TQAS-基于无人机的高寒草甸退化状况调查技术规程编制说明

《基于无人机的高寒草甸黑土滩识别技术规程》编制说明标准名称:基于无人机的高寒草甸黑土滩识别技术规程北京大学青海省标准化协会一、工作简况2026年5月，由北京大学向青海省标准化协会申请团体标准的立项，根据青海省标准化协会关于《基于无人机的高寒草甸黑土滩识别技术规程》团体标准立项的公告（青标协字〔2026〕75号），批准《基于无人机的高寒草甸黑土滩识别技术规程》团体标准的制定。北京大学、北京市海淀区山水自然保护中心。姓名性别职务/职称工作单位任务分工刘沿江男博士北京大学基于研究成果的初稿起草陈怀庆男讲师海南师范大学基于研究成果的初稿起草FassnachtFabianEwald男教授维也纳自然资源与生命科学大学基于研究成果的初稿起草李语秋女项目协调员山水自然保护中心协助野外工作和数据采集胡若成男副教授西北工业大学格式调整、专家评审意见汇总、根据意见补充修改团标内容王昊男讲师北京大学内容审阅与修改吕植女教授北京大学团标负责人，内容审阅与修改、团标汇报二、制定标准的必要性和意义高寒草甸是青藏高原高寒生态系统的代表性草地类型，其草毡层结构在涵养水源、保持水土、维持生物多样性和支撑传统牧业生产中具有不可替代的作用。黑土滩是高寒草甸严重退化后草毡层破损解体、下伏暗色土壤裸露所形成的退化演替形态，准确识别其空间分布与面积占比，是评估草地质量、制定退化修复策略的基础。传统地面样方调查受高原地形、交通和气候条件限制，覆盖范围有限、效率较低，难以在区域尺度上获取黑土滩连续、可重复的空间分布信息；单纯依赖中低分辨率卫星遥感，由于生长季草毡层与黑土滩光谱特征相近，往往无法实现二者的精准区分。低空无人机具有机动灵活、分辨率高、可按生长季与非生长季重复获取影像等优势，结合多源卫星遥感与实地样方验证，已成为高寒草甸黑土滩识别与草地质量评估的重要技术手段。目前，不同科研机构、保护地和管理部门在无人机平台与载荷选型、飞行高度与重叠率、样地与样方布设、影像拼接与配准、训练样本选取、分类算法选择、精度评价指标以及退化程度分级等方面仍存在差异，相同或相近区域的数据因采集规范和质量控制要求不一致，难以直接开展跨区域比较和多机构数据整合；样本代表性不足、缺少独立验证或将局部分类结果简单外推至整个区域，还可能造成草地退化评估偏差。因此，有必要制定统一、可操作的技术规范。制定本文件可统一基于无人机开展高寒草甸黑土滩识别的调查准备、数据采集、植被参数获取、数据预处理、多源影像监督分类、分类精度评价及草地质量与退化程度判定等全流程技术要求，提高数据的完整性、可追溯性及评估结果的科学性和可比性。标准实施后，可为国家公园、自然保护地和草原管理部门掌握高寒草甸退化现状与变化趋势、评价保护与修复成效、优化放牧管理和监测资源配置提供技术支撑，并促进跨区域、跨机构数据共享和长期协同监测。相关"三级多源多季数据+两级监督分类"的技术路线，对其他类型草地及退化生态系统的遥感识别与质量评估也具有参考价值。三、主要起草过程2026年5月团体标准立项后，由北京大学牵头，会同北京市海淀区山水自然保护中心等单位成立编制工作组。工作组根据成员专业背景，明确标准框架设计、技术内容起草、案例与资料整理、专家意见汇总、格式审查和修改完善等任务分工。标准起草团队长期身处青藏高原高寒生态系统，从事高寒草甸质量监测、草地退化、草地恢复、无人机和卫星遥感监测研究，积累了多区域、多年度实地草地样方和无人机草地图像等资料。草案基于2019年至2024年在三江源玉树州、称多县、杂多县、治多县多个区域实地考察的经验，共设立1km×1km永久样地40块，共进行约450次实地草地样方调查和200架次无人机飞行调查。研究以无人机调查位置，结合多来源多时相的卫星遥感数据和实地调查数据，对监测区域内的黑土滩进行识别并对草地质量进行评估，为本文件技术路线和条款设置提供了实践基础。工作组围绕高寒草甸草地质量评估标准、草毡层与黑土滩性质、基于遥感影像的监督分类等内容开展资料收集，重点梳理CH/Z3001《无人机航摄安全作业基本要求》、NY/T2998《草地资源调查技术规程》、DB63/T1414-2015《高寒嵩草草甸退化状态评估》、DB63/T1413-2015《高寒小嵩草草甸退化状态评估》以及Miehe（2019）等的相关研究成果。