GB∕T 40039-2021 土壤水分遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)(正式版)

ICS07.040國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T40039—2021 I 4基本要求 5檢驗(yàn)方法 25.1檢驗(yàn)方法選擇 2 25.2.1概述 25.2.2驗(yàn)證區(qū)選擇 2 35.2.4地面數(shù)據(jù)同步測(cè)量 35.2.5像元尺度相對(duì)真值確定 35.2.6準(zhǔn)確度評(píng)價(jià) 35.2.7不確定度分析 35.3間接檢驗(yàn)法 3 46.1封面信息 46.2正文信息 56.2.1待檢土壤水分遙感產(chǎn)品概述 6.2.2參考對(duì)象描述 56.2.3檢驗(yàn)方法及流程 56.2.4真實(shí)性檢驗(yàn)結(jié)論 6.2.5附加信息 6.3檢驗(yàn)報(bào)告信息簡(jiǎn)表 5附錄A(規(guī)范性附錄)土壤水分測(cè)量方法——環(huán)刀法 6參考文獻(xiàn) 7IGB/T40039—2021本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)科學(xué)院提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)遙感技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC327)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、北京師范大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新GB/T40039—2021土壤水分是全球氣候系統(tǒng)核心變量之一，在地表和大氣能量水分平衡中發(fā)揮重要作用。土壤水分外，土壤水分還是植被生長(zhǎng)的基本物質(zhì)條件，影響植被光合作用速率和土壤微生物呼吸。土壤水分遙感土壤水分遙感產(chǎn)品的真實(shí)性檢驗(yàn)是獨(dú)立評(píng)價(jià)土壤水分遙感產(chǎn)品準(zhǔn)確度和不確定度的基本方法。但目前對(duì)土壤水分遙感產(chǎn)品質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)和定量檢驗(yàn)尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)可依。因此，有必要形成一套合理、規(guī)范、可行的土壤水分遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，保證土壤水分遙感產(chǎn)品在相關(guān)研究和應(yīng)用中的質(zhì)量和一致性。1GB/T40039—2021土壤水分遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)本標(biāo)準(zhǔn)適用于全球和區(qū)域尺度土壤水分遙感產(chǎn)品的真實(shí)性檢驗(yàn)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T28418—2012土壤水分(墑情)監(jiān)測(cè)儀器基本技術(shù)條件GB/T36296—2018遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)導(dǎo)則GB/T39468—2020陸地定量遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)通用方法3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T28418—2012、GB/T36296—2018、GB/T39468—2020界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義活用干3.1土壤水分soilmoisture吸附于土壤顆粒和存在于土壤孔隙中的水。3.2單位體積土壤包含的液態(tài)水體積。3.3土壤質(zhì)量含水量土壤中保持的液態(tài)水質(zhì)量與干土質(zhì)量的比值。3.4單位體積原狀土壤中的干土質(zhì)量。4基本要求土壤水分遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)應(yīng)符合GB/T36296—2018中第7章的規(guī)定，并滿足下列要求：2GB/T40039—2021a)參考對(duì)象應(yīng)為與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品相同或鄰近時(shí)期(不超過(guò)24h)的同一區(qū)域土壤水分c)參考對(duì)象應(yīng)涵蓋驗(yàn)證區(qū)中的主要地表類型(除水體、冰雪、城鎮(zhèn)和建設(shè)用地外),且每種主要地d)參考對(duì)象的均方根誤差應(yīng)小于0.04cm3/cm3。土壤水分遙感產(chǎn)品的真實(shí)性檢驗(yàn)方法包括直接檢驗(yàn)法和間接檢驗(yàn)法。根據(jù)參考對(duì)象的可獲取性選a)應(yīng)優(yōu)先選擇土壤水分地面同步測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考對(duì)象，采用直接檢驗(yàn)法；b)當(dāng)無(wú)土壤水分地面同步測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，可利用已檢土壤水分產(chǎn)品作為參考對(duì)象，采用間接檢驗(yàn)法。5.2直接檢驗(yàn)法直接檢驗(yàn)法操作流程應(yīng)符合GB/T36296—2018中8.1的規(guī)定，主要操作流程見(jiàn)圖1。驗(yàn)證區(qū)選擇驗(yàn)證區(qū)選擇準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)空間匹配圖1直接檢驗(yàn)法操作流程當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品空間分辨率粗于或等于5km時(shí)，應(yīng)至少選擇待檢土壤水分遙感產(chǎn)品1個(gè)檢土壤水分遙感產(chǎn)品2×2個(gè)像元對(duì)應(yīng)的地表區(qū)域作為驗(yàn)證區(qū)。驗(yàn)證區(qū)應(yīng)與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品保持空間匹配。收集驗(yàn)證區(qū)與土壤水分相關(guān)的先驗(yàn)信息，按照GB/T39468—2020中4.2的規(guī)定判斷土壤水分在3GB/T40039—2021信息的空間分辨率應(yīng)不低于待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的空間分辨率。根據(jù)驗(yàn)證區(qū)土壤水分空間異質(zhì)性分析結(jié)果，按照GB/T39468—2020中4.3.1選擇適用的空間抽樣模型確定樣本位置；驗(yàn)證區(qū)內(nèi)每個(gè)像元的樣本量不低于4個(gè)，且每種主要地表類型至少有1個(gè)樣本。c)優(yōu)先采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量土壤水分。自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的基本技術(shù)條件應(yīng)符合GB/T28418—2012的規(guī)定，還應(yīng)滿足測(cè)量數(shù)值范圍為0cm3/cm3~0.6cm3/cm3,測(cè)量分辨率不低于d)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量土壤水分包括固定位置連續(xù)測(cè)量和移動(dòng)式測(cè)量?jī)煞N方式。