植被指数遥感产品真实性检验

植被指数遥感产品真实性检验

国家标准 GB/T40038一2021 植被指数遥感产品真实性检验 Validationofvegetationindex" remotesensingproducts 2021-04-30发布 2021-11-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/T40038一2021 目 次 前言 引言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 基本要求 5 检验方法 5.1检验方法选择 5.2直接检验法 5.3间接检验法 6 检验报告 6.1封面信息 正文信息 6.,2 6.3检验报告信息简表 附录A规范性附录地面二向性反射率因子测量 参考文献
GB/T40038一2021 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:科学院空天信息创新研究院、北京师范大学、科学院青藏高原研究所、北 京大学、科学院地理科学与资源研究所 本标准主要起草人:闻建光、彭菁菁、游冬琴、刘强、唐勇、肖青、柳钦火、李新、范闻捷、葛咏、吴、 王新鸿、刘照言
GB/T40038一2021 引 言 植被指数是两个或多个遥感传感器波段数据的线性或非线性组合而形成的系列指数,可用于诊断 植被生长状态、绿色植被活力以及反演多种植被参数 植被指数有多种具体的定义方式,如红光波段和近红外波段反射率比值组合的比值植被指数 RVI)和归一化植被指数(NDVI)、降低土壤背景的土壤调节植被指数(SAVI)、对浓密植被区敏感的增 强型植被指数(EVI1)等 具有红光和近红外波段的传感器反射率常用于计算植被指数,以此为基础多个全球植被指数产品 业已发布 由于数据和算法的限制,植被指数产品不可避免地存在误差,需要对其进行真实性检验以获 得该产品的精度和不确定性 以往由于验证的数据、流程、评价标准不同,得到的产品精度不具可比性， 给用户定量化应用带来困难 因此,有必要制定科学,规范的植被指数遥感产品真实性检验标准 IN
GB/T40038一2021 植被指数遥感产品真实性检验 范围 本标准规定了植被指数遥感产品真实性检验的基本要求、检验方法和检验报告 本标准适用于大气层底植被指数遥感产品的真实性检验 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 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改版)适用于本文件 GB/T362962018遥感产品真实性检验导则 GB/T39468一2020陆地定量遥感产品真实性检验通用方法 术语和定义 GB/T362962018和GB/T39468一2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 二向性反射率分布函数bhidireetionalreleetancedistributionfunetion;BRDF 双向反射率分布函数 物体表面特定方向反射辐亮度的微增量与特定方向人射辐照度的微增量之比 注:单位为每球面度(sr- [[GB/T362992018,定义3.6] 3.2 二向性反射率因子bidireetionalrefleetancefactor 双向反射率因子 物体表面向特定方向的反射辐亮度与相同辐照度条件下理想漫反射体在该方向上的反射辐亮度 之比 [GB/T362992018,定义3.7] 3.3 波段反射率spetralreletty 物体对某一波段电磁波的反射辐射通量与其人射辐射通量之比 3.4 responsefunction 波谱响应函数specral 描述遥感器对不同波长处人射辐射响应率的函数 3.5 植被指数vegtatmintes -种利用遥感影像不同谱段数据的线性或非线性组合而形成的能反映绿色植物的生长状况和分布 的特征指数 [GB/T30115一2013,定义3.11]
GB/T40038一2021 基本要求 植被指数遥感产品真实性检验应符合GB/T362962018第7章的规定,同时: 参考对象应与待检植被指数遥感产品属于同一种植被指数,对应于相同或相近时期(植被指数 a 时间变化率)的同一区域,并已知其数据质量 参考对象应包含两种不同植被覆盖度的典型区域 b 低植被覆盖度区域,如稀疏植被覆盖区域; 22 高植被覆盖度区域,如浓密植被覆盖区域 参考对象应首选地面测量数据进行植被指数遥感产品的真实性检验,宜选择与待检植被指数遥 感产品对应波段和角度一致的地面传感器采集的反射率和植被指数 在没有地面测量数据时 可选用与待检植被指数遥感产品对应波段和角度一致的已检植被指数遥感产品作为参考对象 检验方法 5.1检验方法选择 根据地表异质性,地面测量视场和待检植被指数遥感产品像元尺度,选择真实性检验方法 a 当待检植被指数遥感产品像元尺度不超过地面测量视场1.5倍时,应采用直接检验法 b)当待检植被指数遥感产品像元尺度大于地面测量视场1.5倍时,若待检像元区域为均质地表 