在此基础上，对标准与现有监测规范的衔接关系、高寒草甸草毡层与黑土滩的性质、利用不同方法对黑土滩进行识别的有效性进行论证。2026年5月至8月，工作组按照GB/T1.1—2020规定的结构和起草规则开展文本编写。（三）组织召开标准立项评审会2026年6月26日召开了立项评审会，专家一致同意通过初稿，并对于初稿提出了修改建议。标准初稿围绕“调查前准备工作—数据采集—植被参数获取—数据汇总与预处理—高寒草甸监督分类—分类精度评价—黑土滩比例与退化程度判定”的完整技术链条形成章节框架。（四）完成标准征求意见稿在内部讨论和修改过程中，工作组按照立项评审会上的专家意见，进一步明确将技术目标聚焦为黑土滩的识别，补充草毡层与黑土滩在不同季节的不同特征，强调利用不同数据对黑土滩进行识别的原理，细致描述样地和样方的布设标准和数据获取方式，并规范了在工作过程中提到的软件名称使用。同时补充用于监督分类的卫星影像质量要求和在本方法在嘉塘草原成功实施的资料性附录，于2026年8月7日形成修改稿。（六）组织召开标准技术审查会四、制定标准的原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系1、标准编制原则科学性原则本文件以高寒草甸生态学特征、草毡层与黑土滩的物候差异及无人机遥感监督分类理论为基础，要求生长季与非生长季双时相获取影像，训练样本与验证样本独立拆分，分类结果须经混淆矩阵精度评价并报告总体精度和Kappa系数，确保黑土滩识别与退化程度判定结果可靠、可追溯。适用性原则本文件充分考虑不同高寒草甸分布区的海拔、地形起伏、气候条件、植被类型和管理目标，在规定必要数据质量与精度要求的同时，为无人机平台与载荷选型、样地布设数量、分类算法选择和卫星遥感数据源保留合理空间。协调性原则本文件与现有无人机航摄安全作业（CH/Z3001）、低空数字航空摄影（CH/Z3005）和草地资源调查（NY/T2998）等标准相衔接，在通用航空摄影和草地调查要求基础上，重点补充高寒草甸黑土滩识别的三级样地样方设置、多季相影像采集、两级监督分类和退化程度分级等专门要求。可操作性原则本文件按照实际工作流程组织条款，依次涵盖调查前准备、数据采集、植被参数获取、数据汇总与预处理、监督分类、精度评价及退化程度判定，并通过人工验证样方调查记录表、卫星遥感影像数据质量要求和嘉塘草原应用实例增强可理解性，便于科研院所、自然保护地管理机构和技术单位执行。2、标准编制依据本文件依据《中华人民共和国标准化法》《中华人民共和国野生动物保护法》等法律法规的原则要求编制，结构和文字表述遵循GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》。技术内容主要参考CH/Z3001、NY/T2998、DB63/T1414-2015、DB63/T1413-2015及高寒草甸退化相关科研成果，并结合无人机在草地监测的使用情况和黑土滩识别现状确定。五、与有关法律法规和强制性国家标准、行业标准的关系本文件为推荐性团体标准，与现行法律法规和强制性国家标准不存在矛盾或抵触。文件不改变野生动物保护、自然保护地管理、数据安全和保密管理等法定要求。本文件主要针对高寒草甸黑土滩的识别提出一种新的方法，在一定程度上节省物力人力资源，并细化从数据采集到监督分类到高寒草甸质量评估的技术要求。六、主要条款说明第1章明确本规程适用于以低空无人机为主要手段、结合多源卫星遥感影像开展的高寒草甸草地质量调查、监测与评估工作。第2章列出CH/Z3001无人机航摄安全作业基本要求、CH/Z3005低空数字航空摄影规范、NY/T2998草地资源调查技术规程等规范性引用文件。第3章统一调查用无人机、高寒草甸、单子叶/双子叶植物优势群落、草毡层、黑土滩、地表覆盖类型、植被盖度、监督分类等概念，为后续数据采集和分类分析提供一致口径。第4章将调查工作划分为调查前准备、数据采集、植被参数获取、数据汇总与预处理、高寒草甸监督分类、分类精度评价、黑土滩比例与退化程度判定等环节。设置总体流程的目的，是保证外业采集、数据加工和分类建模前后衔接，避免仅凭单一时相影像或局部样地直接判定区域草地退化程度。第5章规定调查前应收集卫星影像、地形图等基础资料并编制实施方案，开展现场踏勘核实测区边界、面积和地形起伏；飞行前须依法提前3天向飞行管制部门提交计划并取得空域审批。