《《高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗 空間 代表性評價規(guī)范》 編制說明》

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《高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間

代表性評價規(guī)范》

編制說明

一、工作簡況

（一）任務來源

2022年11月30日經(jīng)中國遙感應用協(xié)會標準化分會組織委員及專家評估，《高分

衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間代表性評價》獲批立項，該規(guī)范由中國科學院西北生態(tài)

環(huán)境資源研究院牽頭完成規(guī)范的制定任務。該標準由中國遙感應用協(xié)會歸口。

（二）起草單位及主要起草人

本標準起草單位：中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、中國林業(yè)科學研究院資源

信息研究所、國家航天局對地觀測與數(shù)據(jù)中心、西南大學、中國科學院空天信息創(chuàng)新研

究院。

本標準的主要起草人及主要貢獻如下表：

序號姓名單位主要貢獻

1亢健中國科學院西北生負責標準相關(guān)資料的查閱、收集；標

態(tài)環(huán)境資源研究院準文本的起草、撰寫；征集、整理和

歸納相關(guān)的意見和建議，并進行修

改。

2王維真中國科學院西北生組織召開研討會，對標準的修改提

態(tài)環(huán)境資源研究院出建議。

3晉銳中國科學院西北生組織召開研討會；征集、整理和歸納

態(tài)環(huán)境資源研究院相關(guān)的意見和建議以及行業(yè)內(nèi)征求

意見和標準送審；對標準的修改提

出建議。

4王旭峰中國科學院西北生組織召開研討會，對標準的修改提

態(tài)環(huán)境資源研究院出建議。

5高志海中國林業(yè)科學研究對標準的修改提出建議。

1

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院資源信息研究所

6田昕中國林業(yè)科學研究對標準的修改提出建議。

院資源信息研究所

7劉清旺中國林業(yè)科學研究對標準的修改提出建議。

院資源信息研究所

8李增元中國林業(yè)科學研究對標準的修改提出建議。

院資源信息研究所

9廖楚江國家航天局對地觀對標準的修改提出建議。

測與數(shù)據(jù)中心

10馬明國西南大學對標準的修改提出建議。

11湯旭光西南大學對標準的修改提出建議。

12聞建光中國科學院空天信對標準的修改提出建議。

息創(chuàng)新研究院

13劉照言中國科學院空天信組織召開研討會；通過電子郵件、傳

息創(chuàng)新研究院真、電話等方式，征集、整理和歸納

相關(guān)的意見和建議以及行業(yè)內(nèi)征求

意見和標準送審。

（三）主要工作過程

起草階段：

1.2020年3月，《高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間代表性評價》標準規(guī)范編制項目

啟動，成立了編制小組，明確了研究內(nèi)容的范圍、計劃和任務分工。

2.2020年4-9月，文獻調(diào)研與資料收集，重點關(guān)注空間代表性評價的相關(guān)研究。

3.2020年10月-2021年3月，編制小組進行討論，確定規(guī)范撰寫大綱。

4.2021年4月-8月，完成標準初稿，編制小組討論，對初稿進一步完善，形成規(guī)范草

案。

5.2021年9月-12月，與具有國家標準撰寫經(jīng)驗的專家討論，對草案中的術(shù)語、技術(shù)

路線進行修訂。

6.2022年1月-4月，關(guān)注空間代表性工作的最新研究進展，對草案技術(shù)路線進行完

2

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善。

7.2022年5月-8月，開展專家評審，針對專家建議對草案進行修改。

8.2022年9月-10月，開展遙感應用協(xié)會標準化分會2022年線上年會，對標準進行

立項答辯。針對會議上的專家意見，修改了草案中的術(shù)語，增加了技術(shù)流程圖，完

善了評價指標方法。

9.2022年11月-12月，《高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間代表性評價》獲批立項，

完善標準，撰寫編制說明。

10.2023年1月-10月，對《高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間代表性評價》標準開展

