JLS-5-20M东北黑土地影像数据集.pdf

中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|1 ISSN 2096-2223 CN 11-6035/N 文献 CSTR：32001.14.11-6035.noda.2022.0018.zh 文献 DOI：10.11922/11-6035.noda.2022.0018.zh 数据 DOI：10.57760/sciencedb.j00001.00432 文献分类：地球科学 收稿日期：2022-07-04 开放同评：2022-07-04 录用日期：2022-08-11 发表日期：2023-07-24 *论文通信作者 钟兴： www.csdata.org 专题专题 科学大数据工程优秀数据成果科学大数据工程优秀数据成果 JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 杨松杨松1，钟兴钟兴1*，巩加龙巩加龙1，姚晓闯，姚晓闯2，张连翀，张连翀3，白杨，白杨1 1.长光卫星技术股份有限公司，长春 130000 2.中国农业大学，北京 100091 3.中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094 摘要摘要：本数据集为基于 520 m 空间分辨率的 JL1GP 卫星多光谱成像仪 L1 数据所生成的覆盖中国东三省部分黑土地区域的地表反射率数据。具体而言，首先使用基于多个均匀稳定场地的在轨绝对定标技术对两颗JL1GP卫星的多光谱成像仪进行在轨绝对辐射定标，实现不低于 7%的在轨绝对辐射定标精度；再筛选对东北三省地区成像的、天气晴朗无云的 JL1GP 卫星多光谱成像仪 L1 数据作为大气校正的输入影像；最后通过基于大气辐射传输模型的大气校正算法对 L1 级影像数据进行大气校正并进行正射校正处理得到绝对精度不低于 7%的覆盖中国东北三省部分黑土地区域的反射率产品数据集。该数据集发挥了国产 JL1GP 卫星空间分辨率较高、波段数量较多、成像质量稳定的优势，为东北地区黑土地的定量化遥感应用提供保障。关键词关键词：黑土地；JL1GP 卫星；辐射定标；反射率产品 数据库（集）数据库（集）基本基本信息简介信息简介 数据库（集）名称数据库（集）名称 JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集 数据作者数据作者 杨松，钟兴，巩加龙，姚晓闯，张连翀，白杨 数据数据通通信信作者作者 钟兴（）数据时间范围数据时间范围 20202021年 地理区域地理区域 东北三省部分区域，共覆盖12.0784万平方公里 空间分辨率空间分辨率 520 m 数据量数据量 207 GB 数据格式数据格式*.tif,*.hdr,*.jpg,*.xml 数据服务系统网址数据服务系统网址 https:/doi.org/10.57760/sciencedb.j00001.00432 基金项目基金项目 国家重点研发计划（2019YFE0127000）数据库（集）组成数据库（集）组成 参考国家科技基础条件平台国家地球系统科学数据中心土壤分中心所发布的黑龙江省1：100万土壤类型图（2018年）、吉林省1：100万土壤类型图（2018年）和辽宁省1：100万土壤类型图（2018年）1，将其中土类分类等级中的黑土、黑钙土、棕壤、暗棕壤、草甸土和白浆土作为东北黑土地的主要组成，则数据集共包括黑土影像0.8594万平方公里；包括黑钙土影像1.085万平方公里；包括棕壤影像1.4567万平方公里；包括暗棕壤影像1.1714万平方公里；包括草甸土影像2.4153万平方公里；包括白浆土影像0.9043万平方公里。JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 www.csdata.org|2 引引 言言 黑土地土壤的肥力高，性状好，在我国的农耕土壤资源中具有重要地位2。由于形成黑土地的过程极为缓慢，每形成 1cm 黑土壤层需要 300500 年，而我国东北地区处于世界三大黑土区之一，大量的耕地面积和农林面积由黑土地构成，对东北黑土地的监测与管理越来越引起人们的关注3。传统的针对土壤的监测方法主要以人工野外调查、采样分析为主，人力物力成本高，且难以实现对较大空间范围土壤的监测分析。卫星遥感具有空间覆盖广、可重复周期性观测、无需人力实地勘测等优势，同时已有的对黑土地的定量化研究资源中缺少覆盖面积较大、电磁波波段较多的反射率遥感影像数据，因此构建覆盖东北三省大量土壤区域的高空间分辨率、多波段的反射率产品数据集对于东北黑土地的定量化研究具有重要价值。已有的使用卫星遥感影像对黑土地进行定量化的研究，多以 Landsat 系列卫星影像为数据材料，在光谱特性及纹理特性两个方面进行研究。例如，马驰通过研究 Landsat-8 OLI 各波段反射率与有机质含量的相关性，来实现对黑土地有机质含量的反演4；杨凤海等人通过使用 Landsat-5 TM 和Landsat-8 OLI 各波段反射率构建了典型地物指数，并对各指数进行主成分分析，对黑龙江拜泉县的水土流失情况进行了动态监测5；吴娟以 Landsat-7 ETM 和 Landsat-8 OLI 数据为基础，参照五常市土地分类体系和地物类型解译标准以及遥感影像光谱及纹理分析结果，应用 CAMarkov 模型完成了未来土地利用预测模拟研究6。