ICS07.060ICS07.060CCSA47DB1507/T89—20232023-11-13發(fā)布2023-12-13實(shí)施DB1507/T89—2023前言 II 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理 15水體面積監(jiān)測(cè)技術(shù) 2附錄A（資料性）常用靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星類型 6附錄B（資料性）葵花9靜止衛(wèi)星（可見光、紅外掃描輻射計(jì)）通道參數(shù) 7附錄C（資料性）MODIS中分辨率成像光譜儀通道參數(shù) 8附錄D（資料性）FY3/MERSI中分辨率光譜成像儀通道參數(shù) 附錄E（資料性）LANDSATTM/ETM+光譜成像 11附錄F（資料性）LANDSAT8/OLI光譜成像儀通道參數(shù) 附錄G（資料性）HJ-1A/BCCD傳感器通道參數(shù) 13附錄H（資料性）GF1、GF2、GF6高分辨率光譜成像儀通道參數(shù) 附錄I（資料性）常見衛(wèi)星影像水體面積提取指數(shù) 附錄J（規(guī)范性）湖泊、河流、水庫、水體野外調(diào)查記錄表 參考文獻(xiàn) IDB1507/T89—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由呼倫貝爾市氣象局提出并歸口。本文件起草單位：呼倫貝爾市氣象局、清水河氣象局。本文件主要起草人：吳昊、徐智、董越、劉凌峰、吳捷、曲學(xué)斌。IIDB1507/T89—2023呼倫貝爾湖泊河流水庫水體面積遙感監(jiān)測(cè)規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了利用衛(wèi)星資料提取呼倫貝爾湖泊、河流、水庫、水體面積遙感監(jiān)測(cè)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理和水體面積監(jiān)測(cè)。本文件適用于呼倫貝爾湖泊、河流、水庫、水體面積遙感監(jiān)測(cè)、科研及水旱災(zāi)害應(yīng)急服務(wù)等相關(guān)工作。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1圖像增強(qiáng)imageenhancement將原來不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些關(guān)注的特征，抑制非關(guān)注的特征，使之改善圖像的質(zhì)量、豐富信息量，加強(qiáng)圖像判讀和指示效果的圖像處理方法。3.2多光譜遙感圖像彩色合成處理時(shí)，如參與合成的三波段波長與對(duì)應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三種原色波長相同或近似，合成圖像的顏色就會(huì)近似于地面景物的真實(shí)顏色。3.3多光譜遙感圖像彩色合成處理時(shí)，如參與合成的三波段波長與對(duì)應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三種原色波長不同，那么合成圖像的顏色就不是地面景物的真實(shí)顏色而得到的假彩色合成圖像。3.4彩色合成中，近紅外波段對(duì)應(yīng)紅色，紅光波段對(duì)應(yīng)于綠色，綠光波段對(duì)應(yīng)于藍(lán)色，得到標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成圖像。3.5遙感圖像解譯remotesensingimage根據(jù)圖像的幾何特征和物理性質(zhì)來識(shí)別其代表的物體或現(xiàn)象的過程，分為非監(jiān)督分類和監(jiān)督分類。4衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理1DB1507/T89—20234.1圖像糾正遙感圖像獲取后，根據(jù)湖泊、河流、水庫、水體面積的研究進(jìn)行去噪聲、輻射校正、大氣校正和正射影像等圖像預(yù)處理工作。操作過程和方法符合GB/T15968的規(guī)定。4.2圖像增強(qiáng)、拼接和剪裁4.2.1圖像增強(qiáng)經(jīng)過圖像糾正后的影像，采用線性灰度拉伸的方式進(jìn)行圖像增強(qiáng)，或根據(jù)圖像特征也可以采用其他方式進(jìn)行圖像增強(qiáng)。