随着遥感技术的普及应用和遥感数据的丰富,基于遥感数据的遥感产品因其更贴近生产生活的直接需求而不断被研发、生产和应用,其量值的真实性问题也引起了广泛关注。
遥感产品真实性检验
通过直接或间接的方式检验遥感产品与地物真实状况之间的一致性并评估遥感产品精度的技术和方法。
- 英文名称
- validation of remote sensing products
- 所属学科
- 光学工程
遥感产品真实性检验的核心是将遥感产品表示的物理量或者在其基础上进一步推算出的相关物理量作为比对量,然后根据实际条件选择合适的方式取得参考数据并计算比对量的相对“真值”,将其与待检遥感产品所呈现比对量的数值进行对比,并以量化指标检验两者之间的一致性。在遥感产品真实性检验过程中,通用的步骤主要包括:①时间一致性要求。根据比对量的时间变率特征,判断参考数据是否满足与待检遥感产品观测时刻的准同步要求。比对量本身随时间变化越快,则对时间同步性的要求越高。②空间一致性要求。根据待检遥感产品的像元大小,判断参考数据的空间尺度是否满足一致性需求,若满足,可直接进行对比验证,否则需对参考数据进行空间尺度转换,以获取待检遥感产品像元尺度的相对“真值”。③准确度评价。在获得像元尺度相对“真值”后,通过若干准确度评价指标(如平均误差、相对误差、均方根误差、相关系数、Kappa系数等)定量表达待检遥感产品的准确度。④不确定度分析。通过若干不确定度评价指标(如标准差、方差、协方差等)定量表达待检遥感产品的不确定度。
根据相对“真值”获取的来源不同,遥感产品真实性检验可分为直接检验和间接检验两大类。
利用检验场或试验站实施地面同步观测以获得遥感物理量的直接参考数据,进而推算出像元尺度的相对“真值”,对待检遥感产品进行真实性检验的方法。直接检验法通常适用于待检遥感产品物理量的地面测量能够实地开展,且像元尺度相对“真值”能够有效获取的情况。由于地面观测一般都是点状测量,而遥感产品的一个像元会覆盖较大的面积,所以要获得像元尺度的相对“真值”,不但要求地面测量仪器精度高、测量人员操作规范,还需要辅以良好设计的采样策略。此外,应根据检验场或试验站的位置精确定位待检遥感产品中的对应像元,确保像元内有地面观测数据。鉴于遥感产品种类繁多,还需依据待检遥感产品表示物理量的自身特点并结合场地特性来优化设计具体的真实性检验技术方案。
利用已检遥感产品或模型对待检遥感产品进行真实性检验的方法。间接检验又可细分为3种不同的方法:①交叉检验法。利用同类的已检遥感产品对待检遥感产品进行真实性间接检验的方法。交叉检验法通常适用于待检遥感产品物理量的直接地面测量参考数据缺乏,但存在同类遥感器的已检遥感产品的情况。②正向模型仿真检验法。将待检遥感产品作为参数输入到已检的独立正向模型中,根据模型输出结果的准确性对待检遥感产品进行真实性间接检验的方法。正向模型仿真检验法通常适用于待检遥感产品物理量不易实施直接地面测量,但存在较容易获取的其他可测量遥感产品或已检遥感产品的情况。③时空变化趋势分析检验法。根据待检遥感产品时空变化特征与参考相关要素的时间变化特征是否一致,对待检遥感产品进行真实性间接检验的方法。时空变化趋势分析检验法通常适用于待检遥感产品物理量的直接地面测量参考数据无法有效获取,但能够获知待检遥感产品物理量时空变化趋势先验知识的情况。