GB/T36296-2018
遥感产品真实性检验导则
Guideforthevalidationofremotesensingproducts
- 中国标准分类号（CCS）A77
- 国际标准分类号（ICS）35.240.70
- 实施日期2019-01-01
- 文件格式PDF
- 文本页数20页
- 文件大小1.41M
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遥感产品真实性检验导则
国家标准 GB/T36296一2018 遥感产品真实性检验导则 Guideforthevalidationofremotesensingproduets 2018-06-07发布 2019-01-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/36296一2018 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 .中
.中 检验对象 5 * 参考对象 6 评价指标 6.1准确度评价指标 不确定度分析评价指标 6.,2 基本要求 检验方法 8. 直接检验法 8.2间接检验法 交叉检验法 8.2.1 正向模型仿真检验法 8,2.2 8.2.3时空变化趋势分析检验法 真实性检验报告 附录A(资料性附录准确度评价指标及计算方法 附录B(资料性附录)不确定度评价指标及计算方法 附录c资料性附录样本选择 13 附录D(资料性附录真实性检验报告样例 15 参考文献 17
GB/36296一2018 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由科学院提出
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:科学院地理科学与资源研究所、农业科学院农业资源与农业区划研究 所、科学院光电研究院、资源卫星应用中心
本标准主要起草人:吴、卢静、李召良、贾媛媛、李杏朝、唐伯惠、钱永刚唐荣林、王新鸿、韩启金
GB/36296一2018 遥感产品真实性检验导则 范围 本标准规定了遥感产品真实性检验的检验对象、参考对象,基本要求、评价指标和检验方法,给出了 遥感产品真实性检验的普适性(一般性)规范和原则
本标准适用于遥感产品的普适性真实性检验
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
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GB/T3358.1一2009统计学词汇及符号第1部分:一般统计术语与用于概率的术语 GB/T3358.2一2009统计学词汇及符号第2部分;应用统计 JF1059.12012测量不确定度评定与表示 术语和定义 GB/T3358.1一2009,GB/T3358.2一2009,JJF1059.1一2012界定的以及下列术语和定义适用于 本文件
3.1 遥感产品 remotesensingproducts 通过遥感方式获取并被生产出来以满足特定需求的产物,包括遥感传感器获取的数据、模型反演得 到的参量结果,以及再经更高级层次处理后满足行业应用需求的应用结果
注1根据产品值的物理意义,遥感产品可以分为数值型遥感产品和类别型遥感产品
注2，根据产品的生产先后顺序以及用户的使用需求,可分为遥感数据产品,遥感反演产品以及遥感应用产品 3.2 validation 真实性检验 通过独立方法评价待检遥感产品与客观实际的吻合程度并分析其不确定性的过程
3.3 真值 trIeValue 在一定条件下,遥感产品理论上客观存在且无任何误差的实际值
注，该值为理想值,通常无法确切获得,只有在所有引起误差的原因可消除时才可准确得到 3.4 相对真值relativetruevalue 个接近真值的值,它与真值之差可忽略不计
对于给定的目的,可用其来代替真值
3.5 接受参考值 tepsdrefeeneevaue ac6 用作比较的经协商同意的标准值 [GB/T3358.2一2009,定义3.2.7]
