高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn) 像元尺度相對(duì)真值不確定性 征求意見(jiàn)稿

1高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)像元尺度相對(duì)真值不確定度本文件規(guī)定了高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)中像元尺度相對(duì)真值不確定度評(píng)價(jià)的基本要求和本文件適用于高分辨率遙感產(chǎn)品連續(xù)型遙感變量像元尺度相對(duì)真值的不確度評(píng)價(jià)，中低分辨感產(chǎn)品真實(shí)性中像元尺度相對(duì)真值不確定度評(píng)價(jià)也可參考使用，不適用于離散型遙感GB/T39468—2020陸地定量遙感產(chǎn)品真GB/T27418—2017測(cè)量不確定度評(píng)通過(guò)獨(dú)立方法評(píng)價(jià)待檢驗(yàn)遙感產(chǎn)品與客觀實(shí)際的吻合程度并分析其不確定性的過(guò)程。地表參數(shù)在像元尺度上的真實(shí)內(nèi)涵和面貌，理論上客觀存在且無(wú)任何誤差的實(shí)際值。相對(duì)真值Pixelscalerela一個(gè)接近像元尺度真值的值，它與真值之差可以忽略不計(jì)。對(duì)于給定的目的，可用2空間代表性誤差Spatialrepresentativen某一尺度上的數(shù)據(jù)或者信息擴(kuò)展到其他尺度上時(shí)，由于信息量不足或者轉(zhuǎn)換模型不完善引起的誤參考對(duì)象與待驗(yàn)證像元之間由于幾何位置沒(méi)有完全匹配引4基本要求b)模擬各個(gè)因素引起的不確定度時(shí)所需要的輔助數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)的物理意義要跟像元尺d)像元尺度相對(duì)真值不確定評(píng)價(jià)應(yīng)按照數(shù)據(jù)-5像元尺度相對(duì)真值不確定度的評(píng)定35.1總體工作流程確定度度量方法。主要操作流程見(jiàn)圖1,具體步驟如下：f)構(gòu)建各要素引起不確定度之間的誤差傳遞g)基于各要素引起不確定度的定量化模型和誤差傳遞模型的基礎(chǔ)上建立表達(dá)像元尺度相對(duì)高分辨率輔助數(shù)據(jù)高分辨率輔助數(shù)據(jù)像元內(nèi)空間異質(zhì)性/代表性評(píng)價(jià)確定引起不確定度的因素種類(lèi)建立不同因素引起不確定度量化不同因素之間的相互作用及他們引起的不確定度的相關(guān)性建立不同因素引起不確定度像元尺度相對(duì)真值總的不確定度的定量化模型確定像元尺度相對(duì)真值的數(shù)據(jù)源圖1像元尺度相對(duì)真值不確定度的定量化技術(shù)流程45.2基于地面觀測(cè)的直接驗(yàn)證像元尺度相對(duì)真值不確定度助數(shù)據(jù)。當(dāng)目標(biāo)變量不是衛(wèi)星直接觀測(cè)變量時(shí)，應(yīng)選擇最優(yōu)的反演模d)空間代表性誤差或尺度轉(zhuǎn)換誤差：若像元尺度相對(duì)真值的獲取不涉及尺度轉(zhuǎn)換，將其方差作為時(shí)空代表性誤差引起的不確定度；若像元尺度相對(duì)真值是由地面觀測(cè)和尺度轉(zhuǎn)f)地面觀測(cè)不確定度：偶然誤差引起的不確定度可以用多次測(cè)量的方差衡量；若地5誤差差5.3基于地面觀測(cè)高分辨率數(shù)據(jù)的多尺度驗(yàn)證像元尺度相對(duì)真值不確定度基于地面觀測(cè)和高分辨率數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度驗(yàn)證中，地面觀測(cè)和高分辨率輔助數(shù)據(jù)的誤差均會(huì)引起像元尺度相對(duì)真值的不確定度，此外還應(yīng)考慮高分辨率像元與待驗(yàn)證像元的幾何匹配誤差的影響和高分辨率-待驗(yàn)證像元之間尺度轉(zhuǎn)化函數(shù)的影響。像元尺度相對(duì)真值不確定度評(píng)價(jià)的流程見(jiàn)圖3,a)地面觀測(cè)：按照5.2中a)執(zhí)行b)高分辨率輔助數(shù)據(jù)：按照5.2中e)執(zhí)行。c)地面觀測(cè)和高分辨率數(shù)據(jù)誤差引起的不確定度：對(duì)地面數(shù)據(jù)和高分辨率數(shù)據(jù)加入滿(mǎn)足正態(tài)分d)幾何匹配誤差引起的不確定度：按附錄B利用統(tǒng)計(jì)模擬的手段計(jì)算不同模擬情況下的像元尺度相對(duì)真值，把不同模擬情況下計(jì)算的像元尺度相對(duì)真值的標(biāo)準(zhǔn)差作為e)尺度轉(zhuǎn)換的不確定度：模擬不同升尺度模型和不同模型輸入?yún)?shù)情況下輸出結(jié)果之間的差f)判斷是否存在相關(guān)性：各要素引起不確定度之間的相關(guān)性分析：把相同時(shí)間、相同空間位置處各要素引起的不確定度進(jìn)行匹配，分析它們之間的相關(guān)性6尺度相對(duì)真值的不確定度；如果存在相關(guān)性，應(yīng)先進(jìn)行去相關(guān)，在進(jìn)行像元尺度相對(duì)真值的不確定度計(jì)算。