因此，在使用光谱特性对黑土地的研究中，波段数量的多少将影响定量化研究的精度与灵活性；在使用纹理特性进行研究时，空间分辨率越高则可实现更为准确的纹理特征提取。与 Landsat 系列卫星的 9 个波段、30 m 空间分辨率的技术参数相比，JL1GP 卫星具有更多的波段设置及更高的空间分辨率，故在对黑土地进行定量化遥感研究中具有明显优势。本文基于国产 JL1GP 卫星对东北地区成像的影像数据，通过在轨绝对辐射定标、大气校正、正射校正处理，生成由 48 景覆盖东北地区部分区域的反射率影像所构成的东北三省黑土地数据集，为东北黑土地的定量化遥感研究提供数据支持与保障。1 数据采集和处理方法数据采集和处理方法 1.1 数据采集方法数据采集方法 搜集 JL1GP 卫星多光谱成像仪对东北三省成像的影像作为数据集的制作材料，由于本数据集旨在针对东北土壤的定量化研究，而夏季时土壤多被林草、农作物覆盖，因此选择从 10 月份至次年 5月份的非夏季时间范围内的影像。为保证后续大气校正效果，选取的影像还需满足晴朗天气下、不被大面积厚云覆盖的条件。针对所搜集的 JL1GP 卫星多光谱成像仪 L1 级影像数据，需要对其进行绝对辐射校正、大气校正和正射校正，最终得到各景影像的地表反射率数据。绝对辐射校正需要依靠有精度保证的在轨绝对辐射定标方法对 JL1GP 卫星的多光谱成像仪进行在轨定标。本文使用基于多个稳定目标的在轨绝对辐射定标方法，通过 JL1GP 卫星多光谱成像仪对多个稳定目标成像影像，结合各稳定目标的MODIS 地表反射率数据、大气数据，对多光谱成像仪进行绝对辐射定标7。通过在轨定标得到的绝对辐射定标系数将多光谱成像仪 L1 灰度值影像计算到表观辐亮度影像，再进行后续大气校正处理。大气校正过程使用基于 6SV 大气辐射传输模型的大气校正算法，以多光谱成像仪的成像参数、光谱JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|3 相应参数以及成像时刻对应的 MODIS 大气参数作为辐射传输模型的输入，反演得到各波段的反射率影像，最后通过正射校正得到最终的反射率数据产品。主要技术路线如图 1 所示：JL1GP 对稳定目标成像影像辐射传输模拟基于辐射传输模型的大气校正基于辐射传输模型的大气校正在轨绝对辐射定标在轨绝对辐射定标JL1GP L1级影像稳定目标辐亮度稳定目标的MODIS反射率数据稳定目标的MODIS大气数据灰度值提取稳定目标灰度值绝对辐射定标各像素表观辐亮度绝对辐射校正逐像元大气校正地表反射率数据产品MODIS大气数据影像四角点大气数据、观测几何辐射传输模拟四角点大气校正系数插值各像素点大气校正系数正射校正 图图 1 总体技术路线总体技术路线 Figure 1 Overall technical route 1.2 数据查询与整理数据查询与整理 以黑龙江省、吉林省、辽宁省的省域矢量为覆盖对象，查询具体 JL1GP 卫星多光谱成像仪对东北三省成像的 L1 级影像。JL1GP 卫星多光谱成像仪的 L1 级影像共有 20 个波段，包括 1 个全色波段和 19 个多光谱波段。其中 19 个多光谱波段中，有 7 个空间分辨率为 5 m 的波段、6 个空间分辨率为 10 m 的波段以及 7 个空间分辨率为 20 m 的波段。用于制作数据集的 L1 级影像的挑选遵循以下原则：JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 www.csdata.org|4（1）影像中无大量厚云覆盖（云量小于 5%）；（2）由于夏季土壤多被农作物、林草覆盖，故挑选秋冬十月至次年五月时间范围内成像的影像；（3）为保证大气校正环节精度，避免大观测天顶角下大气校正误差的增多，选取观测天顶角小于 15 度的影像。最终挑选的共 48 景影像如表 1 所示，48 景影像的总覆盖面积为 12.0784 万平方公里。将国家科技基础条件平台国家地球系统科学数据中心-土壤分中心所发布的黑龙江省 1：100 万土壤类型图（2018 年）、吉林省 1:100 万土壤类型图（2018 年）和辽宁省 1:100 万土壤类型图（2018 年）中土类分类等级中为黑土、黑钙土、棕壤、暗棕壤、草甸土和白浆土的矢量合并作为东北黑土地的空间矢量区域1，则本数据集对黑土地的覆盖情况如图 2 所示，总覆盖黑土地面积为 7.8921 万平方公里。