QuickBird遥感影像技术方案书.docx

QuickBird，WorldView-01&02遥感影像

技
术
方
案
书

南方数码云南分公司遥感影像部
时间：2012年3月7日星期三
第一章：前言
广州南方数码可以有限公司，是一家集软件、数据与服务于一体的中国领先的地理信息产业供应商和数字城市解决方案供应商。南方数码以数据位基础，以基础测绘、房产、国土、市政、规划等行业为核心，发展地理信息产业。专业提供遥感影像数据、数据建模、数据加工、数据质量监理、数据管理等全方位数据工程服务，以及数字国土、数字房产、信息化测绘、数字市政等数字城市建设中的软、硬件产品、系统和服务。
南方数码拥有QuickBird、WorldView-1和WorldView-2三颗目前世界上技术最先进的高分辨率卫星的代理分发权，可以提供全色、多光谱、立体、单片等原始卫星影像资料。同时，经过多年来的不断积累，南方数码已经拥有一条成熟、完整的从数据采集获取到数据加工处理再到空间数据综合应用的产品线，依托这条成熟的产品线，南方数码可以提供高分影像数据、遥感信息增值服务、空间数据综合应用等一体化服务。
今天的南方数码致力于以高分辨率卫星影像为主导，为地理信息产业用户提供专业的影像为主导，为地理信息产业用户提供专业的传统4D铲平以及新兴的TDOM和DSM产品的生产、城市三维景观制作等基于影像的服务，广泛为政府、城市分布以及指导规划等方面的专业服务，向各行业用户提供基于遥感卫星影像的一体化解决方案。

第二章：卫星简介
1、QuickBird卫星介绍

QuickBird快鸟卫星是美国数字全球公司所拥有的商用高分辨率光学卫星，由Ball航天技术公司、柯达公司和空间公司联合研制，2001年10月18日有波音公司的德尔他-2火箭在加利福尼亚范登堡空军基地发射升空，于同年12月份开始介绍卫星影像。快鸟影像的最高分辨率为0.61m，可以用来制作与更新1:2000比率尺的地图。
2000年12月，“数字全球”公司得到了美国国家大气和海洋管理局的许可，发射和运营0.5m分辨率的遥感卫星系统。该公司立刻修改了快鸟卫星的原设计，降低了轨道高度，从而把卫星的全色图像分辨率从1m提高到61cm，多光谱图像分辨率从4m到2.5m。卫星的设计可以使其在较低的轨道上运行，其携带的燃料足以保证设计寿命不减少。

快鸟-2卫星可以同时拍摄全色和多光谱图像，也可以提供自然彩色和彩色红外合成图像。每次过顶可以拍摄连续10景图像（165km长）或者2 X 2景图像的面积。QuickBird（快鸟）卫星系统每年能采集7000万平方公里的卫星影像数据，存档数据以史无前例的速度在递增。在中国境内每天至少有2至3个过境轨道，有合格存档数据约700万平方公里。

QuickBird（快鸟）卫星提供全色、多光谱数据，三波段融合彩色数据、全色及多光谱捆绑数据、四波段融合彩色数据。
2、WorldView-1卫星介绍

WorldView-1（视界-1）卫星是全球分辨率最高、响应速度最敏捷的商业成像卫星。该卫星将运行在高度450公里、倾角980、周期93.4min的太阳同步轨道上，平均重访周期1.7天，星载大容量全色成像系统能够拍摄多达75万平方公里/天。
WorldView-1卫星还将具备现代化的地理定位精度能力和极佳的响应能力，能够快速瞄准要拍摄的目标和有效地进行同轨立体成像。由于WorldView（视界）卫星成像指令的响应速度更快，因此成像的周转时间（从下达成像指令到接收图像所需要的时间）缩短为几个小时。
WorldVies卫星增强的特性：
1、 WorldView-1采集能力有了巨大的增强，是快鸟卫星采集能力的4倍
2、 WorldView-1同轨立体采集
3、 最易操控的卫星，侧摆300公里仅
4、 高效的面积采集
5、 更优的重访时间
6、 更快速的产品生成时间
7、 卫星的构建至少领先同行两年的时间
3、WorldView-2卫星介绍

2009年秋季即将登上宇宙WorldView-2卫星设计使用寿命7.25年，飞行高度770千米。WorldView-2卫星将来全球带来更快捷、更精确、更大容量、更多波段扫描能力的卓越商业卫星服务。

