水利部水土保持监测中心概要

1、水利部水土保持监测中心于2010年4月27日，对全国水土流失调查技术细则、纲要、一、水土流失调查遥感影像处理技术细则、水土流失调查专题信息提取技术细则、水土流失调查强度判别和成果处理技术细则、一、调查内容(1)流失情况科学地评价了全国不同水土侵蚀类型的现状。 二、调查对象(2)水土流失影响因子水力侵蚀区主要调查降雨侵蚀力因子、土壤侵蚀性因子、地形因子、生物措施因子、工程措施因子和耕作措施因子风力侵蚀区主要调查土壤可食性因子、风蚀气候因子、地表粗糙度因子、沿着旺盛风向的风蚀有效长度和植被复盖因子冻融侵蚀区主要调查年冻融日的循环天数、土壤侵蚀模型计算、野外调查单元数据采集、RS和GIS技术用野外调

2、查单元数据、科学方法、技术流程、组织实施、三、调查流程、一、调查内容和技术途径、一. 2调查技术途径：用土壤侵蚀模型计算土壤侵蚀量，保证再现性，保证全国土壤侵蚀量加强地面调查，建立运用RS和GIS技术的全国土壤侵蚀影响因素空间数据库，将地面调查点状数据扩展到空间面状尺度，多源空间数据整合，多因素整合气象、地形、土壤植被、水土保持措施，多数据类型整合向量：土地利用图，土壤地图网格： DEM，遥感影像属性： DEM 土壤属性、水保持措施、多源多尺度遥感数据整合不同的土壤侵蚀因子：气象(降雨、风速、温度)、地形(坡度、坡地)、土壤、植被、水土保持措施等多源空间数据：矢量、网格、属性离散空间数据的多源

3、多尺度遥感数据：低空间、高bj-1，32mb； CBERS，19.5m高空间，低时间分辨率： CBERS-02B，2.5m，全国土壤侵蚀因子空间数据库： 调查全面的技术路线，水土流失调查遥感影像处理技术细则，1 .基础数据2 .遥感数据预处理3 .质量管理4 .成果要求，1 .基础数据1.1 HJ-1-A，b数据HJ-1-A和HJ-1-B卫星数据对地收割幅度700 霸盖全国需要约80景HJ-1-A、HJ-1-B星CCD数据。 HJ-1-A卫星、洞庭湖-HJ星数据、HJ-1-A和HJ-1-B卫星CCD数据计算植被复盖，修改土地利用。 数据获取是根据中国资源卫星应用中心的数据查询系统(速报)进行的

4、，具体要求有： (1)2009年至2010年季度数据(2)不同侵蚀类型调查区的图像一致或接近的情况(3)图像清晰，地上物层次清晰，色调均匀图像无不良行、缺损带、条纹、斑点噪声、耀斑少(5)云少的图像(即以蓝天图像为优先) (6)数据复盖全国。 还有，1.2 MODIS数据、MODIS数据带宽范围宽，有36个频带，数据空间分辨率包含三个尺度，即250米、500米、1000米。 调查使用MODIS NDVI数据和MODIS Landcover数据，空间分辨率为1km，用于计算全国植被复盖度的年变化曲线。 具体要求为(1)2000年至2010年的数据，时间周期为16天(为了实现HJ-1-A、HJ-1

5、-B星CCD数据产品与MODIS数据产品的匹配，选择时间必须尽可能一致(3)。 对于不同侵蚀类型调查区的图像，应尽可能选择一致或相似的(4)图像无不良行，无胶带(5)云复盖少的图像(即以蓝天图像为优先)。 (6)数据复盖全国，1.3 Aqua/AMSR-E数据，Aqua/AMSR-E亮温数据是辐射计数据，从美国的冰雪数据中心，数据在网上免费下载(https:/wist.echo.NASA.)具体要求： (1)2002年至2010年的数据，期间2天(2)图像无不良行，磁带；(3)数据复盖冻融区。 2.1几何精密校准、2 .遥感数据预处理、2.1.1 HJ-1-A、HJ-1-B数据、几何精密校准流

6、程图、(1)数据选择数据源需要有效的垄断调查范围，数据质量和色调处理很容易。 具体的基准为：1)相邻区域一致或接近的图像2 )图宽为正方形、图像清晰、地上物层次清晰、色调均匀3 )图像没有不良行的缺失、条纹、斑点噪声、光斑4 )尽量选择没有被云复盖的图像(即蓝天图像优异5 )为了使图像的色调均匀，尽量选择相同季节的图像。 (2)几何精密校正预处理系统提供的标准数据产品是辐射校正和系统几何校正的两级产品，只进行单景数据带间的对准、纵横随机条纹的基本滤波和CCD图像色调的平衡的正规化校正。 1 )对取得的二级标准产品的图像选择其中的1、2、3和4个频带，采用遥感图像处理软件，例如erdasaima

