ICS07.040 A 77 中华人民共和国国家标准 GB/T 40034—2021 叶面积指数遥感产品真实性检验 Validation of leaf area index remote sensing products 2021-04-30发布 2021-11-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 40034—2021 目 次 前言 1范围 2 规范性引用文件 3术语和定义 4基本要求 5 检验方法 5.1 检验方法选择 5.2直接检验法 5.2.1 地面抽样方法 5.2.2 检验流程 5.3间接检验法 5.3.1 基于地面测量与高分辨率遥感数据的多尺度逐级检验法 5.3.2 基于已知质量精度叶面积指数遥感产品的交叉检验法 6检验报告 6.1 封面信息 6.2 正文信息 6.2.1待检叶面积指数遥感产品概述 6.2.2 参考对象描述 6.2.3 检验方法及流程 6.2.4真实性检验结论 6.2.5 附加信息 6.3检验报告信息简表 附录A（资料性附录）分层抽样方法 附录B（资料性附录） 叶面积指数地面测量方法 附录C（资料性附录） 森林参数测量方法 .10 附录D（资料性附录） 空间代表性评价方法 12 附录E（资料性附录） 准确度评价指标及计算方法 16 参考文献 17 GB/T400342021 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国遥感技术标准化技术委员会（SAC/TC327)归口。 本标准起草单位：中国科学院空天信息创新研究院、福州大学、中国科学院青藏高原研究所、中国科 学院地理科学与资源研究所、北京大学、北京师范大学、中国科学院大学、中国林业科学研究院资源信息 研究所、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、西南交通大学、华中农业大学 本标准主要起草人：李静、赵静、邹杰、曾也鲁、柳钦火、李新、方红亮、唐伯惠、范闻捷、屈永华、 穆西晗、姜小光、陈尔学、吴文斌、董亚冬、王新鸿、刘照言、尹高飞、徐保东。 GB/T400342021 叶面积指数遥感产品真实性检验 1范围 本标准规定了叶面积指数遥感产品真实性检验的基本要求、检验方法和检验报告格式。 本标准适用于叶面积指数遥感产品的真实性检验。 2 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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 3 术语和定义 GB/T36296—2018和GB/T39468—2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 叶面积指数 leafareaindex;LAl 地面单位投影面积内叶片总面积的一半。 3.2 有效叶面积指数effectiveleafareaindex 与观测孔隙率值相等的、假定叶片随机分布条件下的叶面积指数。 注：可通过光学仪器法测量或遥感反演间接获得 3.3 聚集指数 clumpingindex 描述自然界中叶片在冠层内随机分布、规则分布、聚集分布的空间分布模式。 3.4 基本抽样单元elementarysamplingunit；ESU 在地面观测场布设的进行叶面积指数测量的区域单元， 3.5 无线传感器网络 fwirelesssensornetworks;WSN 通过无线通信技术把传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络。 4基本要求 叶面积指数遥感产品真实性检验应符合GB/T36296一2018中第7章的规定，并满足下列要求： a)1 时间内； 1 GB/T400342021 b）参考对象应优先选择均质地表，可包含非均质地表； c）参考对象应尽量覆盖待检叶面积指数遥感产品的不同取值范围。 5检验方法 5.1检验方法选择 叶面积指数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。根据参考对象与待检对象 的尺度差异，以及地表空间异质性特征，选择检验方法： a）当待检叶面积指数遥感产品与地面测量数据尺度一致，或待检像元为均质地表像元时，应采用 直接检验法； b）当待检叶面积指数遥感产品像元尺度大于地面测量数据尺度，且待检像元为非均质地表像元 时，应基于地面测量与高分辨率遥感数据，采用间接检验法中的多尺度逐级检验法； c） 当检验区无地面测量数据时，应基于已知质量精度叶面积指数遥感产品，采用间接检验法中的 交叉检验法。 5.2直接检验法 5.2.1地面抽样方法 5.2.1.1样区的地面抽样方法 （ESU）样点。