4.2.2圖像的拼接和剪裁圖像的拼接和剪裁的處理要求如下：a)相鄰的兩景或兩景以上影像（影像應(yīng)具備重疊區(qū)域），拼接成為完整的研究區(qū)，對(duì)于兩景色差較大影像進(jìn)行拼接時(shí)，應(yīng)對(duì)影像進(jìn)行色調(diào)調(diào)整，使拼接后影像具有一致性；b)按照研究區(qū)域的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行剪裁；c)剪裁后，按照湖泊、河流、水庫、水體面積的研究方法進(jìn)行水體面積提取。5水體面積監(jiān)測(cè)技術(shù)5.1監(jiān)測(cè)手段利用靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星等遙感監(jiān)測(cè)資料對(duì)湖泊、河流、水庫水體進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)（常用靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星參見附錄A）。5.2監(jiān)測(cè)條件可支持遙感數(shù)據(jù)的下載、整理、分析等的硬件設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員，同時(shí)還應(yīng)具備遙感圖像處理軟件、地理信息系統(tǒng)圖像處理分析軟件以及相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的設(shè)備。5.3遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯監(jiān)測(cè)方法5.3.1靜止衛(wèi)星呼倫貝爾的湖泊、河流、水庫、水體面積監(jiān)測(cè)，采用經(jīng)驗(yàn)閾值法提取，主要采用葵花9衛(wèi)星提取，盡可能采用晴空數(shù)據(jù)，空間分辨率為500m（參見附錄B根據(jù)葵花9衛(wèi)星第三通道地表反射率小于0.05的閾值提取湖泊、河流、水庫、水體面積。5.3.2極軌衛(wèi)星5.3.2.1中分辨率成像光譜儀監(jiān)測(cè)呼倫湖等（面積＞100km2）湖泊、河流、水庫、水體面積，采用經(jīng)驗(yàn)閾值法或植被指數(shù)法，同時(shí)盡可能采用晴空數(shù)據(jù)，空間分辨率為250m（極軌衛(wèi)星相關(guān)參數(shù)參見附錄C和附錄D）。應(yīng)用中分辨率成像光譜儀（MODIS-Terra/Aqua或FY3-MERSI）監(jiān)測(cè)湖泊、河流、水庫、水體面積，采用經(jīng)驗(yàn)閾值法或歸一化差異指數(shù)法。其中經(jīng)驗(yàn)閾值法模型見公式（1植被指數(shù)≥0像元判為水體。2DB1507/T89—2023式中：B1——中分辨率成像光譜儀的可見光通道第1通道的地表反射率；B2——中分辨率成像光譜儀的可見光通道第2通道的地表反射率。5.3.2.2資源衛(wèi)星主要是用來檢測(cè)面積≤100km2，也可用于區(qū)域跨度較小遙感面積監(jiān)測(cè)，采用經(jīng)驗(yàn)閾值法或水體指數(shù)法或歸一化差異水體指數(shù)法，同時(shí)盡可能采用晴空數(shù)據(jù)（相關(guān)參數(shù)及水體指數(shù)模型參見附錄E～I(xiàn)）。美國陸地衛(wèi)星資料監(jiān)測(cè)湖泊、河流、水庫、水體面積，采用經(jīng)驗(yàn)閾值法或歸一化差異水體指數(shù)法。其中歸一化差異水體指數(shù)法見公式（2進(jìn)行提取。ZTM∈(0.17,0.19)&Z∈(0.20,0.22)式中：TM——LANDSATTM衛(wèi)星歸一化差異水體指數(shù)；Z——LANDSAT8/OLI衛(wèi)星歸一化差異水體指數(shù)。環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星資料監(jiān)測(cè)湖泊、河流、水庫、水體面積，采用經(jīng)驗(yàn)閾值法或歸一化差異水體指數(shù)法進(jìn)行提取。其中歸一化差異水體指數(shù)Z參考值域?yàn)椤?即為水體。