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书书书犐犆犛３５．２４０．７０犃７７!#$%&’’()*犌犅／犜３９４６８—２０２０!#$%&’()*+,-./01犌犲狀犲狉犪犾犿犲狋犺狅犱狊犳狅狉狋犺犲狏犪犾犻犱犪狋犻狅狀狅犳狋犲狉狉犲狊狋狉犻犪犾狇狌犪狀狋犻狋犪狋犻狏犲狉犲犿狅狋犲狊犲狀狊犻狀犵狆狉狅犱狌犮狋狊２０２０１１１９23２０２１０６０１*4’(+,-./012’()*3/045623书书书目 次前言Ⅲ…………………………………………………………………………………………………………１ 范围１………………………………………………………………………………………………………２ 规范性引用文件１…………………………………………………………………………………………３ 术语和定义１………………………………………………………………………………………………４ 直接检验通用方法２……………………………………………………………………………………… ４．１ 直接检验步骤２……………………………………………………………………………………… ４．２ 空间异质性分析方法３……………………………………………………………………………… ４．３ 空间抽样方法３……………………………………………………………………………………… ４．４ 尺度转换方法４………………………………………………………………………………………５ 间接检验通用方法４……………………………………………………………………………………… ５．１ 间接检验步骤４……………………………………………………………………………………… ５．２ 交叉检验法５………………………………………………………………………………………… ５．３ 时空变化趋势分析检验法５………………………………………………………………………… ５．４ 基于地面观测与高分辨率遥感数据的多尺度逐级检验法５………………………………………６ 评价方法６………………………………………………………………………………………………… ６．１ 遥感产品与相对真值／参考对象一致性评价６……………………………………………………… ６．２ 遥感产品真实性检验过程不确定性评价６…………………………………………………………附录Ａ（资料性附录）地表空间异质性分析方法７…………………………………………………………附录Ｂ（资料性附录）空间抽样模型１０………………………………………………………………………参考文献１６……………………………………………………………………………………………………Ⅰ犌犅／犜３９４６８—２０２０前 言 本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国科学院提出。本标准由全国遥感技术标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ３２７）归口。本标准起草单位：中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院青藏高原研究所、中国科学院空天信息创新研究院、中国资源卫星应用中心。本标准主要起草人：葛咏、胡茂桂、王江浩、李新、王劲峰、张仁华、吴骅、柳钦火、王新鸿、潘志强、刘照言。Ⅲ犌犅／犜３９４６８—２０２０陆地定量遥感产品真实性检验通用方法１ 范围本标准规定了陆地定量遥感产品真实性检验的直接检验通用方法、间接检验通用方法以及评价方法。本标准适用于陆地定量遥感产品的真实性检验。２ 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是标注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是未注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ３６２９６—２０１８ 遥感产品真实性检验导则３ 术语和定义ＧＢ／Ｔ３６２９６—２０１８界定的以及下列术语和定义适用于本文件。