《《高分卫星遥感产品真实性检验 空间 代表性评价规范》 编制说明》

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《高分卫星遥感产品真实性检验空间

代表性评价规范》

编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

2022年11月30日经中国遥感应用协会标准化分会组织委员及专家评估，《高分

卫星遥感产品真实性检验空间代表性评价》获批立项，该规范由中国科学院西北生态

环境资源研究院牵头完成规范的制定任务。该标准由中国遥感应用协会归口。

（二）起草单位及主要起草人

本标准起草单位：中国科学院西北生态环境资源研究院、中国林业科学研究院资源

信息研究所、国家航天局对地观测与数据中心、西南大学、中国科学院空天信息创新研

究院。

本标准的主要起草人及主要贡献如下表：

序号姓名单位主要贡献

1亢健中国科学院西北生负责标准相关资料的查阅、收集；标

态环境资源研究院准文本的起草、撰写；征集、整理和

归纳相关的意见和建议，并进行修

改。

2王维真中国科学院西北生组织召开研讨会，对标准的修改提

态环境资源研究院出建议。

3晋锐中国科学院西北生组织召开研讨会；征集、整理和归纳

态环境资源研究院相关的意见和建议以及行业内征求

意见和标准送审；对标准的修改提

出建议。

4王旭峰中国科学院西北生组织召开研讨会，对标准的修改提

态环境资源研究院出建议。

5高志海中国林业科学研究对标准的修改提出建议。

1

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院资源信息研究所

6田昕中国林业科学研究对标准的修改提出建议。

院资源信息研究所

7刘清旺中国林业科学研究对标准的修改提出建议。

院资源信息研究所

8李增元中国林业科学研究对标准的修改提出建议。

院资源信息研究所

9廖楚江国家航天局对地观对标准的修改提出建议。

测与数据中心

10马明国西南大学对标准的修改提出建议。

11汤旭光西南大学对标准的修改提出建议。

12闻建光中国科学院空天信对标准的修改提出建议。

息创新研究院

13刘照言中国科学院空天信组织召开研讨会；通过电子邮件、传

息创新研究院真、电话等方式，征集、整理和归纳

相关的意见和建议以及行业内征求

意见和标准送审。

（三）主要工作过程

起草阶段：

1.2020年3月，《高分卫星遥感产品真实性检验空间代表性评价》标准规范编制项目

启动，成立了编制小组，明确了研究内容的范围、计划和任务分工。

2.2020年4-9月，文献调研与资料收集，重点关注空间代表性评价的相关研究。

3.2020年10月-2021年3月，编制小组进行讨论，确定规范撰写大纲。

4.2021年4月-8月，完成标准初稿，编制小组讨论，对初稿进一步完善，形成规范草

案。

5.2021年9月-12月，与具有国家标准撰写经验的专家讨论，对草案中的术语、技术

路线进行修订。

6.2022年1月-4月，关注空间代表性工作的最新研究进展，对草案技术路线进行完

2

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善。

7.2022年5月-8月，开展专家评审，针对专家建议对草案进行修改。

8.2022年9月-10月，开展遥感应用协会标准化分会2022年线上年会，对标准进行

立项答辩。针对会议上的专家意见，修改了草案中的术语，增加了技术流程图，完

善了评价指标方法。

9.2022年11月-12月，《高分卫星遥感产品真实性检验空间代表性评价》获批立项，

完善标准，撰写编制说明。

10.2023年1月-10月，对《高分卫星遥感产品真实性检验空间代表性评价》标准开展

形式审查，并对形式审查意见进行修改。

二、国家标准编制原则和确定国家标准主要内容

（一）编制原则

本标准的编制以服务于规划地面观测为目标，以规范性和可操作性为第一宗旨。本

标准的编制原则遵循“定义清晰、流程标准、要求明确、操作简便”。通过对现有空间代

表性评价方法的调研归纳，明确了但不限于高分卫星真实性检验场站网代表性评估的

一般流程，形成流程标准化和规范化的空间代表性评价工作，从而确保空间代表性评价

工作的一致性。

（二）标准主要技术内容的依据

国内外目前还没有针对站网代表性评估方法的标准规范。本标准的编制是通过研

究站网代表性评估的案例，总结出一套适用于高分卫星真实性检验场站网建设与协同

观测的代表性评价方法。

(1)术语和和概念

本标准制定过程涉及了4个术语，术语“地理相似性”和“因子分析”参照了国内

外相关领域前沿论文中的资料进行定义；术语“代表性”是本标准的核心内容，参照了

Nappo等人对于观测代表性的定义，并考虑了目前适用于高分卫星真实性检验场站网代

表性评价的方法，做出了具有针对性的修改；术语“地理单元”沿用了空间聚类过程中

类别的性质，由于聚类方法是采用地理数据开展的，因此定义了与地学相关的术语。

(2)基本要求

该标准中的代表性评价是针对全国尺度的高分卫星真实性检验场站网，因此选取

了大尺度的遥感和模型环境格网数据；多种格网数据的应用需要在分辨率和空间范围

3

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上保持完全一致；高分卫星真实性检验场站网服务于若干种遥感变量的真实性检验，因

