DB37T 4138-2020 花生生长参数卫星遥感监测技术方法

1、ICS65.020.01B 01DB37山东省地方标准DB37/T 41382020花生生长参数卫星遥感监测技术方法Method of monitoring peanut growth parameters with satellite remote sensing2020 - 09 - 25发布2020 - 10 - 25实施山东省市场监督管理局发布DB37/T 41382020目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14监测流程14.1影像准备14.2影像预处理14.3花生种植分布图绘制14.4生成无云覆盖的花生种植区反射率遥感影像24.5花生生长参数计算25监测产品制作2附录A

2、（资料性附录）常用的中高空间分辨率星载传感器及其通道参数3附录B（资料性附录）卫星数据预处理4附录C（资料性附录）花生生长参数卫星遥感监测模型5附录D（资料性附录）花生生长参数卫星遥感监测产品模板8前言本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。本标准由山东省农业农村厅提出并组织实施。本标准由山东省农业标准化委员会归口。本标准起草单位：山东省农业可持续发展研究所、农业农村部华东都市农业重点实验室、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、临沭县农业农村局、邹城市农业农村局、潍坊市农业农村技术推广中心。本标准主要起草人：隋学艳、卢艳丽、张剑、杭中桥、李学涛、梁守真、王猛、王勇、侯学会。9花生

3、生长参数卫星遥感监测技术方法1 范围本标准从卫星遥感影像准备、影像预处理、生长参数计算、监测产品制作等方面规定了基于卫星遥感影像监测花生生长参数的方法。本标准适用于花生全生育期株高、地上干生物量、植株含水量、叶绿素密度、叶片钾含量5项生长参数的卫星遥感监测。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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 15968遥感影像平面图制作规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1叶绿素密度chlorophyll density单位面积叶片叶绿素含量。注： 单

4、位为mg/cm2。3.2叶片钾含量leaf potassium content %叶片钾素总量占叶片质量的百分比。4 监测流程4.1 影像准备从卫星数据共享平台获取最新、空间分辨率最高、云覆盖度最低的卫星影像数据，常用的中高空间分辨率星载传感器及其通道参数参见附录A。4.2 影像预处理获取的卫星数据应进行辐射定标、大气校正、几何精校正、投影变换、云检测等预处理。数据预处理要求见附录B。4.3 花生种植分布图绘制利用植被指数序列，结合种植制度，绘制花生种植分布图。4.4 生成无云覆盖的花生种植区反射率遥感影像进行花生种植区裁剪、云区掩膜，得到无云覆盖花生种植区反射率遥感影像。4.5 花生生长参数

5、计算在遥感影像处理软件中，对4.4无云覆盖的花生种植区反射率遥感影像，利用已经建立的基于反射率的生长参数反演模型，计算株高、地上干生物量、植株含水量、叶绿素密度、叶片钾含量5项花生生长参数。生长参数模型参见附录C。5 监测产品制作花生生长参数监测产品可采用文字信息、专题图和统计表格等形式表示。文字信息为描述卫星遥感提取有关信息，宜包括时间、范围、卫星及传感器、监测指标等。专题图应包括图名、图例、比例尺、花生生长参数分布信息以及行政区域边界线。图廓整饰内容应按GB 15968执行。统计表格应包括统计区地名、统计数目等信息。花生生长参数卫星遥感监测产品模版参见附录D。AA附录A （资料性附录）常用

6、的中高空间分辨率星载传感器及其通道参数表A.1给出了常用的中高空间分辨率星载传感器通道参数。表A.1 常用的中高空间分辨率星载仪器通道参数卫星传感器波段波段范围m波段描述星下点分辨率mGF1WFV1WFV2WFV3WFV410.4500.520蓝光（Blue）1620.5200.590绿光（Green）1630.6300.690红光（Red）1640.7700.890近红外（Near infrared）16HJ1A/BCCD1CCD210.4300.520蓝光（Blue）3020.5200.600绿光（Green）3030.6300.690红光（Red）3040.7600.900近红外（Nea

7、r infrared）30ZY1 02CMS20.520.59绿光（Green）1030.630.69红光（Red）1040.770.89近红外（Near infrared）10ZY3多光谱相机10.4500.520蓝光（Blue）620.5200.590绿光（Green）630.6300.690红光（Red）640.7700.890近红外（Near infrared）6SJ9A多光谱相机20.4500.520蓝光（Blue）1030.5200.590绿光（Green）1040.6300.690红光（Red）1050.7700.890近红外（Near infrared）10LandsatOLI

8、20.4500.515蓝光（Blue）3030.5250.600绿光（Green）3040.6300.680红光（Red）3050.8540.885近红外（Near infrared）30BB附录B （资料性附录）卫星数据预处理B.1 辐射定标利用绝对定标系数将卫星影像DN值图像转换为辐射亮度图像，转换公式见B.1：(附录B.1)式中：L 辐射亮度值；DN遥感影像像元亮度值（Digital Number），无单位；A 绝对定标系数增益；L0 偏移量。B.2 大气校正基于辐射亮度值L，通过输入影像的头文件、波谱响应函数等信息，利用大气辐射传输模型，获得地表真实反射率。B.3 几何精校正以经过地面

9、控制点校正后的卫星影像为参考影像，应选择不变地物的控制点进行几何精校正，且控制点均匀分布在影像上，校正后的影像地理位置偏差应小于1个像元。B.4 投影变换将卫星数据的投影坐标系转换成统一的投影坐标系，所有影像的投影坐标系宜转换成高斯克吕格投影和2000国家大地坐标系。B.5 云检测宜采用阈值法或其他成熟的云检测判识方法对卫星影像进行云检测，以识别云区，并根据实际情况调整云检测阈值，云覆盖区域像元应满足：(附录B.2)式中：RRED红光波段反射率； RNIR近红外波段反射率。CC附录C （资料性附录）花生生长参数卫星遥感监测模型表C.1C.5给出了常用中高空间分辨率卫星，花生全生育期生长参数遥感