7、gine、ENVI等，处理采用erdasaimagine软件实现频带合成，生成IMG格式的文件2 )对有噪声的图像实施噪声去除处理和对模糊图像实施扩展增强处理，使图像清晰，调整图像的亮度、对比度、灰度比，实现图像的最佳效果。 (3)图像几何精密校正图像的几何精密校正是参考1:50000和1336010000地形图或(同等或以上)分辨率卫星图像，人工选择控制点进行几何精密校正。 修正结果文件采用正轴等面积分割圆锥投影，也称为Albers投影，将25N和47N两条纬线作为标准纬线分割而成的椭球体采用国际通用的WGS-84的数据形式为Geotiff。 几何学的精密修正通过ERDAS IMAGINE软

8、件进行。 校正算法采用多项式校正，各图像的控制点均匀分布，选择20点以上的控制点的平原部可以使用2次多项式进行几何校正，山区需要使用3次多项式进行几何校正。 几何精密校正后的图像空间采样分辨率： HJ-1-A和HJ-1-B卫星CCD数据产品为30米。 几何精确的产品格式： Geotiff几何精度校正命名规则： Path-Row-卫星id-获取日期-ref。 (4)数据地形图分幅数据分幅作业包括马赛克和编辑处理、地形图分幅处理、质量管理三个阶段。 1 )马赛克和编辑处理经过几何学修正后，高精度地连接各场景的影像，复盖全国的影像整体。 2 )地形图分幅处理采用基于网格的新裁剪方案，具体而言，根据1

9、:250000比例尺的要求，生成复盖某一区域(例如省单位)的网格矢量线，利用网格线自动裁剪该区域图像，生成一系列比例尺的影像图。 利用Aqua/AMSR-E数据校正和头文件信息，直接将地理坐标信息提供给图像，用ENVI软件完成。 2.1.2利用MODIS数据、MODIS数据的校正、报头文件信息将地理坐标信息直接赋予图像，用ENVI软件完成。2.1.3 Aqua/AMSR-E亮温数据、2.2大气效果校正、HJ-1-A和HJ-1-B星的蓝色光(Alt 1 )、绿色光(Alt 2 )、红色光(Alt 3 )和近红外光(Alt 4 )共计4个通道的遥感影像及其用灰度和RGB不同波段的组合观看HJ-1-

10、A和HJ-1-B星图像，判断是否存在云(或云影)、水体和浓密植被。 2.2.1图像信息获取，2.2.2图像预处理，使用公式(1)将DN值转换为外观亮度，和绝对辐射定标因子，可以从第一个文件或中国资源卫星应用中心网站获得。式(2)将外观放射亮度转换为外观反射率，(式2 )是外观反射率，是日-地距离修正因子的大气外的太阳光谱放射度。太阳的顶角。 的双曲馀弦值。 其中的一些参数可以从原始数据头文件或网站中获取.图像的暗目标自动提取是基于比植被指数(RVI )、土壤调整植被指数(SAVI )和归一化水域指数(NDWI )的综合分析方法实现的，各指数的计算公式如下： (1)最小反射率法最小反射率法是浓密

11、植被和水体分别在遥感图像的蓝光、近红外通道中非常小的反射技术过程：基于比植被指数(RVI )、土壤调整植被指数(SAVI )和标准化水域指数(NDWI )的综合分析法，通过决策树方法实现了以清洁水域和蓝色波段浓密植被为图像暗目标的自动提取。 2.2.3利用大气效果修正、自主开发的大气修正软件完成。 HJ-1-A和HJ-1-B卫星数据的大气校正主要采用最小反射率法、MODIS辅助法和气象台数据法三种方法。 图像暗目标自动提取技术流程图、最小反射率法大气修正技术流程图、操作步骤： )将HJ-1-B、HJ-1-B的CCD数据产品转换为大气顶层的外观放射亮度和外观反射率：2)软件为气溶胶光学厚度(AO

12、D )和太阳天顶角(AOD )。 3 )实现图像暗目标自动提取后，根据查找表获取气溶胶的光学厚度4 )根据气溶胶和太阳天顶角，通过查找表获取其他大气参数，进行大气校正。 (2)MODIS辅助法技术流：利用已经进行了大气修正的现有的遥感图像数据产品对卫星影像进行大气修正，获得地表反射率。 1 )利用modis星上定标产品，得到modis图像取得时太阳在大气顶的辐射度，将定标后的MODIS L1B辐射亮度产品MOD02转换为大气顶的表观反射率2 ) 将得到的MODIS大气顶反射率和地表反射率产品MOD09配合到大气中气溶胶的光学厚度和水蒸气含量等参数中，假设MODIS和HJ越境时的大气状况没有变化

