基于时空变异与空间聚类的西北干旱区伪不变场优选与评价

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2026.0812

测绘通报 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (8): 82-88,111.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2026.0812

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基于时空变异与空间聚类的西北干旱区伪不变场优选与评价

袁烨¹, 陈伟¹, 唐洪钊², 张佳丽¹, 赵静¹

1. 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083;
2. 自然资源部国土卫星遥感应用中心, 北京 100048

收稿日期:2025-11-28 发布日期:2026-09-12
通讯作者: 陈伟。E-mail：chenw@cumtb.edu.cn
作者简介:袁烨(2001—)，女，硕士，主要研究方向为定量遥感、卫星辐射定标。E-mail：2575691425@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金（42371351）

Selection and evaluation of pseudo-invariant calibration sites in the arid region of Northwest China based on spatio-temporal variability and spatial clustering

Yuan Ye¹, Chen Wei¹, Tang Hongzhao², Zhang Jiali¹, Zhao Jing¹

1. College of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing 100083, China;
2. Land Satellite Remote Sensing Application Center, Ministry of Natural Resources, Beijing 100048, China

Received:2025-11-28 Published:2026-09-12

摘要/Abstract

摘要： [目的] 针对当前中国伪不变场(PICS)研究成果较少、区域代表性不足及多尺度评价体系缺乏等问题，本文选取并综合评价了中国西北干旱区的潜在伪不变场。[方法] 基于2020—2024年Landsat 8数据，选取中国西北干旱区作为研究区，综合采用变异系数(CV)指标和Getis-Ord G^*_i空间聚类方法，从时空稳定性与空间一致性两方面开展辐射伪不变场的选取与综合评价。[结果] 结果表明：研究区具有时空稳定性和空间一致性的区域主要分布在塔里木盆地、柴达木盆地等典型沙漠、戈壁与盐沼地；进一步筛选得到20个高一致性候选场地，并重点分析其中8个优选场的地表反射率特征。这些优选场在多时相、多年度尺度上均表现出显著的光谱稳定性和平稳性。[结论] 本文验证了中国西北干旱区作为优质PICS区域在卫星辐射定标中的重要潜力与优势。

关键词: Landsat 8, 变异系数, 空间聚类, 辐射定标, 伪不变场

Abstract: [Purposes] This study aims to select and comprehensively evaluate potential pseudo-invariant calibration sites (PICS)in the arid region of Northwest China，addressing the current limitations of PICS studies in China，such as insufficient research coverage，poor regional representativeness，and the lack of a multi-scale evaluation framework. [Methods] Using Landsat 8 data from 2020 to 2024，the arid region of Northwest China was selected as the study area.The coefficient of variation (CV)index and the Getis-Ord G^*_i spatial clustering method were integrated to jointly evaluate the spatiotemporal stability and spatial consistency of surface reflectance for identifying and assessing potential PICS. [Findings] The results show that areas with high spatiotemporal stability and spatial consistency are primarily located in the Tarim Basin，Qaidam Basin，and other typical desert，gobi，and salt-flat regions.Twenty highly consistent candidate sites were identified，and eight optimal sites were selected for detailed analysis of surface reflectance characteristics.These optimal sites exhibited remarkable spectral stability and interannual consistency across multiple temporal scales. [Conclusions] The findings confirm the significant potential and advantages of the arid region of Northwest China as an ideal area for satellite radiometric calibration.

Key words: Landsat 8, coefficient of variation, spatial clustering, radiometric calibration, pseudo-invariant calibration site

中图分类号:

袁烨, 陈伟, 唐洪钊, 张佳丽, 赵静. 基于时空变异与空间聚类的西北干旱区伪不变场优选与评价[J]. 测绘通报, 2026, 0(8): 82-88,111.

Yuan Ye, Chen Wei, Tang Hongzhao, Zhang Jiali, Zhao Jing. Selection and evaluation of pseudo-invariant calibration sites in the arid region of Northwest China based on spatio-temporal variability and spatial clustering[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2026, 0(8): 82-88,111.

