一、引言

在2023年的今天，高分辨率卫星影像愈发丰富且易获取。如何免费使用到亚米级别的卫星地图吗？如果你不嫌弃RGB三波段，实际上是可以免费下载的。本文旨在帮助读者简单了解常见的亚米级别卫星底图数据源、以及图源浏览、下载方法与注意事项。

目前市面上有许多亚米级别分辨率的地图图源，比如说Google earth提供覆盖全球的0.3m卫星影像、esri world image也提供覆盖全球的高分辨率遥感影像且支持历史影像、mapbox提供的部分地区卫星影像分辨率甚至能达到5cm、国产的吉林一号免费提供上一季度0.75m分辨率的全国影像等等。

二、在线地图源是简介

上面列出的8个常见的亚米级别数据源都可以通过xyz协议或者wmts/wms协议进行下载。这些协议是什么？地理信息数据为了方便网络传输，制定了一系列的地理数据传输标准（wms/wmts/xyz等）。

进行图源卫星影像数据的下载，我们一般是使用的wms/wmts和xyz协议，如果是下载矢量数据，我们一般是使用的WFS协议，常见的标准协议的特点如下表，：

协议	特点	优点	缺点	栅格数据支持	矢量数据支持
WMS	通过HTTP请求获取GIS数据，服务器会将数据渲染成图像	高度定制的地图；交互性强	服务器渲染图像，响应时间较长	支持	有限支持
WMTS	提供预渲染的地图瓦片	速度快，因为地图瓦片可以预先生成并在请求时快速提供	瓦片的内容是预先确定的，无法进行定制	支持	有限支持
XYZ	获取预渲染的地图瓦片，URL结构简单	速度快，URL结构简单	瓦片的内容是预先确定的，无法进行定制	支持	有限支持
WFS	提供对地理特征数据的访问，提供的是原始的矢量数据	提供丰富的地理数据和高度的交互性	处理和显示矢量数据需要更高的计算能力	不支持	支持

三、常见地信软件如何浏览与下载图源？

我们可以使用qgis、arcgis等地信软件进行在线地图的加载，并进行数据下载。但不同软件对数据传输协议的支持是不同的，常见的三款地信软件（qgis、arcgis和arcgis pro）对各个标准的支持如下。

协议	arcgis	QGIS	arcgis pro
WMS/WMTS浏览	能	能	能
WMS/WMTS下载	否	能	能
WFS浏览	否	能	能
WFS下载	否	能	能
XYZ浏览	否	能	能
XYZ下载	否	能	能

需要注意的是，由于arcgis支持的常规数据协议较少，仅能通过WMS/WMTS协议加载影像。下面我将介绍各个软件如何下载图源影像。

（1）QGIS

QGIS是一款全球使用最广泛开源、支持windows、mac和Linux等跨平台的GIS软件，下载网址为：www.qgis.org，下载安装后即可使用。qgis可以通过软件自带的连接工具，添加WMS、WFS、XYZ等协议，进行地图的浏览。

比如在这里我添加了Google的图源xyz协议，即可加载Google的图源到软件中，其他协议的图源同理：

添加到qgis的图层中之后，即可使用qgis的自带的地图导出工具，使用“另存为”即可导出卫星影像。

（2）arcgis pro

arcgis pro是esri公司自2015年起发布的新一代GIS商业软件。作为一款目前市面上最成熟的商业GIS软件，arcgis pro有多种添加在线图源的方法，包括社区提供的图源、图层lyr文件、各类协议等。我们可以直接添加wmts/wms等链接获取亚米级遥感影像图源，比如在insert菜单栏中的连接中，选择对应的网络协议。

arcgis pro 2.6版之前的版本以及arcgis不能直接加载XYZ协议。XYZ 切片图层是由多个切片组成的图层，这些切片位于服务器上并可供公众使用。与遵循 OGC 标准的 WMTS 不同，XYZ 切片图层是事实上的 OpenstreetMap 标准。这些图块基本上是 PNG 图像，可通过 Web 服务器访问，通过特定 URL（格式：https://…/Z/X/Y.png）控制访问。