GB/T36296一2018 3.6 尺度转换seling 将某一尺度上所获得的数据或信息扩展到其他尺度上,实现跨越不同尺度的辨识,推断、预测或推 绎的过程 3.7 temporalvariablity 时间变率 变量随时间变化的程度
3.8 空间异质性 spatialheterogeneity 变量在空间分布上的差异，一般可理解为空间分布上的不均匀性及其复杂性
3.9 准确度 accuracy 测试结果或测量结果与真值间的一致程度
[GB/T3358.22009,定义3.3.1] 3.10 不确定度uncertainty 与测量结果相关联的一个参数,表征了被测量值的分散性,定量说明了测量结果的质量,用以指示 测量结果的可信性、有效性的怀疑程度或不确定程度
注:测量不确定度也可用标准〔偏差的倍数或说明了置信水准的区间来表示
检验对象 真实性检验过程中需要确定其准确度和不确定度的待检遥感产品
5 参考对象 遥感产品真实性检验接受的参考值,包括:测量数据、已检遥感产品、已检模型、时空分布趋势和特 征及相互关系等
6 评价指标 6.1准确度评价指标 用统计特征值表达待检遥感产品与参考对象之间一致程度的指标
常用的准确度评价指标包括 平均误差; a b 平均绝对误差 相对误差 c 平均相对误差 d 平均绝对相对误差; e f 均方根误差; 相关系数; 日 h 误差矩阵; 总体分类精度 j Kappa系数
GB/36296一2018 对于数值型遥感产品,可选用平均误差、相对误差,均方根误差,相关系数等评价指标;对于类别型 遥感产品,可选用误差矩阵、总体分类精度、Kappa系数等指标
常用的准确度评价指标及计算方法参 见附录A. 6.2不确定度分析评价指标 用不确定度定量表达待检遥感产品的不确定性来源的指标
常用的不确定度分析评价指标包括 标准差 a b 方差; c 协方差; d 标准不确定度; 不确定度的A类评定 e 不确定度的B类评定; 合成标准不确定度; g h)扩展不确定度
不确定度分析评价指标只适用于数值型遥感产晶
常用的不确定度评价指标及计算方法参见附 录B
基本要求 遥感产品真实性检验遵循以下基本要求 所选的检验对象样本应具有代表性 aa 应优先选择相对均匀对象进行真实性检验,减少空间异质性带来的尺度效应; b 参考对象应已检验且精度较高或已被公众认可,空间,光谱、辐射,时间分辨率均应优于或相当 于检验对象; 检验对象,参考对象应提前完成几何信息配准; d 真实性检验应包含不确定性分析,并形成真实性检验报告
检验方法 8 8.1直接检验法 直接利用测量数据,即用验证场或试验站同步观测数据获得像元尺度上的相对真值,对待检遥感产 品进行真实性检验的方法
直接检验法通常适用于待检遥感产品的地面测量能够开展,且像元尺度相 对真值能够有效获取的情况
直接检验法的主要操作流程见图1
GB/T36296一2018 待检遥感产品 验证场/试验站 样本选择 数据测量 空间一致性? 空间尺度转换 准确度评价 不确定度分析 图1直接检验法操作流程 直接检验法具体操作步骤如下 样本选择即确定待检像元或对象,根据验证场或试验站的位置选择待检像元或对象,确保待 a 检像元或对象有相应的观测数据,样本量确定和样本选取方法参见附录C; b 数据测量:根据被测量时间变率特征,获取遥感观测时刻同步或准同步)测量数据;测量数据 随时间变化越快,同步观测要求越高; 空间一致性判断:根据待检像元或对象大小,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,否则进行空间尺度转换,获取待检遥感产品像元尺度的相对真值; d 准确度评价:在获得像元尺度的相对真值后,利用6.1准确度评价指标定量表达待检遥感产品 的准确度; 不确定度分析;利用6.2不确定度评价指标定量表达待检遥感产品的不确定度
8.2间接检验法 8.2.1交叉检验法 利用已检遥感产品对待检遥感产品间接进行真实性检验的方法
交叉检验法通常适用于待检遥感 产品直接地面测量缺乏,但存在对应已检逼感产品的情况
交叉检验法的主要操作流程见图2.