13、，使用简单的大气放射输送模型，得到hj1星角度下的大气反射率、大气透过率，进行大气修正大气效应校正技术的流程图，操作步骤： 1 )标定的MODIS L1B辐射亮度产品MOD02被转换为大气顶部的外观反射率。 2 )混合了2)MODIS大气顶反射率和地表反射率的产品，得到了大气参数。 3)HJ-1-A、HJ-1-B卫星数据的大气效果的修正。 (3)取得与气象台站数据法HJ-1-A、HJ-1-B卫星数据对应的气象数据时，可以用于提供修正大气所需的大气参数。 气象数据应该包含蓝色光(440nm )、绿色光(550nm )、红色光(660nm )和近红外光(880nm频带的任意2频带的气溶胶数据和大气

14、柱水蒸气含量(单位： g/cm2 )，从输入的气象数据中2.3纠正角度效应，纠正HJ-1-A、HJ-1-B星数据的方向性地表反射率产品(30m )的角度效应，得到了垂直向下观测的规范化植被指数NDVI。 技术流程1) HJ-1-A、HJ-1-B星数据的方向性地表反射率从NDVI的定义中得到具有方向性特性的NDVI数据。 2) HJ-1-A、hj1b星数据的方向性NDVI数据在HJ-1-A、hj1b星30m像素为均匀植被的前提下，使用简单的馀弦修正垂直观测到的NDVI数据。 根据影像角度效果修正技术流程图、操作步骤： HJ-1-A、HJ-1-B星数据方向性地表反射率NDVI的定义，得到具有方向性

15、特性的NDVI数据。 3.1质量管理内容，质量管理是卫星数据产品质量保证的重要渠道，具体内容包括HJ-1-A、HJ-1-B卫星数据产品质量检查、几何精密校正产品质量精度检查、大气校正产品质量和精度检查。 使用典型地物的光谱库数据或实测地物反射率数据HJ-1-A、HJ-1-B星大气修正产品进行检查，并分析和估计大气修正产品的精度。3、质量管理、3.2质量管理方法，(1)过程提取检查成立了项目质量检查组，在项目执行中定期实施质量检查，以及时解决问题，严格管理各作业环节的质量，保证质量高效地完成项目。 (2)阶段成果“二检”在项目实施中，对阶段成果严格实行作业人员自检、作业人员互检的“二检”制度。

16、工作人员自检：工作人员自己进行全面检查，检查的比例可以根据自己的工作水平来决定。 工作人员相互检查：工作人员间的交换相互检查，检查比率为100%，作详细记录。 (3)最终成果先验检查组织的专家组成项目技术组和专业检查组，根据上述检查和两次检查，根据质检组的检验报告，全面地先验检查项目的最终成果，并填写相应的记录表。 (1)放射精度中等反射率地物，HJ-1-A、HJ-1-B星大气修正产品的误差为10%左右；(2)空间精度HJ-1-A、HJ-1-B星数据几何学修正精度：平原地区小于1.5个像素，山区小于3个像素。 分幅接合精度：平原地区的2.5像素，山区的75%。 1.4质量管理，1.5成果构成，

17、(1)全国各县多年平均年降雨侵蚀力因子值。 (2)全国降雨侵蚀力等值线图及其30m网格的网格数据。 (3)全国各县年平均24个半月的降雨侵蚀力在年降雨侵蚀力中所占的比例。 (4)全国多年24个半月的降雨侵蚀力占年降雨侵蚀力比例的等值线图及其30m网格的网格数据。 数字高程模型：一种有序的数字阵列，用于表示基于高程的地面高程空间分布。 可以通过插值基于通过地形图、地面或遥感测量等方法获取的标高数据创建数字高程模型。 坡度因子： CSLE的坡度因子，定义为某坡度的土壤流失量和坡度为5.13，其他条件均相符的坡面的土壤流失量的比率。 在面调查中，用每个网格的梯度因子值来参加土壤流失量的计算，在采样调查中，取每个评价单位的梯度的中值来参加土壤流失量的计算。 坡长因子：指CSLE的坡长因子，定义为某坡的土壤流失量和坡长为22.13m，其他条件符合的坡的土壤流失量的比率。 使用方法与梯度系数值相同。 2、坡度长度因子、2.1术语、数据处理过程中包括地形图数据处理、管线和分水线提取、DEM生成。 (1)地形图数据处