《《高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗 云監(jiān) 測 規(guī)范》》

T/CARSAXXXXX—202X

ICS37.040

V00/09

團體標(biāo)準(zhǔn)

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高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗云檢測

Validationofthehigh-resolutionsatelliteremotesensingproducts-clouddetection

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布中國遙感應(yīng)用協(xié)會發(fā)布XXXX-XX-XX實施

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高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗云檢測

1范圍

本文件規(guī)定了高分衛(wèi)星遙感云檢測檢測產(chǎn)品真實性檢驗的檢驗?zāi)繕?biāo)、參考對象、基本要求、評價指

標(biāo)和檢驗方法，給出了云檢測產(chǎn)品真實性檢驗的普適性（一般性）規(guī)范和原則。

本文件適用于高分衛(wèi)星遙感云檢測產(chǎn)品的普適性真實性檢驗。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(yīng)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(chǎn)品真實性檢驗導(dǎo)則

GB/T39468-2020陸地定量遙感產(chǎn)品真實性檢驗通用方法

GB/T35222-2017地面氣象觀測規(guī)范云

3術(shù)語和定義

GB/T36296-2018、GB/T39468-2020和GB/T35222-2017界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

云cloud

懸浮在大氣中的大量微小水滴或冰晶或兩者混合的可見聚合體，有時也包含一些較大的雨滴、冰粒

和雪晶，其底部不接觸地面。

[GB/T36299—2018,定義2.1]

3.2

云量cloudamount

云遮蔽天空視野的成數(shù)。

[GB/T36299—2018,定義2.2]

3.3

厚云thickcloud

因云層較厚，導(dǎo)致在光學(xué)遙感影像中，地表地物被云層完全遮擋，無法識別地物信息的云區(qū)域。

3.4

云檢測clouddetection

為降低厚云對地物識別或反演的影響，采用目視判讀或計算機自動解譯方法檢測云層位置、云量和

云陰影的預(yù)處理步驟。

3.5

I

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云檢測產(chǎn)品clouddetectionproducts

通過遙感方式獲取并被生產(chǎn)出來，基于云檢測結(jié)果標(biāo)記光學(xué)影像中受云影響的像素，以實現(xiàn)厚云像

元識別的產(chǎn)物，是通過一定的算法判斷像元是否有云并得到置信度的應(yīng)用結(jié)果。也稱為云掩模產(chǎn)品。

4基本要求

云檢測產(chǎn)品真實性檢驗應(yīng)符合GB/T36296-2018第7章的規(guī)定，同時：

a)參考對象應(yīng)與待檢云檢測產(chǎn)品空間分辨率一致或更高，對應(yīng)于相同日期相近時刻的同一區(qū)域，時

間誤差不超過10分鐘，并已知其數(shù)據(jù)質(zhì)量；

b)參考對象應(yīng)包含高低不同云量的典型區(qū)域；

c)參考對象應(yīng)首選地面觀測數(shù)據(jù)進行云檢測產(chǎn)品的真實性檢驗，宜選擇與待檢云檢測產(chǎn)品分辨率相

近或者更高、觀測角度一致、精度更高的產(chǎn)品。在沒有地面測量數(shù)據(jù)時，可選用人工判讀數(shù)據(jù)作為參考

對象。當(dāng)選用光學(xué)遙感影像進行人工判讀時至少應(yīng)包括紅綠藍波段。

d）參考對象需包含待檢產(chǎn)品的不同時空范圍的數(shù)據(jù)。當(dāng)樣本對象數(shù)小于待檢對象的10%時，對所

有樣本進行比較驗證；當(dāng)樣本對象數(shù)大于待檢對象的10%時，根據(jù)實際計算要求且滿足統(tǒng)計上的意義，

采用GB/T39468-2020中4.3規(guī)定的隨機抽樣方法進行驗證比較。

5檢驗方法

5.1檢驗方法選擇

根據(jù)云量分布異質(zhì)性、地面觀測點數(shù)量和待檢云檢測產(chǎn)品的時空尺度，選擇真實性檢驗方法：

a)當(dāng)?shù)孛嬗^測點數(shù)量大于30，空間分布均勻，觀測時刻與待檢云檢測產(chǎn)品原始圖像成像時間相同時，

應(yīng)采用地面觀測檢驗法。

b)當(dāng)檢驗區(qū)無合適的地面觀測數(shù)據(jù)時，但是有同時段相近空間分辨率的云檢測產(chǎn)品時，應(yīng)采用交叉

檢驗法；

c)當(dāng)檢驗區(qū)無合適的地面觀測數(shù)據(jù)或有效的云檢測產(chǎn)品時，應(yīng)采用人工判讀法。

5.2地面觀測檢驗法

在研究區(qū)內(nèi)篩選有云量觀測的氣象站點，并獲取產(chǎn)品成像時刻的云量數(shù)據(jù)。當(dāng)氣象站點數(shù)量不夠

30時，隨機增加站點，并參考GB/T35222-2017中4.2確定的云量觀測方法,獲得補充地面站點的云測

量數(shù)據(jù)。對所有云量進行等級劃分，獲得像元尺度上的相對真值，對云檢測檢測產(chǎn)品進行真實性檢驗。

地面觀測檢驗法的主要操作流程見圖1。

地面站云量數(shù)據(jù)

