《《高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn) 植被 物候》》

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ICS37.040

V00/09

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

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高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)植被物候

Validationofofthehigh-resolutionsatelliteremotesensingproducts-vegetation

phenology

（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(shí)施

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高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)植被物候

1范圍

本文件規(guī)定了高分衛(wèi)星遙感植被物候產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)的檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、參考對象、基本要求、評價(jià)指標(biāo)

和檢驗(yàn)方法，給出了植被物候產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)的普適性（一般性）規(guī)范和原則。

本文件適用于植被物候產(chǎn)品的普適性真實(shí)性檢驗(yàn)。

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(shí)性檢驗(yàn)導(dǎo)則

GB/T39468-2020陸地定量遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)通用方法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

物候phenologicalphenomena

自然環(huán)境下植物在一年的生長中,隨著氣候的季節(jié)性變化而發(fā)生萌芽、抽枝、展葉、開花、結(jié)實(shí)

及落葉、休眠等規(guī)律性變化的現(xiàn)象。

3.2

物候期phenologicalphase

植被的生長、發(fā)育、活動(dòng)等變化對氣候、環(huán)境的響應(yīng)時(shí)期，包括生長期、成熟期、衰老期和休眠

期。

3.3

植被物候產(chǎn)品vegetationphenologyproducts

通過遙感方式獲取并被生產(chǎn)出來以反演植被物候期的產(chǎn)物，是利用遙感特征參量探測植被在形態(tài)上

發(fā)生顯著變化所對應(yīng)的日期，以及從生長開始到結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間的應(yīng)用結(jié)果。主要為生長季開始日期、

生長季結(jié)束日期和生長季長度。

3.4

生長季開始日期StartofSeason（SOS）

植被返青日或開始生長的日期，一般通過時(shí)序遙感植被指數(shù)分析獲取，表征群落內(nèi)多數(shù)植物開始展

葉并正常發(fā)育的日期。

3.5

生長季結(jié)束日期EndofSeason（EOS）

I

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植被枯黃日或停止生長的日期，一般通過時(shí)序遙感植被指數(shù)分析獲取，表征群落內(nèi)多數(shù)植物開始不

能正常生長并且葉開始變色的日期。

3.6

生長季長度LengthofSeason（LOS）

植物生長季的時(shí)間段，是EOS和SOS的差值。

4基本要求

植被物候產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)應(yīng)符合GB/T36296-2018第7章的規(guī)定，同時(shí)：

a)參考對象應(yīng)與待檢植被物候產(chǎn)品空間分辨率相近，對應(yīng)于相同年份相同區(qū)域，并已知其數(shù)據(jù)質(zhì)量；

b)參考對象應(yīng)包含至少兩種植被類型的植被生長季開始日期SOS和生長季結(jié)束日期EOS；

c)參考對象應(yīng)首選地面觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行植被物候產(chǎn)品的真實(shí)性檢驗(yàn)。在沒有地面測量數(shù)據(jù)時(shí)，選擇與

待檢物候產(chǎn)品分辨率相近或者更高、觀測角度一致、精度更高的產(chǎn)品進(jìn)行交叉驗(yàn)證。

5檢驗(yàn)方法

5.1地面觀測檢驗(yàn)法

根據(jù)地面物候觀測數(shù)據(jù)，獲得像元尺度上的相對真值，對植被物候產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)性檢驗(yàn)的方法。地

面觀測檢驗(yàn)法的主要操作流程見圖1。

待檢植被物候產(chǎn)品

地面物候觀測數(shù)據(jù)

樣本選擇

物候期測量

空間一致性？否空間尺度轉(zhuǎn)換

準(zhǔn)確度評價(jià)

不確定度分析

圖1地面觀測檢驗(yàn)法的主要操作流程

地面觀測檢驗(yàn)法的具體操作步驟如下。

a）樣本選擇：確定待檢像元或?qū)ο螅鶕?jù)地面物候觀測站點(diǎn)的位置選取待檢像元或?qū)ο?，確保待

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檢像元或?qū)ο笥邢鄳?yīng)的物候觀測數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)孛嬲军c(diǎn)數(shù)據(jù)較少時(shí)，可直接對所有站點(diǎn)對應(yīng)對象進(jìn)行比較驗(yàn)