GB/36296一2018 待检逼感产品 已检通感产品 空间一致性？ 空间尺度转换 时间一致性？ 时间一致性转换 光谱一致性？ 光谱一致性转换 角度一致性?？ 角度一致性转换 样本选择 准确度评价 不确定度分析 图2交叉检验法操作流程 交叉检验法具体操作步骤如下 空间一致性判断;当待检遥感产品与已检遥感产品空间分辨率不同时,对已检遥感产品进行空 a 间尺度转换,使已检验遥感产品与待检验遥感产品在空间尺度上保持一致; b)时间一致性判断;根据遥感变量时间变率特点,选用与待检遥感产品获取时间一致的已检遥感 产品,若时间不一致,根据目标要素特点,通过时间尺度扩展方法获得与待检遥感产品时间相 -致的数据; 光谱一致性判断:当待检遥感产品具有光谱特征时,应分析待检遥感产品与已检遥感产品的光 谱特性是否一致,选择光谱一致的已检遥感产品进行交叉验证;若不一致,对已检遥感产品进 行光谱一致性转换; 角度一致性判断;对依赖于角度的待检遥感产品,选用与待检遥感产品观测角度相一致的已检 遥感产品;若角度不一致,进行角度一致性转换;依次完成上述一致性转换,得到已检遥感产品 的产品值,将其作为待检遥感产品的像元尺度相对真值; 样本选择:当待检遥感产品像元或对象数较少时,可直接对所有像元或对象进行比较验证;当 像元数较多时,为了不进行大量的数据计算,且满足统计上的意义,采用抽样方法进行验证比 较,样本量确定和样本选取方法参见附录C; 准确度评价;在获得像元尺度的相对真值后,利用6.1准确度评价指标定量表达待检遥感产品 的准确度; 不确定度分析;利用6.2不确定度评价指标定量表达待检遥感产品的不确定度
8.2.2正向模型仿真检验法 将待检遥感产品作为参数,输人到已检的独立正向模型中,根据模型输出结果的准确性对待检遥感 产品间接进行真实性检验的方法
正向模型仿真检验法通常适用于待检遥感产品直接地面测量无法有
GB/T36296一2018 效获取,但存在较容易获取的其他可量测遥感产品或已检遥感产品以及已检模型的情况
正向模型仿 真检验法的主要操作流程见图3
待检遥感产品 可测量 比较 瀑感产品 相关辅助数据 已检模型 变量 确定 已检遥感产品 正向模型仿真 样本选择 准确度评价 不确定度分析 图3正向模型仿真检验法操作流程 正向模型仿真检验法具体操作步骤如下 比较变量确定;选择可测量的或其他已检遥感产品,作为与仿真结果进行最终比较的对象; a 正向模型仿真:将待检遥感产品的产品值及相关的辅助数据作为输人,利用已检模型计算获取 b 仿真结果;根据仿真结果与比较变量之间的差异情况,调整输人的遥感产品的产品值,直至仿 真结果与比较变量相一致或小于特定值,此时输人的遥感产品的产品值被作为待检遥感产 品的像元尺度相对真值; 样本选择为了避免大量计算,且满足统计意义,采用抽样方法进行比较验证
样本选择中所 涉及的样本量确定和样本选取方法参见附录C; 准确度评价;在获得像元尺度的相对真值后,利用6.1准确度评价指标定量表达待检遥感产品 的准确度; 不确定度分析;利用6.2不确定度评价指标定量表达待检遥感产品的不确定度
8.2.3时空变化趋势分析检验法 检验待检遥感产品时空变化特征与参考相关要素的时间变化特征是否一致,对待检遥感产品间接 进行真实性检验的方法
时空变化趋势分析检验法通常适用于待检遥感产品直接地面测量无法有效获 取,但已有待检遥感产品时空变化趋势先验知识的情况
时空变化趋势分析检验法的主要操作流程见 图4
GB/36296一2018 待检遥感产品 时空变化趋势 分析 已有先验 知识 样本选择 变化趋势比对 准确度评价 不确定度分析 图4时空变化趋势分析检验法操作流程 时空变化趋势分析检验法具体操作步骤如下 a 时空变化趋势分析;对待检遥感产品进行时间变化或空间变化趋势分析,可用趋势分析方法定 量表达
时间变化趋势分析需要在一定时间范围内进行,以获得相应要素的时间变化趋势规 律;空间变化趋势分析需要在一定区域范围内进行,以获得相应要素的空间变化趋势规律
注:时间变化趋势分析中数据数量的确定与变量时间变率特点及研究的时间尺度有关,例如对于温度可以分析 天内的变化趋势,但对于叶面积指数 天内的趋势分析是设有意义的;空间变化趋势分析中一定区域的范围 是根据研究目的及地表异质特点来确定的,如果地表均匀,反映其空间变化趋势的范围就会很大,如果地面高 度异质,反映其空间变化趋势的范围就小 b 样本选择:根据样本确定原则,采用抽样方法进行比较验证,样本量确定和样本选取方法参见 附录C 变化趋势比对:将分析获得的时空变化趋势规律与已有的先验知识相比较