虽然arcgis pro在 2.6之前的老版本并不支持xyz协议，在2.6之后的版本，可直接使用add path添加xyz协议链接：

arcgis pro通过wmts/wms、xyz等链接加载影像之后，即可使用arcgis pro的自带工具Export Map下载图源影像。

（3）arcgis

arcgis也可以通过lyr文件、在线地图或者各类协议添加图源。

arcgis仅支持浏览数据，不支持下载，可以使用arcgis的导出地图功能，导出png/jpg等图片，这些导出的数据是没有地理坐标的。

四、各个图源的具体下载方法

下面常见的图源影像我将使用qgis或者arcgis系列软件进行数据的下载。

(1)Google Earth

Google earth在全球的影像分辨率都较高，即使在偏远地区也拥有亚米级别影像，是全球公认的最好用的卫星底图图源。

1）qgis下载Google Earth

通过Qgis下载图源影像分三步：添加xyz链接、设置网络通信、数据下载。

①添加xyz链接

首先是加载Google的xyz协议的瓦片地图。Google遥感地图的xyz协议的地址是：

http://mt0.google.com/vt/lyrs=s&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

将这个地址复制，添加到对应的XYZ地图源中即可。具体步骤为打开data source manager、XYZ、NEW、添加瓦片地址。如下图所示：

②设置网络通信

虽然已经添加了图源的网址，但因为网络原因，我们还使用不了图源。接下来进行网络设置，打开QGIS的setting，选择opptions，点击NETWORK，在标记的位置填写网络接口设置（这部分我不详细写，需要保证你能魔法访问google官网）。如果你的魔法支持socks通信方式，选择socks通信，如果不行，使用http通信：

然后再加载刚刚添加的xyz图源，这时我们就发现能正常浏览Google earth了。

③数据下载

现在我们需要用到qgis自带的数据导出功能进行Google earth影像的下载。我们先添加一个矢量文件

右键点击Google图层、选择Export、save as…：

由此，我们进入了Google遥感地图的下载界面，其中需要修改的地方，我已经列出来了：标记为1的地方，不能打勾；标记为2的地方为图像保存地址；标记为3的地方选择矢量范围；标记为4的地方填写影像分辨率，我填写的是100m分辨率，进行下载：

下载后后自动加载到QGIS中，如下图所示：

自此Google earth图源下载完毕，需要注意的是你下载的遥感影像是很多景镶嵌而成，因此没有统一的时间。如何知道下载的数据成像时间？需要一个个去找。可以打开Google earth pro的历史影像功能，逐个查看该区域的具体时间、卫星来源。

Google还提供其他xyz协议的地图，比如路网和地图，可以按照相同方法下载。

Google路网
http://mt0.google.com/vt/lyrs=m&hl=en&x={x}&y={y}&z={z} 

Google地形图源
http://mt0.google.com/vt/lyrs=p&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

Altered roadmap
http://mt0.google.com/vt/lyrs=r&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

Google仅地形图源
Terrain only
http://mt0.google.com/vt/lyrs=t&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

带标记的卫星图
http://mt0.google.com/vt/lyrs=y&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

2）arcgis pro下载Google Earth

arcgis pro下载Google Earth较qgis简单，只需要保证本地的http网络能访问Google，无需再像qgis一样设置网络连接方式。

①添加xyz链接

首先是加载Google的xyz协议的瓦片地图到arcgis pro中。Google遥感地图的xyz协议的地址是：

http://mt0.google.com/vt/lyrs=s&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}

将这个地址添加到arcgis pro中的路径栏：

②数据下载

现在我们需要用到arcgis pro自带的数据导出功能进行Google earth影像的下载。打开共享目录，选择导出地图，格式选择为geotiff。

下载参数一般设置文件的压缩类型为tiff，压缩方式为LZW，其他设置设为默认即可。

需要注意的是，arcgis pro导出的数据只是当前视图的影像，不可指定区域。

(2)Esri World Image

Esri World Image提供了覆盖全球的至少一米分辨率的卫星和航拍图像，美国和西欧提供0.5米分辨率图像，在全球部分大城市提供0.3米分辨率的Maxar图像。Esri World Image基于GIS用户社区贡献的高分辨率航拍摄影图像，还包含一些分辨率范围从3厘米到30米的影像，全球各地的分辨率如下图所示，其中17级大致为2.15米，18级为1.07米，19级为0.54米。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-z9VmoMSZ-1684838769991)(C:\Users\HTHT\Pictures\微信截图_20230519142939.jpg)]