固定位置連續(xù)測(cè)量可采用與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品獲取時(shí)間最近的觀測(cè)值作為樣本測(cè)量值，移動(dòng)式測(cè)量則應(yīng)在同一樣本位置連續(xù)測(cè)量至少兩個(gè)土壤水分后計(jì)算均值作為樣本測(cè)量值。e)如未配備自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，可采用環(huán)刀法。在同一樣本位置采集至少兩個(gè)原狀土樣測(cè)量土壤水照GB/T39468—2020中4.4.1選擇對(duì)應(yīng)情形和方法，將樣本測(cè)量值尺度轉(zhuǎn)換為與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品像元分辨率和空間一致的相對(duì)真值。按照GB/T36296—2018中6.1規(guī)定的均方根誤差、相關(guān)系數(shù)、平均誤差、平均絕對(duì)誤差、相對(duì)誤確度評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法參見(jiàn)GB/T36296—2018附錄A。按照GB/T36296—2018中6.2規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)差、方差、協(xié)方差、標(biāo)準(zhǔn)不確定度等不確定度評(píng)價(jià)指標(biāo)定量表達(dá)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的不確定度。不確定度評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法參見(jiàn)GB/T36296—2018附錄B。a)空間一致性檢查：當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品與已檢土壤水分產(chǎn)品的像元分辨率不同或空間不b)樣本選擇：當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品像元數(shù)小于或等于10000時(shí)，可直接對(duì)所有像元進(jìn)行比4GB/T40039—2021較驗(yàn)證；當(dāng)像元數(shù)大于10000時(shí)，采用滿足統(tǒng)計(jì)意義的空間抽樣方法進(jìn)行樣本選擇，樣本選取方法和樣本量確定參見(jiàn)GB/T39468—2020附錄B。c)準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)：當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的時(shí)間跨度小于15天時(shí)，分析待檢土壤水分遙感產(chǎn)品與已檢土壤水分產(chǎn)品之間空間分布的一致程度；當(dāng)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的時(shí)間跨度大于或等于15天時(shí)，還應(yīng)檢驗(yàn)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品與已檢土壤水分產(chǎn)品時(shí)間變化趨勢(shì)的一致程品的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法參見(jiàn)GB/T36296—2018附錄A。不確定度評(píng)價(jià)指標(biāo)定量表達(dá)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的不確定度。不確定度評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法參見(jiàn)GB/T36296—2018附錄B。待檢土壤水分遙感產(chǎn)品已檢上壤水分產(chǎn)品空間一致性檢查空間尺度轉(zhuǎn)換樣本選擇準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)不確定度分析6檢驗(yàn)報(bào)告a)檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào)；b)檢驗(yàn)報(bào)告名稱；c)檢驗(yàn)負(fù)責(zé)人；d)檢驗(yàn)核對(duì)人；e)檢驗(yàn)簽發(fā)人；f)檢驗(yàn)單位；g)送檢單位；h)檢驗(yàn)時(shí)間。5GB/T40039—20216.2正文信息以及產(chǎn)品算法等內(nèi)容。度轉(zhuǎn)換方法以及數(shù)據(jù)質(zhì)量等內(nèi)容。a)檢驗(yàn)方法；b)檢驗(yàn)流程；c)評(píng)價(jià)指標(biāo)。b)準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)：定量給出各準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，描述待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的準(zhǔn)確度，在不同地表類型和不同土壤水分條件的準(zhǔn)確度，以及與參考對(duì)象空間分布和時(shí)間變化的一致d)對(duì)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品提出完善建議。對(duì)土壤水分遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明和描述。6.3檢驗(yàn)報(bào)告信息簡(jiǎn)表土壤水分遙感產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告信息簡(jiǎn)表的編制參見(jiàn)GB/T36296—2018附錄D。6GB/T40039—2021(規(guī)范性附錄)土壤水分測(cè)量方法——環(huán)刀法環(huán)刀法測(cè)量土壤水分的具體方法如下：a)根據(jù)土壤中石礫含量選取不同規(guī)格的環(huán)刀：石礫含量小于10%時(shí)，采用體積為100cm3~200cm3的環(huán)刀；石礫含量大于或等于10%時(shí)，采用體積為500cm3的環(huán)刀。b)準(zhǔn)備體積大于環(huán)刀體積20%以上的空鋁盒，洗凈烘干，稱重并記錄鋁盒重Wo。c)使用環(huán)刀取得原狀土，取樣時(shí)應(yīng)用力均勻、避免壓實(shí)土樣。d)環(huán)刀取得的土樣全部移入鋁盒放置并蓋好盒蓋密封保存，盡快帶回實(shí)驗(yàn)室分析。e)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用精度不低于0.01g的電子天平進(jìn)行稱重，并記錄濕土十鋁盒重W濕。f)揭開盒蓋，放入烘箱，在105℃下烘干至恒重(前后兩次稱重相差不大于0.02g);從烘箱中取出鋁盒，蓋好盒蓋，冷卻至室溫，立即用電子天平稱重，并記錄干土+鋁盒重W干。測(cè)定有機(jī)質(zhì)或根系含量較高的土樣時(shí)，烘箱溫度可適當(dāng)調(diào)低至85℃~90℃。g)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)(見(jiàn)表A.1),按式(A.1)～式(A.3)計(jì)算土壤水分：…………(A.1)…………(A.2)My=Mw×pb…………(A.3)式中：Mw——土壤重量含水量，單位為克每克(g/g);W濕——濕土十鋁盒重，單位為克(g);W干——干土十鋁盒重，單位為克(g);W?——鋁盒重，單位為克(g);Pb——土壤容重，單位為克每立方厘米(g/cm3);V環(huán)——環(huán)刀體積，單位為立方厘米(cm3);My——土壤體積含水量，單位為立方厘米每