ICS07.040CCSA77土地覆被遙感產品真實性檢驗國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T41536—2022 Ⅲ 12規范性引用文件 1 1 2 25.1檢驗方法選擇 25.2直接檢驗法 25.2.1操作步驟 25.2.2確定檢驗級別 35.2.3抽樣設計 35.2.4參考對象數據獲取 45.2.5空間尺度轉換 45.2.6準確度評價 45.2.7不確定度分析 45.3間接檢驗法 45.3.1操作步驟 45.3.2參考對象數據獲取 55.3.3參考對象數據處理 55.3.4準確度評價 65.3.5不確定度分析 6 66.1封面信息 66.2正文信息 66.2.1待檢土地覆被遙感產品概述 66.2.2參考對象描述 66.2.3檢驗方法及流程 66.2.4真實性檢驗結論 76.2.5附加信息 76.3檢驗報告信息簡表 7附錄A(資料性)基于誤差矩陣的準確度和不確定度指標計算方法 8附錄B(資料性)基于模糊誤差矩陣的準確度和不確定度指標計算方法 附錄C(資料性)土地覆被遙感產品真實性檢驗報告信息簡表樣例 ⅢGB/T41536—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國科學院提出。本文件由全國遙感技術標準化技術委員會(SAC/TC327)歸口。GB/T41536—2022土地覆被是能直接或通過遙感手段觀測到的自然和人工植被及建/構筑物等地表覆蓋物，反映了氣礎參數，在國土資源管理、天氣預報及全球變化研究中具有重要應用價值。日前，通過發展和利用分類方法對遙感影像進行系列處理，從局地到全球，各種土地覆被遙感產品源源不斷的產生。由于土地覆被分類的復雜性，這些產品存在著較多不確定性，將影響土地覆被遙感產品的應用。制定科學、規范的土地覆被遙感產品真實性檢驗標準，規范土地覆被遙感產品真實性檢驗，有利于全面客觀地評價其準確度和不確定度，從而促進土地覆被遙感產品質量的提升，推進其定量應用。IN1GB/T41536—2022土地覆被遙感產品真實性檢驗本文件規定了土地覆被遙感產品真實性檢驗的基本要求、檢驗方法和檢驗報告。本文件適用于土地覆被遙感產品的真實性檢驗。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T36296—2018遙感產品真實性檢驗導則GB/T39468—2020陸地定量遙感產品真實性檢驗通用方法GB/T36296—2018、GB/T39468—2020界定的以及下列術語和定義適用于本文件。土地覆被landcover能直接或通過遙感手段觀測到的自然和人工植被及建/構筑物等地表覆蓋物。[來源：GB/T19231—2003,3.1.5,有修改]根據一定應用目標劃分土地覆被(3.1)為互不重疊和矛盾的類型所構成的體系，是類型名稱、類型檢驗級別validationlevel根據檢驗的詳盡程度對直接檢驗方式做出的等級劃分。每個像元只表示為某一種類型的土地覆被分類數據或數據集。軟分類產品softclassificationproduct每個像元表示多個類型占比的土地覆被分類數據或數據集。批量土地覆被遙感產品lotlandcoverclassificationproduct同一技術設計要求下生產的同一區域不同時間的土地覆被遙感產品集合。2GB/T41536—20223.7全樣本檢驗fullsamplevalidation對批量待檢土地覆被遙感產品進行空間全覆蓋的檢驗。土地覆被遙感產品真實性檢驗應符合GB/T36296—2018中第7章的規定，并滿足下列要求：a)參考對象的時相應在相對于待檢土地覆被遙感產品不發生地類變化的時間范圍內；b)參考對象的分類系統應與待檢土地覆被遙感產品的分類系統定義一致或可轉換；c)參考對象的空間位置應與待檢土地覆被遙感產品相匹配，配準誤差應不大于1個像元。5檢驗方法5.1檢驗方法選擇土地覆被遙感產品的真實性檢驗方法包括直接檢驗法和間接檢驗法。根據可獲取的參考對象情況選擇相應的檢驗方法：a)當可以獲取土地覆被類型相對真值調查數據作為參考對象時，應采用直接檢驗法；b)當沒有土地覆被類型相對真值調查數據，但有已檢且空間分辨率不低于待檢土地覆被遙感產品的其他土地覆被產品時，可采用間接檢驗法中的交叉檢驗法。5.2直接檢驗法直接檢驗的主要操作步驟見圖1。3GB/T41536—2022三級檢驗圖1直接檢驗的主要操作步驟需要獲取待檢土地覆被遙感產品一定置信水平總體檢驗結果的檢驗。