图图 2 数据集覆盖范围（红色框线为各景影像边缘，蓝色背景为黑土地区域）数据集覆盖范围（红色框线为各景影像边缘，蓝色背景为黑土地区域）Figure 2 Coverage of the dataset(the red frame is the image edge of each scene,and the blue background is the black soil area)表表 1 JL1GP 卫星卫星 1 级影像筛选列表级影像筛选列表 Table 1 Screening list of spectral satellite level-1 images 序号序号 数据产品数据产品 ID 成像日期（北京时间）成像日期（北京时间）1 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0005_001_L1 2020-10-12 2 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0006_001_L1 2020-10-12 3 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0007_001_L1 2020-10-12 4 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0008_001_L1 2020-10-12 5 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0009_001_L1 2020-10-12 6 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0010_001_L1 2020-10-12 7 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0011_001_L1 2020-10-12 8 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0012_001_L1 2020-10-12 9 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0013_001_L1 2021-10-23 JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|5 序号序号 数据产品数据产品 ID 成像日期（北京时间）成像日期（北京时间）10 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0012_001_L1 2021-10-23 11 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0011_001_L1 2021-10-23 12 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0010_001_L1 2021-10-23 13 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0009_001_L1 2021-10-23 14 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0008_001_L1 2021-10-23 15 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0007_001_L1 2021-10-23 16 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0006_001_L1 2021-10-23 17 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0005_001_L1 2021-10-23 18 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0012_001_L1 2021-04-05 19 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0013_001_L1 2021-04-05 20 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0014_001_L1 2021-04-05 21 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0015_001_L1 2021-04-05 22 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0016_001_L1 2021-04-05 23 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0017_001_L1 2021-04-05 24 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0018_001_L1 2021-04-05 25 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0019_001_L1 2021-04-05 26 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0020_001_L1 2021-04-05 27 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0017_001_L1 2021-04-07 28 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0016_001_L1 