證；當(dāng)數(shù)據(jù)較多時(shí)，采用GB/T39468-2020中4.3規(guī)定的抽樣方法進(jìn)行驗(yàn)證比較。

b）物候期測量：獲取待檢產(chǎn)品當(dāng)年的地面物候觀測站記錄的物候觀測數(shù)據(jù)，觀測方法包括傳統(tǒng)人

工觀測、物候相機(jī)觀測、無人機(jī)遙感觀測等。

c）尺度轉(zhuǎn)換：由于地面觀測數(shù)據(jù)的是源于單株植被或物種的物候特征，而遙感物候描述的是像元

內(nèi)的植被群體整體的物候特征。因此，地面觀測數(shù)據(jù)需要經(jīng)過預(yù)處理后才可以用于遙感結(jié)果的驗(yàn)證，常

用的處理方法包括：

1)典型物候期法：根據(jù)區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的分布特點(diǎn)，選擇具有代表性的植被物種及其展葉期、

變色期等特定的物候期與遙感監(jiān)測的SOS、EOS等關(guān)鍵物候節(jié)點(diǎn)相互對應(yīng)。該方法簡便易行，

但僅適用于均質(zhì)植被；

2)物候頻率統(tǒng)計(jì)法：采用目標(biāo)區(qū)域生態(tài)群落內(nèi)所有植被某一物候現(xiàn)象發(fā)生日期的特定累積頻

率表征該生態(tài)群落整體的物候特征，詳見附錄A.1；

3)物候頻率分布型法：將地面數(shù)十種代表性植被的各種物候現(xiàn)象發(fā)生日期的觀測數(shù)據(jù)組成混

合樣本，直接計(jì)算混合樣本按候出現(xiàn)的頻率和累計(jì)頻率，詳見附錄A.2。

d）準(zhǔn)確度評價(jià)：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(jià)

指標(biāo)定量表達(dá)植被物候產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。

e）不確定性分析：按照GB/T36296-2018中6.2規(guī)定的不確定度評價(jià)指標(biāo)定量表達(dá)待檢植被物候

產(chǎn)品的不確定度。

5.2交叉檢驗(yàn)法

利用同一時(shí)段合成的已檢植被物候產(chǎn)品，對待檢植被物候產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)性檢驗(yàn)的方法。已檢植被物

候產(chǎn)品的觀測頻率至少五天一次，或者不低于待檢植被物候產(chǎn)品的觀測頻率。交叉檢驗(yàn)法的主要操作作

流程見圖2。

待檢植被物候產(chǎn)已檢植被物候產(chǎn)

品品

空間一致性？否空間尺度轉(zhuǎn)換

樣本選擇準(zhǔn)確度評價(jià)不確定度分析

圖2交叉檢驗(yàn)法的主要操作流程

交叉檢驗(yàn)法的具體操作步驟如下。

a）空間一致性判斷：當(dāng)待檢植被物候產(chǎn)品與已檢產(chǎn)品空間分辨率不一致時(shí)，對已檢植被物候產(chǎn)品

進(jìn)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）樣本選擇：當(dāng)待檢植被物候產(chǎn)品像元或?qū)ο髷?shù)較少時(shí)，可直接對所有像元或?qū)ο筮M(jìn)行比較驗(yàn)證；

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

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定的抽樣方法進(jìn)行驗(yàn)證比較。

d）準(zhǔn)確度評價(jià)：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(jià)

指標(biāo)定量表達(dá)植被物候產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。

e）不確定性分析：按照GB/T36296-2018中6.2規(guī)定的不確定度分析評價(jià)指標(biāo)定量表達(dá)待檢植被

物候產(chǎn)品的不確定度。

5.3模型模擬檢驗(yàn)法

在地面觀測數(shù)據(jù)缺失的情況下，利用已檢物候模型模擬數(shù)據(jù)作為遙感提取結(jié)果的相對真值，對植被

物候產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)性檢驗(yàn)的方法。模型模擬檢驗(yàn)法的主要操作流程見圖3。

已檢物候模型

待測植被物候產(chǎn)

品

輸入氣象環(huán)境參

數(shù)正向模擬

樣本選擇

準(zhǔn)確度評價(jià)

不確定度分析

圖3模型模擬檢驗(yàn)法的主要操作流程

型模擬檢驗(yàn)法的具體操作步驟如下。

a）模型選擇：選擇已檢物候模型，根據(jù)環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子可將物候模型分為：

1)氣候經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?根據(jù)植被與氣候因子之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系模擬植被物候現(xiàn)象，通常由溫度、水分