錄B中樣本量計算方法確定；對于二級檢驗，每種土地覆被類型或亞區域的樣本數量分別根單元為大于10×10像元的群樣本時，三級檢驗和二級檢驗的群樣本數量應不少于相應檢驗級別點樣本數量的十分之一；4GB/T41536—2022產品中各類型的面積比例分配，以保證每種土地覆被類型都有一定數量的樣本；對于二級檢驗，各土地覆被類型的樣本數量直接采用相應的計算結果；當采樣單元為大于10×10像元的群樣本時，三級檢驗和二級檢驗每種土地覆被類型的群樣本數量應不少于相應檢驗級別點樣本數量的十分之一；c)空間抽樣方法：按照GB/T39468—2020中4.3的規定，選擇合適的抽樣方法，宜按照GB/T39468—2020中4.2的規定分析待檢土地覆被遙感產品的空間相關性特征，選取空間相關性相對較低的樣本。類型屬性需結合外業調查確定，具體調查規程見T對真值數據轉換為與待檢土地覆被遙感產品像元分辨率和空間一致的相對真值。對于硬分類產品的檢驗宜使用面積最大法；對于軟分類產品，通過計算待檢土地覆被實現尺度轉換。附錄A;評價指標，計算方法見附錄B;均方根誤差和平均絕對誤差作為輔助的準確度評價指標，計算方法見GB/T36296—2018附錄A。土地覆被遙感產品的不確定度分析評價指標根據產方法見附錄B和GB/T36296—2018附錄B。土地覆被遙感產品的間接檢驗主要采用交叉檢驗法，其主要操作步驟見圖2。5GB/T41536—2022待檢土地覆被遙感產品待檢土地覆被遙感產品空間分辨率致?是產品形式一致?否產品形式轉換是分類系統一致?是準確度評價否圖2交叉檢驗的主要操作步驟5.3.2參考對象數據獲取用于交叉檢驗的參考對象數據除了滿足第4章基本要求，還應滿足以下具體要求：a)參考對象的空間分辨率不低于待檢土地覆被遙感產品；b)參考對象已經過真實性檢驗，其總體精度不低于預估的待檢土地覆被遙感產品精度；c)樣本數量根據參考對象的空間分辨率確定：如果參考對象的空間分辨率高于待檢土地覆被遙感產品，其樣本數量不小于直接檢驗中二級檢驗級別要求的最小樣本總量；如果參考對象的空間分辨率與待檢土地覆被遙感產品一致，為全樣本檢驗。5.3.3參考對象數據處理參考對象數據處理的具體步驟如下：a)空間分辨率一致性判斷：判斷參考對象與待檢土地覆被遙感產品的空間分辨率是否一致，若一b)空間尺度轉換：方法見5.2.5;c)產品形式一致性判斷：判斷參考對象與待檢土地覆被遙感產品的產品形式是否一致，若一致，6GB/T41536—2022e)分類系統一致性判斷：判斷參考對象與待檢土地覆被遙感產品的分類系統是否一致，若一致，到一致的更大的類型中進行檢驗。交叉檢驗的準確度評價指標按照5.2.6中的要求執行。交叉檢驗的不確定度分析評價指標按照5.2.7中的要求執行。6檢驗報告檢驗報告封面應包括以下信息：a)檢驗報告編號；b)檢驗報告名稱；c)檢驗負責人；d)檢驗核對人；e)檢驗簽發人；f)檢驗單位；g)送檢單位；h)檢驗時間。6.2正文信息對待檢土地覆被遙感產品進行描述，至少應包括但不限于以下內容：待檢土地覆被遙感產品的來a)樣本數量的計算過程；b)空間抽樣模型；c)參考對象的獲取方法；d)時間及數據處理。a)參考對象數據的來源；b)準確度。7GB/T41536—2022b)檢驗流程；c)檢驗結果的評價指標；d)檢驗過程的記錄要求；e)檢驗結果的存檔。c)分析檢驗過程中的不確定度。對土地覆被遙感產品真實性檢驗過程中遇到的問題和其他相關信息進行說明和描述，在可能的情況下給出待檢土地覆被遙感產品應用中的注意事項及改進建議。土地覆被遙感產品真實性檢驗報告信息簡表樣例見附錄C。8GB/T41536—2022(資料性)基于誤差矩陣的準確度和不確定度指標計算方法A.1誤差矩陣誤差矩陣是分類精度評價的一種標準形式，用于表示待檢土地覆被遙感產品某一土地覆被類型與參考對象相應類型的比較陣列，誤差矩陣見表A.1。表A.1誤差矩陣表待檢產品類型參考對象類型分類總和類型1類型2類型g類型1P?+類型2P?P?+類型i類型qPq?PP實測總和1注：q為類型的數量，P;為待檢產品屬于i類而參考對象屬于j類像元的加權比例，按公式(A.1)進行計算。P?為待檢產品中第i類像元加權比例的總和，P+=2;_1P;。P+;為參考對象中第j類像元加權比例的總表A.1中P,;按照公式(A.1)進行計算。式中：W,——待檢產品類型為i的像元比例；…………(A.1)n;;——為待檢產品中屬于i類而參考對象中屬于j類的樣本像元數量；ni+———待檢產品類型為i的樣本像元總數。A.2準確度評價指標…………(A.2)式中：P;———參考對象和待檢產品同為j類像元的加權比例，即表A.1的對角線值。式中：…………(A.3)P;;——待檢產品和參考對象同為i類像元的加權比例，即表A.1的對角線值。9GB/T41536—2022A.3不確定度評價指標計算V(U;)=U,(1-U?)/(n,-1)式中：式中：z——標準正態分布分位數，按照GB/T4086.1—1983正態分布分位數表查詢。