样区内样点选取采用的地面抽样方法如下： a）样区选择应具有空间代表性，应覆盖待检叶面积指数遥感产品3×3个像元，即正方形边长为 待检叶面积指数遥感产品空间分辨率3倍； b) 按照GB/T39468—2020中4.2的方法进行样区异质性评价； c） 样区均质时，宜采用简单随机抽样模型和系统抽样模型布设ESU样点，并计算ESU样本量， 具体方法参见GB/T39468—2020中B.1和B.2； d）样区非均质，且样区内土地利用类型、植被类型、植被长势分布【如归一化差值植被指数 (NDVI)分布图等先验知识未知时，宜采用克里格模型和非均质表面均值估计模型布设ESU 样点，并计算ESU样本量，具体方法参见GB/T39468一2020中B.4和B.5； e） 样区非均质，但样区内土地利用类型、植被类型、植被长势分布等先验知识已知时，考虑经济因 素限制样本量，结合样区内非均质特征选择抽样方法，具体方法参见附录A的A.1和A.2，并 计算ESU样本量； f）样区非均质并采用无线传感器网络（WSN）进行多点连续测量时，应考虑WSN在不同植被类 型、不同长势以及时间序列上的代表性，宜采用针对WSN定点连续测量的抽样方法布设ESU 样点，具体方法参见A.3，并计算ESU样本量。 5.2.1.2ESU内部测量位置选取 根据ESU内部植被群落的空间结构非均质性特征，测量点位置确定方法如下： a）在植被分布均质、密集的地区，宜采用方形抽样模式、十字抽样模式和菱形抽样模式，ESU内 部样本量确定方法参见GB/T39468一2020中B.1.2。方形抽样模式测量位置如图1所示，应 抽样模式测量位置如图2所示，沿着图中十学方问均匀布设测量样点：菱形抽样模式测量位置 如图3所示，沿着图中菱形的4条边均匀布设测量样点； 2 GB/T 40034—2021 b）在植被分布稀疏不连续的地区，宜采用对角线抽样模式，测量位置如图4所示，其中虚线表示 在对角线上以一定的距离间隔进行样线测量。 图1方形抽样模式示意图 . 图2 十字抽样模式示意图 图3 菱形抽样模式示意图 图4对角线抽样模式示意图 5.2.2 检验流程 检验流程应符合GB/T36296一2018中8.1的规定，具体操作流程见图5，步骤如下： a） 叶面积指数地面测量： 1）可采用点观测或ESU方式观测，ESU内测量样点的确定方法见5.2.1.2，取ESU内所有 样点测量值的算术平均作为ESU的相对真值； 2） 测量点上不同植被类型的叶面积指数地面测量方法参见附录B，森林参数测量方法参见 附录C; b）空间代表性评价：若地面观测与待检叶面积指数遥感产品尺度不匹配，应使用空间代表性评价 GB/T400342021 方法（参见附录D）分析地面测量样区在待检产品像元内的空间代表性，选取空间代表性高的 地面测量数据进行真实性检验； c） 准确度评价：按GB/T36296一2018中6.1规定的平均误差、平均绝对误差、相对误差、平均相 对误差、平均绝对相对误差、均方根误差、相关系数，以及相对均方根误差和产品精度（参见附 录E）等准确度评价指标定量表达叶面积指数遥感产品的准确度； d）不确定度分析：按GB/T36296一2018中6.2规定的标准差、方差、协方差和标准不确定度等不 确定度评价指标进行叶面积指数遥感产品的不确定度分析。 叶面积指数地面测量 待检叶面积指 数遥感产品 空间代表性评价 准确度评价 不碗定度分析 图5叶面积指数遥感产品直接检验操作流程 5.3间接检验法 5.3.1基于地面测量与高分辨率遥感数据的多尺度逐级检验法 检验流程应符合GB/T36296一2018中8.1和8.2.1的规定，操作流程见图6，具体步骤如下： a）样区选择：样区长和宽应是待检叶面积指数遥感产品分辨率3倍以上，例如待检产品空间分辨 率为1km，则样区至少为3km×3km； b) 叶面积指数地面测量： 1）宜采用ESU,其大小应与高分辨率遥感数据的空间分辨率一致，ESU位置获取见5.2.1.1； 2）ESU内测量样点的确定方法见5.2.1.2： 3）测量点不同植被类型的叶面积指数地面测量方法参见附录B，森林参数测量方法参见附 4）取多点测量的算术平均作为ESU的真值； 高空间分辨率叶面积指数相对真值图获取： 1 VI、比值植被指数（SR）、简化比值植被指数（RSR）等建立叶面积指数的经验回归模型， 或者基于植被辐射传输模型的叶面积指数反演方法，反演得到高空间分辨率叶面积指数 相对真值分布图； 2）基于剩余1/3的ESU观测，按照5.2规定的直接检验方法，对反演的高空间分辨率叶面 积指数相对真值分布图进行准确度和不确定度分析，当且仅当高空间分辨率叶面积指数 相对真值结果满足既定阈值要求时，可用于下一步检验； d）待检叶面积指数遥感产品相对真值获取：通过何配准，选取与待检产品像元对应的高空间分 辨率叶面积指数相对真值图的像元，用逐像元平均的方法获取待检产品像元的相对真值； e）准确度评价：按GB/T36296一2018中6.1规定的平均误差、平均绝对误差、相对误差、平均相 对误差、平均绝对相对误差、均方根误差、相关系数，以及相对均方根误差和产品精度（参见附 录E）等准确度评价指标定量表达叶面积指数遥感产品的准确度； 4