更灵活的运转：
WorldView-1和WorldView-2卫星是全球第一批使用了控制力矩陀螺的商业卫星。这项高性能技术可以提供多达10倍以上的加速度和姿态控制操作，从而可以更精确的瞄准和扫描目标。卫星的旋转速度可从60秒减少到9秒，覆盖面积达300公里。所以，WorldView-2卫星能够更快速、更准确的从一个目标转向另外一个目标，同时也能进行多个目标地点的拍摄。
更高容量、更高回访：
WorldView-2卫星能非常灵活运转，它在太空中的角色就像一个神奇的画笔，能灵活的前后扫描、拍摄大面积的区域，能在单次操作中完成多频率谱影像的扫描。WorldView-2卫星独有的大容量系统，能达到媒体采集一百万平方公里的数据采集量。而卫星集群可以保证每日近二百万平方公里的数据采集量。WorldView-2卫星无与伦比的灵活性能在1.1天内二次访问同一地点。如果算上卫星集群，甚至能实现在一天之内二次访问同一地点。由此可以为用户提供同一地点，同一天内的高清晰商业卫星集群影像。
更精确的拍摄：
WorldView-2卫星先进的地理位置技术，在扫描的精度上有了非常大的进步。其精确度已经达到了6.5米CE90，这是没有经过处理，没有地面控制，也没用搞成模型的数据。目前，就WorldView-1和预期中的WorldView-2卫星而言，精确度可以达到超乎想象的4.1米CE90。
4、三个卫星参数比较
卫星
QuickBird
WorldView-1
WorldView-2
发射时间
2001-10-18
2007-9-18
2009-10-8
地面分辨率
全色：0.6米；
四波段多光谱：2.4米
全色：0.5米
全色：0.5米；
八波段多光谱：2米
光谱波段数
全色+多光谱（四波段）
全色
全色+多光谱（八波段）
在轨立体获取能力
无
高（专业高分立体测图卫星）
高
星下点幅宽
18.6km
17.7km
16.4km
最大侧摆角
N/A
正负45度
正负45度
卫星重访周期
2.4至5.9天
1.7至4.6天
1.1至3.7天
轨道
高度：496km；太阳同步
高度：496km；太阳同步
高度：770km；太阳同步
数据下载速率
320Mbps
800Mbps
800Mbps
星上存储量
137GB
2199GB
2199GB
存储位深
11-bits
11-bits
11-bits
5、常见卫星影像数据类型说明
\
产品级别推荐
数据类型选择推荐
分辨率
主要应用
单片
预备正射产品
全色数据/真彩色数据：全色数据指的是全色波段的黑白数据；真彩色数据指的是全色波段和三个多光谱波段融合后的数据。
0.6或0.5米
1. 适合制作1：5000正射影像图数据，平原地区可做到1：2000，最佳平面出图比例可高达1：1500；
2. 可用于1：2000-10000地形图的局部更新；
3. 如需做信息分类提取，那么建议订购4波段或8波段的数据；
4.对于矿山监测、探矿、普查及水利监测建议订购使用8波段数据；根据不同的波段组合可以对地矿及水利应用做出更有效的分析和判断。
4波段捆绑/4波段融合数据：指的是既可以选择订购全色波段和四个多光谱波段分开的数据，也可以订购全色波段和四个多光谱波段融合后的数据。
8波段捆绑：全色波段和八个多光谱波段分开的数据。
立体
Ortho Ready Stereo
提供全色/三波段融合/四波段融合/四波段捆绑/八波段捆绑等几种立体产品
0.5米
适用于最小100平方公里，最大300平方公里这种范围级别的立体数据编程采集，适合生产制作符合测绘精度要求的1：5000地形图。订购规则与单片数据相同。
基础产品
全色立体：仅有全色波段的立体像对数据。
适用于大面积立体数据编程采集，适合生产制作符合测绘精度要求的1：5000地形图。有特殊的订购规则，按像对订购。
4波段捆绑立体：包含全色和四波段多光谱数据的立体数据。
6、卫星光谱比较
影像
类型
波段范围（单位nm）
Quickbird
全色
405-1050
多光谱
Blue(蓝)
430-545
Green绿)
466-620
Red（红）
590-710
Near-IR(近红外）
715-918
wordview-1
全色
—
400-900
wordview-2
全色
—
450-800
多光谱
Blue(蓝)
450-510
Green(绿)
510-580
Red（红）
630-690
Near-IR(近红外）
770-895
Coastal(海岸)
400-450
Yellow(黄)
585-625
Red Edge（红边）
705-745
Near-IR2(近红外2)
860-1040