应采用直接检验法;若待检像元区域为非均质地表,应考虑尺度差异,采用基于地面测量与高 分辨率遥感数据的多尺度逐级检验法 当检验区无地面测量数据时,采用基于已知精度植被指数遥感产品的交叉检验法 5.2直接检验法 5.2.1参考对象的地面抽样方法 参考对象地面抽样方法如下 按照GB/T394682020中4.2的规定进行样区地表异质性评价 a b 样区选择应具有空间代表性,宜不小于" 3个待检植被指数遥感产品像元 3X3 样区地面测量时间与待检植被指数遥感产品时间差应依据植被指数时间变化率确定,通常宜 不超过5天,变化较快的地表宜不超过2天 d 按照GB/T39468一2020中4.3的规定进行抽样:对于均质样区,宜在区域内进行随机抽样或 系统抽样;对于非均质样区,宜根据植被长势和植被类型在样区内进行分层抽样,使得层内相 对均质,并在层内进行局部随机抽样以获取各层的植被指数 5.2.2检验流程 检验流程应符合GB/T36296一2018中8.1的规定,主要操作流程见图1,具体步骤如下 样本选择;按5.2.1的规定进行地面抽样方法设计,确定样本 a b 地面二向性反射率因子测量:测量方法见附录A 空间匹配:将地面采样点与待检植被指数遥感产品像元进行空间匹配 c 波谱转换:依据待检植被指数遥感产品对应波段的波谱响应函数,将地面测量的二向性反射率 d 因子转换为与待检植被指数遥感产品对应的波段二向性反射率因子 角度一致性判断;判断地面测量的二向性反射率因子与待检植被指数遥感产品角度是否一致 若一致,可直接用于下一步检验;否则,利用地面样本的BRDF特性进行角度归一化,将地面
GB/T40038一2021 测量的二向性反射率因子校正为与待检植被指数遥感产品角度相一致的二向性反射率因子 f 空间一致性判断;根据待检植被指数遥感产品像元面积大小,判断地面测量的二向性反射率因子 空间尺度是否一致 若一致,可直接用于下一步检验;否则,按GB/T394682020中4.4.1的规 定进行空间尺度转换,获取与待检植被指数遥感产品像元尺度相一致的二向性反射率因子 植被指数相对真值计算;采用待检植被指数遥感产品定义的波段反射率组合方法计算植被指 数相对真值 在植被指数计算过程中有经验系数的,应根据测量区域的特征精确赋值 准确度评价;按GB/T36296-2018中6.1规定的准确度评价指标定量表达待检植被指数遥感 h 产品的准确度 不确定度分析:按GB/T36296一2018中6.2规定的不确定度评价指标定量表达待检植被指数 遥感产品的不确定度 植被指数遥感 产品 样本选择 地面抽样方法设计 地面二向性反射率因子 测量 空间匹配 波谱转换 角度一致性?？ 角度归一化 空间一致性? 空间尺度转换 植被指数相对真值计算 准确度评价 不确定度分析 植被指数遥感产品直接检验操作流程
GB/T40038一2021 5.3间接检验法 5.3.1基于地面测量与高分辨率遥感数据的多尺度逐级检验法 检验流程应符合GB/T362962018中8.1和8.2.1的规定,主要操作流程见图2,具体步骤如下: 高分辨率反射率影像数据准备;高分辨率反射率影像空间尺度应与地面测量的二向性反射率 a 因子相同或相近,时间应与待检植被指数遥感产品相同或相近 b 样本选择:按5.2.1的规定进行地面抽样方法设计,确定样本 地面二向性反射率因子测量;测量方法见附录A c d 使用地面测量的二向性反射率因子验证高分辨率影像反射率;按5.2.2中c),d)和e)的规定， 将地面测量的二向性反射率因子转换成与高分辨率影像一致的参考反射率,进行高分辨率反 射率准确度和不确定度评价 若高分辨率反射率准确度和不确定度满足用户既定阔值要求 可用于下一步检验;否则,重新准备高分辨率反射率影像数据并验证 高分辨率影像反射率波谱转换;依据待检植被指数遥感产品对应波段的波谱响应函数,将满足 用户要求的高分辨率影像反射率转换为与待检植被指数遥感产品对应的波段反射率 角度一致性判断判断高分辨率影像反射率与待检植被指数遥感产品角度是否一致 若一致 可直接用于下一步检验;否则,根据样本BRDF特性进行角度归一化,将高分辨率影像反射率 致的反射率 校正为与低分辨率待检植被指数遥感产品角度相 空间尺度转换;按GB/T39468一2020中4.4.1的规定,将经过验证的高分辨率影像反射率升 尺度至低分辨率待检植被指数遥感产品相一致的空间尺度 产品定义的波段反射率组合方法计算低分辨 h 植被指数相对真值计算:采用待检植被指数遥感产 率植被指数的相对真值 在植被指数计算过程中有经验系数的,应根据测量区域的特征精确 赋值 准确度评价;按GB/T362962018中6.1规定的准确度评价指标定量表达待检植被指数遥感 产品的准确度 不确定度分析;按GB/T36296一2018中6.2规定的不确定度评价指标定量表达待检植被指数 遥感产品的不确定度