2021-04-07 29 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0015_001_L1 2021-04-07 30 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0014_001_L1 2021-04-07 31 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0013_001_L1 2021-04-07 32 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0012_001_L1 2021-04-07 33 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0011_001_L1 2021-04-07 34 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0010_001_L1 2021-04-07 35 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0009_001_L1 2021-04-07 36 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0001_001_L1 2021-10-27 37 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0002_001_L1 2021-10-27 38 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0003_001_L1 2021-10-27 39 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0005_001_L1 2021-10-27 40 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0004_001_L1 2021-10-27 41 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0006_001_L1 2021-10-27 42 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0007_001_L1 2021-10-27 43 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0008_001_L1 2021-10-27 44 JL1GP02_PMS2_20210519121244_200050292_102_0005_001_L1 2021-05-19 45 JL1GP02_PMS2_20210519121244_200050292_102_0004_001_L1 2021-05-19 JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 www.csdata.org|6 序号序号 数据产品数据产品 ID 成像日期（北京时间）成像日期（北京时间）46 JL1GP02_PMS2_20210519121244_200050292_102_0003_001_L1 2021-05-19 47 JL1GP02_PMS2_20210519121244_200050292_102_0002_001_L1 2021-05-19 48 JL1GP02_PMS2_20210519121244_200050292_102_0001_001_L1 2021-05-19 1.3 数据预处理数据预处理 1.3.1 在轨绝对辐射定标在轨绝对辐射定标 遥感卫星传感器在轨运行过程中，辐射特性会随外界环境和系统老化等因素的影响发生一定变化8。在轨的绝对定标精度将直接影响后续大气校正的精度，因此除了发射前对传感器进行绝对辐射定标外，在发射后还需要对传感器进行在轨绝对辐射定标。基于稳定目标的在轨定标方法起初主要用于对卫星传感器进行长时间序列的相对定标，或基于不同时间下的相对衰减关系和某一时刻的绝对定标系数来推演各时间下的绝对定标系数9-10。后有学者通过使用多个稳定场景目标对 FY-3A/MERSI 和 FY-3C/MERSI 等中等分辨率传感器进行了在轨绝对辐射定标，结果表明该方法可实现较高的定标精度11-12。使用基于多个稳定目标进行在轨绝对辐射定标具有人力物力成本低、可定标频次高、可实现历史数据定标等优点，故本文使用该方法对JL1GP 卫星的多光谱传感器进行定标。