此，代表性评价是针对多目标变量，环境数据的选择应该是多样的；多维环境数据要用

于因子分析和相似性度量，由于数据间的量纲不一致，因此需要做归一化或标准化处

理。

(3)代表性评价方法

代表性评价主要有两方面的用途，一是用于升尺度，二是用于优化设计观测网络。

该标准的制定主要服务于高分卫星真实性检验场站网的观测规划，符合后者用途。基于

地统计模型的空间优化采样是目前较为典型的方法，该方法以空间变异函数为工具，考

虑了变量的空间自相关性，采用Kriging估计方差作为代表性评价指标用于优化站点的

空间布局（Kangetal.2014;Geetal.2015;Wang,Christakos,andHu2009），然而，变量

异质性较强、站点较少且布局尺度较大时，站点的空间分布对Kriging估计方差并不敏

感（Heuvelink,Brus,andGruijter2006），因此，对于稀疏的、大尺度的高分卫星真实性

检验场站网，采用地统计的方法评价站网的空间代表性是不适用的；另外，Kriging方差

表达代表性通常针对单一变量，也无法满足多变量观测站网的代表性评价需求。

根据地理相似性原则，即“地理环境越相似，地理目标特征越相似”，在不需要已知

目标变量特征的情况下，依靠地理环境数据就可以计算任意两点间的地理相似性以表

达一个点对另外一个点的代表性（Zhuetal.2018），能够实现多变量观测的高分卫星真

实性检验场站网的代表性评价。利用地理环境数据进行站网的代表性评估最早追溯到

Hargrove（2003）的研究，该研究针对地理单元，计算了观测网络中每个站点与某个地

理单元的欧式距离，选择距离最小值作为站网对该地理单元的代表性。为了获得更细致

的代表性空间分布，研究人员在遥感像元尺度上计算了站网代表性（Hoffmanetal.2013;

Pallandtetal.2022;Yangetal.2008）。可见，利用地理环境对高分卫星真实性检验场站

网进行代表性评价是可行的。

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图1北美通量网的空间代表性评估（Hargrove2003(a);Yangetal.2008(b)）