３．１ 估计量 犲狊狋犻犿犪狋狅狉通过样本对总体属性的统计推断值。［ＧＢ／Ｚ３３４５１—２０１６，定义３．１．１８］３．２ 样本 狊犪犿狆犾犲由一个或多个抽样单元构成的总体的子集。［ＧＢ／Ｔ３３５８．２—２００９，定义１．２．１７］３．３ 抽样 狊犪犿狆犾犻狀犵抽取或组成样本的行动。［ＧＢ／Ｔ３３５８．２—２００９，定义１．３．１］３．４ 抽样单元 狊犪犿狆犾犻狀犵狌狀犻狋将总体进行划分后的每一部分。 注１：抽样单元可以分级，总体由初级（抽样）单元组成，每个初级（抽样）单元由二级抽样单元组成，依此类推。 注２：改写ＧＢ／Ｔ３３５８．２—２００９，定义１．２．１４。３．５ 简单随机抽样 狊犻犿狆犾犲狉犪狀犱狅犿狊犪犿狆犾犻狀犵从总体中抽取狀个抽样单元构成样本，使狀个抽样单元所有的可能组合都有相等被抽到概率的抽样。［ＧＢ／Ｔ３３５８．２—２００９，定义１．３．４］１犌犅／犜３９４６８—２０２０３．６ 系统抽样 狊狔狊狋犲犿犪狋犻犮狊犪犿狆犾犻狀犵将总体中的抽样单元按一定的顺序排列，在规定的范围内随机抽取一个或一组初始单元，然后按照一定规则确定其他样本单元的抽样。［ＧＢ／Ｔ３３５８．２—２００９，定义１．３．１２］３．７ 分层抽样 狊狋狉犪狋犻犳犻犲犱狊犪犿狆犾犻狀犵样本抽自于总体不同的层，且每个层至少有一个抽样单元入样的抽样。 注１：总体的单位按某种特征分为若干次级总体（层），然后再从每一层内进行随机抽样，组成一个样本。 注２：改写ＧＢ／Ｔ３３５８．２—２００９，定义１．３．６。３．８ 克里格模型 犽狉犻犵犻狀犵犿狅犱犲犾以变异函数理论和结构分析为基础，考虑样点的大小、形状、空间分布等几何特征，在有限区域内通过有限的样本点对该区域或内部的某个局部区域的取值进行最优无偏估计的模型。３．９ 非均质表面均值估计模型 犿犲犪狀狅犳狊狌狉犳犪犮犲狑犻狋犺狀狅狀犺狅犿狅犵犲狀犲犻狋狔犿狅犱犲犾；犕犛犖针对可通过分层实现层内均质的异质空间表面，综合考虑层内及层间空间相关性，对该异质空间表面均值进行最优无偏估计的模型。４ 直接检验通用方法４．１ 直接检验步骤直接检验的检验流程见图１。图１ 直接检验流程主要步骤如下：ａ） 验证场地选择：根据观测目标的地表空间异质性情况（分析方法见４．２），在产品覆盖范围内宜选取不同下垫面或产品覆盖范围内目标变量的高、中、低值像元或区域，推荐选择均质区域的中心地带作为验证场或观测场。２犌犅／犜３９４６８—２０２０ｂ） 样本选择：按４．３选择抽样方法，进行样本量确定和样本选取。ｃ） 数据测量：根据选取的样本，在像元尺度上选择相应的测量仪器对目标变量进行连续观测或选取具有代表性的时间点进行观测。ｄ） 尺度一致性判断与像元尺度相对真值确定：根据待检产品像元大小，判断测量数据空间尺度是否满足需求。如果满足，可直接进行比较验证；否则，按４．４的要求选择尺度转换方法估计像元尺度相对真值。ｅ） 检验结果评价：比较像元尺度相对真值与待检产品值，从准确度和不确定度两个方面评价定量遥感产品与相对真值之间的一致程度及其不确定性。４．２ 空间异质性分析方法根据空间异质性，陆地表面可分为均质地表和非均质地表两类。推荐采用空间自相关性分析或空间方差分析等方法计算地表变量在空间上的差异性，如空间自相关Ｍｏｒａｎ’ｓ犐指数（参见附录Ａ中Ａ．１）、半变异函数（参见Ａ．２）、变差系数（参见Ａ．３）或地理探测器狇指数（参见Ａ．４）等方法，结合待检验遥感产品的尺度、地表特征以及专家知识确定地表空间异质性。４．３ 空间抽样方法４．３．