《GB2019叶面积指数遥感产品真实性检验》编制说明

《叶面积指数遥感产品真实性检验》
编制说明
一、工作简况
（一）任务来源
2016年国家标准化管理委员会批准了《叶面积指数遥感产品真实性检验》国家标准制定项目（国标委综合[2016]39号），标准计划项目编号为20160472-T-491，正式委托中国科学院遥感与数字地球研究所牵头完成本标准的制定任务。

（二）起草单位与起草人
本标准的起草单位为中国科学院遥感与数字地球研究所、福州大学、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、中国科学院光电研究院。

本标准的主要起草人有：李静、赵静、邹杰、曾也鲁、柳钦火、方红亮、唐伯惠、范闻捷、屈永华、穆西晗、姜小光、陈尔学、吴文斌、贾媛媛、董亚冬、王新鸿、刘照言。

起草人员负责标准制定工作的组织、协调，相关资料的查阅、收集，标准文本及编制说明的起草、撰写，组织召开研讨会，通过电子邮件、传真、电话等方式，征集、整理和归纳相关的意见和建议以及行业内征求意见和标准送审等。

（三）主要工作过程
2012年1月，在国家高技术研究发展计划（863计划）项目支持下，启动了《叶面积指数遥感产品真实性检验》标准规范研究工作，成立了编制小组，明确相关研究内容范围、关键节点、时间计划及任务分工。

2012年2月-8月，资料文献收集，主要包括：收集与叶面积指数遥感产品真实性检验相关的国内外标准与规范、相关书籍与文献以及野外实验报告等资料。

2012年9月-2012年12月，初稿编写。

主要包括整理、汇总相关资料；征求相关专家意见和建议，研究确定标准涵盖范围，并将标准名称明确为《叶面积
指数遥感产品真实性检验》，确定真实性检验标准目次，编制真实性检验相关内容。

2013年1月-2014年3月，组内交流，统一意见；草案编制调研，听取专家建议；征求相关领域专家意见。

修改意见不仅来自编制单位内部（中国科学院遥感与数字地球研究所、福州大学、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），还参照美国航空航天局、美国波士顿大学地球与环境学院、法国农科院等相关观测规范，尽可能与国际接轨，弥补此方面国际上的不足。

最终形成《叶面积指数遥感产品真实性检验》标准草案及建议书，并向全国遥感技术标准化技术委员会（以下简称遥感标委会）提出立项申请。

2014年4月-10月，向相关领域专家广泛征求了标准初稿的修改意见。

修改意见主要来自未参与标准起草的外部科研院所单位（南京大学、中科院寒区旱区环境与工程研究所、中国科学院青藏高原研究所等）。

进一步修改后的标准草案经遥感标委会委员审议同意推荐立项，再次根据委员意见修改完善后提交至遥感标委会秘书处，并上报国标委申报立项。

2015年9月-10月，在标准草案的基础上，以标准标准草案研讨会以及专家通讯咨询相结合的方式，继续向相关领域专家广泛征求修改意见，形成修改后的标准草案，提交遥感标委会秘书处。

2015年11月，国家标准化管理委员会在推荐性国家标准立项专家评估会上对《叶面积指数遥感产品真实性检验》进行了审查。

2016年6月，国家标准化管理委员会批复立项。

2016年7月-2018年3月，进一步开展资料调研和内部交流，反复征求专家意见，进行标准工作组讨论稿的编写和编制说明的撰写。

2018年4月，遥感产品真实性检验国家标准规范讨论会，会上经过充分讨论，明确遥感产品真实性检验导则和遥感产品真实性检验通用方法与各标准的相关关系，规范各具体参数标准规范编写过程中的注意事项。

2018年5月，遥感产品真实性检验国家标准专家意见会，参会六位专家对叶面积指数产品真实性检验方案的合理性、规范性和可操作性等方面提出修改意见。

会后，起草组进一步对标准进行了修改完善，形成标准征求意见稿初稿，提
交至遥感标委会秘书处。

2018年7月-8月，按照标委会专家修改意见，进一步对叶面积指数遥感产品真实性检验方案进行修改。

2019年10月-12月，按照标委会专家修改意见，进一步对叶面积指数遥感产品真实性检验方案进行了完善，形成修改后的标准征求意见稿。

二、国家标准编制原则和确定国家标准主要内容的论据
（一）总体原则
叶面积指数遥感产品是根据植被的光谱特性，从遥感观测的可见光和近红外波段反射率提取叶面积指数参数，是表征植被变化信息的基本参数之一。

