的文檔;

k) 用戶(hù)手冊:記錄ST產(chǎn)品構成、使用方法、獲取途徑等信息的文檔;

1) 真實(shí)性檢驗報告:執行GB/T41534—2022中第5章的相關(guān)規定。

輔助數據集的存儲采用不同的文件格式。以柵格形式存儲的數據,除縮略圖以外,應采用與地表溫度數據集相一致的文件格式?？s略圖應采用具有較高壓縮率,且能保證較好圖像質(zhì)量的圖像存儲格式。以文本形式存儲的數據應采用可移植的文檔文件格式。

注2: 縮略圖的圖像存儲格式,例如JPEG:文本形式存儲的文檔文件格式,例如 PDF。

8 技術(shù)要求

8.1 時(shí)間信息

應采用公元紀年,時(shí)間宜采用北京時(shí)間,特殊情況下可采用 UTC 時(shí)間。

8.2 空間參考信息

8.2.1 坐標系和投影

ST產(chǎn)品的元數據集中應包含坐標系信息。當ST 產(chǎn)品按瓦片形式發(fā)布時(shí),ST產(chǎn)品的元數據集中還應包含投影信息。采用的坐標系和投影,應符合GB/T37151—2018中6.1的規定。確有必要時(shí),可采用國際通用的其他坐標系和投影,如WGS84 世界大地坐標系和高斯-克呂格投影等。

8.2.2 地理覆蓋范圍

元數據集中應包含影像的地理覆蓋范圍信息。對于分瓦片保存的產(chǎn)品,應執行GB/T 35652–

2017 中 5.1 的規定記錄行列號。如果瓦片產(chǎn)品是以分幅的形式組織,應執行GB/T 37151- -2018 中 6.2的規定記錄分幅編號。也可根據用戶(hù)需要進(jìn)行相應編號。

8.3 產(chǎn)品質(zhì)量

8.3.1 產(chǎn)品準確度

在元數據中應記錄平均誤差,均方根誤差,相關(guān)系數,計算方法按GB/T41534-2022 中第 5 章的規定執行。

8.3.2 產(chǎn)品不確定度

在元數據中應記錄標準差,計算方法按GB/T41534—2022中第5章的規定執行。

8.3.3 空間連續性

根據質(zhì)量標識數據中“質(zhì)量好”“無(wú)效值”“空”像元數的標記情況,在元數據中應記錄整幅影像優(yōu)質(zhì)數據比例,無(wú)效值比例和云覆蓋比例。

9 產(chǎn)品檢查

應在產(chǎn)品生產(chǎn)后,公開(kāi)發(fā)布或交付用戶(hù)前進(jìn)行產(chǎn)品檢查。產(chǎn)品檢查應包括但不限于表4所列檢查項。

表 4 ST產(chǎn)品檢查項

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