遥感数据即得即用（Ready To Use，RTU）地理格网产品规范

焦伟利，龙腾飞，何国金，王威， 张兆明，王桂周，彭燕

1. 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094

2. 海南省地球观测重点实验室，海南三亚 572029

1 范围

本标准规定了多种地图投影的遥感影像的地理格网的划分与编码方法，并规定了RTU 地理格网产品的内容。

本标准适用于遥感影像产品的地理格网分幅与编码，为遥感影像共享和遥感信息整合提供以格网为单元的空间参照，并可用于遥感影像地理格网产品生产。

2 术语与定义

2.1 格网 Grid

由两组或多组曲线集所组成的网络，曲线集合中的曲线按某种算法相交。 注：曲线集把空间分割成格网单元[1]。

2.2 格网单元 Grid Cell

构成格网系统中某级格网的基本单位[2]。

2.3 地理格网 Geographic Grid

按照一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网[2]。

2.4 经纬坐标格网 Geographical Graticule

按一定经纬度间隔对地球表面进行划分而形成的格网[2]。

2.5 直角坐标格网 Rectangular Grid

将地球表面区域按数学法则投影到平面上，按一定的纵横坐标间距和统一的坐标原点对地表区域进行划分而构成的格网[2]。

2.6 格网编码 Grid Encoding

按照一定规则，赋予格网单元唯一标识代码的过程[2]。

2.7 即得即用产品Ready To Use Product（RTU）

按一定的标准处理的，便于用户直接分析和应用的一系列高级遥感数据产品。

2.8 数据格网 Tile

具体影像数据的剖分格网。

2.9 RTU 地理格网产品RTU Geogrid Product

按照一定空间基准和地理格网对遥感数据进行分幅和编码，形成具有统一规则和属性的系列遥感即得即用格网产品。这类产品可直接组成时空数据立方体，便于多源、多尺度、长时序遥感数据的高效存取和时空分析。

2.10 质量标识 Quality Attribute（QA）

随数据产品一起提供的数据质量标识信息，以波段的形式存在。可用于确定产品的每个像素是否适合某种用途或应用。例如像元质量缺陷或无效像素、云、雪等标识。

3 坐标系统及地图投影

3.1 坐标系

采用2000 国家大地坐标系（CGCS2000），比例尺小于1:10 000 的影像也可以采用WGS84 坐标系。

3.2 地图投影

小比例尺大尺度（全球或全国）影像建议采用经纬度坐标。平面直角坐标投影依据尺度及地面分辨率采用不同地图投影，具体建议如下：

①全球尺度投影建议采用正弦曲线等面积伪圆柱投影（Sinusoidal），中央经线为0°。

②中国区域尺度投影建议采用阿尔伯斯等面积割圆锥投影（Albers），中央经线105°，两条标准纬线为25°和47°。

③地面分辨率优于100 m 或东西跨度小于1000 km 的影像建议采用UTM（Universal Transverse Mercartor，通用横墨卡托）投影。

④极地区域建议采用兰伯特等积方位投影（Lambert Azimuthal Equal-Area）。

4 经纬坐标格网

4.1 经纬坐标格网概述

经纬坐标格网面向大范围（全球或全国），适用于较概略表示信息的分布和粗略定位的应用。经纬度格网采用赤道和本初子午线的交点为原点。经纬度坐标格式按照度、分、秒格式表达。经纬坐标格网按经差、纬差分级。代码由格网间隔代码、南北半球代码、纬度代码、东西半球代码、经度代码组成。图1 为全球10°×10°经纬度格网分幅与编码示意图。

图1 全球10°×10°经纬度格网分幅与编码

4.2 经纬坐标格网分级

分级规则：各层级的格网间隔为整数倍关系，同级格网单元的经差、纬差间隔相同。经纬坐标格网基本分为6 级。

4.3 经纬坐标格网编码

经纬坐标格网编码如下：

格网间隔代码＋南北半球代码＋纬度代码＋东西半球代码＋经度代码。

格网间隔代码依据表1 所列的格网间隔用2 位数字码表示，不足2 位的在前面补0。如格网间隔1′时表示为01，格网间隔10″时，表示为10。间隔单位代码用D 表示以度为单位、M 表示以分为单位、S 表示以秒为单位。南北半球代码用1 位字母码表示，用N 表示北半球，S 表示南半球。

表1 经纬坐标格网分级

纬度代码数值和长度依据表1 所列的格网间隔确定，数字码为纬度值除以格网间隔值向下取整。如格网间隔1°时，纬度代码为纬度值向下取整；格网间隔10′时，纬度代码为在1°代码基础上添加10′的数字码，10′码为纬度的分除以10 后向下取整，依此类推。具体公式为：int（|纬度/格网间隔|）。（注：int（）表示取整函数，以下文中的含义相同。）