国内外利用卫星遥感数据生产了多个全球或区域尺度不同分辨率的叶面积指数遥感产品，各产品的算法和时空分辨率差异化导致真实性检验中地面参考值获取困难。

在叶面积指数地面真值获取中，由于观测方法等各不相同，导致数据间没有可比性，难以广泛使用；在检验方法中，采用直接对比、平均法或尺度上推等不同检验方法，检验结果也差异显著。

为了减少不确定性，亟需制定科学、规范的检验标准。

编制本标准的总体原则是以规范叶面积指数遥感产品真实性检验的检验流程和评价指标为原则，深入调查研究并反复审查修订，以建立科学性、规范性和可操作性的指标叶面积指数遥感产品验证标准规范，通过科学严谨的流程评价叶面积指数遥感产品的不确定性，满足叶面积指数遥感产品应用的发展需求。

（二）编制原则
本标准的编制原则遵循“定义清晰、流程标准、要求明确、操作可行”的原则。

标准中对叶面积指数遥感产品真实性检验中的概念和术语进行了定义，将检验步骤工作流程和评价体系标准化和规范化，确保叶面积指数遥感产品真实性检验工作的一致性，使用户在应用叶面积指数遥感产品时，可以准确地了解叶面积指数产品的不确定性信息。

（三）标准主要内容的论据
本标准规定了叶面积指数遥感产品真实性检验的地面采样设计、真实性检验方法、评价指标等，用于指导叶面积指数遥感产品真实性检验。

规范性文件包括：《GB/T 3358.2-2009 统计学词汇及符号第2部分：应用统计》、《GB/T 14950-2009
摄影测量与遥感术语》、《遥感产品真实性检验导则》、《陆地定量遥感产品真实性检验通用方法》，同时也参考了遥感真实性检验中的一些最新研究成果。

1、术语和定义
在叶面积指数遥感产品真实性检验过程中，涉及待检验的叶面积指数遥感产品、真实叶面积指数、有效叶面积指数、聚集指数等重要的参量，在检验过程中涉及地面采样、尺度转换、真实性检验方法、精度评价等主要过程。

因此，涉及到的具有较强专业性的术语需要明确。

本标准制定过程中的术语和定义主要参照《遥感产品真实性检验导则》和《陆地定量遥感产品真实性检验通用方法》及国内外相关领域前沿论文中的资料。

2、检验方法
叶面积指数遥感产品真实性检验过程受多种因素的影响，如地面观测数据误差、不同产品空间尺度不一致和不同产品合成周期不一致。

这些因素导致了叶面积指数遥感产品真实性检验中必须明确地面观测数据采样策略、尺度转换等问题。

叶面积指数遥感真实性检验方法编制的主要依据是《遥感产品真实性检验导则》和《陆地定量遥感产品真实性检验通用方法》，以及遥感产品真实性检验最新发表的研究成果，如地表反射率观测相关规范、陆表关键参数遥感产品真实性检验方法研究进展，尺度转换方法，多尺度验证策略及不确定性分析等。

（1）依据《遥感产品真实性检验导则》，结合国内外主要的叶面积指数产品检验方法，叶面积指数遥感产品真实性检验方法分为直接检验和间接检验两类，共3种推荐的检验方法。

其中直接检验是基于地面观测数据的检验方法；间接检验分为基于地面观测与高分辨率数据的多尺度逐级验证、基于已知精度参考叶面积指数遥感产品的交叉检验。

（2）基本要求，明确了验证数据的时间和空间分布要求以及质量评估，以及在真实性检验报告中的说明。

（3）地面观测数据采样策略，通过样区空间代表性评价和地面采样方法设计，获取均一或可以代表非均匀地表区块的地面叶面积指数相对真值。

（4）尺度转换，解决地面观测尺度与卫星观测尺度、高分辨率卫星数据尺度与低分辨率卫星数据尺度之间的代表性差异问题。

3、精度指标
依据《遥感产品真实性检验导则》，标准中的重要技术指标反映了叶面积指数产品与验证相对真值在时间和空间上的统计特征，以评价叶面积指数遥感产品精度。

其主要评价指标包括决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(AE)、偏差(B)以及产品精度(PA)。