１ 基于样点观测的抽样方法对基于样点观测目标的抽样应根据地表情况选择抽样模型（参见附录Ｂ），具体要求如下：ａ） 当观测目标的空间分布不具有空间自相关性且不具有空间分层异质性时，宜使用简单随机抽样模型或系统抽样模型；ｂ） 当观测目标的空间分布不具有空间自相关性但具有空间分层异质性时，宜使用分层抽样模型；ｃ） 当观测目标的空间分布具有空间自相关性但不具有空间分层异质性时，宜使用考虑空间自相关性的空间抽样模型，如克里格模型；ｄ） 当观测目标的空间分布同时具有空间自相关性和空间分层异质性时，宜使用考虑空间自相关性和分层异质性的抽样模型，如ＭＳＮ模型；ｅ） 当需要对观测目标进行多个尺度估计时，可使用两阶段抽样策略，即将ａ）～ｄ）抽样模型得到的抽样样本作为初级抽样单元，在各初级抽样单元内部进行二级抽样，得到次级抽样单元；ｆ） 当观测目标的空间结构特征随时间发生较大变化时，可采用系统抽样模型布设样本点；在观测数据收集完成之后，根据数据分析体现出来的是否具有空间自相关性和空间分层异质性选择估算方法。４．３．２ 基于足迹观测的抽样方法陆地定量遥感产品（如蒸散发产品等）的地面实测值可基于足迹观测表征的，应根据待检验产品的空间异质性特点，结合足迹观测仪器（如涡动相关仪、大孔径观测仪、宇宙射线观测仪等）的特点，选择合适的空间抽样方法（参见附录Ｂ），具体要求如下：ａ） 当待检验像元为均质地表时，宜采用系统抽样模型进行样本布设；ｂ） 当待检验像元为非均质地表且随时间变化不大时，根据观测目标空间特征进行空间分区，宜采用分层抽样模型进行样本布设；ｃ） 当待检验像元为非均质地表且随时间变化时，应利用辅助信息，结合先验知识确定代表性强的观测点位置。３犌犅／犜３９４６８—２０２０４．４ 尺度转换方法４．４．１ 样点观测值到像元尺度转换结合各样本点的实测数据和变量特性，选择尺度转换模型进行像元相对真值估计。不同地表类型尺度转换要求如下：ａ） 均质地表待检验像元：结合先验知识，如果单个样点能够代表整个像元所覆盖的地表，则不需要尺度转换；否则，宜采用简单随机抽样统计推断模型进行样点观测值到像元尺度的转换；ｂ） 非均质地表待检验像元：当观测目标不具有空间自相关性但具有空间分层异质性时，宜采用分层抽样统计推断模型；当观测目标具有空间自相关性但不具有空间分层异质性时，宜采用克里格统计推断模型；当观测目标既具有空间自相关性又具有空间分层异质性时，宜采用ＭＳＮ统计推断模型。４．４．２ 足迹观测值到像元尺度转换采用足迹观测的陆地定量遥感产品，应通过分析观测变量足迹的空间变异规律，选择相应的足迹观测值到像元尺度转换方法。在尺度转换过程中，应确保地面观测值的范围与遥感产品的尺度一致性、时间一致性。具体要求如下：ａ） 当待检验场地为像元尺度时，可根据待检验像元内地表的均质情况分别选择不同的尺度转换方法：———均质地表待检验像元：应通过足迹范围对所占地表面积进行面积加权得到像元尺度的相对真值。———非均质地表待检验像元：应根据足迹观测值，结合辅助信息，将观测区域离散化分成合适尺寸的网格，然后根据统计模型获得像元尺度的相对真值。推荐先采用面到点克里格方法进行插值，再利用点到面克里格方法，将待估值区域内网格值转换到像元尺度。ｂ） 当待检验场地为区域尺度时，可结合变量的物理意义和足迹观测值，使用物理模型进行区域尺度的真值估算。５ 间接检验通用方法５．１ 间接检验步骤当无法通过地面观测得到像元相对真值时，可基于间接检验方法，利用参考对象对陆地定量遥感产品进行真实性检验，检验流程见图２。图２ 间接检验流程４犌犅／犜３９４６８—２０２０ 主要步骤如下：ａ） 参考对象可获得性分析：根据待检验产品特点，确定具有遥感产品真实性检验可接受参考值的数据或产品。ｂ） 检验方法选择：根据待检验产品和参考对象的特点，选择合适的间接检验方法，包括交叉检验法、时空变化趋势分析检验法和基于地面观测与高分辨率遥感数据的多尺度逐级检验法。ｃ） 检验结果评价：比较像元尺度参考对象值与待检产品值，从准确度和不确定度两个方面评价遥感产品与参考对象之间的一致程度及其不确定性。５．２ 交叉检验法交叉检验法适用于同时检验多种定量遥感产品且直接检验法无法实施的情况。该方法将已经过检验的定量遥感产品，或多种已检验遥感产品的均值作为相对真值，检验待检验的遥感产品。交叉检验法侧重于评价遥感产品的相对准确度。检验流程应符合ＧＢ／Ｔ３６２９６—２０１８中８．２．１的规定。交叉检验中涉及的通用方法包括：ａ） 交叉检验产品选择方法：宜选用与待检产品同类型的已检陆地定量遥感产品作为参考对象。ｂ） 空间、时间、光谱与角度一致性转换方法：应保