g)去相關(guān)：利用去相關(guān)方法(如主成分分析、因子分析)去除不確定性要素之間的相關(guān)關(guān)系。h)像元尺度相對(duì)真值的不確定度：若各個(gè)因素引起的不確定度之間相互獨(dú)立，則把各個(gè)因素引起的不確定度按照附錄B規(guī)定的方法執(zhí)行進(jìn)行線性累加；若這些因素之間存在相關(guān)性，則需要對(duì)這些要素進(jìn)行去相關(guān)處理，去相關(guān)后的要素引起的不確定度進(jìn)行線性累加。像元“真值”圖3基于多尺度驗(yàn)證中像元尺度相對(duì)真值不確定度的定量化技術(shù)流程6像元尺度相對(duì)真值不確定度報(bào)告6.1封面信息檢驗(yàn)報(bào)告封面上的信息，應(yīng)包括：a)不確定度報(bào)告編號(hào)；b)不確定度報(bào)告名稱(chēng)；c)不確定度分析負(fù)責(zé)人；d)不確定度分析單位。6.2正文信息6.2.1驗(yàn)證方法的描述對(duì)產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)的方法進(jìn)行描述，應(yīng)包括：a)驗(yàn)證區(qū)域的空間異質(zhì)性情況，若是長(zhǎng)時(shí)間序列的驗(yàn)證還應(yīng)描述空間異質(zhì)性隨時(shí)間的變化情況；76.2.2像元尺度相對(duì)真值不確定度評(píng)價(jià)用到的數(shù)據(jù)和a)引起像元尺度尺度相對(duì)真值不確定度的b)評(píng)價(jià)像元尺度相對(duì)真值不確定度的數(shù)據(jù)；d)確定各種因素引起的不確定度之間相互作6.2.3像元尺度相對(duì)真值不確定度評(píng)d)不確定度評(píng)價(jià)過(guò)程的記錄要求;6.2.4像元尺度相對(duì)真值不確定度評(píng)價(jià)結(jié)：；對(duì)像元尺度相對(duì)真值不確定度評(píng)價(jià)過(guò)程中的非常規(guī)問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明和描像元尺度相對(duì)真值不確定度報(bào)告簡(jiǎn)報(bào)編制樣8像元尺度相對(duì)真值不確定度評(píng)價(jià)報(bào)告樣例——基于地面觀測(cè)的直接驗(yàn)證像元尺度相對(duì)真值不確定度分析報(bào)告9對(duì)于基于地面單個(gè)觀測(cè)的直接驗(yàn)證，觀測(cè)誤差引起的不確定度u(x1)可表示為其標(biāo)準(zhǔn)差：u(x1)=（1）對(duì)于基于地面多個(gè)觀測(cè)的直接驗(yàn)證，觀測(cè)誤差引起的不確定度u(x1)可表示為觀測(cè)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)于基于地面觀測(cè)和更高分辨率輔助數(shù)據(jù)的多尺度驗(yàn)證，觀測(cè)誤差引起的不確定度需同時(shí)考慮輔助數(shù)據(jù)和地面觀測(cè)的誤差，其不確定度大小在數(shù)值上等于更高分辨率參考圖的不確定度大小uhigh。u(x1)=uhigh（3）3）提取待驗(yàn)證像元內(nèi)所有高分辨率像元，計(jì)算他們聚 Ai，所有模擬情況對(duì)應(yīng)的待驗(yàn)證像元尺度模擬值的平均值記為A，這些模擬值的標(biāo)準(zhǔn)差記為u(x2)，u(x2)=低分辨率遙感產(chǎn)品轉(zhuǎn)投影+Y模板投影一致的高分辨率數(shù)據(jù)-Y統(tǒng)計(jì)所有模擬情況對(duì)應(yīng)的待驗(yàn)證像元尺度模擬值的標(biāo)準(zhǔn)差待驗(yàn)證像元幾何不匹配引起的不確定度u(x2)=低分辨率遙感產(chǎn)品轉(zhuǎn)投影+Y模板投影一致的高分辨率數(shù)據(jù)-Y統(tǒng)計(jì)所有模擬情況對(duì)應(yīng)的待驗(yàn)證像元尺度模擬值的標(biāo)準(zhǔn)差待驗(yàn)證像元幾何不匹配引起的不確定度率Shigh，幾何匹配誤差引起的不確定度u(x2)定量表示為NN2NSSSSstepstep式中，模擬的步長(zhǎng)Sstep在數(shù)值上等經(jīng)過(guò)幾何校正的高經(jīng)過(guò)幾何校正的高分辨率數(shù)據(jù)提取待驗(yàn)證像元空間范提取待驗(yàn)證像元空間范圍，作為模板初始位置將模板分別在跨軌道和沿軌將模板分別在跨軌道和沿軌道方向以一定的步長(zhǎng)偏移每模擬一次，提取模板范圍每模擬一次，提取模板范圍內(nèi)的高分辨像元計(jì)算這些像元的平均值，作計(jì)算這些像元的平均值，作為待驗(yàn)證像元尺度模擬值對(duì)于基于地面單個(gè)觀測(cè)的直接驗(yàn)證，尺度效應(yīng)引起的不確定度u(x3)主要取決于地面觀測(cè)的空間u(x3)=（6）輸出結(jié)果在不同模型、不同參數(shù)情況下的變化強(qiáng)度來(lái)計(jì)算其不確定度大小u(x3)。真實(shí)性檢驗(yàn)中參考值的計(jì)算來(lái)源于不同的過(guò)程，因此參考值不確定度的估計(jì)是一個(gè)基于過(guò)程的分考慮到不同驗(yàn)證方法中引起像元尺度相對(duì)真值不確定度的因素及影響大小都不相同，需要針對(duì)不u(y)=f(u(x))