ICS 49.020
CCS V70
团 体 标 准
T/YH 1029.3—2024
卫星遥感产品星地验证规范 第3部分：土地覆被
Specification for satellite-to-ground validation of satellite remote sensing products - Part 3：land cover
2024－09－25 发布2024－11－01 实施
中国宇航学会
中国宇航学会标准化分会发 布
目 次
前言 ...................................................................................................................................................................... I
引言 ..................................................................................................................................................................... II
1 范围 ................................................................................................................................................................. 1
2 规范性引用文件 .............................................................................................................................................. 1
3 术语和定义 ...................................................................................................................................................... 1
4 缩略语.............................................................................................................................................................. 2
5 总体流程 .......................................................................................................................................................... 2
6 地面数据获取 .................................................................................................................................................. 3
6.1 场地选择 ................................................................................................................................................... 3
6.2 样点布设 ................................................................................................................................................... 3
6.3 同步测量 ................................................................................................................................................... 3
7 星地数据匹配 .................................................................................................................................................. 4
7.1 土地覆被遥感产品分析.............................................................................................................................. 4
7.2 检验级别划分 ............................................................................................................................................ 4
7.3 样本抽样方法确定 .................................................................................................................................... 4
7.4 检验样本量计算 ........................................................................................................................................ 4
7.5 分类系统一致性转换 ................................................................................................................................ 4
7.6 空间尺度转换 ............................................................................................................................................ 5
8 产品检验评价 .................................................................................................................................................. 5