东西半球代码用1 位字母码表示，用E 表示东半球，W 表示西半球。

经度代码比纬度代码多一位，编码方式与纬度代码相同。即int（|经度/格网间隔|）。

例：某点位于75°41′15″N、143°02′35″E，其

10°×10° 十度格网代码为：10DN7E14

1°×1° 一度格网代码为：01DN75E143

10′×10′ 十分格网代码为：10MN754E1430

1′×1′ 一分格网代码为：01MN7541E14302

10″×10″ 十秒格网代码为：10SN75411E143023

1″×1″ 一秒格网代码为：01SN754115E1430235

4.4 经纬坐标格网扩展

在一度格网基础上向更大格网间隔延伸，如二度格网、五度格网、…、N 度格网。也可按一定间隔细分格网。细分格网间隔宜与相邻基本层级的格网间隔成倍数关系。编码方法和位数与4.3 节相同。

如某点位于75°41′15″N、143°02′35″E，求其五度格网、二度格网、五分格网、二秒格网代码。

5°×5° 五度格网代码：05DN15E28

2°×2° 二度格网代码：02DN37E71

5′×5′ 五分格网代码：05MN7508E14300

2″×2″ 二秒格网代码：02SN754107E1430217

5 平面直角坐标格网

5.1 平面直角坐标格网概述

直角坐标格网与所采用的地图投影密切相关。投影相同，格网的平面坐标和编码相同；投影不同，格网的平面坐标和编码不同。

正弦曲线投影格网：小比例尺全球尺度影像建议采用正弦曲线等面积伪圆柱投影（Sinusoidal），原点为赤道和本初子午线的交点。格网分幅与编码示意如图2 所示。

图2 正弦曲线投影千公里格网示意图

阿尔伯斯投影格网：中国区域尺度影像建议采用阿尔伯斯等面积割圆锥投影（Albers），原点为赤道和105°中央经线交点，两条标准纬线为25°和47°。格网分幅与编码示意如图3 所示。

UTM 投影格网：地面分辨率优于100 m 的影像建议采用6°分带的UTM 投影。格网分幅与编码示意如图4 所示。

兰伯特等积方位投影格网：极地区域建议采用兰伯特等积方位投影（Lambert Azimuthal Equal-Area），原点为南极点或北极点。格网分幅与编码示意如图5 所示。

直角坐标格网代码主要由投影代码、南北半球代码、纵坐标格网代码、东西坐标代码（或投影带号代码）、横坐标格网代码组成。

5.2 直角坐标格网分级

分级规则：各级格网的间隔为整数倍关系，同级格网单元在X、Y 方向的间距相等。

直角坐标格网系统根据格网单元间隔分为6 级，以千公里格网单元为基础，按10 倍的关系细分，如表2 所示。

表2 直角坐标格网系统分级

5.3 直角坐标格网编码方法

平面直角坐标格网代码组成如下：

投影代码+南北坐标代码＋纵坐标格网代码＋东西坐标代码（或投影带号代码）＋横坐标格网代码。

投影代码为1 位数字码。1-正弦曲线等面积伪圆柱投影（Sinusoidal），2-阿尔伯斯等面积割圆锥投影（Albers），3-UTM 投影，4-北极兰伯特等积方位投影（Lambert Azimuthal Equal-Area），5-南极兰伯特等积方位投影（Lambert Azimuthal Equal-Area）。

南、北坐标代码采用1 位字母码。原点以南坐标用“S”表示，原点以北坐标用“N”表示。

东、西坐标代码采用1 位字母码。原点以东坐标用“E”表示，原点以西坐标用“W”表示。东西坐标代码不适用于有坐标平移的投影。

投影带号代码用于UTM 投影，采用2 位数字码表示。UTM 投影采用6°分带，全球共分60带，投影带号代码为01-60。

纵坐标格网代码与横坐标格网代码为选用的层级格网间隔字位数值向下取整。即：int（|坐标值/间隔值|）。具体为：

千公里格网代码由坐标值千公里字位数值向下取整构成。

百公里格网代码由坐标值百公里字位数值向下取整构成。

十公里格网代码由坐标值十公里字位数值向下取整构成。

图3 阿尔伯斯投影千公里格网示意图

图4 UTM 百公里格网示意图

图5 北极兰伯特等积方位投影百公里格网示意图

公里格网代码由坐标值一公里字位数值向下取整构成。

百米格网代码由坐标值百米字位数值向下取整构成。

十米格网代码由坐标值十米字位数值向下取整构成。

米格网代码由坐标值一米字位数值向下取整构成。

例：某点位于39°55′N、116°30′E，其正弦曲线投影横坐标值为9960467.2 m，纵坐标值为 4420276.2 m；阿尔伯斯投影（中央经线为105°，双标准纬线为25°、47°）横坐标值为964574.1 m，纵坐标值为4346377.1 m；UTM 投影6°分带带号为50，横坐标值为 457268.2 m，纵坐标值为4418627.7 m。不同投影格网代码如表3 所示。

