中華人民共和國國家生態(tài)環(huán)境標準

HJ1213—2021

濱海核電廠溫排水

衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術規(guī)范（試行）

Technicalspecificationtothermaldischargemonitoring

forcoastalnuclearpowerplantsbasedonsatelliteremotesensing（ontrial）

本電子版為正式標準文本，由生態(tài)環(huán)境部環(huán)境標準研究所審校排版。

HJ1213—2021

前言

為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》《中華人民共和國海洋環(huán)境保護法》和《中華人民共和國核

安全法》，指導濱海核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測工作，規(guī)范濱海核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測方法，制定

本標準。

本標準規(guī)定了濱海核電廠溫排水衛(wèi)星熱紅外遙感監(jiān)測的技術流程與方法。

本標準的附錄A為資料性附錄。

本標準為首次發(fā)布。

本標準由生態(tài)環(huán)境部核電安全監(jiān)管司、法規(guī)與標準司組織制訂。

本標準起草單位：生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應用中心。

本標準生態(tài)環(huán)境部2021年11月26日批準。

本標準自2022年3月1日起實施。

本標準由生態(tài)環(huán)境部解釋。

ii

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濱海核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術規(guī)范（試行）

1適用范圍

本標準規(guī)定了濱海核電廠溫排水衛(wèi)星熱紅外遙感監(jiān)測的技術流程與方法。

本標準適用于濱海核電廠溫排水產生的表層海水熱影響的監(jiān)督性監(jiān)測。

其他向水體排出工業(yè)用水產生的熱影響監(jiān)測可參照本標準執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

本標準引用了下列文件或其中的條款。凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本標準。

凡是未注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。

GB3097海水水質標準

GB/T13989國家基本比例尺地形圖分幅和編號

GB/T15968遙感影像平面圖制作規(guī)范

GB/T34514陸地觀測衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分發(fā)與用戶服務要求

HJ1037核動力廠取排水環(huán)境影響評價指南（試行）

3術語和定義

下列術語和定義適用于本標準。

3.1

溫排水thermaldischarge

用于輸送廢熱的冷卻水和工業(yè)過程用水，其水溫高于排放區(qū)自然水體的溫度。

[來源：HJ1037—2019,3.9]

3.2

潛排區(qū)potentialthermalplumearea

溫排水在空間上可能出現(xiàn)的溫升包絡范圍，即潛在可能發(fā)生溫排水排放的范圍。

3.3

基準溫度referencetemperature

為客觀提取和評價溫排水的影響區(qū)域和強度而設定的一個評價基準，以符號T0表示。

3.4

溫升區(qū)temperaturerisingarea

由溫排水引起的受納水體溫度超過該區(qū)域自然水體溫度的范圍。

3.5

離散多點平均法averagetemperaturemethodofmulti-discretepoints

當具備0.5℃潛排區(qū)邊界線時，以該邊界線為參考，否則以當前影像不少于100km2范圍內高于遙

感反演平均溫度0.5℃區(qū)域的邊界線為參考，在參考邊界線外200m～500m緩沖區(qū)內，按相等間距布

1

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設基準參考位置，將此基準參考位置內遙感反演的平均溫度作為基準溫度的方法，稱為離散多點平均法。

注：離散多點平均法屬于位置參考類型的方法，每景影像獨立提取。

3.6

臨近區(qū)域替代法averagetemperaturemethodofadjacentreplaceablearea

在遙感反演歷史溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計基礎之上，選定0.5℃潛排區(qū)之外的最為相近的臨近穩(wěn)定區(qū)域作為基

