DB3705-T 45-2024 碱蓬遥感监测技术规范

ICS65.020CCSA77DB3705TechnicalspecificationsforremotesensingmonitoringofSuaedaIDB3705/T45—2024前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14数学基础 15工作流程 16现场数据 27遥感图像 2 8遥感信息提取 3 9生物量遥感估算 4 5 （资料性）常用的遥感植被指数8参考文献 DB3705/T45—2024本文件按照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》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由东营市自然资源和规划局提出、归口并组织实施。本文件起草单位：山东黄河三角洲国家级自然保护区管理委员会、自然资源部第一海洋研究所、青岛国测海遥信息技术有限公司、东营市湿地保护中心。本文件主要起草人：王安东、任广波、刘艳芬、张树岩、王伟华、吴立新、岳修鹏、布乃滨、李艳、胡亚斌、吴培强、李忠伟、王武礼、韩镇、王建步、马毅、孟子越、高莉、董月琴、任帅、宁新亮、鲁伟、于海玲、赵亚杰、刘晓丽。DB3705/T45—20241碱蓬遥感监测技术规范本文件规定了碱蓬遥感监测的术语和定义、数学基础、工作流程、现场数据、遥感图像、遥感信息提取、生物量遥感估算和监测成果的技术要求。本文件适用于碱蓬空间分布和地上生物量遥感监测工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T159671:5001:10001:2000地形图数字航空摄影测量测图规范CH/T3003低空数字航空摄影测量内业规范HY/T0460.4海岸带生态系统现状调查与评估技术导则第4部分：盐沼HY/T147.7海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法DB37/T4747互花米草高分辨率卫星遥感监测技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1碱蓬Suaedasalsa耐盐性藜科，属一年生草本肉质化真盐生植物，包括盐地碱蓬和灰绿碱蓬。3.2地上生物量Abovegroundbiomass单位面积存活植株地上部干物质的质量。4数学基础a)平面坐标系：2000国家大地坐标系；b)高程基准：1985国家高程基准；c)投影：高斯-克吕格投影，3°分带。5工作流程碱蓬遥感监测的工作流程主要包括：现场数据、遥感图像、遥感信息提取、生物量遥感估算和监测成果。工作流程见图1。2DB3705/T45—2024否否是否否是图1碱蓬遥感监测工作流程6现场数据收集碱蓬现场数据，包括碱蓬群落和混生群落组成、分布、所占比例，样方内碱蓬的覆盖度和地上生物量。碱蓬现场数据应遵循全面性、典型性和代表性的原则，样地布设数量宜综合考虑碱蓬类型、分布面积及位置等因素。通过布设样地获取碱蓬群落和混生群落组成、分布、所占比例，样方内碱蓬的覆盖度和地上生物量。样地调查按照HY/T0460.4中规定执行。7遥感图像根据碱蓬覆盖度和监测精度的需求，合理选用卫星遥感影像或无人机遥感图像。7.1卫星遥感图像7.1.1卫星遥感图像获取卫星遥感图像符合以下要求：a)宜选择空间分辨率优于2m的光学卫星遥感图像；b)成像时间应选择7月至9月的低潮时段，与现场数据采集时间保持准同步；c)覆盖区域无云雾遮挡，图像清晰；d)宜采用标准地理标记图像文件格式，例如GeoTIFF。DB3705/T45—202437.1.2卫星遥感图像处理卫星遥感图像处理主要包括辐射定标、大气校正和几何校正，处理方法按照HY/T147.7中规定执行。7.2无人机遥感图像7.2.1无人机遥感图像获取无人机遥感图像符合以下要求：a)成像传感器宜选用有近红外波段的多光谱相机（空间分辨率优于0.02m）；b)应选择7月至9月的低潮时段，与现场数据采集时间保持准同步；c)拍摄图像清晰；d)航拍过程中的航向重叠、旁向重叠、像片倾斜角、最大飞行倾斜角和相邻像片航高差按照GB/T7.2.2无人机遥感图像处理无人机遥感图像处理主要包括数据预处理、空中三角测量和数字正射影像图制作，处理方法按照CH/T3003中的规定执行。8遥感信息提取8.1遥感解译标志建立结合现场数据，根据碱蓬群落和混生群落在卫星遥感图像或无人机遥感图像中的色调、光谱、纹理、形状和空间分布等特征差异建立遥感解译标志，湿地类型遥感解译信息表应按照附录A中表A.1填写。8.2空间分布信息提取与验证8.2.1分类和验证根据建立的遥感解译标志选择训练样本，宜按照HY/T147.7中规定的决策树分类方法，对碱蓬空间分布信息进行提取，得到碱蓬的空间分布栅格图。