GB/T 41536-2022 土地覆被遥感产品真实性检验（正式版）

ICS07.040CCSA77土地覆被遥感产品真实性检验国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T41536—2022 Ⅲ 12规范性引用文件 1 1 2 25.1检验方法选择 25.2直接检验法 25.2.1操作步骤 25.2.2确定检验级别 35.2.3抽样设计 35.2.4参考对象数据获取 45.2.5空间尺度转换 45.2.6准确度评价 45.2.7不确定度分析 45.3间接检验法 45.3.1操作步骤 45.3.2参考对象数据获取 55.3.3参考对象数据处理 55.3.4准确度评价 65.3.5不确定度分析 6 66.1封面信息 66.2正文信息 66.2.1待检土地覆被遥感产品概述 66.2.2参考对象描述 66.2.3检验方法及流程 66.2.4真实性检验结论 76.2.5附加信息 76.3检验报告信息简表 7附录A(资料性)基于误差矩阵的准确度和不确定度指标计算方法 8附录B(资料性)基于模糊误差矩阵的准确度和不确定度指标计算方法 附录C(资料性)土地覆被遥感产品真实性检验报告信息简表样例 ⅢGB/T41536—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国科学院提出。本文件由全国遥感技术标准化技术委员会(SAC/TC327)归口。GB/T41536—2022土地覆被是能直接或通过遥感手段观测到的自然和人工植被及建/构筑物等地表覆盖物，反映了气础参数，在国土资源管理、天气预报及全球变化研究中具有重要应用价值。日前，通过发展和利用分类方法对遥感影像进行系列处理，从局地到全球，各种土地覆被遥感产品源源不断的产生。由于土地覆被分类的复杂性，这些产品存在着较多不确定性，将影响土地覆被遥感产品的应用。制定科学、规范的土地覆被遥感产品真实性检验标准，规范土地覆被遥感产品真实性检验，有利于全面客观地评价其准确度和不确定度，从而促进土地覆被遥感产品质量的提升，推进其定量应用。IN1GB/T41536—2022土地覆被遥感产品真实性检验本文件规定了土地覆被遥感产品真实性检验的基本要求、检验方法和检验报告。本文件适用于土地覆被遥感产品的真实性检验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T36296—2018遥感产品真实性检验导则GB/T39468—2020陆地定量遥感产品真实性检验通用方法GB/T36296—2018、GB/T39468—2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。土地覆被landcover能直接或通过遥感手段观测到的自然和人工植被及建/构筑物等地表覆盖物。[来源：GB/T19231—2003,3.1.5,有修改]根据一定应用目标划分土地覆被(3.1)为互不重叠和矛盾的类型所构成的体系，是类型名称、类型检验级别validationlevel根据检验的详尽程度对直接检验方式做出的等级划分。每个像元只表示为某一种类型的土地覆被分类数据或数据集。软分类产品softclassificationproduct每个像元表示多个类型占比的土地覆被分类数据或数据集。批量土地覆被遥感产品lotlandcoverclassificationproduct同一技术设计要求下生产的同一区域不同时间的土地覆被遥感产品集合。2GB/T41536—20223.7全样本检验fullsamplevalidation对批量待检土地覆被遥感产品进行空间全覆盖的检验。土地覆被遥感产品真实性检验应符合GB/T36296—2018中第7章的规定，并满足下列要求：a)参考对象的时相应在相对于待检土地覆被遥感产品不发生地类变化的时间范围内；b)参考对象的分类系统应与待检土地覆被遥感产品的分类系统定义一致或可转换；c)参考对象的空间位置应与待检土地覆被遥感产品相匹配，配准误差应不大于1个像元。5检验方法5.1检验方法选择土地覆被遥感产品的真实性检验方法包括直接检验法和间接检验法。根据可获取的参考对象情况选择相应的检验方法：a)当可以获取土地覆被类型相对真值调查数据作为参考对象时，应采用直接检验法；b)当没有土地覆被类型相对真值调查数据，但有已检且空间分辨率不低于待检土地覆被遥感产品的其他土地覆被产品时，可采用间接检验法中的交叉检验法。5.2直接检验法直接检验的主要操作步骤见图1。3GB/T41536—2022三级检验图1直接检验的主要操作步骤需要获取待检土地覆被遥感产品一定置信水平总体检验结果的检验。