表3 直角坐标格网编码

格网名称（编号） 千公里格网（A） 百公里格网（B） 十公里格网（C） 公里格网（D） 百米格网（F） 十米格网（G） 米格网（H） 阿尔伯斯（2） / 2BN43E9 2CN434E96 2DN4346E9 64 UTM（3） / 3BN44504 3CN4415045 3DN441850 457 2FN43463E9 645 3FN4418650 4572 2GN434637 E96457 3GN441862 5045726 2HN434637 7E964574 3HN441862 750457268

例：某点位于80°30′N、116°30′E，其兰伯特等积方位投影横坐标值为948433.8 m，纵坐标值为472871.6 m。格网代码如表4 所示。

例：某点位于80°30′S、116°30′W，其兰伯特等积方位投影横坐标值为−948433.8 m，纵坐标值为-472871.6 m。格网代码如表4 所示。

表4 极地区域坐标格网编码

5.4 直角坐标格网扩充

直角坐标格网可在表2 给出的直角坐标格网分级基础上按整数倍关系向小于1 m 的格网单元扩展。分米格网名称代码为I。

例：某点位于39°55′N、116°30′E，其UTM 投影带号为50，横坐标值为457268.2 m，纵坐标值4418627.7 m，求其UTM 分米格网的代码。

分米格网代码：3IN44186277504572682

直角坐标格网亦可在表2 给出的直角坐标格网分级基础上，对现有层级再细分。各层级格网单元间隔（表5）宜采用如下公式计算得到。

格网间隔 = 2 × 10n或5 × 10n，n∈{0，1，2，3，4，5}

表5 直角坐标格网扩充分级

扩充后的格网编码形式为：投影代码+格网名称代码+直角坐标格网代码，直角坐标格网代码公式为：int（|坐标值/间隔值|）。

例：某点位于39°55′N、116°30′E，其UTM 投影带号为50，横坐标值为457268.2 m，纵坐标值4418627.7 m，UTM 扩充的格网间隔代码见表6。

表6 UTM 坐标扩充格网编码

6 遥感影像产品的地理格网分幅与编码

6.1 影像格网编码

影像格网的编码由地理格网编码、卫星标识、传感器标识、影像获取时间、影像产品版本、影像产品名称、影像波段标识7 部分组成。各部分以“_”分隔，各部分说明见表7。

表7 影像格网编码各部分说明

表8 RTU 产品名称缩略表

6.2 几种常用的遥感影像产品地理格网分幅与编码

6.2.1 UTM 投影的遥感影像产品地理格网

影像产品格网采用UTM 投影和6°分带。图6 为全球UTM 百公里格网分幅示意图。

图6 全球UTM 百公里格网分幅示意图

对于跨带影像，跨带部分需要重投影到相应投影带，并按照该投影带的格网进行分幅。

影像可以覆盖整个格网或部分格网。部分覆盖的格网一般是位于一景影像的边缘。

地面分辨率为10-100 m 的影像建议采用百公里格网分幅，地面分辨率优于10 m 的影像建议采用十公里格网分幅。编码规则为：投影代码+南北坐标代码＋纵坐标格网代码＋东西坐标代码（或投影带号代码）＋横坐标格网代码。

例：某点位于39°55′N，116°30′E，其UTM 投影6°分带带号为50，横坐标值为457268.2 m，纵坐标值为4418627.7 m。该点在2016 年10 月18 日的Landsat8 地表温度百公里格网产品编码为：

3BN44504_L8_OLI_20161018_V01_LST_B1

6.2.2 全球一张图地理格网

全球一张图产品采用Landsat 系列卫星、Sentinel 系列卫星等中分辨率卫星数据制作，采用WGS84 坐标系统经纬度投影（EPSG:4326）和0.00025°分辨率分块输出，输出格式为GeoTIFF。

全球一张图产品采用10°×10°经纬度格网分幅（如图7 所示），编码规则为： 格网间隔代码＋南北半球代码＋纬度代码＋东西半球代码＋经度代码

具体分幅编码示例如表9 所示。

图7 全球一张图产品地理格网分幅示意图

表9 全球一张图产品分幅编码示意

6.2.3 全国一张图地理格网

全国一张图采用高分一号、高分二号、资源三号系列等高分辨率卫星数据制作，采用WGS84坐标系统阿尔伯斯等面积割圆锥投影（中央经线105°，两条标准纬线为25°和47°）和2 m 分辨率分块输出，输出格式为GeoTIFF。