c d 准确度评价;利用6.1准确度评价指标定量表达待检遥感产品的准确度
不确定度分析:利用6.2不确定度分析评价指标定量表达待检遥感产品的不确定度
e 真实性检验报告 真实性检验报告是对真实性检验过程的记录,可为遥感产品的质量分析与控制提供依据,也是遥感 产品能够被正确使用的前提
当待检遥感产品真实性检验完成后,应出具真实性检验报告
真实性检 验报告应包括但不限于以下基本内容 待检遥感产品特征; a 参考对象特征; b 检验方法 c 准确度评价; d 不确定度分析
e 真实性检验报告可按表格的方式编制,也可参照样例附录D),但不限于样例提供的格式和内容
GB/T36296一2018 附 录 A 资料性附录) 准确度评价指标及计算方法 A.1 平均误差 meanerr0r 误差的平均值,符号为NM.,由式(A.l)表示: M
(A.1 式中 样本量 误差值
e A.2 平均绝对误差meanabsoluteerror 误差绝对值的平均,符号为MA.,由式(A.2)表示 le, MA
= (A.2) A.3 relativeerror 相对误差 误差与相对真值或参考对象值(X')之比的百分数,符号为RE,由式(A.3)表示: 7×100% (A.3 RE A.4 平均相对误差 meanrelativeerror 相对误差的平均,符号为MR.,由式(A.4)表示 RE MR (A.4 n A.5 meanabsoluterelativeerror 平均绝对相对误差 相对误差绝对值的平均,符号为MAR.,由式(A.5)表示: 习|RE MAR (A.5 A.6 均方根误差rootmeansquareerror 误差平方和与样本量n比值的平方根,符号为RMs.,由式(A.6)表示 RMs. (A.6
GB/36296一2018 相关系数eorrelationcefficient 两个随机变量之间相互依赖性的度量,等于两个变量间的协方差除以各自方差之积的正平方根,符 号为r(.ri,r),由式(A.7)表示 .r一.r)(.x r2， A.7 r(.r1,r .r3 r一 .x2. 式中 变量r，第i次测量结果; .工1. 变量工
第i次测量结果; .Z2,i ， 变量r，的算术平均值; 变量工
的算术平均值
.？ A.8 误差矩阵 errormatrixX 分类精度评价的一种标准形式,是一个用于表示分为某一类别的像元个数与地面检验为该类别数 的比较阵列,如表A.1
表A.1误差矩阵表 分类数据类型 实测数据类型 实测总和 川21 川A n12 12? n2 川22 P ny n) n心" n P n H2 n nM 分类总和 P P， Pm P k代表类别的数量,P为样本总数,n为遥感分类中为i类而参考类别中属于类的样本数目,P为分类所得到 的第i类的总和,P为实际观测的第类的总和
A.9 总体分类精度 overallaccuracy 表示对每一个随机样本,所分类的结果与地面所对应区域的实际类型相一致的概率,符号为户.,由 式(A.8)表示: A.8 p A.10 Kappa系数Kappacoefrieiemt 测定两幅图之间吻合度与精度的指标,符号为K,由式(A.9)表示
GB/T36296?2018 S ?(P? K A.9 = P2? (P,P 0
GB/36296一2018 录 附 B 资料性附录 不确定度评价指标及计算方法 B.1 标准差 standarddeviation 对同一被测量对象作n次测量,表征测量结果分散性的量,符号为s(.r),由式(B.1)表示: s(.r一 B.1 式中: -变量工的n次测量(或n个样本)算术平均值: 变量r的第i个值
B.2 方差 Variance 标准差的平方,符号为s(工,r),由式(B.2)表示: s(.r,.r=、2(.r (B,2 B.3 协方差 eovariance 样本中两变量对各自样本均值离差的乘积之和除以项数诚1.符号为(a ,.r2),由式(B,3)表示: B.3 s(.r1,r2= r1)(x2. r2) .r1, B.4 标准不确定度 standarduncertainty 以标准差表示的测量不确定度 B.5 测量不确定度的A类评定 TypeAevaluationofmeasurementuncertainty 对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定度分量的评定,简称A类 评定