待檢云掩膜產(chǎn)品

云量等級劃分

選取有云及無云

樣本

準(zhǔn)確度評價

2

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圖1地面觀測檢驗法的主要操作流程

地面觀測檢驗法的具體操作步驟如下：

a）云量測量：通過遙感觀測時刻對應(yīng)的地面站記錄的云量數(shù)據(jù)。地面站云量調(diào)查記錄樣表見附錄

A。

b）云量等級劃分：選取一定的閾值，進行云量等級劃分，標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）無云：云量小于0.2；

2）部分云：云量在0.2-0.8之間；

3）完全云：云量大于0.8

c）驗證樣本選擇：選取無云、完全云的地面站位置對應(yīng)的像元作為待檢測對象，確保待檢測對象

有相應(yīng)的觀測數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)孛嬲練庀笥^測數(shù)據(jù)較少時，可直接對所有對象進行比較驗證。

d）準(zhǔn)確度評價：在獲取像元尺度的相對真值后，利用GB/T36296-2018中6.1規(guī)定的云檢測檢測

產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。

5.3人工判讀檢驗法

采用目視解譯等人工影像判讀的方式，勾取云檢測檢測產(chǎn)品對應(yīng)的多光譜影像的云區(qū)域作為相對真

值，對云檢測檢測產(chǎn)品進行真實性檢驗的方法。人工判讀檢驗法的主要操作流程見圖2。

確定勾取精度

待檢云掩膜產(chǎn)品

影像云區(qū)域勾取

選取有云及無云

樣本

準(zhǔn)確度評價

圖2影像判讀檢驗法的主要操作流程

人工判讀檢驗法的具體操作步驟如下：

a）云區(qū)域提?。涸诙喙庾V影像中勾取云區(qū)域，勾繪準(zhǔn)則為：云邊界模糊區(qū)域勾繪精度小于３像元，

云邊界清晰區(qū)域勾繪精度小于１像元。得到影像云區(qū)域的相對真值。

b）樣本選擇：當(dāng)待檢云檢測檢測產(chǎn)品像元或?qū)ο髷?shù)較少時，可直接對所有像元或?qū)ο筮M行比較驗

證；當(dāng)像元數(shù)較多時，為了不進行大量的數(shù)據(jù)計算，且滿足統(tǒng)計上的意義，采用GB/T39468-2020中

4.3規(guī)定的隨機抽樣方法進行驗證比較。

c）準(zhǔn)確度評價：在獲取像元尺度的相對真值后，利用GB/T36296-2018中6.1規(guī)定的準(zhǔn)確度評價

指標(biāo)定量表達云檢測檢測產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。

5.4交叉檢驗法

利用同時段已檢云檢測產(chǎn)品，對待檢云檢測產(chǎn)品進行真實性檢驗的方法。交叉檢驗法的主要操作流

3

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程見圖3。

待檢云掩膜產(chǎn)品已檢云掩膜產(chǎn)品

否

空間一致性？空間尺度轉(zhuǎn)換

時間一致性？否時間一致性轉(zhuǎn)換

樣本選擇準(zhǔn)確度評價

圖3交叉檢驗法的主要操作流程

交叉檢驗法的具體操作步驟如下：

a）空間一致性判斷：當(dāng)待檢云檢測檢測產(chǎn)品與已檢產(chǎn)品空間分辨率不一致時，對已檢云檢測檢測

產(chǎn)品進行空間尺度轉(zhuǎn)換，使已檢產(chǎn)品與待檢產(chǎn)品在空間尺度上保持一致。

b）時間一致性判斷：根據(jù)云的時間變率特點，選用與待檢云檢測檢測產(chǎn)品同一天且時間較為一致

（10分鐘以內(nèi)）的已檢產(chǎn)品，根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)測云的移動軌跡，基于軌跡預(yù)測擴展時間尺度獲得與

待檢產(chǎn)品時間一致的產(chǎn)品。

c）樣本選擇：當(dāng)待檢云檢測產(chǎn)品像元或?qū)ο髷?shù)較少時，可直接對所有像元或?qū)ο筮M行比較驗證；

當(dāng)像元數(shù)較多時，為了不進行大量的數(shù)據(jù)計算，且滿足統(tǒng)計上的意義，采用GB/T39468-2020中4.3規(guī)

定的隨機抽樣方法進行驗證比較。

d）準(zhǔn)確度評價：在獲取像元尺度的相對真值后，利用GB/T36296-2018中6.1規(guī)定的準(zhǔn)確度評價

指標(biāo)定量表達云檢測產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。

5.5精度評價指標(biāo)