8.1 准确度 ....................................................................................................................................................... 5
8.2 不确定度 ................................................................................................................................................... 5
9 检验报告 .......................................................................................................................................................... 5
附录A（资料性）土地覆被类型地面采样记录表 .............................................................................................. 6
附录B（资料性）样本量计算方法 ..................................................................................................................... 7
附录C（规范性）准确度和不确定度公式 .......................................................................................................... 8
附录D（资料性）检验报告简表格式 ............................................................................................................... 10
参考文献.............................................................................................................................................................11
YH 1029.3-2024
I
前 言
本文件按照GB/T 1.1—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。
本文件是T/YH 1029《卫星遥感产品星地验证规范》的第3部分。T/YH 1029已经发布了以下部分：
——第1部分：地表反射率；
——第2部分：内陆水体悬浮物浓度；
——第3部分：土地覆被；
——第4部分：叶面积指数；
——第5部分：土壤水分；
——第6部分：后向散射系数。
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这些专利的责任。
本文件由中国宇航学会标准化分会提出并归口。
本文件起草单位：中国科学院空天信息创新研究院、中国自然资源航空物探遥感中心、自然资源部国土卫星遥感应用中心、中国航天标准化研究所、南京信息工程大学。
本文件主要起草人：杨健、刘苗、米晓飞、顾行发、周翔、甘甫平、吴永亮、尤淑撑、吕婷婷、谢勇、李娜、尚坤、邵雯。
本文件关键字：土地覆被，卫星遥感产品，星地验证。
联系方式：
中国宇航学会标准化分会秘书处（中国航天标准化研究所）：010-88108206,tc425@spacechina.com。
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II
引 言
为保障卫星遥感产品质量，推动其业务化应用，在充分考虑卫星载荷特点以及编制单位前期业务应用基础上，提出了适用于地表反射率等卫星遥感产品星-地验证的相关标准。T/YH 1029拟由十部分构成：
——第1部分：地表反射率；
——第2部分：内陆水体悬浮物浓度；
——第3部分：土地覆被；
——第4部分：叶面积指数；
——第5部分：土壤水分；
——第6部分：后向散射系数；
——第7部分：干涉测量地表形变；
——第8部分：土壤盐碱度；
——第9部分：水体遥感反射率；
——第10部分：水体表面温度。
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1
卫星遥感产品星地验证规范 第3 部分：土地覆被
1 范围
本文件规定了土地覆被遥感产品星地验证的总体流程、地面数据获取、星地数据匹配、产品检验评
价、检验报告等内容。
本文件适用于陆地观测卫星土地覆被遥感产品的星地验证。
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/T 41536-2022 土地覆被遥感产品真实性检验
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
土地覆被land cover
能直接或通过遥感手段观测到的自然和人工植被、裸露地表、水域及建/构筑物等地表覆盖物。
[来源：GB/T 41536-2022，3.1，有修改]
3.2
遥感产品 remote sensing products
通过遥感方式获取并被生产出来以满足特定需求的产物，包括遥感传感器获取的数据、模型反演得
到的参量结果，以及再经更高级层次处理后满足行业应用需求的应用结果。
3.3
星地验证 satellite-to-ground validation
利用卫星过境期间的地面同步实地测量数据评价待检遥感产品的准确度和检验流程不确定度的过
程。
3.4
样点 sample point
地面测量采样的具体点位。
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2
3.5
检验级别 validation level
根据土地覆被遥感产品检验的详细及严格程度对检验工作做出的等级划分。
[来源：GB/T 41536-2022，3.3，有修改]
3.6
真值 true value
在一定条件下，遥感产品理论上客观存在且无任何误差的实际值。
注：该值为理想值，通常无法确切获得，只有在所有引起误差的原因可消除时才可准确得到。
[来源：GB/T 36296-2018，3.3]
3.7
相对真值 relative true value
一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。对于给定的目的，可用其来代替真值。
[来源：GB/T 36296-2018，3.4]
3.8
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/T 3358.2-2009，3.3.1]
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