注规定的测量条件是指重复性测量条件、期间精密度测量条件或复现性测量条件 B.6 测量不确定度的》类评定IypeBeealatimfmeswrtmenlumertainty 用不同于测量不确定度的A类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定,简称B类评定 示例，评定基于以下信息
-权威机构发布的量值; 有证标准物质的量值 校准证书 仪器的漂移; 经检定的测量仪器的准确度等级 根据人员经验推断的极限值等 11
GB/T36296一2018 B.7 合成标准不确定度 combinedstandarduuncertainty 由在一个测量模型中各输人量的标准测量不确定度获得的输出量的标准测量不确定度
根据输人 量是否相关,合成标准不确定度的计算分为两种 当全部输人量x，是彼此独立或不相关时,合成标准不确定度s.(y)由式(B.4)表示: 斗[] B.4 R:(y)一 ------- 式中 估计标准差,是基于y=f(.r1,ra, ,z、)(N为变量数)的泰勒级数的一阶近 s,(y) 似,称为“不确定度传播律” 标准不确定度,既可以按A类,也可以按B类方法评定; s(r 又称灵敏系数,描述输出估计值y如何随输人估计值c，的变化而变化 a/a.x b)当输人量相关时,测量结果的合成方差F(y)由式(B.5)表示 u 习鸡 (y 一s(ri,工 EE a ](.,)+ 习义 点 一s(.ri,r [ 云 ，a.r， (B.5 式中 s(.r，,r -变量r，与工，的协方差
B.8 扩展不确定度 expanduncertainty 合成标准不确定度与一个大于1的数字因子的乘积
注:该因子取决于测量模型中输出量的概率分布类型及所选取的包含概率
扩展不确定度的计算可采用两种方式 a 在合成不确定度s.(y)确定后,乘以一个包含因子K,即U=KXs,.(y)
可以期望在y-U至 y+U的区间包含了测量结果可能值的较大部分
K值一般取2~3,大部分情况下取K=2 b 将s.(y)乘以给定概率户的包含因子k,,从而得到扩展不确定度U,
可以期望在y-U，至y +U，的区间内,以概率力包含了测量结果的可能值
一般采用的户值为99%和95%,多数 情况采用力=95%
当有充分的测量或样本时,可近似认为k那=2、k=3,从而分别得出U =2×s.(y),U=3Xs.(y) 12
GB/36296一2018 附录 C (资料性附录) 样本选择 C.1样本量确定 C.1.1最小样本容量 即从普通最小二乘原理出发,欲得到参数估计量,所要求的样本容量下限,为;n>N十1,其中,N 为变量数
C.1.2满足基本要求的样本容量 为满足模型估计的基本要求,应至少n>3(N+1)
c.1.3样本容量统计学公式 估计总体均值时,样本容量由式(c.1)确定 Z.2(r (C.1 估计总体比例时,样本容量由式(C.2)确定 Z
)"(1一 C.2 式中 Z
概率度;
/2 抽样误差; A -样本成数
-般置信度为95%时,Z.=1.6.置信度为90%时,Z=1.65行;估计总体比例时,A可根据均催 的百分比设定;》指具有某种性质的单位在样本中所占的比重,在》未知时,通常取0.5 样本选取方法 C.2.1 随机抽样 按照随机原则,即保证总体中每个单位都有同等机会被抽中的原则抽取样本的方法
注，适合于总体单位之间差异较小的情况 C.2.2分层抽样 分层抽样亦称分类抽样或类型抽样,是先将总体单位按差异程度或某一特征分类、分层,然后在各 类或每层中再随机抽取样本单位
注:适用于总体量大、差异程度较大的情况
13
GB/T36296一2018 C.2.3等距抽样 等距抽样亦称机械抽样或系统抽样,是先将总体中各个单位按照空间,时间或某些与调查无关的标 志排列起来,然后等间隔地依次抽取样本单位
14
