ICS35.240.70 CCS A77 中华人民共和国国家标准 GB/T41538—2022 地表发射率遥感产品真实性检验 Validation of surface emissivity remote sensing products 2023-02-01实施 2022-07-11发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T41538—2022 目 次 前言 引言 N 范围 1 2 规范性引用文件 3术语和定义 基本要求 4 检验方法 5 5.1 检验方法选择 5.2直接检验法 5.2.1实施条件和要求 5.2.2 空间异质性分析和空间抽样方法 5.2.3 地表发射率相对真值的获取方法 5.2.4 检验操作流程 5.3交叉检验法 5.3.1实施条件和要求 5.3.2 检验操作流程 6检验报告 6.1 封面信息 6.2正文信息 6.2.1 待检验地表发射率遥感产品概述 6.2.2 参考对象描述 6.2.3 检验方法及流程 6.2.4 真实性检验结论描述 6.2.5 附加信息 6.3检验报告信息简表 附录A（资料性）均质地表发射率相对真值获取方法 附录B（资料性） 非均质地表发射率相对真值获取方法 附录C（资料性） 地表发射率真实性检验不确定度来源分析 附录D（资料性） 地发射率遥感产品真实性检验报告信息简表样例· 11 参考文献 13 GB/T41538—2022 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《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。 本文件起草单位：昆明理工大学、中国科学院地理科学与资源研究所、中国农业科学院农业资源与 农业区划研究所、中国科学院空天信息创新研究院、北京师范大学、中国科学院西北生态环境资源研究 院、中国农业大学、首都师范大学。 吴学群、晋锐、黄健熙、钟若飞、邱实、刘照言。 II GB/T41538—2022 引言 地表发射率是热红外遥感反演中的一个关键特征参数，与地表温度有着同等重要的地位。它是气 候模型研究中的一个重要输人参数，也是地球表层系统过程中一个非常重要的特征物理量。地表发射 率是地表向外发射的热辐射与同温度同波长下黑体向外发射热辐射的比值，它与地表组成成分、地表粗 糙度、土壤湿度、波长等因素有关。目前，采用遥感手段反演区域地表发射率是获取大范围地表发射率 的唯一可行途径，故开展像元尺度地表发射率遥感产品的真实性检验非常重要 本文件结合国际上现有的各种地表发射率遥感产品的真实性检验方法，全面、系统、深人地开展了 地表发射率遥感产品的真实性检验标准化研究，根据可能获取的各种检验数据，提出了地表发射率遥感 产品的真实性检验方法与评价方法，使其在保证先进性的同时具有可操作性和普适性，为地表发射率遥 感产品的精度评价和不确定度分析的规范化提供统一标准 TV GB/T41538—2022 地表发射率遥感产品真实性检验 1范围 本文件规定了地表发射率遥感产品真实性检验的基本要求、检验方法和检验报告。 本文件适用于航空和航天遥感数据地表发射率反演产品的真实性检验。 2 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/T394682020陆地定量遥感产品真实性检验通用方法 3 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 ［光谱发射率 [spectral]emissivity ［光谱］比辐射率 热辐射体的自身[光谱］辐［射亮度与同温度同波长下的黑体的光谱辐[射亮度之比，又称［光谱］ 比辐射率。 注：［光谱发射率表达式见公式（1)。 R(A,T) E(入,T)= ...(1) B(>,T) 式中： E(Λ,T) 光谱发射率： 入 —波长，单位为微米（um）： T ——-温度，单位为开尔文（K)； B（，T）—-温度为T的普朗克函数，单位为瓦每平方米球面度微米[W/（m·sr·μm)]。 3.2 通道发射率 channelemissivity 通道比辐射率 在传感器通道响应范围内，光谱发射率与通道光谱响应函数乘积的加权平均。 注：通道发射率表达式见公式（2）。 (A,T).RSR(a)da (2) RSR(A)da 1 GB/T41538—2022 式中： Ei 通道发射率； i 一传感器的通道号： Amin 传感器通道范围内的最小波长，单位为微米（μm）； 入mx 传感器通道范围内的最大波长，单位为微米（μm）； E(Λ,T) 光谱发射率； RSR(入) 传感器通道的光谱响应函数 3.3 地表发射率 surface emissivity 地表比辐射率 消除了大气和地表温度影响后的一定波长范围内的通道发射率。 