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参考文献

[1] 包诗薇.基于灰阶靶标的改进场地替代定标方法研究[D].合肥：中国科学技术大学，2023．
[2] Khadka N，Teixeira Pinto Cibele，Leigh Larry.Detection of change points in pseudo-invariant calibration sites time series using multi-sensor satellite imagery[J].Remote Sensing，2021，13(11)：2079．
[3] Shrestha M，Hasan M N，Leigh L，et al.Extended pseudo invariant calibration sites (EPICS)for the cross-calibration of optical satellite sensors[J].Remote Sensing，2019，11(14)： 1676.
[4] 顾行发，田国良，余涛，等.航天光学遥感器辐射定标原理与方法[M].北京：科学出版社，2013．
[5] 王玮，王丽娟，郭铌，等.基于哨兵卫星数据的巴丹吉林：腾格里沙漠辐射准不变场选取与评价[J].遥感学报，2023，27(10)： 2350-2362．
[6] Cosnefroy H，Briottet X，Leroy M，et al.In field characterization of Saharan sites reflectances for the calibration of optical satellite sensors[C]//Proceedings of 1994 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium.Pasadena：IEEE，2002： 1500-1502.
[7] Cosnefroy H，Leroy M，Briottet X.Selection and characterization of Saharan and Arabian desert sites for the calibration of optical satellite sensors[J].Remote Sensing of Environment，1996，58(1)： 101-114.
[8] Bouvet M.Radiometric comparison of multispectral imagers over a pseudo-invariant calibration site using a reference radiometric model[J].Remote Sensing of Environment，2014，140： 141-154.
[9] Helder D L，Basnet B，Morstad D L.Optimized identification of worldwide radiometric pseudo-invariant calibration sites[J].Canadian Journal of Remote Sensing，2010，36(5)： 527-539.
[10] Bacour C，Briottet X，BréOn F M，et al.Revisiting pseudo invariant calibration sites (PICS)over sand deserts for vicarious calibration of optical imagers at 20 km and 100 km scales[J].Remote Sensing，2019，11(10)： 1166.
[11] Liang S.Introduction[M]//Quantitative Remote Sensing of Land Surfaces.Hoboken,NJ：John Wiley &Sons，Inc，2003：1-24．
[12] 何灵莉.我国西北准不变定标场(PICS)的选取评价和辐射定标应用[D].北京：中国气象科学研究院，2020．
[13] Hu Xiuqing，Wang Ling，Wang Junwei，et al.Preliminary selection and characterization of pseudo-invariant calibration sites in northwest China[J].Remote Sensing，2020，12(16)： 2517.
[14] Wang Ling，Hu Xiuqing，Luo Yupeng，et al.Selection and characterization of glaciers on the Tibetan Plateau as potential pseudoinvariant calibration sites[J].IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing，2019，12(2)： 424-436.
[15] 汤连盟，吕伟才，蒲涛，等.西北地区干旱时空动态分布及成因分析[J].遥感信息，2023，38(5)： 66-72．
[16] Odongo V，Hamm N，Milton E.Spatio-temporal assessment of Tuz Gölü，Turkey as a potential radiometric vicarious calibration site[J].Remote Sensing，2014，6(3)： 2494-2513.
[17] Bannari A，Omari K，Teillet P M，et al.Potential of Getis statistics to characterize the radiometric uniformity and stability of test sites used for the calibration of Earth observation sensors[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，2005，43(12)： 2918-2926.

基于时空变异与空间聚类的西北干旱区伪不变场优选与评价

Selection and evaluation of pseudo-invariant calibration sites in the arid region of Northwest China based on spatio-temporal variability and spatial clustering

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[1]	徐梦夏, 杨子煜, 马建光, 张嘉璐, 张舒宁, 张文娟. 基于东南亚区域的GF-1地表反射率辐射归一化验证[J]. 测绘通报, 2026, 0(6): 61-66,73.
[2]	田丹, 白晓, 秦坤. 基于Landsat 8 OLI的2013—2020年祁连山区草地退化时空分布特征[J]. 测绘通报, 2025, 0(4): 152-157.
[3]	苗顺霞, 孙开敏, 胡秀清, 瞿建华. FY-3D MERSI-Ⅱ影像空间信息增强与湖泊监测应用验证[J]. 测绘通报, 2025, 0(1): 35-41.
[4]	谢开翼, 陈瑞波, 王志莉, 王群, 包俊帆, 朱宁宁. 广西-东盟多源遥感数据的森林高度反演及应用[J]. 测绘通报, 2024, 0(1): 32-37,64.
[5]	王茹月, 周航宇. 直方图双峰法在遥感影像水体提取中的研究与改进[J]. 测绘通报, 2023, 0(9): 77-81.
[6]	程苗苗, 王世东, 张学军, 张合兵. 基于Landsat 8影像的城市蓝色顶面建筑物提取光谱模型构建[J]. 测绘通报, 2023, 0(3): 116-122.
[7]	王春霞, 张俊, 李屹旭, 范成成. 一种基于Landsat 8的多波段组合水体指数模型[J]. 测绘通报, 2022, 0(5): 20-25.
[8]	王晓晓, 韩留生, 杨骥, 李勇, 张大富, 孙广伟, 范俊甫. Sentinel-2与Landsat 8数据组合下的多特征冬小麦面积提取[J]. 测绘通报, 2022, 0(3): 111-115.
[9]	石志远, 徐卫明. 多因子激光雷达点云分区精简算法[J]. 测绘通报, 2022, 0(12): 97-101.
[10]	刘云峰, 秦坤, 吕慧玲, 陈思宇. 黑土型退化草地时空格局遥感监测[J]. 测绘通报, 2022, 0(11): 57-61.
[11]	段雅鸣, 张锦水, 朱爽. 基于深度卷积神经网络的云检测方法[J]. 测绘通报, 2021, 0(4): 33-39.
[12]	何佳君, 刘向铜, 涂梨平, 徐看, 何紫玲, 宋昊航, 刘欢. 南昌地区不透水面信息自动提取[J]. 测绘通报, 2020, 0(8): 1-4.
[13]	刘金丽, 陈钊. Landsat 8多光谱数据辅助下的高分影像多尺度分割[J]. 测绘通报, 2019, 0(9): 38-43.
[14]	肖祥红, 刘海洋, 郭云开. 基于混合像元分解理论的路域植被等量水厚度遥感反演[J]. 测绘通报, 2019, 0(12): 83-86,95.
[15]	章晓洁, 邓艳芬, 张亚超, 蒋芸芸, 邱桔斐. 利用Sentinel-2A多光谱成像仪与Landsat 8陆地成像仪影像进行普陀山岛植被分类效果比较[J]. 测绘通报, 2019, 0(10): 97-100.