在碱蓬提取精度验证方面，宜用F1分数作为分类精度评价指标，且F1分数宜大于90%。F1分数计算方法见公式（1）。F1=…………(1)i—空间分布结果中碱蓬的类别标签；j—空间分布结果中非碱蓬的其他类别的统一类别标签；pii—空间分布结果类别与验证样本一致为碱蓬的样本总数；pji—空间分布结果中为碱蓬但验证结果为非碱蓬的样本总数；pij—空间分布结果中为非碱蓬但验证结果为碱蓬的样本总数。8.2.2空间分布信息处理分析DB3705/T45—20244利用获得的碱蓬空间分布栅格图，通过通用地理信息系统软件生成碱蓬空间分布矢量层。碱蓬空间分布矢量层应保留所有的属性信息，确保矢量数据能够完整地反映栅格数据原有的信息。碱蓬空间分布信息处理包括：a)碱蓬位置确定：利用通用地理信息系统分析软件自动提取碱蓬斑块的形状中心位置，作为碱蓬斑块的空间位置；b)碱蓬面积和周长的确定：根据碱蓬空间分布矢量信息，通过通用地理信息系统分析软件自动生成面积和周长的统计结果。8.2.3空间分布信息矢量数据碱蓬空间分布矢量数据符合以下要求：a)宜采用ESRIShapefile或Geodatabase文件格式；b)碱蓬空间分布信息矢量数据属性信息表参见附录A中表A.2。8.3覆盖度遥感估算Fvc—碱蓬卫星遥感覆盖度；SNDVI—归一化差值植被指数，计算公式见附录B；SNDVI,soil—全裸土区域的归一化差值植被指数；SNDVI,veg—纯碱蓬覆盖区域的归一化差值植被指数。注：选择现场调查多处裸土覆盖度100%位置NDVI值的平均值作为全裸土区域的归一化9生物量遥感估算9.1模型构建碱蓬遥感生物量估算模型宜采用多元线性回归模型，计算方法见公式（3）。W—碱蓬卫星遥感生物量；a—模型常数；B—碱蓬遥感覆盖度系数；Fvc—碱蓬卫星遥感覆盖度；n—所选用的遥感植被指数的数量；c1,c2…cn—所选用遥感植被指数的系数；S1,S2…Sn—碱蓬的遥感植被指数，常用的遥感植被指数见附录B。DB3705/T45—202459.2模型验证选择遥感估算生物量样本总数的约30%作为模型验证样本数据，验证样本应在空间上均匀分布。通过验证样本生物量数值与对应位置的遥感估算生物量数值比对，计算平均相对误差δMRE—碱蓬生物量遥感估算结果的平均相对误差；n—碱蓬遥感估算生物量验证点数量；yi—第i个验证点的遥感估算生物量数值；zi—第i个验证点的现场生物量数值。若碱蓬生物量遥感估算的平均相对误差大于40%，则应重新选择回归模型的遥感植被指数，再次更新模型参数，重新开展模型构建。9.3生物量估算利用构建的碱蓬生物量遥感估算模型公式（3），估算碱蓬地上生物量。通过通用地理信息系统分析软件自动获取碱蓬地上生物量统计结果。10监测成果10.1数据集a)遥感影像数据集，包括但不限于卫星遥感原始影像、无人机图像、处理后卫星遥感图像及相应的元数据；b)遥感解译标志集；c)要素信息矢量数据集。10.2.1碱蓬遥感影像专题图遥感影像专题图的地图质量要求、输出分辨率要求、要素信息要求按照DB37/T4747中的规定执行。10.2.2碱蓬要素信息专题图要素信息专题图的输出分辨率要求、要素信息要求按照DB37/T4747中的规定执行。10.3监测报告碱蓬遥感监测报告包括概述、数据获取、遥感影像处理、要素信息提取、图件制作、监测结果与分析等。碱蓬遥感监测报告编写大纲按照DB37/T4747中的规定执行，可根据调查区域特点和调查内容，对有关章节做适当增减。DB3705/T45—20246表A.1给出了地物类型遥感解译标志信息表。表A.1地物类型遥感解译标志信息表地物类型图1图像类型空间分辨率成像时间DB3705/T45—20247表A.2给出了碱蓬空间分布信息矢量数据属性信息表。表A.2碱蓬空间分布信息矢量数据属性信息表12°3°4°5678m9DB3705/T45—20248常用的遥感植被指数B.1比值植被指数近红外和红光波段反射率的比值。计算公式如下：SRVI—比值植被指数；RNIR—遥感图像近红外波段的反射率；RRED—遥感图像红光波段的反射率。B.2增强植被指数近红外、红光和蓝光波段反射率的波段运算。适用于稀疏碱蓬分布区域。计算公式如下：SEVI—增强植被指数；RNIR—遥感图像近红外波段的反射率；RRED—遥感图像红光波段的反射率；RBLUE—遥感图像蓝光波段的反射率。B.3归一化差值植被指数近红外波段的反射率减去红光波段的反射率再除以两者之和。计算公式如下：SNDVI=(RNIR−RRED)/(RNIR+RRED)(B.3)SNDVI—归一化差值植被指数；RNIR—遥感图像近红外波段的反射率；RRED—遥感图像红光波段的反射率。B.4土壤调节植被指数近红外和红光波段反射率的波段运算。适用于受土壤背景影响较大的碱蓬分布区域。计算公式如下：SSAVI