使用的稳定目标地理位置如表 2 所示：表表 2 稳定目标位置列表稳定目标位置列表 Table 2 List of stable target positions 序号序号 场地名称场地名称 纬度纬度/N 经度经度/E 1 Arabia1 18.88 46.76 2 Arabia2 20.13 50.96 3 Algeria 3 30.32 7.66 4 Algeria 5 31.02 2.23 5 Libya 1 24.42 13.35 6 Libya 4 28.55 23.39 7 Mali 19.12-4.85 8 Mauritania 1 19.40-9.30 9 Mauritania 2 20.85-8.78 10 Niger2 21.37 10.59 11 Sonora 31.95-114.1 12 Sudan1 21.74 28.22 具体的操作过程为：使用 MCD43A1 产品中提供 MODIS 的 band1-band5 波长处的 BRDF 模型参数值来计算对应波段的地表方向反射率，从 MCD19A1 产品中获取 NODIS 的 band8 波长处的地表方向反射率，将上述反射率产品结合 MCD19A2 产品中的气溶胶数据和水汽数据、MOD07（MYD07）产品中的臭氧数据，输入 MODTRAN 辐射传输模型计算得到多光谱传感器的表观辐亮度光谱，再与各波段的光谱响应函数卷积得到各波段的入瞳辐亮度值，最终与各波段对稳定目标成像的灰度值拟JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|7 合得到各波段的在轨绝对辐射定标系数。利用 JL1GP 卫星 10 月 18 日对包头场地成像的影像，将使用重新标定的定标系数计算出的包头场地入瞳辐亮度与具有较高辐射定标精度的包头场地定标辐亮度数据进行对比，如表 3 所示。各波段与场地定标结果相对差异的绝对值再取均值为 3.18%，具有较高的可信度。表表 3 重新标定的观测辐亮度与包头场地标定辐亮度对比重新标定的观测辐亮度与包头场地标定辐亮度对比 Table 3 Comparison of the recalibrated observed radiance and the calibrated radiance at the Baotou site 波段波段 观测辐亮度观测辐亮度/Wm-2um-1sr-1 场地定标辐亮度场地定标辐亮度/Wm-2um-1sr-1 相对差异相对差异 B0 66.60 67.90-1.93%B1 51.83 52.22-0.75%B2 58.48 58.70-0.38%B3 63.95 64.56-0.94%B4 68.87 68.33 0.79%B5 75.98 74.59 1.87%B6 62.04 58.07 6.84%B7 66.33 63.61 4.27%B8 73.35 74.86-2.02%B9 75.84 74.87 1.29%B10 71.94 71.96-0.02%B11 69.97 71.53-2.17%B12 66.77 67.20-0.64%B13 58.42 54.95 6.31%B14 77.86 76.06 2.37%B15 76.18 73.92 3.06%B16 68.99 65.72 4.97%B17 47.98 52.90-9.31%B18 28.25 31.19-9.43%B19 46.75 48.82-4.25%1.3.2 大气校正大气校正 大气校正的过程使用基于 6SV 辐射传输模型的校正方法。6SV 大气辐射传输模型是遥感领域公认的精度较高的大气辐射传输模型，被业内众多学者、机构所研究、使用。6SV 模型考虑了目标物的海拔高度、地表非均匀状况和气体对辐射吸收的影响，对分子和气溶胶散射作用的计算使用近似和逐次散射算法。并且对于在传感器的光线传输路径中，对光线受大气的影响进行了不同的描述，其中包括了 9 种较为成熟的描述二向反射的核驱动模型。对经过绝对辐射校正得到的各波段表观辐亮度数据使用 6SV 反演地表反射率，需要输入各波段的光谱响应参数、观测几何参数之外，还需要输入同步的大气参数，包括气溶胶数据、水汽数据以及臭氧数据。由于 MODIS 大气产品为公认的精度较高的大气产品，其大气产品可实现全球日覆盖，JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 www.csdata.org|8 因此可使用 MODIS 大气产品中的大气参数来同步输入大气辐射传输模型对光谱星进行大气校正。本文使用 MODIS 的 MOD08/MYD08 产品来获取 JL1GP 卫星影像对应日期的大气参数。MOD08/MYD08 为 MODIS 的 L3 级大气产品，其质量得到了较好的控制与保证，其数据中包括全球11的日平均气溶胶光学厚度、水汽含量和臭氧含量。结合大气参数后，用 6SV 模型可计算出三项系数 xa、xb、xc 来对辐亮度数据进行大气校正，如式（1）所示。=(xaL-xb)/1+(xaL-xb)xc (1)JL1GP 卫星数据作为高空间分辨率遥感影像由于空间分辨率高而像素个数较多，若对逐像元使用 6SV 大气辐射传输模型进行大气校正会使得计算量过大、计算时间过长。由于同一景影像内的大气状态相似性较强，故可对影像四个角点处的 xa、xb、xc 系数进行双线性插值，得到各像素处的 xa、xb、xc 系数，来对各像素进行大气校正。如图 3 所示，以系数 xa 为例，像素位置从 0 计数，四个角点处的 xa 系数分别为：xa(0,0)、xa(0,c)、xa(h,c)、xa(h,0)。