GB/T40038一2021 高分辨率反射率影像数 据准备 地面抽样方法设计 样本选择 地而二向性反射率因子 测量 直接检验法 高分辨率反射率验证 准确度和不确定度 满足要求？ 植被指数遥 波谱转换 感产品 角度一致性? 角度归一化 空间尺度转换 植被指数相对真值计算 准确度评价 不确定度分析 图2植被指数遥感产品多尺度逐级检验操作流程 5.3.2基于已知精度植被指数遥感产品的交叉检验法 检验流程应符合GB/T36296一2018中8.2.1的规定,主要操作流程见图3,具体步骤如下 参考植被指数遥感产品选择:宜选用与待检植被指数遥感产品时间相同或相近的已检植被指 数遥感产品作为参考对象 b 空间匹配:将参考植被指数遥感产品与待检植被指数遥感产品进行几何匹配 波谱一致性判断:依据待检植被指数遥感产品对应波段的反射率波谱特征,判断参考植被指数 遥感产品对应波段反射率波谱是否一致 若一致,可进行下一步判断;若不一致,则应依据待 检植被指数遥感产品和参考植被指数遥感产品的波谱响应函数,进行波谐转换 d 角度一致性判断:依据待检植被指数遥感产品的角度特征,判断参考植被指数遥感产品对应波 段反射率角度是否一致 若一致,可进行下一步判断;若不一致,则应依据参考植被指数遥感
GB/T40038一2021 产品对应波段反射率的BRDF特性进行角度归一化,将参考植被指数遥感产品校正为与待检 植被指数遥感产品角度相一致的产品 空间一致性判断;根据待检植被指数遥感产品像元面积大小,判断参考植被指数遥感产品空间 尺度是否一致 若一致,可直接采用参考植被指数遥感产品作为检验相对真值;否则,按 GB/T394682020中4.4.1的规定进行空间尺度转换,获取与待检植被指数遥感产品像元尺 度相一致的参考植被指数遥感产品作为相对真值 准确度评价:按GB/T362962018中6.1规定的准确度评价指标定量表达待检植被指数遥感 产品的准确度 不确定度分析按GB/T36296一2018中6.2规定的不确定度评价指标定量表达待检植被指数 g 遥感产品的不确定度 植被指数遇 感产品 参考植被指数遥感产品 选择 空间匹配 波谱一致性? 波谱转换 角度一致性? 角度归一化 空间一致性? 空间尺度转换 准确度评价 不确定度分析 图3植被指数遥感产品交叉检验操作流程 6 检验报告 6.1封面信息 检验报告封面应包括以下信息:
GB/T40038一2021 检验报告编号; a b 检验报告名称; 检验负责人; e d) 检验核对人; e 检验签发人:; fD 检验单位 送检单位; g h)检验时间 6.2正文信息 6.2.1待检植被指数遥感产品概述 对待检植被指数遥感产品进行描述,宜包括 产品的数据源,时空覆盖范围,时空分辨率、投影方式以及产品的适用性; b)产品主要算法以及算法的特点等 6.2.2 参考对象描述 对作为参考对象的验证数据集进行描述,宜包插 验证数据集的常规信息,包括名称,时空分辨率,测量方达,测量仪器,数据格式等 a b)验证数据集的质量评价描述 验证数据集的适用性描述 检验方法及流程 6.2.3 对采用的检验方法和检验过程进行描述,宜包括 检验方法概述; aa 检验流程 b 检验结果的评价指标; c 检验过程的记录要求; d 检验结果的存档 6.2.4真实性检验结论 对真实性检验结果进行描述,宜包括 真实性检验结果总体评价:描述所检验植被指数遥感产品的总体精度 aa 5 分项指标评价;描述所检验植被指数遥感产品在不同区域的精度;描述所检验植被指数遥感产 品在不同植被类型的精度 分析检验过程中的不确定度 6.2.5附加信息 对植被指数遥感产品真实性检验过程中的非常规问题进行说明与描述 6.3检验报告信息简表 植被指数遥感产品的检验报告信息简表编制参见GB/T362962018附录D
GB/T40038一2021 附 录 A 规范性附录) 地面二向性反射率因子测量 测量设备 A.1 A.1.1具有计算植被指数相关波段的成像或非成像设备可用于地面样本二向性反射率因子测量,波谱 范围应为380nm1050nm 依据植被指数的定义,可计算植被指数 A.1.2多角度观测架(可选;用于地面样本二向性反射率因子的多角度测量 A.2测量时间与环境条件 A.2.1测量时段应为地方时9:3015:30,以确保太阳辐射在测量时间内稳定;如要求与卫星数据时 间相近,测量时刻与卫星过境时刻间隔宜小于0.5h. A.2.2样区周围应具备良好通视条件,高度角10°以上无近遮挡物,测量期间附近无运动物体 A.2.3样本应具有代表性 A.2.4测量时刻的气象条件;地面能见度宜优于5km;天空云量宜为晴或少云;风力应小于3级 A.3其他要求 A.3.1为减少测量人员自然反射光对测量样本的影响,测量人员应身着深色服装 A.3.2测量过程中,测量人员和测量设备应垂直于太阳主平面 记录员等其他成员应站立在测量人员 身后,避免在样区内走动 A.3.3测量设备阴影对样本应无影响 A.3.4单一角度测量时仪器视场法线宜保持垂直向下 A.3.5多角度测量时至少包括太阳主平面、垂直太阳主平面,对于垄行结构作物还应包括顺垄和垂直 垄两个平面 对于植被的多角度测量宜选择低矮植被 测量高度应依据传感器视场和地面样本确定,宜高于地面样本上表面1 A.3.6 对于垄行结构作 m 物,仪器视场大小应至少3倍于植被垄行结构变化周期
GB/T40038一2021 考文 参 献 [1]GB/T14950一2009摄影测量与遥感术语 [[2]GB/T30115一2013卫星遥感影像植被指数产品规范 [3]G;B/T36299一2018光学遥感辐射传输基本术语