形式審查，并對形式審查意見進行修改。

二、國家標準編制原則和確定國家標準主要內(nèi)容

（一）編制原則

本標準的編制以服務于規(guī)劃地面觀測為目標，以規(guī)范性和可操作性為第一宗旨。本

標準的編制原則遵循“定義清晰、流程標準、要求明確、操作簡便”。通過對現(xiàn)有空間代

表性評價方法的調(diào)研歸納，明確了但不限于高分衛(wèi)星真實性檢驗場站網(wǎng)代表性評估的

一般流程，形成流程標準化和規(guī)范化的空間代表性評價工作，從而確保空間代表性評價

工作的一致性。

（二）標準主要技術(shù)內(nèi)容的依據(jù)

國內(nèi)外目前還沒有針對站網(wǎng)代表性評估方法的標準規(guī)范。本標準的編制是通過研

究站網(wǎng)代表性評估的案例，總結(jié)出一套適用于高分衛(wèi)星真實性檢驗場站網(wǎng)建設與協(xié)同

觀測的代表性評價方法。

(1)術(shù)語和和概念

本標準制定過程涉及了4個術(shù)語，術(shù)語“地理相似性”和“因子分析”參照了國內(nèi)

外相關(guān)領(lǐng)域前沿論文中的資料進行定義；術(shù)語“代表性”是本標準的核心內(nèi)容，參照了

Nappo等人對于觀測代表性的定義，并考慮了目前適用于高分衛(wèi)星真實性檢驗場站網(wǎng)代

表性評價的方法，做出了具有針對性的修改；術(shù)語“地理單元”沿用了空間聚類過程中

類別的性質(zhì)，由于聚類方法是采用地理數(shù)據(jù)開展的，因此定義了與地學相關(guān)的術(shù)語。

(2)基本要求

該標準中的代表性評價是針對全國尺度的高分衛(wèi)星真實性檢驗場站網(wǎng)，因此選取

了大尺度的遙感和模型環(huán)境格網(wǎng)數(shù)據(jù)；多種格網(wǎng)數(shù)據(jù)的應用需要在分辨率和空間范圍

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上保持完全一致；高分衛(wèi)星真實性檢驗場站網(wǎng)服務于若干種遙感變量的真實性檢驗，因

此，代表性評價是針對多目標變量，環(huán)境數(shù)據(jù)的選擇應該是多樣的；多維環(huán)境數(shù)據(jù)要用

于因子分析和相似性度量，由于數(shù)據(jù)間的量綱不一致，因此需要做歸一化或標準化處

理。

(3)代表性評價方法

代表性評價主要有兩方面的用途，一是用于升尺度，二是用于優(yōu)化設計觀測網(wǎng)絡。

該標準的制定主要服務于高分衛(wèi)星真實性檢驗場站網(wǎng)的觀測規(guī)劃，符合后者用途?；?/p>

地統(tǒng)計模型的空間優(yōu)化采樣是目前較為典型的方法，該方法以空間變異函數(shù)為工具，考

慮了變量的空間自相關(guān)性，采用Kriging估計方差作為代表性評價指標用于優(yōu)化站點的

空間布局（Kangetal.2014;Geetal.2015;Wang,Christakos,andHu2009），然而，變量

異質(zhì)性較強、站點較少且布局尺度較大時，站點的空間分布對Kriging估計方差并不敏

感（Heuvelink,Brus,andGruijter2006），因此，對于稀疏的、大尺度的高分衛(wèi)星真實性

檢驗場站網(wǎng)，采用地統(tǒng)計的方法評價站網(wǎng)的空間代表性是不適用的；另外，Kriging方差

表達代表性通常針對單一變量，也無法滿足多變量觀測站網(wǎng)的代表性評價需求。

根據(jù)地理相似性原則，即“地理環(huán)境越相似，地理目標特征越相似”，在不需要已知

目標變量特征的情況下，依靠地理環(huán)境數(shù)據(jù)就可以計算任意兩點間的地理相似性以表

達一個點對另外一個點的代表性（Zhuetal.2018），能夠?qū)崿F(xiàn)多變量觀測的高分衛(wèi)星真

實性檢驗場站網(wǎng)的代表性評價。利用地理環(huán)境數(shù)據(jù)進行站網(wǎng)的代表性評估最早追溯到

Hargrove（2003）的研究，該研究針對地理單元，計算了觀測網(wǎng)絡中每個站點與某個地

理單元的歐式距離，選擇距離最小值作為站網(wǎng)對該地理單元的代表性。為了獲得更細致

的代表性空間分布，研究人員在遙感像元尺度上計算了站網(wǎng)代表性（Hoffmanetal.2013;