GNSS：全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）
RTK：实时动态测量（Real-Time Kinematic）
5 总体流程
以实地采集的地面数据作为真值数据，开展土地覆被遥感产品的直接检验。主要操作流程包括：
a）针对待检的土地覆被遥感产品开展地面数据的获取；
b）开展地面数据与土地覆被遥感产品的匹配；
c）开展土地覆被遥感产品的检验评价；
d）完成土地覆被遥感产品检验报告的编制。
土地覆被遥感产品星地验证流程如图1所示。
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3
地面数据获取
检验报告编制
样点布设同步测量
星地数据匹配
产品检验评价
场地选择
待检土地覆被遥
感产品
图1 土地覆被遥感产品星地验证流程
6 地面数据获取
6.1 场地选择
开展土地覆被遥感产品地面相对真值获取的场地选择要求如下：
a) 场地宜不小于待检土地覆被遥感产品最低空间分辨率的（1000×1000）像素大小；
b) 场地内土地覆被类型丰富，并涵盖区域代表性土地覆被类型。
6.2 样点布设
样点布设要求如下：
a) 样点应涵盖场地内主要土地覆被类型，数量宜不少于200个；
b) 应根据场地内土地覆被类型的破碎程度划分不同区域，采用分层采样方法进行样点布设。对
于破碎度较高的区域，应加密采样；对于破碎度较低的区域，可适当减少采样点。
6.3 同步测量
6.3.1 勘察与准备
采集前勘察与准备包括：
a) 场地勘察：采集前应基于高分辨率遥感影像对场地内土地覆被类型进行初步解译，并参考初
步解译结果进行场地实地勘察；
b) 设备检查：采集前1 d 应对GNSS、RTK、地理信息采集软件、数码相机、小轻型无人机等设
备开展检查。
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4
6.3.2 采集要求
土地覆被类型地面数据采集要求如下：
a)
采集前应明确土地覆被分类系统和土地覆被类型样本记录要求。记录应包括样本的覆被类型、空间位置、照片等信息，对于植被类样本还需记录其具体状态，土地覆被类型地面采样记录表示例见附录A；
b)
土地覆被类型样本采集可采用GNSS、RTK、数码相机、地理信息采集软件等设备；在人员不易到达等情况下可补充小轻型无人机开展数据采集；
c)
可采用点、图斑等形式记录样点位置土地覆被类型。其中点状样本所在的土地覆被类型斑块的空间范围应不小于待检产品空间分辨率的（3×3）倍；图斑样本的空间范围应不小于待检产品空间分辨率的（3×3）倍；
d)
植被类样本采集时间应处于其生长期；对于正在发生变化的人造地表、水域等，应结合与卫星过境时间同步或准同步的时间进行采集。
7 星地数据匹配
7.1 土地覆被遥感产品分析
应明确待检土地覆被遥感产品的特征属性，包括产品所采用的原始遥感影像的空间分辨率、获取时间、传感器等信息以及产品的生产算法、空间分辨率、空间范围、地理参考、获取时间、分类系统等信息。
7.2 检验级别划分
根据土地覆被遥感产品检验的需求确定相应的检验级别。土地覆被遥感产品的检验分为3个级别（一级、二级、三级），划分要求按照GB/T 41536—2022中5.2.2中规定。
7.3 样本抽样方法确定
根据应用目标、检验级别等因素来确定抽样方法：
a)
一级检验为全样本检验；
b)
二级检验推荐采用分层抽样或系统抽样方法；
c)
三级检验推荐采用简单随机抽样或系统抽样方法。
7.4 检验样本量计算
可采用百分率样本量、基于多项式分布的样本量等统计方法来计算所需检验样本量，计算方法见附录B。当地面数据为点状样本时，检验样本量与所需点状样本个数相同；当地面数据为图斑样本时，所需的图斑样本个数可适当减少，宜不少于所需检验样本量的三分之一。在实际工作中，当难以获得理论上的样本量时，应依据各类的重要性或复杂程度适当调整样本量。
7.5 分类系统一致性转换
当待检土地覆被遥感产品与地面数据分类系统不同时，应结合各分类系统土地覆被类型的定义和
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5
专家知识对地面数据进行分类系统转换。
7.6 空间尺度转换
根据待检土地覆被遥感产品的空间分辨率，将地面数据转换为与待检土地覆被遥感产品空间分辨率一致的相对真值。空间尺度转换方法可选取像元中心法、最大面积法、最大组合面积法等。
8 产品检验评价
8.1 准确度
采用混淆矩阵法开展产品准确度评价，可用的评价指标包括：
a)
总体精度：指对每一个随机样本，土地覆被遥感产品的结果与真值数据类型相一致的概率；
b)
使用者精度：指从土地覆被遥感产品结果中任取一个随机样本，其土地覆被类型与真值数据相同的条件概率；
c)
生产者精度：指从真值数据中任取一个随机样本，其土地覆被类型与土地覆被遥感产品结果相同的条件概率；
d)
Kappa系数：考虑矩阵中对角线外的所有错漏分像元数量，用于检验土地覆被遥感产品结果相比真值数据的正确性程度。
关于准确度评价指标的计算方法见附录C。
8.2 不确定度
不确定度主要通过计算总体精度相对应的方差或标准差进行评价。
关于不确定度评价指标的计算方法见附录C。
9 检验报告
检验报告应包括但不限于以下基本内容：
a)
待检遥感产品描述；
b)
地面数据采集描述；
c)
检验方法描述；
d)
检验结果；
e)
检验人员。
土地覆被遥感产品星地检验报告简表格式见附录D。
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6
附 录 A （资料性） 土地覆被类型地面采样记录表
土地覆被类型地面采样记录表格式见图A.1。
采集人员： 记录人员：
采集场地： 采集日期： 样点序号 样本类型 经纬度 土地覆被类型 照片编号 具体状态 具体名称 编码 一级名称 二级名称 …… 1 2 3 4 5 6 ... 注1：样本类型为点状样本或图斑样本； 注2：经纬度采用十进制度，至少保留6位小数，对于点状样本，为1对经纬度；对于图斑样本，为多对经纬度； 注3：土地覆被类型编码按照采用的土地覆被分类系统，填写记录的土地覆被类型最高级别对应的编码； 注4：土地覆被类型名称按照采用的土地覆被分类系统，分别记录一级至最高级别名称； 注5：照片编号可按照“土地覆被类型编码-顺序数字序号”的形式填写； 注6：具体状态记录植被的生长阶段，人造地表、水域的变化特征等； 注7：具体名称可记录主要植被类型的详细种属或名称等。
图 A.1 土地覆被类型地面采样记录表
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7
附 录 B
（资料性）
样本量计算方法
B.1 百分率样本量计算方法
百分率样本量按公式（B.1）计算。
2
2 (pq)
E
Z
N =
............................................................... （B.1）
式中：
N——总的样本像元数量，无量纲；
Z——标准误差的置信水平，一般置信度为95%时，Z为1.96；
p——期望评价结果精度，无量纲；
q——100−p；
E——容许误差，无量纲。
B.2 基于多项式分布的样本量计算方法
基于多项式分布的样本量按公式（B.2）计算。
2
i
i i
b
BW（1-W）
N = ...............................................................