10、监测模型。表C.1 花生株高卫星遥感监测模型序号卫星传感器模型1GF1-wfv1y=39.648-R3534.375+R2502.411-R440.9172GF1-wfv2y=39.562-R3537.356+R2499.328-R440.0793GF1-wfv3y=39.434-R3539.570+R2495.524-R438.9544GF1-wfv4y=39.5433-R3544.816+R2511.656-R440.1075HJ1A-ccd1y=38.975-R3545.775+R2490.757-R435.5176HJ1A-ccd2y=39.179-R3562.423+R2516.87

11、4-R437.2587HJ1B-ccd1y=39.238-R3562.025+R2514.920-R437.9328HJ1B-ccd2y=38.965-R3561.813+R2501.324-R435.2679ZY-1 02Cy=39.323-R3532.782+R2485.684-R438.14310ZY-3y=39.610-R3535.276+R2502.307-R440.50111SJ-9Ay=39.391-R4531.141+R3488.394-R538.48512Landsat8-OLIy=39.448-R4544.781+R3486.830-R538.371注： y为花生株高，单位

12、：cm；Ri为卫星第i通道的波段反射率。表C.2 花生地上干生物量卫星遥感监测模型序号卫星传感器模型1GF1-wfv1y=1644.589+R43619.014+R253511.573-R11114912GF1-wfv2y=1602.205+R43767.698+R255732.274-R11133893GF1-wfv3y=1577.651+R43973.182+R254458.201-R11133234GF1-wfv4y=1625.125+R43780.622+R253138.550-R11117815HJ1A-ccd1y=1555.575+R44456.316+R252069.29-R11

13、166866HJ1A-ccd2y=1571.461+R44391.346+R252121.434-R11166127HJ1B-ccd1y=1549.483+R44388.934+R254076.416-R11176508HJ1B-ccd2y=1505.523+R44697.582+R252651.215-R11170919ZY-1 02Cy=1713.897+R262708.100-R359031.110ZY-3y=1633.118+R43619.499+R253931.824-R111098011SJ-9Ay=1592.044+R53775.731+R355464.086-R21122561

14、2Landsat8-OLIy=1539.063+R54086.653+R348443.854-R2107813注： y为花生地上干生物量，单位：kg/hm2；Ri为卫星第i通道的波段反射率。表C.3 花生植株含水量卫星遥感监测模型序号卫星传感器模型1GF1-wfv1y=71.748+R411.4572GF1-wfv2y=71.747+R411.4633GF1-wfv3y=71.745+R411.4704GF1-wfv4y=71.748+R411.4575HJ1A-ccd1y=71.764+R411.4126HJ1A-ccd2y=71.758+R411.4427HJ1B-ccd1y=71.758

15、+R411.4428HJ1B-ccd2y=71.756+R411.4529ZY-1 02Cy=71.747+R446110ZY-3y=71.753+R411.43111SJ-9Ay=71.755+R511.42812Landsat8-OLIy=71.821+R511.114注： y为花生植株含水量，单位：%；Ri为卫星第i通道的波段反射率。表C.4 花生叶绿素密度卫星遥感监测模型序号卫星传感器模型1GF1-wfv1y=0.049-R20.287+R10.5532GF1-wfv2y=0.049-R20.307+R10.5763GF1-wfv3y=0.049-R20.310+R10.5924GF1

16、-wfv4y=0.049-R20.293+R10.5625HJ1A-ccd1y=0.048-R20.319+R10.6426HJ1A-ccd2y=0.048-R20.316+R10.6367HJ1B-ccd1y=0.048-R20.327+R10.6488HJ1B-ccd2y=0.048-R20.334+R10.6679ZY-1 02Cy=0.058-R20.17710ZY-3y=0.049-R20.290+R10.54711SJ-9Ay=0.049-R30.306+R20.56512Landsat8-OLIy=0.049-R30.284+R20.562注： y为花生叶绿素密度，单位：mg/c

17、m2；Ri为卫星第i通道的波段反射率。表C.5 花生叶片钾含量卫星遥感监测模型序号卫星传感器模型1GF1-wfv1y=0.591+R40.556-R17.5442GF1-wfv2y=0.562+R41.059-R126.925+R39.8123GF1-wfv3y=0.563+R41.052-R126.733+R39.6164GF1-wfv4y=0.590+R40.552-R17.4975HJ1A-ccd1y=0.595+R40.563-R17.9286HJ1A-ccd2y=0.596+R40.559-R17.9227HJ1B-ccd1y=0.595+R40.574-R17.8438HJ1B-c

18、cd2y=0.595+R40.574-R17.8189ZY-1 02Cy=0.344+R40.55110ZY-3y=0.588+R40.555-R17.37811SJ-9Ay=0.563+R51.057-R227.328+R410.160注： y为花生叶片钾含量，单位：%；Ri为卫星第i通道的波段反射率。DD附录D （资料性附录）花生生长参数卫星遥感监测产品模板山东省花生生长参数卫星遥感监测报告单位名称 xx年xx月xx日xx年xx月xx日山东省花生生长参数卫星遥感监测结果基于xx卫星数据，监测山东省xx县xx个乡镇，花生株高、地上干生物量、植株含水量、叶绿素密度、叶片钾含量5项生长参数，监测情况如下。山东省xx县花