(高清版)GBT 40039-2021 土壤水分遙感產(chǎn)品真實性檢驗

土壤水分遙感產(chǎn)品真實性檢驗Validationofsoilmoistureremotesensingproducts國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T40039—2021 I Ⅱ 3術(shù)語和定義 4基本要求 5檢驗方法 5.1檢驗方法選擇 2 25.2.1概述 2 25.2.3樣本選擇 35.2.4地面數(shù)據(jù)同步測量 35.2.5像元尺度相對真值確定 35.2.6準(zhǔn)確度評價 35.2.7不確定度分析 3 36檢驗報告 4 46.2正文信息 56.2.1待檢土壤水分遙感產(chǎn)品概述 56.2.2參考對象描述 56.2.3檢驗方法及流程 56.2.4真實性檢驗結(jié)論 56.2.5附加信息 56.3檢驗報告信息簡表 5附錄A(規(guī)范性附錄)土壤水分測量方法——環(huán)刀法 6參考文獻 IGB/T40039—2021本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國科學(xué)院提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國遙感技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC327)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、北京師范大學(xué)、中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新GB/T40039—2021土壤水分是全球氣候系統(tǒng)核心變量之一，在地表和大氣能量水分平衡中發(fā)揮重要作用。土壤水分外，土壤水分還是植被生長的基本物質(zhì)條件，影響植被光合作用速率和土壤微生物呼吸。土壤水分遙感土壤水分遙感產(chǎn)品的真實性檢驗是獨立評價土壤水分遙感產(chǎn)品準(zhǔn)確度和不確定度的基本方法。但目前對土壤水分遙感產(chǎn)品質(zhì)量的客觀評價和定量檢驗尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)可依。因此，有必要形成一套合理、規(guī)范、可行的土壤水分遙感產(chǎn)品真實性檢驗標(biāo)準(zhǔn)，保證土壤水分遙感產(chǎn)品在相關(guān)研究和應(yīng)用中的質(zhì)量和一致性。GB/T40039—2021土壤水分遙感產(chǎn)品真實性檢驗本標(biāo)準(zhǔn)適用于全球和區(qū)域尺度土壤水分遙感產(chǎn)品的真實性檢驗。下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T28418—2012土壤水分(墑情)監(jiān)測儀器基本技術(shù)條件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/T28418—2012、GB/T36296—2018、GB/T39468—2020界定的以及下列術(shù)語和定義適用干3.1吸附于土壤顆粒和存在于土壤孔隙中的水。3.2單位體積土壤包含的液態(tài)水體積。3.3土壤質(zhì)量含水量土壤中保持的液態(tài)水質(zhì)量與干土質(zhì)量的比值。3.4單位體積原狀土壤中的干土質(zhì)量。4基本要求土壤水分遙感產(chǎn)品真實性檢驗應(yīng)符合GB/T36296—2018中第7章的規(guī)定，并滿足下列要求：—2GB/T40039—2021a)參考對象應(yīng)為與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品相同或鄰近時期(不超過24h)的同一區(qū)域土壤水分b)參考對象和待檢土壤水分遙感產(chǎn)品應(yīng)同為土壤體積含水量；如為土壤重量含水量，應(yīng)通過土壤容重轉(zhuǎn)換為土壤體積含水量。c)參考對象應(yīng)涵蓋驗證區(qū)中的主要地表類型(除水體、冰雪、城鎮(zhèn)和建設(shè)用地外),且每種主要地d)參考對象的均方根誤差應(yīng)小于0.04cm3/cm3。5檢驗方法5.1檢驗方法選擇土壤水分遙感產(chǎn)品的真實性檢驗方法包括直接檢驗法和間接檢驗法。根據(jù)參考對象的可獲取性選擇相應(yīng)的檢驗方法：a)應(yīng)優(yōu)先選擇土壤水分地面同步測量數(shù)據(jù)作為參考對象，采用直接檢驗法；b)當(dāng)無土壤水分地面同步測量數(shù)據(jù)時，可利用已檢土壤水分產(chǎn)品作為參考對象，采用間接檢驗法。