ESRI的图源还有一个优点，就是不需要使用网络魔法，即可在国内使用，且连接速度快，延迟也低。

下载该图源的方法有很多种，我简单介绍几种常见的：

(1)Esri world image 历史影像

Esri 提供了该图源的历史版本，可通过网站：https://livingatlas.arcgis.com/wayback 选择对应的world image 版本，该网站也可下载GIF动态图。

下载的World Imagery图源文件是pitem格式或者pitemx格式，这个文件不能直接拖到arcgis的窗口中，需要先打开arcgis软件，然后双击pitem在arcgis中打开图源，或者双击pitemx格式在arcgis pro中打开该图源。

加载到arcgis pro后，即可使用共享工具栏中的导出地图工具，下载视野中的World Imagery图源。

（2）通过软件自带的world image下载

arcgis上还可以通过online功能加载Esri World Image，但是有一个缺点：只能在线浏览，无法下载。

arcgis pro也自带Esri World Image，通过添加底图工具，选择影像图即可。

（3）通过网络协议下载

我们也可以通过加载world image的xyz协议图源使用软件（arcgis pro和qgis）进行下载。图源地址如下所示：

 Esri World Image瓦片地址：
 https://server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/World_Imagery/MapServer/tile/{z}/{y}/{x}

参考上文的qgis和arcgis pro下载图源的方法，即可通过xyz协议下载影像。

(3)mapbox

mapbox是全球最受欢迎的地图服务提供商之一，它们的数据大部分来自开放数据源，例如OpenStreetMap和NASA，也有从DigitalGlobe公司购买的专有遥感数据源。目前mapbox的遥感卫星图源目前大部分都能达到亚米级别分辨率。但由于mapbox中国停止运营，注册比较麻烦。

我简单介绍一下mapbox的注册中需要注意的几个点：

①在注册过程中，可能会遇到“We’re sorry! There’s been an unexpected error. Please try again”错误，此时应该注意电脑IP地址应该和信用卡的Postal code保持一致。

②mapbox的注册是需要一张支持maste或者visa的信用卡，如果没有这类信用卡，可以使用虚拟信用卡或者信用卡生成工具。

③注册好之后会发送一个邮件，点击确认之后就可以进入图层创建中：

④mapbox是一个自由程度较高的地图，它提供非常多的注记、矢量数据，我们只需要栅格数据，将其他数据删掉即可：

⑤在设置好layer之后，保存并退出，选择修改好的影像选择分享，分享的方式为Third party，复制wmts。

⑥将影像WMTS地址加载到arcgis、arcgis pro或者QGIS中，下图是我加载的mapbox的全球卫星图：

⑦通过qgis和arcgis pro即可下载高分辨率的卫星图。

(4)必应地图

必应地图的遥感图源在部分地区无高分辨率影像，使用时需要注意甄别，选择合适的影像进行下载。必应影像地图的链接地址为：

http://ecn.t3.tiles.virtualearth.net/tiles/a{q}.jpeg?g=1

(5)高德地图

高德地图是在部分城市的城区具有高分辨率的卫星底图，可以通过高德的xyz链接添加底图并下载：

 高德遥感地图的瓦片地址：
 https://webst01.is.autonavi.com/appmaptile?style=6&x={x}&y={y}&z={z}

(6)共生地球

吉林一号是中国第一套自主研发的商用遥感卫星系统，截至2023年1月，吉林一号卫星工程共发射24次，在轨卫星数量89颗。目前吉林一号开发的共生地球开放了免费体验图源，免费体验版本是可以加载一个0.75米的全国影像图，一般是够用的。

登陆吉林一号的网站：https://www.jl1mall.com/rskit/ 进行试用版本体验，可以获取TK和MK：

https://api.jl1mall.com/getMap/{z}/{x}/{-y}?mk=你选择影像的MK&tk=你的token

将吉林一号的xyz链接按上面的mk和tk方式添加，即可加载影像：

(7)天地图

天地图，是国家测绘地理信息局建设的地理信息综合服务网站。集成了来自国家、省、市（县）各级测绘地理信息部门，以及相关政府部门、企事业单位 、社会团体、公众的地理信息公共服务资源。在google earth等地图源被下架后，这个是大众最能接触到的影像。优点：不用FQ；地图源更新；审核过的数据不用担心行政边界错误。