植被指数遥感产品真实性检验GB/T40038-2021探析

植被指数是一种重要的遥感指标，可用于监测植被生长状态和覆盖程度。但是，由于不同遥感平台和传感器的数据存在差异，因此如何保证植被指数遥感产品的真实性成为了一个值得研究的问题。

针对这一问题，国家质量监督检验检疫总局发布了GB/T40038-2021标准，其中包括了对植被指数遥感产品真实性的检验方法。该标准主要从以下几个方面进行了规定：

• 数据源的选择：根据实际情况选择适合的遥感数据源。
• 数据预处理：对选定的遥感数据进行大气校正、辐射校正等预处理。
• 产品生成：根据植被指数计算公式和预处理后的数据生成遥感产品。
• 真实性检验：采用现场调查、样本对比等方法进行真实性检验，并对结果进行分析。

通过以上步骤，可以有效保证植被指数遥感产品的真实性。但是在具体操作中，还需要注意以下几点：

• 遥感数据源的选择应当符合实际情况，且应当具有足够高的精度。
• 在数据预处理过程中，应当根据不同传感器的特点进行相应的处理，以充分发挥其优势。
• 植被指数的计算公式应当符合国际标准，否则可能导致检验结果不准确。
• 真实性检验应当采取多种方法进行，并结合实际情况进行分析，以得出可靠的结论。

综上，GB/T40038-2021标准为植被指数遥感产品的真实性检验提供了详细的规定，但是在具体操作中还需要考虑实际情况，以保证检验结果的可靠性。

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