[发明专利]一种针对几何匹配误差引起的不确定性进行定量估计的方法

说明书

本发明公开了一种定量估算几何匹配误差引起不确定性的方法，其特征在于包括步骤：1)选择经过几何校正的高分辨率遥感数据，并对其进行投影转换，转至待验证产品的投影信息；2)提取待验证像元的空间范围，作为模板的初始位置；3)将模板在跨轨道方向和沿轨道方向以高分辨率数据的空间分辨率为步长模拟几何偏差，设置最大偏移为半个待验证像元；4)每模拟一次，提取模板内包含的高分辨率像元，计算其平均值，作为待验证像元尺度的模拟值A_i，所有模拟情况对应的待验证像元尺度模拟值的平均值记为得出模拟值的标准差ε_gm1，该方法能对几何匹配误差引起的不确定性进行定量估计。

技术领域

本发明涉及定量估算几何匹配误差引起的不确定性的技术领域，更为具体地，涉及一种针对几何匹配误差引起的不确定性进行定量估计的方法。

背景技术

对地观测技术在近年来迅速发展，定量遥感产品已经广泛应用于大气、海洋、生态环境、农业、林业、矿业等研究领域。但是，受传感器性能及工作状态、对辐射传输的认识，反演水平以及算法的合理性和效能等因素的影响，定量遥感产品存在不确定性。这种不确定性将直接影响后续应用的专题产品研发及遥感监测。因此需要对定量遥感产品进行真实性检验。

定量遥感产品真实性检验是指通过和像元尺度参考值(相对真值)的比较，独立地评价定量遥感产品的精度和不确定性的过程。地面观测是真实性检验中参考数据的主要来源，但由于地表广泛分布的空间异质性和地面观测-卫星像元之间的尺度不匹配问题，地面观测不能直接代表像元尺度相对真值。大尺度定量遥感产品的验证方法主题思路相似：地面观测数据跟小尺度遥感影像建立一定的关系得到小尺度上的参考值；将待检验像元内的小尺度像元参考值聚合到待验证像元相当的空间尺度，得到待检验产品像元尺度参考值，这是典型的“多尺度验证”的思路。

事实上，我们在真实性检验工作中所采用的大多是待检验像元对应的名义上的空间范围，而忽略了多尺度数据之间的几何匹配固有误差。由于遥感影像在产品生产中经过多次重采样，因此遥感产品像元在亚像元尺度上的配准难以完全精确。遥感产品中像元信息实际对应的地表位置和我们认为其对应的空间位置之间存在无法避免的偏移。几何匹配的不确定性很难消除，且直接传递到最终的待验证像元尺度参考真值。进而影响最终的真实性检验结果的准确性。待检验产品像元的真正空间响应范围是很难确定的，因为虽然遥感数据的几何精度一般都在0.5个像元以内，但不同位置的像元几何精度不同，往往受卫星观测角度、地形等因素的影响。这就造成了基于像元的几何匹配精度很难刻画。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决几何配准误差引起的不确定性问题。为此，本发明的一个目的在于定量估算几何匹配误差引起的不确定性，以此提高真实性检验结果的可信度，并且有利于对真实性检验结果的不确定性进行溯源。

本发明提出的一种定量估算几何匹配误差引起的不确定性的方法，该方法包括以下步骤：

1)选择经过几何校正的高分辨率遥感数据，并对其进行投影转换，转至待验证产品的投影信息；

2)提取待验证像元的空间范围，作为模板的初始位置；

3)将模板在跨轨道方向和沿轨道方向以高分辨率数据的空间分辨率为步长模拟几何偏差，设置最大偏移为半个待验证像元；

4)每模拟一次，提取模板内包含的高分辨率像元，计算其平均值，作为待验证像元尺度的模拟值A_i，所有模拟情况对应的待验证像元尺度模拟值的平均值记为这些模拟值的标准差记为ε_gm1，该标准差即为待验证像元几何匹配误差引起的不确定性定量估计的大小；

为了进行区分，这里把待验证像元的分辨率称为低分辨率S_coarse，把机载数据的分辨率称为高分辨率S_high，几何匹配误差引起的不确定性ε_gm1定量表示为