4、检验报告内容
依据《遥感产品真实性检验导则》，检验报告内容中明确了待验证叶面积指数产品信息、检验方法、验证值不确定性分析以及评价结论和对叶面积指数产品生产建议等信息。

三、主要试验（或验证）的技术论证，预期的经济效果
（一）技术论证
本标准在编制过程中，充分考虑科学实践中的技术可行性。

根据参考相对真值的可信度及获取的难易度给出了多种检验方法。

不同的检验方法适用于不同的实际情况，多种方法的综合既有利于保障参考相对真值的数据来源，又有利于从整体上客观了解叶面积指数产品的精度。

标准中各步骤围绕检验中的核心问题有机连接，解决方案考虑全面，针对不同问题均有相应对策，可操作性强。

检验流程条理清晰，可在现有基础上不断改进和补充，具有可拓展性。

标准编制中考虑各项关键技术，提高标准的适用性。

（1）考虑全球范围内不同地表类型，多种方法结合，综合利用多种数据源，实现遥感产品精度评价；（2）考虑植被时间变化特征，验证数据在时间尺度上至少包含植被区的一个生长周期以反映植被长势动态变化。

标准内容组织按照主线一致、重点先行、互为补充的结构。

多种检验方法可信度从高到低、参考相对真值获取从难到易，应用尺度从小到大，适用于不同的实际情况。

（二）预期效果
本标准提出了对遥感叶面积指数遥感产品进行像元尺度真实性检验的基本原则；形成了适用于不同尺度叶面积指数遥感产品的真实性检验方法和体系；可用于指导全球或局部区域不同尺度范围的叶面积指数遥感产品检验。

本标准的实施要求全球卫星叶面积指数产品验证的标准化、规范化，有助于
不同叶面积指数产品间的相互对比和转换，并建立长时间序列相对一致的全球叶面积指数产品。

经过真实性检验的遥感叶面积指数产品可减少产品本身的不确定性。

有研究表明，经过地面验证和标定后，可显著降低遥感叶面积指数产品的误差。

准确的不确定性评估有助于推广叶面积指数遥感产品的发展，提高植被动态监测、成图和资源管理的能力，从而提高作物长势、病虫害监测和作物估产效率。

四、采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情况
国内外关于卫星叶面积指数产品的真实性检验，目前，MODIS叶面积指数产品、BigFoot和V ALERI等项目已经形成各自的评价方法和指标，但是标准和规范并不成熟。

国内近些年也逐渐开展了一系列遥感产品真实性检验研究，建立如甘肃黑河流域WATER和HIWATER等水文观测系统，而且有相关文献对叶面积指数的尺度效应进行了模拟，但还没有开展具体的真实性检验工作。

对叶面积指数产品进行全面可靠的精度评价，需要采用标准化、规范化、具有可行性的技术流程，在多个区域内、长时间序列上进行联合持续的真实性检验。

因此有必要形成相关规范，以便于成果的综合利用。

本标准参考国内外相关研究工作中的成功经验，针对存在的问题补充了可行的解决方法，结合实际应用中不同需求进行编制。

五、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系
本标准的编制参考了部分已有的标准内容，与有关的现行法律、法规和强制性国家标准一致。

几个主要的参考标准如下：
1、国标《统计学词汇及符号第2部分：应用统计》（GB/T 3358.2-2009）和《摄影测量与遥感术语》（GB/T 14950-2009），约束了本标准中涉及的遥感术语。

2、继承了标准《遥感产品真实性检验导则》《陆地定量遥感产品真实性检验通用方法》相关条款。

六、重大分歧意见的处理经过和依据
起草组从2012年1月至2019年12月整个申请与编制期间，向相关科研院所、行业部门及海外专家等分阶段地征求了意见，无重大意见分歧。

七、国家标准作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议
建议作为推荐性国家标准发布。

八、贯彻国家标准的要求和措施建议
目前我国还没有关于叶面积指数遥感产品真实性检验方面的国家标准，该标准的建立将直接用于指导叶面积指数遥感产品具体的真实性检验过程，对于叶面积指数遥感产品真实性检验的一致性表达起到了规范作用，建议本标准通过审定后尽快发布。

九、废止现行有关标准的建议
无
十、其他应予说明的事项
本标准未做规范的术语可以参考其他行业法规和标准的规定。

《叶面积指数遥感产品真实性检验》编制小组
二零一九年十二月
标准征求意见汇总表
标准草案名称：《叶面积指数遥感产品真实性检验》（征求意见稿）。