小麥冠層葉片氮含量光學(xué)遙感智能監(jiān)測(cè)規(guī)程monitoringofwheatcanopyleafnitrogenco2025-10-30發(fā)布江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布Ⅰ前言 Ⅲ 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4智能監(jiān)測(cè)流程 5監(jiān)測(cè)產(chǎn)品制作 附錄A（資料性）無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理 附錄B（資料性）衛(wèi)星數(shù)據(jù)預(yù)處理 附錄C（資料性）小麥冠層氮含量無(wú)人機(jī)遙感智能監(jiān)測(cè)模型 附錄D（資料性）小麥冠層氮含量衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測(cè)模型 參考文獻(xiàn) Ⅲ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。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由江蘇省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳提出并組織實(shí)施。本文件由江蘇省農(nóng)作物標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本文件起草單位：揚(yáng)州大學(xué)、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、揚(yáng)州市耕地質(zhì)量保護(hù)站、江蘇諾麗慧農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限公司、農(nóng)芯（南京）智慧農(nóng)業(yè)研究院有限公司。吳文彪。DB32/T5235—20251小麥冠層葉片氮含量光學(xué)遙感智能監(jiān)測(cè)規(guī)程本文件以無(wú)人機(jī)影像和中高分辨率衛(wèi)星影像為多源遙感數(shù)據(jù)，規(guī)定了智能監(jiān)測(cè)流程、監(jiān)測(cè)產(chǎn)品制作等要求。本文件適用于江蘇省小麥種植區(qū)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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。GB/T20257.2國(guó)家基本比例尺地圖圖式第2部分：1∶50001∶10000地形圖圖式3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1冠層葉片氮含量canopyleafnitrogencontent冠層葉片氮素總積累量占冠層葉片干物質(zhì)總重的百分比。注：以%或者g/g表示。3.2數(shù)據(jù)拼接dataintegration將多幅具有重疊部分的遙感圖像制作成一幅連續(xù)的大尺度遙感影像。3.3中高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)mediumandhighspatialresolutionsatelliteimages空間分辨率優(yōu)于30m的光學(xué)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。3.4多時(shí)相影像multi?temporalimages不同時(shí)間獲取的同一地區(qū)的影像。[來(lái)源：NY/T4370—2023，有修改]3.5航跡范圍flightpathrange在特定時(shí)間內(nèi)，航空器、船舶或其他交通工具在其航行或飛行過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的空間區(qū)域。注：包括起點(diǎn)、終點(diǎn)以及其間的路徑和可能的偏差區(qū)域。歸一化植被指數(shù)normalizeddifferencevegetationindex;NDVI近紅外、紅外兩個(gè)波段的反射率之差除以二者之和。4智能監(jiān)測(cè)流程智能監(jiān)測(cè)流程見圖1。圖1小麥冠層葉片氮含量遙感智能監(jiān)測(cè)流程圖34.2影像獲取在小麥返青期至灌漿期，依據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍及監(jiān)測(cè)精度，獲取適宜的無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)或中高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)：a）無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)；b）中高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。