其經(jīng)驗(yàn)閾值法提取閾值見公式（3進(jìn)行提取。B4/B2<0.9&B4<0.05式中：B4——環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星CCD傳感器第4通道的地表反射率；B2——環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星CCD傳感器第2通道的地表反射率。高分一號(hào)、高分二號(hào)、高分六號(hào)監(jiān)測(cè)湖泊、河流、水庫、水體面積，在地勢(shì)平坦地區(qū)采用歸一化差異水體指數(shù)法進(jìn)行提取，其歸一化差異水體指數(shù)值域≥0即為水體。在陰影區(qū)，采用陰影區(qū)歸一化差異水體指數(shù)，其區(qū)分水體和陰影信息提取湖泊、河流、水庫、水體面積計(jì)算方法見公式（4進(jìn)行提取。當(dāng)SWI≥0.03時(shí)，即為水體。SWI=(Rblue+Rgree??R?ir)/si?Z式中：SWI——?dú)w一化差異水體指數(shù)；Rblue——高分一號(hào)、高分二號(hào)、高分六號(hào)衛(wèi)星CCD傳感器藍(lán)光地表反射率；Rgreen——高分一號(hào)、高分二號(hào)、高分六號(hào)衛(wèi)星CCD傳感器綠光地表反射率；Rnir——高分一號(hào)、高分二號(hào)、高分六號(hào)衛(wèi)星CCD傳感器近紅外地表反射率；Z——太陽高度角。5.4目視解譯監(jiān)測(cè)方法5.4.1直接判讀法主要利用假彩色合成的方法。盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成，合成后水體呈現(xiàn)黑色、藍(lán)色和綠色（取決于水的深度以及水中所含的雜質(zhì)植被呈紅色。利用該特征，通過專業(yè)人員的觀察獲取水體面積。5.4.2多源地物分類識(shí)別法3DB1507/T89—2023根據(jù)直接判讀法提取創(chuàng)建水體特征文件。利用水體特征文件的波譜信息對(duì)遙感圖像進(jìn)行要素樣本分析。利用最大似然分類方法，即根據(jù)最大似然比貝葉斯判決準(zhǔn)則法建立非線性判別函數(shù)集，選擇訓(xùn)練區(qū)，計(jì)算各待分類樣區(qū)的歸屬概率見公式（5進(jìn)行分類。式中：A——水體要素分類；B——非水體要素分類。5.5水體面積計(jì)算方法湖泊、河流、水庫、水體二值圖數(shù)據(jù)中所有水體像元總數(shù)和單個(gè)像元面積的乘積，即為湖泊、河流、水庫、水體面積，其具體技術(shù)方法見公式（6）。式中：S——湖泊、河流、水庫、水體面積；P——水體像元總數(shù)；R——某種衛(wèi)星資料的像元面積，其技術(shù)方法見公式（7）。式中：A——衛(wèi)星的空間分辨率，空間分辨率的單位應(yīng)轉(zhuǎn)化為km2。5.6水體面積變化時(shí)序特征判別方法對(duì)于監(jiān)測(cè)時(shí)長超過10年的水體面積時(shí)序分析其面積變化強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用面積變化強(qiáng)度公式進(jìn)行分析，其水體面積動(dòng)態(tài)變化率見公式（8）。當(dāng)K≥0時(shí)表示面積擴(kuò)張，K＜0表示面積縮減，當(dāng)│K│>1時(shí)表示湖泊面積變動(dòng)劇烈。式中：K——水體面積動(dòng)態(tài)變化率；Sb——截止研究年；a——初始年；τ——初始年和截止年的時(shí)間間隔。5.7監(jiān)測(cè)流程靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星水體面積遙感監(jiān)測(cè)（符合附錄I和附錄J的要求）：a)資料選擇5～10月期間，選擇白天晴空衛(wèi)星遙感資料，盡可能選擇星下點(diǎn)附近資料；b)資料預(yù)處理，通過真彩色合成檢查圖像質(zhì)量，經(jīng)過圖像糾正、圖像增強(qiáng)、拼接、剪裁進(jìn)行預(yù)處理；4DB1507/T89—2023c)投影處理主要處理多通道數(shù)據(jù)集，生成投影圖像文件；d)數(shù)據(jù)提取，通過遙感水體監(jiān)測(cè)方法，對(duì)遙感數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析、提??