如果只是浏览，可以去天地图的官网。如果需要下载，同样使用WMTS服务。但是需要注意，调用天地图需要用到申请的token，我把自己的token已经添加到链接，可以直接使用。但如果你每一天调用的次数超过三千次，就需要自己去申请浏览器端的token。浏览器端的token，不是服务器，这个别弄混了。

 天地图瓦片地址： 
http://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={x}&TILECOL={y}&tk=您的密钥

注册方法：登陆https://www.tianditu.gov.cn/网站注册，进入地图API界面申请key。

(8)星图地球

星图地球是我比较推荐的图源，主要是图源新，卫星影像基本都是2021-2023年，而且网络连接速度很快，而且比吉林一号的免费调用次数多。比较麻烦的一点是需要注册，获取token之后才能使用。使用方法如下：

1）注册

登陆网站 https://sso.geovisearth.com/promotion?c=3985d6f7-f4e7-4077-b73c-1b869ea5bc10 进行用户注册。

2）用户认证

个人用户是5万次/日的免费额度，一般是够用的，其实不用升级。如果不够用可以认证为企业用户，免费额度是300万次/日。

3）获取token

在网站中，获取用户端的专属token

然后完善链接：

wmts的链接为：https://tiles.geovisearth.com/base/v1/wmts/GetCapabilities?tmsIds=w&token=你的token

**xyz的链接为：**https://tiles.geovisearth.com/base/v1/img/{z}/{x}/{y}?format=webp&token=你的token

4）加载图源影像

5）下载影像

通过rcgis pro和qgis进行下载，参考前文中的google earth图源下载方法。

6）如何查看影像的详细信息？

星图地球是可以看到影像具体的卫星类型信息、拍摄时间，登陆https://datacloud.geovisearth.com/，在线体验栏放到最大分辨率，即可看到该卫星影像的具体参数信息。比如这张影像是北京三号卫星在2021年7月29日拍摄的。

其他地址：

影像图瓦片地址
https://tiles1.geovisearth.com/base/v1/img/{z}/{x}/{y}?format=webp&tmsIds=w&token=<用户的token>
地形图瓦片地址
https://tiles1.geovisearth.com/base/v1/ter/{z}/{x}/{y}?format=png&tmsIds=w&token=<用户的token>
矢量图瓦片地址
https://tiles1.geovisearth.com/base/v1/vec/{z}/{x}/{y}?format=png&tmsIds=w&token=<用户的token>
高程数据瓦片地址
https://tiles1.geovisearth.com/base/v1/terrain/{z}/{x}/{y}.terrain?v=1.1.0&token=<用户的token>

四、常见问题与解决方案

(1).如果访问Google earth瓦片地址，需要上网换一个姿势；

(2).如果要看一个地区的历史变化情况，可以加载多个地图源，不同地图的时间不同，适合一个变化分析；也可以用Google earth pro的历史影像，或者esri world image的wayback。

(3).国外的地图源较老，国内的地图源比较新，但国内的影像有偏移；

(4)下载的卫星影像一般是不能选择时间的，如何知道下载的数据成像时间？需要一个个去找。比如说：Google earth的影像底图可以通过Google earth Pro进行查看，星图地球的可以通过其官网找到具体的拍摄卫星和时间等。

(5).由于网络连接等问题，影像下载后会有空白、缺失的区域，建议使用QGIS重新下载。重新下载的过程中，所有参数设置相同（除了名字），这样会读取之前的缓存数据，自动补充相同的瓦片，下载速度也会非常快。

参考

https://en.wikipedia.org/wiki/Mapbox

https://www.wired.com/2013/05/a-cloudless-atlas/

https://doc.arcgis.com/en/data-appliance/2022/maps/world-imagery.htm#:~:text=In%20addition%20to%20commercial%20sources,%3A280%20in%20select%20communities).

https://livingatlas.arcgis.com/

https://blog.csdn.net/QGISClass/article/details/112637978

https://zhuanlan.zhihu.com/p/392167752