4.2.2無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)按照以下步驟測(cè)量數(shù)據(jù)：傳感器鏡頭垂直向下，數(shù)據(jù)空間分辨率優(yōu)于5cm，且至少包括紅波段（650nm±16nm）、綠波段小麥返青期至灌漿期是小麥氮素需求最多的時(shí)期，監(jiān)測(cè)能反映小麥真實(shí)氮素狀況；在小麥返青期至灌漿期，于晴朗、少云或微風(fēng)的天氣，北京時(shí)影像獲取時(shí)間與地面調(diào)查時(shí)間保持一致。影像區(qū)域要超過(guò)監(jiān)測(cè)區(qū)域四周1個(gè)以上航跡范圍。利用現(xiàn)成的監(jiān)測(cè)區(qū)域田塊邊界，設(shè)置飛行高度：12m，飛行速度：1m/s，航向重疊率80%，旁向重疊率70%，每個(gè)航點(diǎn)自動(dòng)觸發(fā)拍照，傳感器鏡頭嚴(yán)格垂直向下。自動(dòng)生成航線后，確認(rèn)航線覆蓋完整監(jiān)測(cè)區(qū)域，開始執(zhí)行飛行任務(wù)。4.2.3中高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)按照以下要求選擇衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)：a）所選光學(xué)影像空間分辨率優(yōu)于30m，且至少包括藍(lán)波段（450nm~510nm）、綠波段（510nm~b）所選光學(xué)影像云覆蓋量<5%，且重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)無(wú)云覆蓋；c）所選光學(xué)影像全景色調(diào)均勻，無(wú)明顯突變、變形、噪聲、條帶；d）所選衛(wèi)星數(shù)據(jù)成像時(shí)間與地面調(diào)查時(shí)間相差不超過(guò)3d~5d。4.3影像預(yù)處理4.3.1無(wú)人機(jī)遙感影像預(yù)處理進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接、輻射定標(biāo)、幾何校正等預(yù)處理。影像預(yù)處理方法見附錄A。4.3.2中高分辨率衛(wèi)星遙感影像預(yù)處理進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正、投影變換、云檢測(cè)等預(yù)處理。其中，影像需進(jìn)行幾何校正以消除畸變，融合多源數(shù)據(jù)提高空間和光譜分辨率，增強(qiáng)操作提升影像對(duì)比度與細(xì)節(jié)表現(xiàn)。影像預(yù)處理方法見附錄B。4.3.3無(wú)人機(jī)反射率影像生成利用現(xiàn)成的田塊邊界，生成田塊邊界的矢量數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行小麥種植區(qū)裁剪、拼接，得到全覆蓋小麥種植區(qū)反射率影像。44.3.4中高分辨率衛(wèi)星反射率影像生成利用NDVI等植被指數(shù)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域種植制度信息，提取小麥種植區(qū)掩膜，并進(jìn)行云檢測(cè)與去除，生成無(wú)云覆蓋的小麥種植區(qū)反射率影像。影像時(shí)間序列至少需覆蓋小麥生育期內(nèi)的關(guān)鍵階段（如返青、拔節(jié)、抽穗、灌漿建議使用不少于4期~6期的高質(zhì)量影像數(shù)據(jù)。為滿足植被指數(shù)計(jì)算及農(nóng)作物識(shí)別需求，衛(wèi)星影像應(yīng)至少包含紅波段、綠波段和近紅外波段等關(guān)鍵光譜波段。4.4小麥冠層葉片氮含量計(jì)算小麥冠層葉片氮含量的計(jì)算按以下步驟進(jìn)行：針對(duì)小麥種植區(qū)無(wú)人機(jī)反射率影像，在遙感影像處理軟件中，利用已建立的基于無(wú)人機(jī)反射率影像小麥冠層葉片氮含量智能監(jiān)測(cè)模型，計(jì)算目標(biāo)田塊范圍內(nèi)的小麥冠層葉片氮含量。小麥冠層葉片氮含量智能監(jiān)測(cè)模型參見附錄C。針對(duì)小麥種植區(qū)中高分辨率衛(wèi)星反射率影像，在遙感影像處理軟件中，利用已建立的基于衛(wèi)星反射率影像小麥冠層葉片氮含量智能監(jiān)測(cè)模型，計(jì)算目標(biāo)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的小麥冠層葉片氮含量。小麥冠層葉片氮含量智能監(jiān)測(cè)模型參見附錄D。為確保小麥冠層葉片氮含量估算結(jié)果的準(zhǔn)確性，需進(jìn)行精度檢驗(yàn)與結(jié)果修正。首先，選取有代表性的20株小麥冠層葉片采樣，帶回實(shí)驗(yàn)室殺青、烘干、粉碎，稱取0.2g左右干樣，用濃H2SO4在有催化劑的條件下消煮，采用凱氏定氮法測(cè)定葉片全氮含量作為真實(shí)值，并利用均方根誤差、平均絕對(duì)誤差和決定系數(shù)等指標(biāo)評(píng)估估算精度。