高分卫星遥感产品真实性检验 像元尺度相对真值不确定性 征求意见稿

1高分卫星遥感产品真实性检验像元尺度相对真值不确定度本文件规定了高分卫星遥感产品真实性检验中像元尺度相对真值不确定度评价的基本要求和本文件适用于高分辨率遥感产品连续型遥感变量像元尺度相对真值的不确度评价，中低分辨感产品真实性中像元尺度相对真值不确定度评价也可参考使用，不适用于离散型遥感GB/T39468—2020陆地定量遥感产品真GB/T27418—2017测量不确定度评通过独立方法评价待检验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。地表参数在像元尺度上的真实内涵和面貌，理论上客观存在且无任何误差的实际值。相对真值Pixelscalerela一个接近像元尺度真值的值，它与真值之差可以忽略不计。对于给定的目的，可用2空间代表性误差Spatialrepresentativen某一尺度上的数据或者信息扩展到其他尺度上时，由于信息量不足或者转换模型不完善引起的误参考对象与待验证像元之间由于几何位置没有完全匹配引4基本要求b)模拟各个因素引起的不确定度时所需要的辅助数据和模拟数据的物理意义要跟像元尺d)像元尺度相对真值不确定评价应按照数据-5像元尺度相对真值不确定度的评定35.1总体工作流程确定度度量方法。主要操作流程见图1,具体步骤如下：f)构建各要素引起不确定度之间的误差传递g)基于各要素引起不确定度的定量化模型和误差传递模型的基础上建立表达像元尺度相对高分辨率辅助数据高分辨率辅助数据像元内空间异质性/代表性评价确定引起不确定度的因素种类建立不同因素引起不确定度量化不同因素之间的相互作用及他们引起的不确定度的相关性建立不同因素引起不确定度像元尺度相对真值总的不确定度的定量化模型确定像元尺度相对真值的数据源图1像元尺度相对真值不确定度的定量化技术流程45.2基于地面观测的直接验证像元尺度相对真值不确定度助数据。当目标变量不是卫星直接观测变量时，应选择最优的反演模d)空间代表性误差或尺度转换误差：若像元尺度相对真值的获取不涉及尺度转换，将其方差作为时空代表性误差引起的不确定度；若像元尺度相对真值是由地面观测和尺度转f)地面观测不确定度：偶然误差引起的不确定度可以用多次测量的方差衡量；若地5误差差5.3基于地面观测高分辨率数据的多尺度验证像元尺度相对真值不确定度基于地面观测和高分辨率数据进行多尺度验证中，地面观测和高分辨率辅助数据的误差均会引起像元尺度相对真值的不确定度，此外还应考虑高分辨率像元与待验证像元的几何匹配误差的影响和高分辨率-待验证像元之间尺度转化函数的影响。像元尺度相对真值不确定度评价的流程见图3,a)地面观测：按照5.2中a)执行b)高分辨率辅助数据：按照5.2中e)执行。c)地面观测和高分辨率数据误差引起的不确定度：对地面数据和高分辨率数据加入满足正态分d)几何匹配误差引起的不确定度：按附录B利用统计模拟的手段计算不同模拟情况下的像元尺度相对真值，把不同模拟情况下计算的像元尺度相对真值的标准差作为e)尺度转换的不确定度：模拟不同升尺度模型和不同模型输入参数情况下输出结果之间的差f)判断是否存在相关性：各要素引起不确定度之间的相关性分析：把相同时间、相同空间位置处各要素引起的不确定度进行匹配，分析它们之间的相关性6尺度相对真值的不确定度；如果存在相关性，应先进行去相关，在进行像元尺度相对真值的不确定度计算。g)去相关：利用去相关方法(如主成分分析、因子分析)去除不确定性要素之间的相关关系。h)像元尺度相对真值的不确定度：若各个因素引起的不确定度之间相互独立，则把各个因素引起的不确定度按照附录B规定的方法执行进行线性累加；若这些因素之间存在相关性，则需要对这些要素进行去相关处理，去相关后的要素引起的不确定度进行线性累加。像元“真值”图3基于多尺度验证中像元尺度相对真值不确定度的定量化技术流程6像元尺度相对真值不确定度报告6.1封面信息检验报告封面上的信息，应包括：a)不确定度报告编号；b)不确定度报告名称；c)不确定度分析负责人；d)不确定度分析单位。6.2正文信息6.2.1验证方法的描述对产品真实性检验的方法进行描述，应包括：a)验证区域的空间异质性情况，若是长时间序列的验证还应描述空间异质性随时间的变化情况；76.2.2像元尺度相对真值不确定度评价用到的数据和a)引起像元尺度尺度相对真值不确定度的b)评价像元尺度相对真值不确定度的数据；d)确定各种因素引起的不确定度之间相互作6.2.3像元尺度相对真值不确定度评d)不确定度评价过程的记录要求;6.2.4像元尺度相对真值不确定度评价结：；对像元尺度相对真值不确定度评价过程中的非常规问题进行说明和描像元尺度相对真值不确定度报告简报编制样8像元尺度相对真值不确定度评价报告样例——基于地面观测的直接验证像元尺度相对真值不确定度分析报告9对于基于地面单个观测的直接验证，观测误差引起的不确定度u(x1)可表示为其标准差：u(x1)=（1）对于基于地面多个观测的直接验证，观测误差引起的不确定度u(x1)可表示为观测误差的标准差对于基于地面观测和更高分辨率辅助数据的多尺度验证，观测误差引起的不确定度需同时考虑辅助数据和地面观测的误差，其不确定度大小在数值上等于更高分辨率参考图的不确定度大小uhigh。u(x1)=uhigh（3）3）提取待验证像元内所有高分辨率像元，计算他们聚 Ai，所有模拟情况对应的待验证像元尺度模拟值的平均值记为A，这些模拟值的标准差记为u(x2)，u(x2)=低分辨率遥感产品转投影+Y模板投影一致的高分辨率数据-Y统计所有模拟情况对应的待验证像元尺度模拟值的标准差待验证像元几何不匹配引起的不确定度u(x2)=低分辨率遥感产品转投影+Y模板投影一致的高分辨率数据-Y统计所有模拟情况对应的待验证像元尺度模拟值的标准差待验证像元几何不匹配引起的不确定度率Shigh，几何匹配误差引起的不确定度u(x2)定量表示为NN2NSSSSstepstep式中，模拟的步长Sstep在数值上等经过几何校正的高经过几何校正的高分辨率数据提取待验证像元空间范提取待验证像元空间范围，作为模板初始位置将模板分别在跨轨道和沿轨将模板分别在跨轨道和沿轨道方向以一定的步长偏移每模拟一次，提取模板范围每模拟一次，提取模板范围内的高分辨像元计算这些像元的平均值，作计算这些像元的平均值，作为待验证像元尺度模拟值对于基于地面单个观测的直接验证，尺度效应引起的不确定度u(x3)主要取决于地面观测的空间u(x3)=（6）输出结果在不同模型、不同参数情况下的变化强度来计算其不确定度大小u(x3)。真实性检验中参考值的计算来源于不同的过程，因此参考值不确定度的估计是一个基于过程的分考虑到不同验证方法中引起像元尺度相对真值不确定度的因素及影响大小都不相同，需要针对不u(y)=f(u(x))