用統(tǒng)計特征值表達待檢云檢測產(chǎn)品與參考對象之間一致程度的指標(biāo)，利用GB/T36296-2018中6.1

規(guī)定的準(zhǔn)確度、不確定度評價指標(biāo)定量表達云檢測產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。

準(zhǔn)確度評價指標(biāo)包括：

a)誤差矩陣

b)總體分類精度

不確定度評價指標(biāo)包括：

c)虛警率

d)漏警率

評價指標(biāo)及計算方法參見附錄B。

6真實性檢驗報告

真實性檢驗報告是對真實性檢驗過程的記錄，可為云檢測產(chǎn)品的質(zhì)量分析與控制提供依據(jù)，也是遙

云檢測產(chǎn)品能夠被正確使用的前提。當(dāng)待檢云檢測產(chǎn)品真實性檢驗完成后，應(yīng)出具真實性檢驗報告。

6.1封面信息

真實性檢驗報告封面應(yīng)包括以下基本內(nèi)容：

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a)檢驗報告編號；

b)檢驗報告名稱；

c)檢驗負責(zé)人；

d)檢驗核對人；

e)檢驗簽發(fā)人；

f)檢驗單位；

g)送檢單位；

h)檢驗時間。

6.2正文信息

a)待檢云檢測產(chǎn)品特征；

b)參考對象特征；

c)檢驗方法；

d)準(zhǔn)確度、不確定度評價。

6.3檢驗報告信息簡表

云檢測產(chǎn)品檢驗報告簡表編制參見GB/T36296-2018附錄D。檢驗報告格式見附錄C。

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附錄A

（資料性）

云量調(diào)查記錄表

表A.1地面云量調(diào)查記錄表

觀測地點：?。ㄊ校┛h經(jīng)緯度：

周圍環(huán)境：海拔高度：

觀測儀器：觀測方位：

測量日期測量時間總云量云狀照片編號測量人員

*注：

1總云量：全天無云，總云量記0；天空完全為云所遮蔽，記10；天空完全為云所遮蔽，但只要從

云隙中可見藍天，則記10-；云占全天十分之一，總云量記1；云占全天十分之二，總云量記2，其余

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依次類推。天空有少許云，其量不到天空的十分之零點五時，總云量記0。

2.云狀：分為高云、中云、低云。

3.觀測儀器是指天空成像儀、魚眼相機、數(shù)碼相機或者人眼等。

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附錄B

（資料性）

準(zhǔn)確度評價指標(biāo)及計算方法

B.1誤差矩陣errormatrix

分類精度評價的一種標(biāo)準(zhǔn)形式，是一個用于表示分為某一類別的像元個數(shù)與地面檢驗為該類別數(shù)的

比較陣列，如表A.1。P為樣本總數(shù)，nij為分類中為i類而參考類別中屬于j類的樣本數(shù)目，Pi+為分

類所得到的第i類的總和，P+j為實際觀測的第j類的總和。

表B.1誤差矩陣表

分類數(shù)據(jù)類型

實測數(shù)據(jù)類型實測總和

有云無云

有云n11n21P+1

無云n12n22P+2

分類總和P1+P2+P

B.2總體分類精度overallaccuracy

表示對每一個隨機樣本，所分類的結(jié)果與地面所對應(yīng)區(qū)域的實際類型相一致的概率，符號為pc，由

式（A.1）表示。k代表類別的數(shù)量。

k

nii

p=i=1

cP

不確定度度評價指標(biāo)及計算方法

B.3虛警率falsealarm

表示把無云像元誤分為有云像元的概率，符號為Pfa。

B.4漏警率missingalarm

表示把有云像元誤分為無云像元的概率，符號為Pta。

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附錄C

（資料性附錄）

檢驗報告樣表

數(shù)值型

產(chǎn)品名稱產(chǎn)品類型數(shù)據(jù)來源（傳感器）

類別型

地理參考

空間分辨率獲取時間

待檢遙

空間范圍經(jīng)度緯度

感產(chǎn)品

特征描

述光譜分辨率光譜范圍

觀測幾何

產(chǎn)品生產(chǎn)算

法

類型測量數(shù)據(jù)已檢遙感產(chǎn)品其他指標(biāo)

對象精度

參考對

象特征空間特征

描述

時間特征

光譜特征

角度特征

像元尺度相對真

直接檢驗值獲取方法

法

不確定性分析

空間一致性是否

空間尺度轉(zhuǎn)換方

檢驗方

法

法特征間

交不確定性分析

描述接

叉檢時間一致性是否

檢

驗法時間一致性轉(zhuǎn)換

驗

方法

法

不確定性分析

光譜一致性是否

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(續(xù))

光譜一致性轉(zhuǎn)換方

法

不確定性分析

交叉

角度一致性是否

間檢驗法

接角度一致性轉(zhuǎn)換方

檢驗方