第三章：影像订购
1、订购规则
DG QucikBird影像，分为存档与编程两种订购方式：
存档影像：是指先前卫星已经拍摄过的区域，已存档在卫星公司的数据库中，是现成品。该中图像的购买价格较低，所需时间快。但是订购前需要对既定需要区域做出确认；确认是所需区域是否有卫星影像数据存档、卫星影像存档数据的拍摄时间、一般从订购到交付的周期为10~15个工作日。
最低起购面积：25平方公里（5km X 5km），即闭合多边形，两边最短相距5km。
合格云量：20%，即炒熟20%的云量覆盖为不合格影像，但如果云量覆盖低于20%，但是实际需要区域被云层遮挡，这样的话，卫星公司也认定此为合格影像。
拍摄倾角：卫星拍摄饱和并不大于25度被认定为合格影像，拍摄倾角的参数直接影像的物体角度。
编程影像：是指编程制定卫星对需要区域拍摄最新的影像，看起来这一种选择是最好不过了，可以让用户得到需要区域的卫星影像。但是编程影像的拍摄周期通常较长，订购初期需要先回美国申请拍摄区域的拍摄周期，然后由美国反馈计划拍摄所需要的周期，在这个拍摄周期中，并不能保证拍摄成功，这与所拍摄地的天气情况、拍摄数据的优先级权重以及需要数据范围有关。
卫星编程数据根据需要及紧急程度的不同分为以下四个级别（立体编程仅适合于S及编程）：
S级：优先级别最低的编程订单，适用于对影像获取时间要求不严格的客户，以及订单竞争不激烈的地区。优点是单价比较低，客户可以自己设定采集开始和截止时间，或接受DG提供的采集周期；缺点是获取时间比较长，云量覆盖率不大于15%。
S+级：优先级别比S级订单高，适用于急于获取合格影像的客户，以及订单竞争一般激烈的地区。优点是客户可以自己设定采集开始和截止时间，或接受DG提供的采集周期，单价相对较低，可以保证获取影像的云量。云量覆盖率不大于15%。
AS级：优先级别较高，适用于急于获取合格影像的客户，以及订单竞争激烈的地区。客户必须接受DG提供的采集周期，并接受分批交付。优点是订单优先级别高，如果在DG提供的采集周期内没有完成采集，客户可以选择用DG现有的其他存档数据免费填充未完成的区域，或继续延长订单的采集周期。如果客户选择取消编程订单的未完成部分并用免费存档数据填充未完成区域，应在原AS级订单取消后180天进行免费数据的申请；如果客户选择延长采集周期，DG会重新评估并给出新的采集周期，客户必须接受这个新的采集周期。云量覆盖率不大于15%。
SS级：优先级别最高的编程订单，目标区域宽度要求小于13.5km，南北长度小于165km、DG会在未来2周的时间内，指定一个日期进行单次接受，客户可以提前48小时确认订单，订单一旦确认，不能取消，无人云量多少均收全款。适用于灾害分析、突发事件处理，以及特急获取影像的客户。有点是肯定会在短时间内安排一次接受，缺点是影像的质量取决于拍摄时的天气情况，卫星公司不保证影像的质量，价格高。
订购规则：
1、 单片存档数据：最小边长5km，最小订购面积25平方公里，端点到对边的垂直距离不小于5公里。
2、 单片S级编程：最小边长5公里，最小订购面积90平方公里，端点到对边的垂直距离不小于5公里。
3、 单片S+级编程：最小边长5公里，最小订购面积107平方公里，端点到对边的垂直距离不小于5公里。
4、 单片AS级编程：最小边长5公里，最小订购面积167平方公里，端点到对边的垂直距离不小于5公里。
5、 单片SS级编程：最小边长5公里，最小订购面积125平方公里，端点到对边的垂直距离不小于5公里。
6、 立体Ortho Ready产品：最小边长5公里，最小订购面积100平方公里，最大订购面积300平方公里，端点到对边的垂直距离不小于5公里。
7、 立体基础产品：最小边长5公里，最小订购面积210平方公里，端点到对边的垂直距离不小于5公里。每个像对为一个订购区域，每个像对的尺度要求为：东西向固定15公里，南北向最小14公里，最大28公里。如果采购面积很大，一个像对覆盖不全，那么需要覆盖对个像对，像对之间保留至少1公里的重叠区，最后按像对总面积统计出来的数字为最终的订购面积。
备注：要求客户提供WGS84坐标系下的订购范围文件
2、 订购价格