準參考位置，將此基準參考位置內遙感反演的平均溫度作為基準溫度的方法，稱為臨近區(qū)域替代法。

注：臨近區(qū)域替代法屬于位置參考類型的方法，每景影像獨立提取。

3.7

海灣平均溫度法averagetemperaturemethodofgulfarea

在海灣空間范圍內，將扣除潛排區(qū)范圍后遙感反演的平均溫度作為基準溫度的方法，稱為海灣平均

溫度法。

注：海灣平均溫度法屬于數(shù)值統(tǒng)計類型的方法，每景影像獨立提取。

4任務目標與要求

4.1任務目標

利用衛(wèi)星熱紅外遙感數(shù)據(jù)，反演獲得核電廠附近海表溫度，依據(jù)5.2.6獲得相應的基準溫度，并根

據(jù)5.2.7從熱紅外遙感監(jiān)測的海表溫度結果中提取溫排水空間范圍和不同強度空間分布。

4.2監(jiān)測指標

本標準的監(jiān)測指標有兩個：

a）溫排水表層溫升空間分布范圍；

b）不同溫升強度表層分布面積。

4.3遙感數(shù)據(jù)源要求

核電廠溫排水遙感監(jiān)測對熱紅外衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源的要求應滿足如下條件：

a）空間分辨率：根據(jù)實際情況選用，至少能獲取一級溫升強度（見表1）影響的空間范圍；

b）波譜范圍：海表溫度反演選擇8.0μm~12.5μm譜段范圍，水陸分離宜選擇0.39μm~2.53μm譜

段范圍；

c）噪聲等效溫差：8.0μm~12.5μm譜段的噪聲等效溫差宜≤0.5K；

d）絕對輻射定標精度：8.0μm~12.5μm譜段的絕對輻射定標精度宜≤1K；

e）數(shù)據(jù)范圍：應完全覆蓋核電廠溫排水潛排區(qū)；

f）云量：核電廠潛排區(qū)上空的云層覆蓋率不宜超過5%；

g）其他：應避免有條帶的數(shù)據(jù)參與處理，或采用影像官方發(fā)布單位提供的條帶修復方法處理后的

無條帶數(shù)據(jù)。

5技術流程與方法

5.1監(jiān)測技術流程

核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術流程見圖1。

2

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遙感數(shù)據(jù)滿足質量要求的

熱紅外譜段數(shù)量＞1

否是

單通道海表溫多通道海表溫

空間裁剪

度反演度反演

幾何校正基準溫度提取海面同步測量

溫升區(qū)分布

相對偏差驗證

絕對輻射定標提取與統(tǒng)計

不同溫升強度

水陸分離

及分布面積

圖1核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術流程圖

5.2監(jiān)測技術方法

5.2.1空間裁剪

空間裁剪范圍設定技術要求如下：

a）以核電廠溫排水排放口為中心，空間上應完全覆蓋溫排水影響區(qū)域；

b）應兼顧制圖時表達周邊標志性地理要素需求，適當擴展空間裁剪范圍。

5.2.2幾何校正

幾何校正技術處理要求如下：

a）宜采用WGS84UTM、西安80、CGCS2000等常用的投影方式；

b）宜采用參考影像或空間點位坐標信息進行幾何校正，校正精度應控制在1個像元以內。

5.2.3絕對輻射定標

絕對輻射定標技術操作步驟如下：

a）從衛(wèi)星數(shù)據(jù)頭文件或衛(wèi)星官方網(wǎng)站獲取不同譜段對應的絕對輻射定標系數(shù)；

b）利用衛(wèi)星給定的絕對輻射定標公式，將圖像灰度值轉換為表觀輻亮度。

5.2.4水陸分離

水陸分離技術處理要求如下：

a）對于不受潮汐影響的固定水岸，通過固定邊界線進行水陸分離，獲取水陸掩膜；

b）對于易受潮汐影響的水岸，每景影像單獨利用可見光、近紅外及熱紅外影像，通過監(jiān)督分類、

水體指數(shù)、角距相似度指數(shù)等，獲取水陸掩膜。

3

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5.2.5海表溫度反演

5.2.5.1基本要求

根據(jù)傳感器熱紅外譜段本身數(shù)量，以及各譜段絕對輻射定標精度、噪聲等效溫差能否達到要求（見

4.3c）、d）），選擇單通道海表溫度反演方法或多通道海表溫度反演方法（見5.1），條件同時滿足時，優(yōu)