一般置信度為95%時，z=1.96,置信度為90%時，z=1.645。…………A.3.3.3生產者精度的置信區間CI(P;)按照公式(A.14)進行計算。(資料性)基于模糊誤差矩陣的準確度和不確定度指標計算方法B.1模糊誤差矩陣模糊誤差矩陣是軟分類產品精度評價的一種形式，用于表示待檢產品某一土地覆被類型與參考對象相應類型的比較陣列，模糊誤差矩陣見表B.1。表B.1模糊誤差矩陣表待檢產品類型參考對象類型分類總隸屬度類型1類型2類型j類型q類型1EE12EM類型2E?1E22E?;E?M?類型iE;2E;EM類型qEq?EEM實測總隸屬度R?R1注：q為類型的數量，E;為樣本像元待檢產品中i類占比與參考對象中j類占比交集基數的算術平均。M;和R分別表示待檢產品和參考對象中某一類型的總隸屬度。假設待檢產品和參考對象的每個像元各類型的占比之和為1,表B.1中E;按照公式(B.1)進行計算。式中：…………(B.1)u——在樣本像元域U中的某一像元；n——樣本像元數量；i,j——某一土地覆被類型；e;j.——待檢產品i類型與參考對象j類型在像元u交集的基數，按照公式(B.2)進行計算。ej,u=min(m;,n,r;,)…………(B.2)式中：m;——待檢產品i類型在像元u中的比例；r;.—參考對象j類型在像元u中的比例。待檢產品中某一類型的總隸屬度M;按照公式(B.3)進行計算。…………(B.3)參考對象中某一類型的總隸屬度R;按照公式(B.4)進行計算。…………(B.4)GB/T41536—2022B.2準確度評價指標B.2.1總體精度O按照公式(B.5)進行計算。…………(B.5)式中：E;——樣本像元待檢產品中i類占比與參考對象中i類占比交集基數的算術平均。B.2.2使用者精度U;按照公式(B.6)進行計算。…………(B.6)………(B.7)B.3不確定度評價指標…………(B.8)式中：N———待檢產品的像元總數量；s2——樣本方差，按照公式(B.9)進行計算。………(B.9)式中：gu——某一像元模糊誤差矩陣的對角線要素之和，按照公式(B.10)進行計算。式中：…………(B.10)ei,——待檢產品i類型與參考對象i類型在像元u交集的基數。式中：s2.i——誤差矩陣中i類型對角要素的樣本方差，按照公式(B.12)進行計算；s2.;——m.的樣本方差，按照公式(B.13)進行計算；Sem.—e.和m;.的協方差，按照公式(B.14)進行計算。…………(B.12)…………(B.13)GB/T41536—2022…………(B.14)式中：s2,;——誤差矩陣中j類型對角要素的樣本方差，按照公式(B.16)進行計算；s2.;——rj.的樣本方差，按照公式(B.17)進行計算；Sr.;———e;;,和r;,的協方差，按照公式(B.18)進行計算。…………(B.16)…………(B.17)…………(B.18)式中：ej,u——待檢產品j類型與參考對象j類型在像元u交集的基數。B.3.2標準差s(O)=√v(O)…………(B.19)s(U)=√v(U)…………(B.20)S(P;)=√V(P)…………(B.21)GB/T41536—2022(資料性)土地覆被遙感產品真實性檢驗報告信息簡表樣例表C.1給出了土地覆被遙感產品真實性檢驗報告信息簡表的參考樣例，內容以硬分類產品的直接檢驗法為例。表C.1土地覆被遙感產品真實性檢驗報告信息簡表樣例待檢土地覆被遙感產品特征產品名稱青海湖流域土地覆被遙感產品產品形式●硬分類○軟分類地理參考(橢球、投影方式)CGCS2000,高斯-克呂格投影數據來源(傳感器)空間分辨率MM-DD)空間范圍西至經度E98°10'10”東至經度(°!")E102°20'20”北至緯度南至緯度('")N38°20′10”范圍描述青海省青海湖流域分類系統描述8個類型：耕地、建設用地、林地、草地、濕地、裸地、水體、冰雪產品生產方法概述基于Landsat-8OLI多光譜影像，利用支持向量機進行計算機自動分類，并通過人工手段，綜合各類先驗知識，進行了檢查核準和后處理，最終得到更高質量的分類結果參考對象特征描述圓調查數據調查方式●高分辨率遙感○外業調查數據來源(傳感器)高分二號空間分辨率/m樣本比例0.03%○全樣本調查時間□已檢遙感產品數據來源(傳感器)空間分辨率/m產品時相總體精度(精度土標準差)GB/T41536—2022表C.1土地覆被遙感產品真實性檢驗報告信息簡表樣例(續)檢驗方法特征描述■直接檢驗法檢驗級別尺度轉換方法面積最大法□間接檢驗法檢驗方法O交叉檢驗法空間分辨率一致性○是○否空間尺度轉換方法產品形式一致性○是○否產品形式轉換方法分類系統一致性○是O否分類系統轉換方法精度評價結果描述總體精度(精度土標準差)0.89