全国一张图产品采用100 公里×100 公里的直角格网分幅，编码规则为：

投影代码+南北坐标代码＋纵坐标格网代码＋东西坐标代码＋横坐标格网代码

具体分幅编码示例如表10 所示。

表10 全国一张图产品分幅编码示意

7 RTU 地理格网产品

7.1 RTU 地理格网产品的构成及格式

RTU 地理格网产品由产品元数据文件、图像数据文件、缩略图文件、拇指图文件（可选）和像元质量标识文件构成。

产品元数据文件：采用XML 格式，是产品的元数据描述文件。

产品图像数据文件：采用GeoTIFF 格式，是图像实体数据。

产品缩略图文件：采用JPEG 格式，缩略图的较长边大小为1000-1200 像素之间，覆盖全部图像，长宽比例与原图像一致。

产品拇指图文件（可选）：采用JPEG 格式，拇指图较长边大小为200-300 像素之间，覆盖全部图像，长宽比例与原图像一致。

像元质量标识文件：采用GeoTIFF 格式，是产品的像元质量标识文件，标识图像数据质量，包括无效数据、云、云的阴影、雪、水等信息。

7.2 RTU 地理格网产品的命名规则

影像格网数据产品的名称应由产品名称和扩展名两部分组成，其表现形式如下：

影像格网的编码_起始时间_结束时间_版本号_产品名称.扩展名

产品名称要求与影像格网编码相同。

示例1：2015 年全国一张图产品中格网编码为2BN59E01 的文件名称如下：

2BN59E01_20150101_20151231_V01_ChinaM.XML

2BN59E01_20150101_20151231_V01_ChinaM.TIF

2BN59E01_20150101_20151231_V01_ChinaM.JPG

2BN59E01_20150101_20151231_V01_ChinaM_THUMB.JPG（可选）

2BN59E01_20150101_20151231_V01_ChinaM_PIXEL-QA.TIF

7.3 RTU 地理格网产品元数据

RTU 地理格网产品元数据在用于分幅影像元数据的基础上增加有关地理格网信息。示例内容见表11。

表11 RTU 地理格网产品元数据定义及示例

名称 域 说明 北坐标代码＋纵坐标格网代码＋东西坐标代码（或投影带号代码）＋横坐标格网代码。 1.7 cloud_cover 6.4918 非填充像素的云量百分比 1.8 cloud_shadow 5.9551 非填充像素的阴影百分比 1.9 snow_ice 0.0148 非填充像素的冰雪百分比 1.10 fill 64.9755 格网中填充像素百分比 1.11 bands N/A 格网的波段信息 1.11.1 product rtu_qa 波段类型 1.11.2 source rtu scene product 来源 1.11.3 name PIXEL_QA 波段名称 1.11.4 data_type UINT16 数据类型 1.11.5 fill_value 1 填充值 1.11.6 nsamps 3400 列数 1.11.7 nlines 3400 行数 1.11.8 short_name QA 简称 1.11.9 long_name Land surface reflectence pixel quality band 全称 1.11.10 file_name 3BN44504_L5_TM_20151126_V01_L SR_QA.tif 文件名 1.11.11 pixel_size units , x, y meters, 30, 30 像元分辨率 1.11.12 resample_method none 重采样方法 1.11.13 data_units quality/feature classification 数据单元描述 1.11.14 valid_range max, min 65535.0, 0.0 最大、小值 1.11.15 bit num 1, 2, etc. 位数 1.11.16 production_date 2018-03-20T20:35:13Z 波段生成时间

致 谢

感谢中科院A 类先导专项“地球大数据科学工程”（XDA190090300）、国家自然基金重点项目（61731022）、国家重点研发计划课题（2016YFA0600302）对本研究的支持。

作者分工职责

焦伟利（1965—），女，辽宁省丹东市人，硕士，正高级工程师，研究方向为遥感图像处理与信息挖掘。主要承担工作：标准设计与编写。

龙腾飞（1986—），男，湖北省武汉市人，博士，助理研究员，研究方向为遥感图像智能处理。主要承担工作：标准编写、绘图、及产品集标准建设。

何国金（1968—），男，福建省龙岩市人，博士，研究员，研究方向为遥感数据智能处理与信息挖掘。主要承担工作：标准设计。

王威（1974—），男，北京市人，大学本科，高级工程师，研究方向为遥感图像处理。主要承担工作：标准设计。

张兆明（1980—），男，河南省郑州市人，博士，高级工程师，研究方向为遥感数据智能处理与信息提取。主要承担工作：标准编写。

王桂周（1984—），男，山东省济宁市人，博士，高级工程师，研究方向为遥感数据处理与信息挖掘。主要承担工作：产品集标准建设。

彭燕（1988—），女，湖南郴州市人，在读博士，工程师，研究方向为遥感图像智能处理。主要承担工作：产品集标准建设。