Pallandtetal.2022;Yangetal.2008）?？梢姡玫乩憝h(huán)境對高分衛(wèi)星真實性檢驗場站

網(wǎng)進行代表性評價是可行的。

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圖1北美通量網(wǎng)的空間代表性評估（Hargrove2003(a);Yangetal.2008(b)）

地理代表性評價方法能夠獲取站網(wǎng)代表性的空間分布，值的大小可以相對反映站

網(wǎng)對于不同空間位置的代表性強弱，不能確定代表性的絕對高低，因此站網(wǎng)的高空間代

表性范圍難以確定。Kumaretal.（2016）考慮了地理相似性特征，利用空間聚類方法將

全球劃分為多個地理單元，認為站點能代表其所在區(qū)域，但是聚類中心并非站點，因此

用該方法確定站網(wǎng)的代表空間是有偏差的。該標準沿用了這一研究的思路，將站點改為

聚類中心，同時增加聚類數(shù)量，以類內(nèi)方差最小，類間方差最大為原則，劃分研究區(qū)為

若干個地理單元，擁有站點的地理單位即為站網(wǎng)代表的空間范圍。

圖2全球通量網(wǎng)空間分布及地理單元劃分（Kumaretal.2016）

該標準的代表性評價指標從以上兩個方面進行，包括空間相似性大小和空間代表

范圍，通過整理相關(guān)文獻資料，對方法進行試驗論證，制定了可靠的但不限于高分衛(wèi)星

真實性檢驗場站網(wǎng)的代表性評價指標。

（三）主要試驗技術(shù)論證，預期的經(jīng)濟效果；

（1）技術(shù)論證

基于地理相似性理論，采用氣象、植被、土壤和地形等14種地理環(huán)境數(shù)據(jù)對高分衛(wèi)

星真實性檢驗場站網(wǎng)的代表性進行評價。如圖3所示，在天山、青藏高原北部及東南部、

四川盆地東部和東北平原代表性較低，主要由于這些區(qū)域缺乏觀測站點，可以作為增設

站點的備選區(qū)域。

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圖3高分衛(wèi)星真實性檢驗場站網(wǎng)代表性空間分布

（2）預期的經(jīng)濟效果

本標準提出了對高分衛(wèi)星真實性檢驗場站網(wǎng)代表性評價的一般流程，形成了適用

于不同觀測密度和尺度的站網(wǎng)代表性評價體系。評價結(jié)果可指導站網(wǎng)建設，優(yōu)化配置觀

測資源，節(jié)約觀測成本，提高觀測效率。該標準對分布廣、站點少的場站網(wǎng)有較強的實

用性。

（四）采用國際標準和國外先進標準的程度，以及與國際、國外同類標準水平的對比情

況，或與測試的國外樣品、樣機的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況；

目前國內(nèi)外還沒有關(guān)于站網(wǎng)代表性評價的相關(guān)標準，該標準通過總結(jié)相關(guān)研究論

文資料而形成。該標準不僅收納了文獻資料的一般方法，而且對評價流程進行了細化，

增加了因子分析方法，對多維環(huán)境數(shù)據(jù)進行預處理；引入了考慮更為全面的加權(quán)歐式距

離指標，用于度量地理相似性；沿用以往文獻的研究思路，提高了評價指標中站網(wǎng)空間

代表范圍的準確性。該標準是對目前代表性研究論文中優(yōu)勢方法的融合。

（五）與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關(guān)系；

該標準與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準無關(guān)聯(lián)。

（六）重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)；

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本標準編制過程中，向相關(guān)科研業(yè)務部門征詢意見，無重大分歧意見。