先使用多通道海表溫度反演方法。對于典型的海表溫度反演方法具體技術步驟見5.2.5.2、5.2.5.3。

5.2.5.2單通道海表溫度反演

只有一個熱紅外譜段的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)采用單通道海表溫度反演模型，單通道海表溫度反演模型宜采

用輻射傳輸方法，技術步驟及要求如下：

a）依據(jù)大氣輻射傳輸模型，計算大氣透過率、大氣上行輻射和大氣下行輻射三個基本參數(shù)；

b）按照公式（1）計算經(jīng)海表發(fā)射率校正后的等效黑體輻亮度，即海表溫度為Ts的黑體輻亮度。

LL(1)L

LTsensorupdown（1）

s

2

式中：L(Ts)——等效黑體輻亮度，W/(m·sr·μm)；

Ts——遙感影像反演的海表溫度，℃；

2

Lsensor——表觀輻亮度，W/(m·sr·μm)；

2

Lup——大氣上行輻亮度，W/(m·sr·μm)；

2

Ldown——大氣下行輻亮度，W/(m·sr·μm)；

τ——大氣透過率，無量綱；

ε——海表比輻射率，無量綱。

c）按照公式（2）和公式（3）建立熱紅外譜段黑體溫度Ti與等效黑體輻亮度Beff(Ti)查找表，從中

查找海表的等效黑體輻亮度L(Ts)對應的海表溫度Ts值，實現(xiàn)等效黑體輻亮度向溫度的轉換。

建表過程中，溫度步長取0.1K，溫度區(qū)間涵蓋273.15K至318.15K，即0℃至45℃。

max

BT,if()

min（2）

BT

effimax

f()

min

2

式中：Beff(Ti)——黑體溫度為Ti時的等效黑體輻亮度，W/(m·sr·μm)；

?(λ)——通道響應函數(shù)，無量綱；

λ∈[λmin,λmax]——通道響應的波長區(qū)間，μm；

2

B(λ,Ti)——溫度Ti、波長λ的黑體輻亮度，W/(m·sr·μm)；

5

c1/

BT,i（3）

expcT2/i1

2

式中：B(λ,Ti)——溫度Ti、波長λ的黑體輻亮度，W/(m·sr·μm)；

λ——通道響應的波長，μm；

Ti——黑體溫度，℃；

4

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-162

c1——常數(shù)項，取值1.19104×10W/(m·sr)；

c2——常數(shù)項，取值14387.7μm·K。

5.2.5.3多通道海表溫度反演

具有兩個及以上熱紅外譜段的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)宜采用多通道進行海表溫度反演，多通道海表溫度反演