5.2直接檢驗法直接檢驗法操作流程應(yīng)符合GB/T36296—2018中8.1的規(guī)定，主要操作流程見圖1。驗證區(qū)選擇驗證區(qū)選擇待檢土壤水分遙感產(chǎn)品空間匹配像元尺度相對真值確定圖1直接檢驗法操作流程當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品空間分辨率粗于或等于5km時，應(yīng)至少選擇待檢土壤水分遙感產(chǎn)品1個像元對應(yīng)的地表區(qū)域作為驗證區(qū)；當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的空間分辨率優(yōu)于5km時，應(yīng)至少選擇待檢土壤水分遙感產(chǎn)品2×2個像元對應(yīng)的地表區(qū)域作為驗證區(qū)。驗證區(qū)應(yīng)與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品保持空間匹配。收集驗證區(qū)與土壤水分相關(guān)的先驗信息，按照GB/T39468—2020中4.2的規(guī)定判斷土壤水分在3信息的空間分辨率應(yīng)不低于待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的空間分辨率。根據(jù)驗證區(qū)土壤水分空間異質(zhì)性分析結(jié)果，按照GB/T39468—2020中4.3.1選擇適用的空間抽樣模型確定樣本位置；驗證區(qū)內(nèi)每個像元的樣本量不低于4個，且每種主要地表類型至少有1個樣本。5.2.4地面數(shù)據(jù)同步測量按照5.2.3確定的樣本位置，開展土壤水分的地面同步測量，具體要求如下：b)如待檢土壤水分遙感產(chǎn)品為表層土壤水分，地面測量深度應(yīng)在0cm～10cm之間；如待檢土壤水分遙感產(chǎn)品為根區(qū)土壤水分，地面測量深度應(yīng)根據(jù)植被根系確定。c)優(yōu)先采用自動監(jiān)測儀器測量土壤水分。自動監(jiān)測儀器的基本技術(shù)條件應(yīng)符合GB/T28418—2012的規(guī)定，還應(yīng)滿足測量數(shù)值范圍為0cm3/cm3~0.6cm3/cm3,測量分辨率不低于0.001cm3/cm3;自動監(jiān)測儀器的測量誤測量結(jié)果重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差不大于0.02cm3/cm3。d)自動監(jiān)測儀器測量土壤水分包括固定位置連續(xù)測量和移動式測量兩種方式。固定位置連續(xù)測量可采用與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品獲取時間最近的觀測值作為樣本測量值，移動式測量則應(yīng)在同一樣本位置連續(xù)測量至少兩個土壤水分后計算均值作為樣本測量值。e)如未配備自動監(jiān)測儀器，可采用環(huán)刀法。在同一樣本位置采集至少兩個原狀土樣測量土壤水分后計算均值作為樣本測量值，測量方法見附錄A。5.2.5像元尺度相對真值確定根據(jù)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的空間分辨率、驗證區(qū)土壤水分空間異質(zhì)性以及樣本的空間代表性，按照GB/T39468—2020中4.4.1選擇對應(yīng)情形和方法，將樣本測量值尺度轉(zhuǎn)換為與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品像元分辨率和空間一致的相對真值。按照GB/T36296—2018中6.1規(guī)定的均方根誤差、相關(guān)系數(shù)、平均誤差、平均絕對誤差、相對誤差、平均相對誤差、平均絕對相對誤差等準(zhǔn)確度評價指標(biāo)定量表達待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度評價指標(biāo)計算方法參見GB/T36296—2018附錄A。按照GB/T36296—2018中6.2規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)差、方差、協(xié)方差、標(biāo)準(zhǔn)不確定度等不確定度評價指標(biāo)定量表達待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的不確定度。不確定度評價指標(biāo)計算方法參見GB/T36296—2018附錄B。