.
（B.2）
式中：
N——总的样本像元数量，无量纲；
k——总类别数，无量纲；
Wi——所有k个类别中面积比例最接近50%的第i类的面积比例，无量纲；
bi——该类的容许误差，无量纲；
B——自由度为1且服从χ2分布的（b/k）×百分位数，无量纲。
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8
附 录 C
（规范性）
准确度和不确定度公式
C.1 准确度计算
总体精度（O）按公式（C.1）计算。
N
N
q
1 =
= K
KK
O .......................................................（C.1）
式中：
N——总的样本像元数量，无量纲；
q——土地覆被类型的总数，无量纲；
NKK——K类型正确分类的样本像元数量，无量纲。
使用者精度（UK）按公式（C.2）计算。
+
=
K
KK
K U
N
N
......................................................... （C.2）
式中：
NK+——待检土地覆被遥感产品中K类型总的样本像元数量，无量纲。
生产者精度（PK）按公式（C.3）计算。
K N
N
+
= KK
K P .................................................... （C.3）
式中：
N+K——真值数据中K类型总的样本像元数量，无量纲。
Kappa系数按公式（C.4）计算。
=
+ +
= =
+ + −
= q
1
2
q
1
q
1
N - N N
N N N N
appa
K
K K
K K
KK K K
K ............................................. （C.4）
C.2 不确定度计算
总体精度的方差[V（O）]按公式（C.5）计算。
=
+ −
−
=
q
k k
k k k W U U
V O
1
2
N 1
(1 )
( )
（ ）
................................................... （C.5）
式中：
Wk——待检土地覆被遥感产品中K类型的样本像元比例，无量纲。
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9
总体精度的标准差[S（O）]按公式（C.6）计算。
?(?)=√V(?) ......................................................... （C.6）
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10
附 录 D （资料性） 检验报告简表格式
土地覆被遥感产品星地检验报告简表格式见图D.1。
图D.1 土地覆被遥感产品星地检验报告简表格式
待检遥感产品描述
产品名称
产品类型
数值型
类别型
数据来源
（传感器）
地理参考
空间分辨率
获取时间
空间范围
经度（°′″）
纬度（°′″）
生产算法
分类系统
产品快视图
地面数据采集描述
样本形式
点状样本 图斑样本
样本数量
土地覆被类型描述
空间尺度
采集时间
采集手段
检验方法描述
直接检验方法
检验级别
一级 二级 三级
抽样方法
检验样本量
空间尺度转换方法
分类系统一致性
是 否
分类系统转换说明
检验结果
准确度
混淆矩阵
总体精度
Kappa系数
使用者精度
生产者精度
不确定度
方差
标准差
检验人员
检验人员
检验日期
审核人员
审核日期
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11
参 考 文 献
[1] GB/T 3358.2—2009 统计学词汇及符号 第2部分：应用统计
[2] GB/T 36296—2018 遥感产品真实性检验导则