宜采用劈窗算法形式，以兩個譜段數(shù)為例，其他多個譜段數(shù)可同理參考，技術步驟及要求如下：

a）利用等效黑體輻亮度-溫度查找表，將兩個熱紅外譜段的表觀輻亮度Lsensor分別轉換為表觀亮溫；

b）按照公式（4）將兩個熱紅外譜段的表觀亮溫轉換為海表溫度。

Ts=A0+A1Ti1+A2Ti2（4）

式中：Ts——遙感影像反演的海表溫度，℃；

Ti1——譜段i1的表觀亮溫，K；

Ti2——譜段i2的表觀亮溫，K；

A0、A1、A2——與傳感器相關的反演模型系數(shù)。

5.2.6基準溫度提取

對于同一個核電廠，遙感監(jiān)測溫排水基準溫度提取方法應保持一致，基準溫度提取方法包括位置參

考類型（見3.5、3.6）和數(shù)值統(tǒng)計類型（見3.7）。技術步驟及要求如下：

a）判別海域類型，選擇相應的基準溫度提取方法：

1）開放式海域：采用位置參考類型方法，判斷核電廠首臺機組首次臨界前是否存在至少一年

熱紅外遙感影像數(shù)據(jù)，若存在則采用臨近區(qū)域替代法獲取基準參考位置，若不存在則采用

離散多點平均法獲取基準參考位置。

2）半封閉式海域：采用數(shù)值統(tǒng)計類型方法，即海灣平均溫度法。

b）根據(jù)選定的基準溫度提取方法，從待監(jiān)測海表溫度反演結果影像上提取或統(tǒng)計基準溫度T0。

5.2.7溫升區(qū)分布提取與統(tǒng)計

依據(jù)遙感反演的海表溫度，按照公式（5）提取溫排水的溫升區(qū)分布，并通過分級來標識溫升強度，

分級規(guī)范參見GB3097對水溫溫升的等級要求。溫升強度分級及專題圖對應的色標（RGB值）參見表

1，成果報告內容示例參見附錄A。

ΔT=Ts—T0（5）

式中：ΔT——溫升，℃；

Ts——遙感影像反演的海表溫度，℃；

T0——遙感影像提取的基準溫度，℃。

根據(jù)各級溫升水體所占的像元數(shù)及影像的空間分辨率大小，計算各級溫升的分布面積和所占比例。

表1溫升強度分級與制圖規(guī)范

逐級強度累計強度

溫升強度

溫升范圍（℃）R值（紅）G值（綠）B值（藍）溫升范圍（℃）

一級溫升[+1，+2）2552550≥1

二級溫升[+2，+3）2550195≥2

三級溫升[+3，+4）2551700≥3

四級溫升[+4，+5）25500≥4

五級溫升≥511500≥5

5

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5.2.8海面同步測量

利用有效海面同步測量試驗，進行衛(wèi)星遙感監(jiān)測與海面同步測量試驗的比對與互驗。海面同步測量

技術要求如下：

a）應不早于衛(wèi)星過境前2h且不晚于衛(wèi)星過境后2h，完成海面星地同步測量試驗；

b）測量范圍應覆蓋全部潛排區(qū)，測量點位應“近密遠疏”，即越靠近排水口測量點位越多；

c）測量距水面0cm～50cm深度處水體溫度，同一點位測量頻率應不低于5次；

d）同步定點測量試驗時段內的水體溫度序列，并利用該序列對測量試驗的水體溫度進行自然變化

校準。

5.2.9相對偏差驗證

海面同步測量結果與遙感監(jiān)測結果采用相對偏差值來評估二者一致性，相對偏差按照公式（6）計

算，總面積相對偏差宜在15%以內。

|???????|

S=×100%（6）

???

式中：S——總面積相對偏差，無量綱；

2

SRS——遙感監(jiān)測的溫升總面積或各強度面積，km；

2

SFE——海面同步測量的溫升總面積或各強度面積，km。

6質量控制

不同技術環(huán)節(jié)質量控制主要指標要求如下：

a）空間裁剪：不同時相影像裁剪后空間范圍應保持一致；

b）幾何校正：滿足5.2.2b）；

c）絕對輻射定標：采用最接近衛(wèi)星過境時刻發(fā)布的絕對輻射定標系數(shù)，絕對輻射定標精度應≤

1℃；

d）水陸分離：水陸混合像元應劃歸為陸地部分；

e）海表溫度反演：宜采用相對精度進行評估，相對精度應≤0.5℃；

f）基準溫度提?。和浑姀S應采用同一基準溫度方法，基準溫度提取的準確性采用5.2.9進行評

估和驗證；

g）溫升區(qū)分布提取與統(tǒng)計：不同級別溫升區(qū)空間上不得交叉重疊，同一級別溫升區(qū)在空間上應保

持連續(xù)；

h）海面同步測量：海面同步測量所使用的儀器設備應定期進行維護和校正，質量管理應遵循所在

實驗室質量管理體系的相關要求；

i）相對偏差驗證：對于不滿足5.2.9精度指標要求的遙感監(jiān)測結果，應重新調整基準溫度提取方

法。

7成果形式要求

7.1濱海核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測工作成果應包括：監(jiān)測數(shù)據(jù)、專題圖以及報告等。