对于(u,v)处的像素点，其距离第一列像素的归一化距离为=v/c；距离第一行像素的归一化距离为=u/h，则(u,v)处像素点的系数为：xa(u,v)=xa(0,0)(1-)(1-)+xa(0,c)(1-)+xa(h,0)(1-)+xa(h,c)(2)图图 3 大气校正系数插值示意图大气校正系数插值示意图 Figure 3 Schematic diagram of atmospheric correction coefficient interpolation 2 数据样本描述数据样本描述 本数据集主要覆盖黑龙江省南部、吉林省、辽宁省北部以及内蒙古东部区域，共 48 景“吉林一号”JL1GP 卫星影像，覆盖黑土、黑钙土、草甸土等土壤类型，不同区域的土壤地物示例图如图 4 所示。以下选取了吉林省长春市北部、大安市西部区域的影像对本数据集进行说明。（1）吉林省长春市北部区域。该区域土壤类型以黑土为主，两期 JL1GP 卫星影像成像时间分别为 2020 年 10 月 12 日和 2021 年 10 月 23 日，影像中土地利用类型以耕地为主，其中大部分为旱地、河流两岸分布少量水田。（2）吉林省大安市西部区域。该区域土壤类型主要包括黑钙土和草甸土，但出现较为严重的盐渍化。该区域两期 JL1GP 卫星影像成像时间分别为 2021 年 4 月 5 日和 2021 年 10 月 27 日，影像中土地利用类型以耕地、草地和湿地为主，耕地中旱地、水田均有较大面积分布。JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|9 a.2020 年 10 月 12 日长春北部旱地卫星影像 b.2021 年 10 月 23 日长春北部旱地卫星影像 c.2020 年 10 月 12 日长春北部水田卫星影像 d.2021 年 10 月 23 日长春北部水田卫星影像 e.2021 年 4 月 5 日大安西部旱地卫星影像 f.2021 年 10 月 27 日大安西部旱地卫星影像 g.2021 年 4 月 5 日大安西部水田卫星影像 h.2021 年 10 月 27 日大安西部水田卫星影像 图图 4 JLS-5M 黑土数据集卫星影像样本黑土数据集卫星影像样本 Figure 4 Satellite image sample of JLS-5M black soil dataset JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 www.csdata.org|10 3 数据质量控制和评估数据质量控制和评估 构成数据集的基本单元为反射率影像产品，对反射率反演精度的检验一般通过两种途径进行：在影像成像当天在影像成像区域内进行人工实地地表反射率同步测量，再转换成各波段反射率值，将反射率产品的值与之进行对比；与其他的精度有保障的同类型数据产品进行对比。由于缺少同步地面测量反射率数据，需要使用第二种方式进行反射率反演精度评价。与其他反射率产品进行对比，需要考虑参考卫星与 JL1GP 卫星在空间分辨率和波段设置方面的差异。由于地面多为不均匀地物，无法在很大的空间尺度内保证地物均一，因此不宜使用 MODIS 等与之空间分辨率差异较大的参考卫星的反射率产品进行对比验证。因此最终使用空间分辨率相近的哨兵 2A/2B 的反射率影像产品进行定量的对比评估。哨兵 2 号卫星为欧洲航天局“全球环境与安全监测”计划中两颗高分辨率多光谱成像卫星，其多光谱成像仪覆盖 13 个波段，空间分辨率为 1060 m。哨兵 2 号包含哨兵 2A 卫星和哨兵 2B 卫星，可提供精度为 5%的 L2A 级地表反射率产品13。真实性检验过程需要选择与 JL1GP 卫星多光谱成像仪光谱范围设置相似的哨兵 2 号数据进行对比。筛选哨兵 2 号与 JL1GP 卫星中心波长差异小于 10 nm 的波段并参考波段宽度设置的差异，最终使用哨兵 2 号的第 2、3、4、5、6、7、8、8a 波段与数据集中的第 3、4、5、10、11、12、6、13 波段数据进行对比。用来对比的哨兵数据，需要与本数据集有共同拍摄区域，同时云量小、与本数据集成像时间差不超过 48 小时。经过筛选，用来对比验证的像对信息如表 4 所示。表表 4 与哨兵与哨兵 2 号数据对比验证影像对信息号数据对比验证影像对信息 Table 4 Verification image pair information compared with Sentinel-2 data 像对序号像对序号 数据产品数据产品 ID 成像时间成像时间（北京时间）（北京时间）1 JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0010_001_L3B 2020-10-12 11:51 S2B_MSIL2A_20201012T022629_N0214_R046_T51TXH_20201012T050633 2020-10-12 10:26 2 JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0011_001_L3B 2021-10-23 11:59 S2A_MSIL2A_20211022T022741_N0301_R046_T51TXH_20211022T053123 2021-10-22 10:28 3 JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0019_001_L3B 