地理代表性评价方法能够获取站网代表性的空间分布，值的大小可以相对反映站

网对于不同空间位置的代表性强弱，不能确定代表性的绝对高低，因此站网的高空间代

表性范围难以确定。Kumaretal.（2016）考虑了地理相似性特征，利用空间聚类方法将

全球划分为多个地理单元，认为站点能代表其所在区域，但是聚类中心并非站点，因此

用该方法确定站网的代表空间是有偏差的。该标准沿用了这一研究的思路，将站点改为

聚类中心，同时增加聚类数量，以类内方差最小，类间方差最大为原则，划分研究区为

若干个地理单元，拥有站点的地理单位即为站网代表的空间范围。

图2全球通量网空间分布及地理单元划分（Kumaretal.2016）

该标准的代表性评价指标从以上两个方面进行，包括空间相似性大小和空间代表

范围，通过整理相关文献资料，对方法进行试验论证，制定了可靠的但不限于高分卫星

真实性检验场站网的代表性评价指标。

（三）主要试验技术论证，预期的经济效果；

（1）技术论证

基于地理相似性理论，采用气象、植被、土壤和地形等14种地理环境数据对高分卫

星真实性检验场站网的代表性进行评价。如图3所示，在天山、青藏高原北部及东南部、

四川盆地东部和东北平原代表性较低，主要由于这些区域缺乏观测站点，可以作为增设

站点的备选区域。

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图3高分卫星真实性检验场站网代表性空间分布

（2）预期的经济效果

本标准提出了对高分卫星真实性检验场站网代表性评价的一般流程，形成了适用

于不同观测密度和尺度的站网代表性评价体系。评价结果可指导站网建设，优化配置观

测资源，节约观测成本，提高观测效率。该标准对分布广、站点少的场站网有较强的实

用性。

（四）采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情

况，或与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况；

目前国内外还没有关于站网代表性评价的相关标准，该标准通过总结相关研究论

文资料而形成。该标准不仅收纳了文献资料的一般方法，而且对评价流程进行了细化，

增加了因子分析方法，对多维环境数据进行预处理；引入了考虑更为全面的加权欧式距

离指标，用于度量地理相似性；沿用以往文献的研究思路，提高了评价指标中站网空间

代表范围的准确性。该标准是对目前代表性研究论文中优势方法的融合。

（五）与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系；

该标准与有关的现行法律、法规和强制性国家标准无关联。

（六）重大分歧意见的处理经过和依据；

6

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本标准编制过程中，向相关科研业务部门征询意见，无重大分歧意见。

（七）国家标准作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议；

无。

（八）贯彻国家标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容）；

目前，我国还没有关代表性评价的相关标准，本标准的建立可以有效规范代表性评

价流程。建议本标准通过审定后尽快发布，将在相关学术团体、行业用户、企事业单位

中通过各种渠道宣传推广本标准，进行标准培训和宣贯，以保证标准的贯彻实施。

（九）废止现行有关标准的建议；

无。

（十）其他应予说明的事项。

无。

《高分卫星遥感产品真实性检验空间代表性评价规范》编制小组

2022年12月

参考文献：

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vol.2016,pp.1-25,2016.

8

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附件1

团体标准立项主审专家意见汇总处理表

标准名称：高分卫星遥感产品真实性检验空间代表性评价

标准负责起草单位：中国科学院西北生态环境资源研究院承办人：亢健

电话：186931820972022年9月19日填写

意见

序号标准章条编号意见内容备注

处理

标准名称和内容一致，但目前标准与

规划的系列标准不一致，建议修改为

1标准名称采纳

“高分遥感产品真实性检验空间代

表性评价“

建议增加起草单位，扩大起草人范已增加起草人和起

2前言采纳

围；草单位

对引言部分进行了

3引言引言部分需要扩充内容采样修改，重点阐述了该

规范的意义

合理，但建议去掉第二段适用性的和

41后半段后，标准中只用祈使句，无需采纳

提及目的。

54基本要求中缺少引导语采纳增加了引导语

（1）评估方法图文一致性欠佳；（2）

增加代表性评价公式；（3）给出验证第（3）条建议未采

场适合于多大尺度卫星产品真实性纳，该规范的代表性

评价是对针对观测

65部分采纳

检验的判据结论；（4）建议删除空间网络而言，而并非单

优化采样和像元尺度真值获取的内个站点，无法给出适

用的验证尺度

容，

有些内容上、文本写法上还是稍微欠

2022.9.1会议删除了偏解释性的

7采纳

主审专家意见

规范语言，改为祈使语句

9

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建议在写评估方法的时候加一些具

有约束性的描述，比如针对具体的一

个案例，或者是一个具体的真实性检在评估方法部分增

加了评价的流程图、

验事件，当我们在何种条件下用哪一

2022.9.1会议5.1参考对象的确定

8采纳

主审专家意见种方法。相当于规定的流程步骤，让和5.2空间异质性分

析，在每一个步骤中

大家都知道什么情况下，或者什么场规范了方法。

合，采用哪一个具体标准，来进行具

体的方法和步骤。

经编制组讨论，本系

高分遥感产品系列标准应明确有否

2022.9.1会议列标准名称统一为

9采纳

总体意见

必要加高分两字“高分卫星遥感产

品XXXX”

（1）特性：修订了

引言和范围部分；

（2）细节：增加了

建议进一步补充单项标准的特性和

2022.9.1会议起草人员；在评估方

10采纳

总体意见

细节法部分增加了流程

图、5.1参考对象的

选择和5.2空间异质

性分析

（1）修订了引言和

希望起草组能够注意，）高分的特殊

2022.9.1会议1范围部分突出了特

11采纳

总体意见

性、2）卫星遥感产品还是遥感产品。）殊性；（2）本标准为

高分卫星遥感产品

122023.

说明：总计收到意见：11条，采纳10条，部分采纳1条。

10

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附件2

团体标准形式审查专家意见汇总处理表

标准名称：高分卫星遥感产品真实性检验空间代表性评价

标准负责起草单位：中国科学院西北生态环境资源研究院承办人：亢健

电话：186931820972023年10月11日填写

意见

序号标准章条编号意见内容备注

处理