7.2監(jiān)測數(shù)據(jù)應包括原始遙感數(shù)據(jù)、預處理后遙感數(shù)據(jù)、海表溫度反演結果數(shù)據(jù)和溫升監(jiān)測結果數(shù)據(jù)，

相關要求見GB/T34514和5.2.7表1。

7.3專題圖制作應符合GB/T13989和GB/T15968的規(guī)定，具體作法可參見附錄A圖A.1。

6

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7.4報告編制應包括監(jiān)測區(qū)域內容與指標、數(shù)據(jù)來源和成果內容等信息。

7

HJ1213—2021

附錄A

（資料性附錄）

濱海核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測產品示例

圖A.1給出了某核電廠某次溫排水遙感監(jiān)測溫升空間分布及各等級溫升的逐級強度分布。表A.1

給出了基于該次衛(wèi)星遙感監(jiān)測結果逐級強度的面積和比例統(tǒng)計，表A.2給出了基于該次衛(wèi)星遙感監(jiān)測結

果累積強度的面積和比例統(tǒng)計。

圖A.1某核電廠溫排水遙感監(jiān)測溫升分布

表A.1某核電廠遙感監(jiān)測逐級溫升強度統(tǒng)計

溫升強度面積（km2）面積比例（%）

一級溫升0.6847.55

二級溫升0.5437.76

三級溫升0.149.79

四級溫升0.064.20

五級溫升0.010.70

8

HJ1213—2021

表A.2某核電廠遙感監(jiān)測累積溫升強度統(tǒng)計

溫升強度面積（km2）面積比例（%）

一級溫升1.43100

二級溫升0.7552.45

三級溫升0.2114.69

四級溫升0.074.90

五級溫升0.010.70

9

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目次

前言.................................................................................................................................................................ii

1適用范圍........................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.............................................................................................................................................1

3術語和定義....................................................................................................................................................1

4任務目標與要求.............................................................................................................................................2

5技術流程與方法.............................................................................................................................................2

6質量控制........................................................................................................................................................6

7成果形式要求.................................................................................................................................................6

附錄A（資料性附錄）濱海核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測產品示例...........................................................8

i

技術要素來源依據(jù)

序第一次出現(xiàn)的條序

類型主要內容類型名稱文件號或編號主要相關內容

號款號或附錄號號

ABCDFGHIJ

梁止水,吳智仁,楊才

二

砒砂巖固化基于W-OH的砒砂巖抗蝕促生千,姚文藝,冷元寶.水基于W-OH的砒砂巖抗蝕促生機理

十2.0.3術語1論文

劑機理研究利學報.2016,相關研究成果

七

47(9):1160-1166

二

復合土壤侵砒砂巖地區(qū)水土流失及其治理黃河水利出版社,王風力、水力、凍融、重力等多種營

十2.0.4術語1著作

蝕途徑研究愿等,2007力共同作用下的復合侵蝕

八

二姚文藝,吳智仁,劉慧,

抗蝕促生措黃河流域砒砂巖區(qū)抗蝕促生技黃河流域砒砂巖區(qū)抗蝕促生技術試

十2.0.5術語1論文肖培青,楊才千.人民

施術試驗研究驗的相關研究成果

九黃河.2015,37(1),6-10

楊大令,張婷婷,韓俊

三砒砂巖改性利用改性砒砂巖修筑淤地壩研南,董晶亮,李長明.人利用改性砒砂巖修筑淤地壩的相關

2.0.6術語1論文

十措施究民黃技術成果

河.2016,38(6):42-45

三

相關水土保持綜合治理技術規(guī)范荒

十5.3.4表混播比例表1GB/T16453.2-20089.2種草方式

標準地治理技術

一

三

梯田工程級相關

十5.4.2表1水土保持工程設計規(guī)范