2021-04-05 12:13 S2B_MSIL2A_20210406T024549_N0300_R132_T51TWJ_20210406T054125 2021-04-06 10:46 4 JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0011_001_L3B 2021-04-07 11:52 S2B_MSIL2A_20210407T021559_N0300_R003_T52TDP_20210407T043450 2021-04-07 10:16 5 JL1GP01_PMS1_20211027115946_200065070_101_0001_001_L3B 2021-10-27 12:00 S2A_MSIL2A_20211028T024821_N0301_R132_T51TWL_20211028T055559 2021-10-28 10:48 6 JL1GP02_PMS2_20210519121244_200050292_102_0001_001_L3B 2021-05-19 12:13 S2A_MSIL2A_20210518T023551_N0300_R089_T51TWK_20210518T052911 2021-05-18 10:36 与哨兵 2 号反射率产品进行统计对比的过程如下：（1）在 JL1GP 卫星影像中遍历各像素，通过地理信息（经纬度）判断该像素对应的位置是否也在哨兵 2 号数据中成像，若也在哨兵 2 号影像中则进行第（2）步；（2）以该像素为中心的 99 像素区域内的非均匀性（标准差除以均值）小于 3%，则进行步骤JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|11（3）；（3）由于水体反射率在不同时相下的差异较大，因此将近红外波段（B6）反演反射率小于 0.1的像元判为水体像元剔除，若该像元被判为非水体像元，提取该像元在第 3、4、5、10、11、12、6、13 波段的反射率值，并按经纬位置在哨兵数据中提取相同位置像元的第 2、3、4、5、6、7、8、8a波段反射率数据；（4）所有像素遍历完成后，各像素数据集反射率与哨兵反射率之间的相对差异，并对各像素对的相对差异取绝对值，计算所有像素的相对差异绝对值的均值，作为数据集中该影像、该波段的反射率精度。所有影像对、各波段的反射率提取结果如图 5 所示，反射率精度验证结果如表 5 所示，可以看到，数据集的测试影像中，多数测试影像的各波段反射率与哨兵 2 号反射率数据的决定系数 Rsquare都大于 0.9，与哨兵 2 号反射率数据的相对差异都小于 7%，具有较优的反射率反演精度。a.第 1 组像对反射率提取结果 b.第 2 组像对反射率提取结果 JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 www.csdata.org|12 c.第 3 组像对反射率提取结果 d.第 4 组像对反射率提取结果 e.第 5 组像对反射率提取结果 JLS-5-20M 东北黑土地影像数据集东北黑土地影像数据集 中国科学数据中国科学数据,2023,8(3)|13 f.第 6 组像对反射率提取结果 图图 5 与哨兵与哨兵 2 号反射率对比号反射率对比 Figure 5 Comparison with the reflectivity of Sentinel-2 表表 5 与哨兵与哨兵 2 号反射率数据相对差异号反射率数据相对差异 Table 5 Relative difference with Sentinel-2 reflectivity data 像对像对 1 JL1GP卫星数据产品卫星数据产品 ID JL1GP02_PMS1_20201012115128_200032286_102_0010_001_L3B 波段波段 B3 B4 B5 B10 B11 B12 B6 B13 与哨兵数据相对差异与哨兵数据相对差异 6.78%6.85%6.92%5.84%4.16%6.19%6.24%6.78%像对像对 2 JL1GP卫星数据产品卫星数据产品 ID JL1GP02_PMS2_20211023115834_200064655_101_0011_001_L3B 波段波段 B3 B4 B5 B10 B11 B12 B6 B13 与哨兵数据相对差异与哨兵数据相对差异 6.90%5.49%5.98%4.47%3.24%3.34%6.88%4.41%像对像对 3 JL1GP卫星数据产品卫星数据产品 ID JL1GP02_PMS2_20210405121252_200046275_101_0019_001_L3B 波段波段 B3 B4 B5 B10 B11 B12 B6 B13 与哨兵数据相对差异与哨兵数据相对差异 6.03%6.04%5.23%4.68%4.36%4.57%5.22%4.53%像对像对 4 JL1GP卫星数据产品卫星数据产品 ID JL1GP02_PMS2_20210407115212_200046463_101_0011_001_L3B 波段波段 B3 B4 B5 B10 B11 B12 B6 B13 与哨兵数据相对差异与哨兵数据相对差异 6.52%6.67%5.