（七）國家標準作為強制性國家標準或推薦性國家標準的建議；

無。

（八）貫徹國家標準的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過渡辦法等內(nèi)容）；

目前，我國還沒有關(guān)代表性評價的相關(guān)標準，本標準的建立可以有效規(guī)范代表性評

價流程。建議本標準通過審定后盡快發(fā)布，將在相關(guān)學術(shù)團體、行業(yè)用戶、企事業(yè)單位

中通過各種渠道宣傳推廣本標準，進行標準培訓和宣貫，以保證標準的貫徹實施。

（九）廢止現(xiàn)行有關(guān)標準的建議；

無。

（十）其他應予說明的事項。

無。

《高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間代表性評價規(guī)范》編制小組

2022年12月

參考文獻：

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附件1

團體標準立項主審專家意見匯總處理表

標準名稱：高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間代表性評價

標準負責起草單位：中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院承辦人：亢健

電話：186931820972022年9月19日填寫

意見

序號標準章條編號意見內(nèi)容備注

處理

標準名稱和內(nèi)容一致，但目前標準與

規(guī)劃的系列標準不一致，建議修改為

1標準名稱采納

“高分遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間代

表性評價“

建議增加起草單位，擴大起草人范已增加起草人和起

2前言采納

圍；草單位

對引言部分進行了

3引言引言部分需要擴充內(nèi)容采樣修改，重點闡述了該

規(guī)范的意義

合理，但建議去掉第二段適用性的和

41后半段后，標準中只用祈使句，無需采納

提及目的。

54基本要求中缺少引導語采納增加了引導語

（1）評估方法圖文一致性欠佳；（2）

增加代表性評價公式；（3）給出驗證第（3）條建議未采

場適合于多大尺度衛(wèi)星產(chǎn)品真實性納，該規(guī)范的代表性

評價是對針對觀測

65部分采納

檢驗的判據(jù)結(jié)論；（4）建議刪除空間網(wǎng)絡而言，而并非單

優(yōu)化采樣和像元尺度真值獲取的內(nèi)個站點，無法給出適

用的驗證尺度

容，

有些內(nèi)容上、文本寫法上還是稍微欠

2022.9.1會議刪除了偏解釋性的

7采納

主審專家意見

規(guī)范語言，改為祈使語句

9

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建議在寫評估方法的時候加一些具

有約束性的描述，比如針對具體的一

個案例，或者是一個具體的真實性檢在評估方法部分增

加了評價的流程圖、

驗事件，當我們在何種條件下用哪一

2022.9.1會議5.1參考對象的確定

8采納

主審專家意見種方法。相當于規(guī)定的流程步驟，讓和5.2空間異質(zhì)性分

析，在每一個步驟中

大家都知道什么情況下，或者什么場規(guī)范了方法。

合，采用哪一個具體標準，來進行具

體的方法和步驟。

經(jīng)編制組討論，本系

高分遙感產(chǎn)品系列標準應明確有否

2022.9.1會議列標準名稱統(tǒng)一為

9采納

總體意見

必要加高分兩字“高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)

品XXXX”

（1）特性：修訂了

引言和范圍部分；

（2）細節(jié)：增加了

建議進一步補充單項標準的特性和

2022.9.1會議起草人員；在評估方

10采納

總體意見

細節(jié)法部分增加了流程

圖、5.1參考對象的

選擇和5.2空間異質(zhì)

性分析

（1）修訂了引言和

希望起草組能夠注意，）高分的特殊

2022.9.1會議1范圍部分突出了特

11采納

總體意見

性、2）衛(wèi)星遙感產(chǎn)品還是遙感產(chǎn)品。）殊性；（2）本標準為

高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品

122023.

說明：總計收到意見：11條，采納10條，部分采納1條。

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附件2

團體標準形式審查專家意見匯總處理表

標準名稱：高分衛(wèi)星遙感產(chǎn)品真實性檢驗空間代表性評價

標準負責起草單位：中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院承辦人：亢健

電話：186931820972023年10月11日填寫

意見

序號標準章條編號意見內(nèi)容備注

處理