无人机平台应满足满负荷续航≥20min、抗风等级＞4级，可见光相机有效像素≥1200万，多光谱相机光谱覆盖400–840nm且通道数≥5。样地按气候、海拔和植被异质性分级布设，单块1km×1km，样地内随机布设不少于4个30m×30m观测样方，每样方内布设不少于5个0.5m×0.5m人工验证样方，形成"大样地—观测样方—验证样方"三级采样体系。第6章规定大样地推荐相对飞行高度300m、航向与旁向重叠率均不低于65%，每年生长季与非生长季各至少获取1期影像；30m样方专属航拍推荐飞行高度40–50m。地面验证数据包括物种信息、植株自然高度和样方全貌照片。上述要求主要服务于保证空间覆盖代表性、多季相物候对比和分类训练样本质量。第7章规定从0.5m×0.5m样方地面影像中按20×20网格抽取100个交叉特征点，逐点判读单子叶植物、双子叶次生植被和无覆盖裸土三类，据此测算各类别相对盖度。第8章规定同一样地同时段影像归入同一文件夹，经自动化软件完成影像对齐、密集点云生成和正射影像拼接，导出带地理坐标的TIF栅格；拼接后须以参考遥感影像为基准进行地理配准与几何校正；同步获取测区内中高分辨率多光谱卫星影像，经去云去雪掩膜计算，合成无缝的生长季与非生长季影像序列。上述环节为后续监督分类提供空间一致、时相对齐的多源数据基础。第11章规定以评估单元内黑土滩面积相对占比为核心判别指标，将草地质量划分为三等：一等质量（未明显退化，黑土滩占比＜10%）、二等质量（中度退化，占比10%–30%）、三等质量（重度退化，占比≥30%）。附录A提供人工验证样方调查记录表规范格式，附录B规定卫星遥感影像的数据处理平台、波段、时相及降噪合成策略，附录C以嘉塘草原1200km²应用实例说明三级数据采集、两级随机森林分类、精度评价及退化判定的实际操作，并验证该方法从村镇尺度推广至玉树州全域的适用性与推广价值。七、采标情况无。八、重大意见分歧的处理依据和结果截至2026年8月7日修改稿形成时，标准编制过程中未出现重大意见分歧。后续征求意见或技术审查阶段如出现重大分歧，工作组将依据法律法规、相关标准、科研证据、模型假设和实际应用需求开展专题论证，充分协商并形成书面处理记录。九、贯彻标准的要求、措施标准发布实施后，建议由归口单位和主要起草单位组织宣贯培训，面向草原管理部门、自然保护地管理机构、科研院所、第三方技术单位和基层牧业技术推广机构，重点讲解调查前准备与空域审批、三级样地样方布设、无人机飞行作业与多季相影像采集、影像拼接与地理配准、两级监督分类、精度评价及退化程度判定。可制作操作手册、示例数据、培训课件和常见问题答疑材料，并选择嘉塘草原等具有长期监测基础的区域开展示范应用。实施单位应统一无人机及数据编码，完整保存原始影像、样地与样方坐标、人工验证记录、拼接正射影像、训练验证样本、分类结果和精度评价记录；归口单位宜定期收集实施反馈，根据无人机载荷技术、遥感算法和分类模型的发展适时修订标准。十、预期的经济、社会效益本文件属于高寒草甸生态监测评估技术规范，不直接形成产品销售收益。通过统一调查设计、数据采集、预处理、监督分类和退化判定流程，可提高既有无人机和卫星遥感资料的利用效率，减少重复飞行调查、数据返工和跨区域整合成本，具有间接经济效益。标准实施后，有利于提高高寒草甸黑土滩识别和草地质量评估的准确性、可重复性和跨区域可比性，为草原管理部门、国家公园和自然保护地开展退化现状评估、修复成效评价、放牧管理和监测资源配置提供依据；也有助于促进多机构数据共享、长期动态监测及科研成果转化。通过精准识别黑土滩空间分布与退化程度，支撑高寒草甸生态系统保护与修复，对涵养水源、保持水土、维护生物多样性和传统牧业可持续发展具有积极的社会和生态效益。十一、参考文献[1]GB/T1.1—2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则[2]CH/Z3001无人机航摄安全作业基本要求[3]CH/Z3005低空数字航空摄影规范[4]NY/T2998草地资源调查技术规程[5]DB63/T1414-2015高寒嵩草草甸退化状态评估[6]DB63/T1413-2015高寒小嵩草草甸退化状态评估[7]Miehe,G.etal.TheKobresiapygmaeaecosystemoftheTibetanhighlands–Origin,functioningandde