；e)服務(wù)應(yīng)用，對(duì)提取的水體面積，進(jìn)行計(jì)算、行政邊界和經(jīng)緯度網(wǎng)格疊加、服務(wù)產(chǎn)品制作和發(fā)布；f)數(shù)據(jù)入庫，將服務(wù)產(chǎn)品和湖泊、河流、水庫、水體面積數(shù)據(jù)統(tǒng)一存入數(shù)據(jù)庫。5DB1507/T89—2023常用靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星類型常用靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星類型：a)靜止衛(wèi)星主要包括FY2C、FY2E和葵花9衛(wèi)星；b)極軌衛(wèi)星主要包括中分辨率成像儀衛(wèi)星和資源衛(wèi)星。中分辨率成像儀衛(wèi)星主要包括MODIS6DB1507/T89—2023葵花9靜止衛(wèi)星（可見光、紅外掃描輻射計(jì)）通道參數(shù)表B.1給出了葵花9靜止衛(wèi)星（可見光、紅外掃描輻射計(jì)）通道參數(shù)。表B.1通道參數(shù)表μmm1234567897DB1507/T89—2023MODIS中分辨率成像光譜儀通道參數(shù)表C.1給出了MODIS中分辨率成像光譜儀通道參數(shù)。表C.1通道參數(shù)表μmm1234567898DB1507/T89—2023表C.1通道參數(shù)表（續(xù)）μmm9DB1507/T89—2023FY3/MERSI中分辨率光譜成像儀通道參數(shù)表D.1給出了FY3/MERSI中分辨率成像光譜儀通道參數(shù)。表D.1通道參數(shù)表μmm123456789--DB1507/T89—2023LANDSATTM/ETM+光譜成像儀通道參數(shù)表E.1給出了LANDSATTM/ETM+（光譜成像儀）通道參數(shù)。表E.1通道參數(shù)表μmm12345678DB1507/T89—2023LANDSAT8/OLI光譜成像儀通道參數(shù)表F.1給出了LANDSAT8/OLI光譜成像儀通道參數(shù)。表F.1通道參數(shù)表μmm123456789DB1507/T89—2023HJ-1A/BCCD傳感器通道參數(shù)表G.1給出了HJ-1A/BCCD傳感器通道參數(shù)。表G.1通道參數(shù)表μmm1234DB1507/T89—2023GF1、GF2、GF6高分辨率光譜成像儀通道參數(shù)表H.1、H.2和表H.3給出了GF1、GF2、GF6高分辨率光譜成像儀通道參數(shù)。表H.1GF1通道參數(shù)表μmm12283456789表H.2GF2通道參數(shù)表μmm1124345表H.3GF6通道參數(shù)表μmm1228345DB1507/T89—2023常見衛(wèi)星影像水體面積提取指數(shù)I.1歸一化植被指數(shù)利用植被在紅光通道和近紅外通道的組合來定義植被指數(shù)，表征植被生長狀況和發(fā)育情況重要物理量。定義為：式中：NDVI——?dú)w一化植被指數(shù)；B2——波長在0.84μm～0.875μm的近紅外波段的地表反射率；B1——波長在0.62μm～0.67μm的紅光波段的地表反射率。I.2歸一化水體指數(shù)利用近紅外波段和短波紅外波段的反差突出影像中的水體信息。由于植被在近紅外波段的反射率最強(qiáng)，可采用近紅外波段與短波紅外波段的比值最大程度抑制植被信息，建立水體識(shí)別指數(shù)。定義為：式中：NDWI——?dú)w一化水體指數(shù)；B4——波長在0.85μm～0.88μm近紅外波段的地表反射率；B5——波長在1.55μm～1.85μm短波紅外波段的地表反射率。DB1507/T89—2023湖泊、河流、水庫、水體野外調(diào)查記錄表表J.1給出了湖泊、河流、水庫、水體野外調(diào)查記錄用表。表J.1湖泊、河流、水庫、水體野外調(diào)查記錄表DB1507/T89—2023[2]劉玉潔,楊忠東,等.MODIS遙感信息處理原理與算法[M].科學(xué)出版社.2001[4]趙英時(shí).遙感應(yīng)用分析原理與方法[M].科學(xué)出版社，2003[6]王志國,王楠,黃平平,等.基于遙感數(shù)據(jù)的岱海水體面積時(shí)空演變監(jiān)測(cè)方法研究[J].西部資[7]周斌,李航