和日照等作為氣候經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷尿?qū)動(dòng)因子；

2)碳吸收模型:以植被同環(huán)境通過光合和呼吸作用進(jìn)行的碳交換為基礎(chǔ)構(gòu)建的物候模型，能夠

反映植被物候的變化過程，降低了經(jīng)驗(yàn)在模型構(gòu)建中的作用，提高了模型對物候變化的預(yù)測水

平。

b）模型模擬：利用氣候和環(huán)境數(shù)據(jù)模擬區(qū)域內(nèi)植被的物候特征參數(shù)，作為遙感提取結(jié)果的相對真

值。

c）樣本選擇：當(dāng)待檢植被物候產(chǎn)品像元或?qū)ο髷?shù)較少時(shí)，可直接對所有像元或?qū)ο筮M(jìn)行比較驗(yàn)證；

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

定的抽樣方法進(jìn)行驗(yàn)證比較。

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

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指標(biāo)定量表達(dá)植被物候產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。

e）不確定性分析：按照GB/T36296-2018中6.2規(guī)定的不確定度分析評價(jià)指標(biāo)定量表達(dá)待檢植被

物候產(chǎn)品的不確定度。

6真實(shí)性檢驗(yàn)報(bào)告

6.1封面信息

真實(shí)性檢驗(yàn)報(bào)告是對真實(shí)性檢驗(yàn)過程的記錄，可為植被物候產(chǎn)品的質(zhì)量分析與控制提供依據(jù)，

也是植被物候產(chǎn)品能夠被正確使用的前提。當(dāng)待檢植被物候產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)完成后，應(yīng)出具真實(shí)性

檢驗(yàn)報(bào)告。真實(shí)性檢驗(yàn)報(bào)告封面應(yīng)包括以下基本內(nèi)容：

a)檢驗(yàn)報(bào)告編號；

b)檢驗(yàn)報(bào)告名稱；

c)檢驗(yàn)負(fù)責(zé)人；

d)檢驗(yàn)核對人；

e)檢驗(yàn)簽發(fā)人；

f)檢驗(yàn)單位；

g)送檢單位；

h)檢驗(yàn)時(shí)間。

6.2正文信息

a)待檢植被物候產(chǎn)品特征；

b)參考對象特征；

c)檢驗(yàn)方法；

d)準(zhǔn)確度評價(jià)；

e)不確定度分析。

6.3檢驗(yàn)報(bào)告信息簡表

植被物候產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告簡表編制見GB/T36296-2018附錄D。

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附錄A

（資料性附錄）

地面物候觀測數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換方法

A.1物候頻率統(tǒng)計(jì)法

將地面某站點(diǎn)特定物候觀測值轉(zhuǎn)換為可以和遙感監(jiān)測結(jié)果對比的群落物候特征，步驟如下：

a)按候（5天）為單元，計(jì)算站點(diǎn)所有植物在年內(nèi)（1月1日到12月31日）開始展葉和葉片全部

變色觀測日期的累積頻率。如果是高大森林，則僅僅統(tǒng)計(jì)木本植物即可；

b)對頻率進(jìn)行歸一化，采用滑動(dòng)平均方法得到連續(xù)累積頻率分布曲線；

c)以0.5為閾值，計(jì)算展葉和變色曲線數(shù)值為0.5時(shí)對應(yīng)的日期，即為群落平均SOS和EOS。

圖A.1物候頻率統(tǒng)計(jì)法示意圖

A.2物候頻率分布型法

將地面某站點(diǎn)所有物候觀測值轉(zhuǎn)換為可以和遙感監(jiān)測結(jié)果對比的群落物候特征：

將站點(diǎn)所有樹種立春至大寒72候的物候數(shù)據(jù)組成混合樣本,以候?yàn)閱挝挥?jì)算各物候期的出現(xiàn)頻數(shù)

及頻率,繪制全年累積頻率曲線,根據(jù)曲線的波動(dòng)階段性及累積頻率值,確定各季節(jié)的起訖日期。其中

春季起始時(shí)間和秋季結(jié)束時(shí)間對應(yīng)遙感監(jiān)測的SOS和EOS。

圖A.2物候頻率統(tǒng)計(jì)法示意圖

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附錄B

（資料性附錄）

地面物候觀測記錄表

表B.1地面物候觀測記錄表

物種中文名：物種拉丁名：

觀測地點(diǎn)：省（市）縣經(jīng)緯度：

所屬植被類型：海拔高度：

生長情況（葉、

測量日期天氣物候期照片編號測量人員

花、果等）

*物候期至少細(xì)分到萌芽、展葉、開花初期、盛花期、果實(shí)成熟期、變色期、落葉期。

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參考文獻(xiàn)

[1]LiangLiang,MarkD.Schwartz,SonglinFei,Vali