3.4 真实性检验 validation ［来源：GB/T36296—2018，3.2] 3.5 相对真值 直relativetruevalue 对于给定的目的，可用其来代替真值的值 注：通常，对于给定的目的，由于相对真值和真值充分接近，故认为相对真值和真值的差可忽略 ［来源：GB/T36296—2018，3.4，有修改］ 3.6 准确度 accuracy 测试结果或测量结果与真值间的一致程度。 ［来源：GB/T3358.2—2009,3.3.1] 3.7 uncertainty 不确定度 表征被测量值分散性，与测量结果相联系的非负参数。 注：定量说明了测量结果的质量，可用以指示测量结果的可信性、有效性的怀疑程度。 L来源：GB/T36296一2018，3.10，有修改 4基本要求 地表发射率遥感产品真实性检验应符合GB/T36296一2018中第7章的规定，并符合以下基本 要求： 参考对象应选取不同下垫面，且具有较长的时间序列； b) 参考对象地表发射率值需具有较大的动态取值范围，包含水体、裸地和植被； c) 当待检验对象和参考对象之间存在空间尺度差异时，获取与待检验对象空间尺度一致的地表 发射率相对真值后再进行真实性检验； d) 检验过程中同时考虑地类差异和季节差异等，分层次地给出地表发射率遥感产品的准确度和 不确定度： 当待检验对象中异常值较大（与平均值的偏差大于3倍标准差）或较多（大于样本数的1/3） e 时，可用中值代替均值来表示待检地表发射率遥感产品和参考地表发射率遥感产品间的准确 度和不确定度； 2 GB/T41538—2022 测量仪器的波长响应范围应天于待检验地表发射率产品对应的波长范围，仪器的光谱分辨率 不低于8cm-； g） 采用多种检验方法进行地表温度遥感产品真实性检验时，根据不确定度来源的分析，依次确定 各检验方法的可靠性。 5检验方法 5.1检验方法选择 在地表发射率遥感产品真实性检验的实施过程中，应根据检验条件的差别，选择合适的检验方法： a）当存在质量可靠，且具有代表性的像元尺度地表发射率观测数据时，应选择直接检验法，并给 出待检验地表发射率遥感产品的准确度和不确定度统计指标； b 当缺乏地面观测数据，但存在其他质量可靠的地表发射率遥感产品时，应选择交叉检验法，并 给出待检验地表发射率遥感产品的准确度和不确定度统计指标。 5.2直接检验法 5.2.1实施条件和要求 直接检验法的实施条件和要求如下： a)！ 验证场地的地形起伏度低于0.3m； b) 验证场地应具有大于3×3个载荷像元对应的地面面积，验证场地的地表类型均质或者地表类 型简单且分布已知的非均质地表； 对于植被地表，植被高度应低于1m； (p 卫星过境时刻晴空无云，风速小于8m/s； 地面观测时刻应与卫星过境时刻同步或准同步，地面仪器的观测天顶角与待检验地表发射率 遥感产品对应的观测天顶角之差应小于10°； f) 宜同步观测气温、气压、风速和湿度等常规气象要素，以配合选择真实性检验的有效数据。 5.2.2 空间异质性分析和空间抽样方法 空间异质性分析和空间抽样方法如下： 空间异质性分析，应分析高空间分辨率地表发射率遥感产品或者其他辅助参量的空间分布特 a) 征，例如地表覆盖类型、植被覆盖度或者归一化植被指数等，按GB/T39468一2020中4.2确定 验证场地的异质性； b) 对于均质地表，应按GB/T39468—2020中4.3.1的规定选择随机抽样方法或系统抽样方法， 开展地面数据采集； c） 对于非均质地表，应按照GB/T39468一2020中4.3.1的规定，将验证场地细分为若干相对均 质的子区域（端元），并使用分层抽样方法对每个端元开展地面数据采集。 5.2.3地表发射率相对真值的获取方法 地表发射率相对真值的获取方法如下。 a): 均质地表发射率相对真值的获取：按照5.2.2b）的规定，在采样点上使用红外光谱仪进行测 量。设备采集的数据代表了观测视场角内的离地辐射亮度，需结合配套的辅助数据获取所需 的地表发射率，获取方法见附录A， b）非均质地表发射率相对真值的获取：应根据验证场地的异质性状况，按照5.2.2c)的规定进行 3 GB/T415382022 数据采集，并结合均质地表发射率获取方法获得像元尺度非均质地表发射率，获取方法见 附录B。 5.2.4检验操作流程 检验流程应符合GB/T36296一2018中8.1的