5.3間接檢驗法2018中8.2.1規(guī)定的交叉檢驗法，具體操作流程見圖2。主要步驟如下：a)空間一致性檢查：當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品與已檢土壤水分產(chǎn)品的像元分辨率不同或空間不匹配時，對已檢土壤水分產(chǎn)品采用空間平均方法進行尺度轉(zhuǎn)換。b)樣本選擇：當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品像元數(shù)小于或等于10000時，可直接對所有像元進行比4GB/T40039—2021較驗證；當(dāng)像元數(shù)大于10000時，采用滿足統(tǒng)計意義的空間抽樣方法進行樣本選擇，樣本選取方法和樣本量確定參見GB/T39468—2020附錄B。c)準(zhǔn)確度評價：當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的時間跨度小于15天時，分析待檢土壤水分遙感產(chǎn)品與已檢土壤水分產(chǎn)品之間空間分布的一致程度；當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的時間跨度大于或等于15天時，還應(yīng)檢驗待檢土壤水分遙感產(chǎn)品與已檢土壤水分產(chǎn)品時間變化趨勢的一致程度。按照GB/T36296—2018中6.1規(guī)定的均方根誤差、相關(guān)系數(shù)、平均誤差、平均絕對誤差、品的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度評價指標(biāo)計算方法參見GB/T36296—2018附錄A。不確定度評價指標(biāo)定量表達待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的不確定度。不確定度評價指標(biāo)計算方法參見GB/T36296—2018附錄B。待檢土壤水分遙感產(chǎn)品已檢上壤水分產(chǎn)品樣本選擇準(zhǔn)確度評價不確定度分析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；5GB/T40039—20216.2正文信息6.2.1待檢土壤水分遙感產(chǎn)品概述以及產(chǎn)品算法等內(nèi)容。度轉(zhuǎn)換方法以及數(shù)據(jù)質(zhì)量等內(nèi)容。對采用的檢驗方法和檢驗過程進行描述，宜包括：a)檢驗方法；b)檢驗流程；c)評價指標(biāo)。b)準(zhǔn)確度評價：定量給出各準(zhǔn)確度評價指標(biāo)的統(tǒng)計結(jié)果，描述待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的準(zhǔn)確度，在不同地表類型和不同土壤水分條件的準(zhǔn)確度，以及與參考對象空間分布和時間變化的一致c)不確定度分析：描述觀測誤差、代表性誤差、尺度轉(zhuǎn)換誤差以及待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的不確定度。d)對待檢土壤水分遙感產(chǎn)品提出完善建議。對土壤水分遙感產(chǎn)品真實性檢驗過程中的問題進行說明和描述。6.3檢驗報告信息簡表土壤水分遙感產(chǎn)品檢驗報告信息簡表的編制參見GB/T36296—2018附錄D。6GB/T40039—2021(規(guī)范性附錄)土壤水分測量方法——環(huán)刀法環(huán)刀法測量土壤水分的具體方法如下：a)根據(jù)土壤中石礫含量選取不同規(guī)格的環(huán)刀：石礫含量小于10%時，采用體積為100cm3~200cm3的環(huán)刀；石礫含量大于或等于10%時，采用體積為500cm3的環(huán)刀。b)準(zhǔn)備體積大于環(huán)刀體積20%以上的空鋁盒，洗凈烘干，稱重并記錄鋁盒重W?。c)使用環(huán)刀取得原狀土，取樣時應(yīng)用力均勻、避免壓實土樣。d)環(huán)刀取得的土樣全部移入鋁盒放置并蓋好盒蓋密封保存，盡快帶回實驗室分析。e)實驗室內(nèi)采用精度不低于0.01g的電子天平進行稱重，并記錄濕土十鋁盒重W濕。f)揭開盒蓋，放入烘箱，在105℃下烘干至恒重(前后兩次稱重相差不大于0.02g);從烘箱中取或根系含量較高的土樣時，烘箱溫度可適當(dāng)調(diào)低至85℃~90℃。g)記錄測量數(shù)據(jù)(見表A.1),按式(A.1)～式(A.3)計算土壤水分：My=Mw×p………式中：Mw——土壤重量含水量，單位為克每克(g/g);W濕——濕土十鋁盒重，單位