录B中样本量计算方法确定；对于二级检验，每种土地覆被类型或亚区域的样本数量分别根单元为大于10×10像元的群样本时，三级检验和二级检验的群样本数量应不少于相应检验级别点样本数量的十分之一；4GB/T41536—2022产品中各类型的面积比例分配，以保证每种土地覆被类型都有一定数量的样本；对于二级检验，各土地覆被类型的样本数量直接采用相应的计算结果；当采样单元为大于10×10像元的群样本时，三级检验和二级检验每种土地覆被类型的群样本数量应不少于相应检验级别点样本数量的十分之一；c)空间抽样方法：按照GB/T39468—2020中4.3的规定，选择合适的抽样方法，宜按照GB/T39468—2020中4.2的规定分析待检土地覆被遥感产品的空间相关性特征，选取空间相关性相对较低的样本。类型属性需结合外业调查确定，具体调查规程见T对真值数据转换为与待检土地覆被遥感产品像元分辨率和空间一致的相对真值。对于硬分类产品的检验宜使用面积最大法；对于软分类产品，通过计算待检土地覆被实现尺度转换。附录A;评价指标，计算方法见附录B;均方根误差和平均绝对误差作为辅助的准确度评价指标，计算方法见GB/T36296—2018附录A。土地覆被遥感产品的不确定度分析评价指标根据产方法见附录B和GB/T36296—2018附录B。土地覆被遥感产品的间接检验主要采用交叉检验法，其主要操作步骤见图2。5GB/T41536—2022待检土地覆被遥感产品待检土地覆被遥感产品空间分辨率致?是产品形式一致?否产品形式转换是分类系统一致?是准确度评价否图2交叉检验的主要操作步骤5.3.2参考对象数据获取用于交叉检验的参考对象数据除了满足第4章基本要求，还应满足以下具体要求：a)参考对象的空间分辨率不低于待检土地覆被遥感产品；b)参考对象已经过真实性检验，其总体精度不低于预估的待检土地覆被遥感产品精度；c)样本数量根据参考对象的空间分辨率确定：如果参考对象的空间分辨率高于待检土地覆被遥感产品，其样本数量不小于直接检验中二级检验级别要求的最小样本总量；如果参考对象的空间分辨率与待检土地覆被遥感产品一致，为全样本检验。5.3.3参考对象数据处理参考对象数据处理的具体步骤如下：a)空间分辨率一致性判断：判断参考对象与待检土地覆被遥感产品的空间分辨率是否一致，若一b)空间尺度转换：方法见5.2.5;c)产品形式一致性判断：判断参考对象与待检土地覆被遥感产品的产品形式是否一致，若一致，6GB/T41536—2022e)分类系统一致性判断：判断参考对象与待检土地覆被遥感产品的分类系统是否一致，若一致，到一致的更大的类型中进行检验。交叉检验的准确度评价指标按照5.2.6中的要求执行。交叉检验的不确定度分析评价指标按照5.2.7中的要求执行。6检验报告检验报告封面应包括以下信息：a)检验报告编号；b)检验报告名称；c)检验负责人；d)检验核对人；e)检验签发人；f)检验单位；g)送检单位；h)检验时间。6.2正文信息对待检土地覆被遥感产品进行描述，至少应包括但不限于以下内容：待检土地覆被遥感产品的来a)样本数量的计算过程；b)空间抽样模型；c)参考对象的获取方法；d)时间及数据处理。a)参考对象数据的来源；b)准确度。7GB/T41536—2022b)检验流程；c)检验结果的评价指标；d)检验过程的记录要求；e)检验结果的存档。c)分析检验过程中的不确定度。对土地覆被遥感产品真实性检验过程中遇到的问题和其他相关信息进行说明和描述，在可能的情况下给出待检土地覆被遥感产品应用中的注意事项及改进建议。土地覆被遥感产品真实性检验报告信息简表样例见附录C。8GB/T41536—2022(资料性)基于误差矩阵的准确度和不确定度指标计算方法A.1误差矩阵误差矩阵是分类精度评价的一种标准形式，用于表示待检土地覆被遥感产品某一土地覆被类型与参考对象相应类型的比较阵列，误差矩阵见表A.1。表A.1误差矩阵表待检产品类型参考对象类型分类总和类型1类型2类型g类型1P₁+类型2P₂P₂+类型i类型qPq₂PP实测总和1注：q为类型的数量，P;为待检产品属于i类而参考对象属于j类像元的加权比例，按公式(A.1)进行计算。P₁为待检产品中第i类像元加权比例的总和，P+=2;_1P;。P+;为参考对象中第j类像元加权比例的总表A.1中P,;按照公式(A.1)进行计算。式中：W,——待检产品类型为i的像元比例；…………(A.1)n;;——为待检产品中属于i类而参考对象中属于j类的样本像元数量；ni+———待检产品类型为i的样本像元总数。A.2准确度评价指标…………(A.2)式中：P;———参考对象和待检产品同为j类像元的加权比例，即表A.1的对角线值。式中：…………(A.3)P;;——待检产品和参考对象同为i类像元的加权比例，即表A.1的对角线值。9GB/T41536—2022A.3不确定度评价指标计算V(U;)=U,(1-U₂)/(n,-1)式中：式中：z——标准正态分布分位数，按照GB/T4086.1—1983正态分布分位数表查询。