价格.xlsx
3、 数据订购注意事项
（1） 合格数据定义
l 存档数据：以客户的需求与实际数据质量结合考虑推荐，如果客户觉得
可用，那就是合格数据。 总的来说，订购范围内的数据侧视角度小于30度，整体云量小于20%即为比较好的数据。
l 单片编程数据：可选择订购侧视角度在0-20度或0-30度之间的数据，订购范围内数据整体云量不大于15%，这是单片编程合格数据的标准。
l 立体编程数据：立体像对数据由两张片子组成，一个侧视角度在几度左右，另外一个片子的侧视角度在三十几度，是为了满足立体测图的需要，因此无法硬性规定侧视角度，但是云量是有标准的：订购范围内每个像对的云量不大于15%。
(2) 原始数据订购注意事项
l 重采样方式：全色增强（对应融合产品）/ 4×4CC(对应捆绑或全色产品)
l 数据位深：16位（对应动态范围调整方式为否）/ 8位（对应动态范围调整方式为是）
l 产品介质：DVD
l 文件格式：Geotiff
l 投影方式：UTM
l 地球模型：WGS84
l 分 片：16×16K
l 与客户确认：可分批交货/不可分批交货
4、 目标客户及销售建议
a) 目标客户
国土、测绘、规划、地矿、水利、石油、电力、环保、农业、林业、海洋、城市管理、公共安全、交通（公路，铁路，水运、航空）、旅游、高校、自然灾害等等，可以这么说，凡是有信息化的地方，都是有需求的。
b) 销售建议
结合公司自身的优势，不要盲目报原始数据的价格，先了解清楚客户的具体需求之后再综合报价。
第一步：卫星原始数据需求初步确认。根据客户的具体需求（数据的用途等），可以确定客户是需要单片数据还是立体数据？需要哪种数据类型？编程还是存档？
第二步：数据加工处理需求初步确认。根据客户的具体需求及单位的技术实力，可以基本确认客户是否需要我们做数据处理。
第三步：外业测绘需求初步确认。如果需要做数据加工处理，那么就要确认客户是否有可用的控制点或地形图、DEM等控制资料。如果客户那没有这些资料，那么即可确认外业做控制的需求了。
第四步：制作纸质挂图需求初步确认。
第五步：制作报价方案。确认完以上4项初步需求后，根据客户的具体需求，我们即可为客户提供一份详细的报价方案。
5、 卫星影像相关的FAQ
1、 什么是基础产品、标准产品、预备正射产品？
（1） 基础产品：是快鸟影像产品系列中处理最少的一种，只经过辐射校正、
传感器内部几何校正、光学畸变和传感器校正。基础产品既没有地理参考也没有地图投影。连同基础产品一起提供快鸟的传感器模型，以便用户可以做复杂的摄影测量处理，如正射校正。基础产品只有全色和多光谱两种类型。基础产品只是以景为单位提供。
（2） 标准产品：是有地理参考的产品，经过了辐射校正、传感器和卫星平
台引起的系统误差校正，具有地图投影。标准产品连同元数据一起提供，具有广泛的用途。标准产品是以面积为单位的产品，按照AOI面积订购。标准产品有 全色、多光谱、全色增强几种类型。
（3） 预备正射产品：没有经过地形校正的产品，只经过了辐射校正、传感
器和卫星平台引起的误差校正，具有地图投影,投影到每景快鸟影像覆盖区的平均基高。除了没有经过地形校正,预备正射标准产品与标准产品其它参数完全相同。用户可以直接通过相关专业软件结合自己的DEM、RPC参考模型、亚米级精度的地面控制点来做正射校正。从而获得能用于地理信息系统的地理基础地图产品，广泛应用于对绝对定位精度要求较高的情况下。
2、 一景是多大？
星下点时基础产品每景大小：QB=272 km2，WV-1=245 km2