GB/36296一2018 附 录 D 资料性附录 真实性检验报告样例 真实性检验报告样例如下 数值型 数据来源 产品名称 产品类型 类别型 (传感器 地理参考 (椭球、投影方 式 获取时间 空间分辨率 Y-MM-DD, 待检 HH-MM-SS) 遥感 经 度 度 空间范围 纬 产 R 特征 光谱分辨率 光谱范围 描述 观测几何 太阳天顶角 观测天顶角、相 对方位角 产品生产算 法 口其他指标 类型 口测量数据 口已检遥感产品 参考对象精度 对象空间特征 特征时间特征 描述光谱特征 角度特征 像元尺度相对真值获 口直接检验取方法 法 不确定性分析 检验 否 空间一致性 方法 空间尺度转换方法 特征 间 不确定性分析 描述 口 接 交叉 时间一致性 否 是 检 检验法 时间一致性转换方法 不确定性分析 法 光谱一致性 是 否 15
GB/T36296一2018 光谱一致性转换方法 不确定性分析 口交叉 角度一致性 否 检验法 角度一致性转换方法 口 不确定性分析 间 检验 口正向 方法 正向模型 模型仿 检 特征 真分析 描述 不确定性分析 方法 法 口时空 变化趋势(可附图) 变化趋 势分析 不确定性分析 方法 样本选取 样本量 方法 准确度评价 平 均 平均绝 对 相 结果(数值型遍误差 对误差 误差 感产品) 平 均 平均绝 均 方 相 对 误 对相对 根 误差 差 误差 相关系 均 方 根 误 数 差 准确度评价 总体精 误 差 Kappa 精度 结果(类别型遥矩阵 系数 评价 感产品 附表 结果 准 标 协 描述 方差 差 差 不 确 标准 不确定 度 定 不 确 不确定度评 度的A 的B类 价结果(数值 定度 类评定 评定 型遥感产品 合 成 扩展不 标 准 不 确 确定度 定度 操作检验人 单位 人员 时间 描述联系方式 其他 备注 16
GB/36296?2018 [1]IsOGUM1995Guidetothe expressionofUncertaintyinMeasurement ofdatasupply [[2]IsO/Ts19158GeographieinformationQualityassurance informationMetadataPart2:Extensionsfor [3] 1SO19115-2Geographie imageryand Eriddeddata ofQuality As [4]QA4EO-QAEO-GEN-DQK-003Aguidetoreferencestandardinsupport surancerequirementsofGEO QA4Eo-QAE0GEN-DQK-004Aguide tocomparisons-organizationoperationand analysistoestablishnmeasurementequivalenceto uderpintheQualiryAssursnrcereuirements ofGEO QA4E0-QAEOGENDQK.005Aguidetoestablishngvalidatedmoddsalgorithmsand L6 softwaretounderpintheQualityAssurancereguirementsofGEO
遥感产品真实性检验导则GB/T36296-2018
什么是遥感产品真实性检验导则？
遥感产品真实性检验导则是指对使用遥感技术获取的数据或信息进行真实性鉴定的标准。该导则旨在提供一种标准化的方法，以确保遥感产品的真实性和可靠性，并保证其能够满足各项需求。
GB/T36296-2018标准介绍
GB/T36296-2018是中国国家标准中针对遥感产品真实性检验的规范，包括了真实性鉴别的基本原则、流程、方法和技术要求等方面。
遥感产品真实性检验的特点
遥感产品真实性检验具有以下特点：
- 涵盖多个行业领域，适用范围广泛。
- 多样化的遥感技术，需要综合运用多种方法进行检验。
- 需要考虑不同的数据和信息类型，进行分类处理。
- 需要确保数据和信息来源的真实可靠性。
遥感产品真实性检验的应用
遥感产品真实性检验广泛应用于地理信息、环境监测、气象预报、灾害防控等领域。例如：
- 在地质勘察中，遥感产品真实性检验可以确保勘察结果的准确性。
- 在城市规划中，遥感产品真实性检验可以提供可靠的基础数据支持。
- 在环境监测中，遥感产品真实性检验可以检测空气污染、水体污染等情况并进行及时预警。
总结
遥感产品真实性检验导则GB/T36296-2018是一种标准化的方法，通过对遥感产品的真实性鉴定，确保其能够满足各项需求。该导则适用于多个行业领域，需要综合运用多种方法进行检验，并且需要考虑不同的数据和信息类型，进行分类处理。遥感产品真实性检验广泛应用于地理信息、环境监测、气象预报、灾害防控等领域。