一般置信度为95%时，z=1.96,置信度为90%时，z=1.645。…………A.3.3.3生产者精度的置信区间CI(P;)按照公式(A.14)进行计算。(资料性)基于模糊误差矩阵的准确度和不确定度指标计算方法B.1模糊误差矩阵模糊误差矩阵是软分类产品精度评价的一种形式，用于表示待检产品某一土地覆被类型与参考对象相应类型的比较阵列，模糊误差矩阵见表B.1。表B.1模糊误差矩阵表待检产品类型参考对象类型分类总隶属度类型1类型2类型j类型q类型1EE12EM类型2E₂1E22E₂;E₂M₂类型iE;2E;EM类型qEq₂EEM实测总隶属度R₂R1注：q为类型的数量，E;为样本像元待检产品中i类占比与参考对象中j类占比交集基数的算术平均。M;和R分别表示待检产品和参考对象中某一类型的总隶属度。假设待检产品和参考对象的每个像元各类型的占比之和为1,表B.1中E;按照公式(B.1)进行计算。式中：…………(B.1)u——在样本像元域U中的某一像元；n——样本像元数量；i,j——某一土地覆被类型；e;j.——待检产品i类型与参考对象j类型在像元u交集的基数，按照公式(B.2)进行计算。ej,u=min(m;,n,r;,)…………(B.2)式中：m;——待检产品i类型在像元u中的比例；r;.—参考对象j类型在像元u中的比例。待检产品中某一类型的总隶属度M;按照公式(B.3)进行计算。…………(B.3)参考对象中某一类型的总隶属度R;按照公式(B.4)进行计算。…………(B.4)GB/T41536—2022B.2准确度评价指标B.2.1总体精度O按照公式(B.5)进行计算。…………(B.5)式中：E;——样本像元待检产品中i类占比与参考对象中i类占比交集基数的算术平均。B.2.2使用者精度U;按照公式(B.6)进行计算。…………(B.6)………(B.7)B.3不确定度评价指标…………(B.8)式中：N———待检产品的像元总数量；s²——样本方差，按照公式(B.9)进行计算。………(B.9)式中：gu——某一像元模糊误差矩阵的对角线要素之和，按照公式(B.10)进行计算。式中：…………(B.10)ei,——待检产品i类型与参考对象i类型在像元u交集的基数。式中：s².i——误差矩阵中i类型对角要素的样本方差，按照公式(B.12)进行计算；s2.;——m.的样本方差，按照公式(B.13)进行计算；Sem.—e.和m;.的协方差，按照公式(B.14)进行计算。…………(B.12)…………(B.13)GB/T41536—2022…………(B.14)式中：s²,;——误差矩阵中j类型对角要素的样本方差，按照公式(B.16)进行计算；s².;——rj.的样本方差，按照公式(B.17)进行计算；Sr.;———e;;,和r;,的协方差，按照公式(B.18)进行计算。…………(B.16)…………(B.17)…………(B.18)式中：ej,u——待检产品j类型与参考对象j类型在像元u交集的基数。B.3.2标准差s(O)=√v(O)…………(B.19)s(U)=√v(U)…………(B.20)S(P;)=√V(P)…………(B.21)GB/T41536—2022(资料性)土地覆被遥感产品真实性检验报告信息简表样例表C.1给出了土地覆被遥感产品真实性检验报告信息简表的参考样例，内容以硬分类产品的直接检验法为例。表C.1土地覆被遥感产品真实性检验报告信息简表样例待检土地覆被遥感产品特征产品名称青海湖流域土地覆被遥感产品产品形式●硬分类○软分类地理参考(椭球、投影方式)CGCS2000,高斯-克吕格投影数据来源(传感器)空间分辨率MM-DD)空间范围西至经度E98°10'10”东至经度(°!")E102°20'20”北至纬度南至纬度('")N38°20′10”范围描述青海省青海湖流域分类系统描述8个类型：耕地、建设用地、林地、草地、湿地、裸地、水体、冰雪产品生产方法概述基于Landsat-8OLI多光谱影像，利用支持向量机进行计算机自动分类，并通过人工手段，综合各类先验知识，进行了检查核准和后处理，最终得到更高质量的分类结果参考对象特征描述圆调查数据调查方式●高分辨率遥感○外业调查数据来源(传感器)高分二号空间分辨率/m样本比例0.03%○全样本调查时间□已检遥感产品数据来源(传感器)空间分辨率/m产品时相总体精度(精度土标准差)GB/T41536—2022表C.1土地覆被遥感产品真实性检验报告信息简表样例(续)检验方法特征描述■直接检验法检验级别尺度转换方法面积最大法□间接检验法检验方法O交叉检验法空间分辨率一致性○是○否空间尺度转换方法产品形式一致性○是○否产品形式转换方法分类系统一致性○是O否分类系统转换方法精度评价结果描述总体精度(精度土标准差)0.89