若估算結(jié)果存在系統(tǒng)性偏差，可通過(guò)偏差校正模型或空間插值方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正。5監(jiān)測(cè)產(chǎn)品制作小麥冠層葉片氮含量監(jiān)測(cè)報(bào)告應(yīng)包含監(jiān)測(cè)過(guò)程、統(tǒng)計(jì)過(guò)程和生成報(bào)告，并通過(guò)文字描述、專題圖和統(tǒng)計(jì)表格等多種方式呈現(xiàn)。文字內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)的時(shí)間、區(qū)域、所用無(wú)人機(jī)平臺(tái)及其傳感器、地面分辨率、衛(wèi)星及傳感器信息以及監(jiān)測(cè)指標(biāo)等詳細(xì)信息。專題圖的內(nèi)容包括圖名、圖例、比例尺、小麥生長(zhǎng)參數(shù)分布圖和行政區(qū)域邊界線等，圖廓的設(shè)計(jì)和修飾應(yīng)符合GB/T20257.2要求。統(tǒng)計(jì)表格應(yīng)包括各統(tǒng)計(jì)區(qū)的名稱和相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。DB32/T5235—2025(資料性)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖見圖A.1。<1個(gè)像元圖A.1數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖6A.2圖像拼接基于匹配點(diǎn)、無(wú)人機(jī)POS數(shù)據(jù)（GPS/IMU）和相機(jī)參數(shù)，構(gòu)建影像間的空間幾何關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，基于數(shù)字表面模型進(jìn)行正射糾正與影像重采樣，最終融合生成無(wú)縫、色彩均勻且位置精度高的正射影像圖。A.3輻射定標(biāo)將獲取的無(wú)人機(jī)影像DN值圖像轉(zhuǎn)換為反射率圖像，轉(zhuǎn)換公式為：Rrs=DN×DB×B…………（A.1）式中：Rrs——遙感反射率；DN——遙感影像像元亮度值（DigitalNumberDB——定標(biāo)板像元亮度值；B——定標(biāo)板的校正系數(shù)。A.4幾何校正通過(guò)添加已知地理坐標(biāo)的地面控制點(diǎn)，對(duì)無(wú)人機(jī)影像進(jìn)行幾何校正。控制點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)影像大小和復(fù)雜度合理設(shè)置，一般不少于5個(gè)~10個(gè)，對(duì)于高精度要求區(qū)域建議設(shè)置更多?？刂泣c(diǎn)應(yīng)均勻分布在影像范圍內(nèi)，尤其應(yīng)在影像四角和中部布設(shè)，以保證校正精度和影像整體幾何一致性。校正后影像的地理定位誤差應(yīng)小于1個(gè)像元，以滿足后續(xù)空間分析需求。7DB32/T5235—2025（資料性）衛(wèi)星數(shù)據(jù)預(yù)處理B.1輻射定標(biāo)利用絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)將衛(wèi)星影像DN值圖像轉(zhuǎn)換為輻射亮度圖像，轉(zhuǎn)換公式為：L=DN×a+L0…………（B.1）式中：L——輻射亮度值；DN——遙感影像像元亮度值（DigitalNumbera——絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)增益；L0——偏移量。B.2大氣校正基于輻射亮度值L，通過(guò)輸入影像的頭文件、波譜響應(yīng)函數(shù)等信息，利用大氣輻射傳輸模型，獲得地表真實(shí)反射率。常用的大氣輻射傳輸模型包括MODTRAN或基于Sen2Cor（適用于Sentinel?2）、FLAASH（適用于ENVI）等工具的模型化處理。B.3幾何校正以經(jīng)過(guò)地面控制點(diǎn)校正后的衛(wèi)星影像為參考影像，應(yīng)選擇不變地物的控制點(diǎn)進(jìn)行幾何校正，且控制點(diǎn)均勻分布在影像上，校正后的影像地理位置偏差應(yīng)小于0.5個(gè)像元。B.4投影變換所有影像應(yīng)統(tǒng)一為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。中小尺度區(qū)域可使用高斯-克呂格投影；大尺度區(qū)域則應(yīng)根據(jù)范圍選擇更合適的投影方式，以避免畸變影響。B.5云檢測(cè)宜采用閾值法或其他成熟的云檢測(cè)判識(shí)方法對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行云檢測(cè)，以識(shí)別云區(qū)，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整云檢測(cè)閾值，云覆蓋區(qū)域像元應(yīng)滿足式（B.2RRED+RNIR>0.54…………（B.2）式中：RRED——紅光波段反射率；RNIR——近紅外波段反射率。8（資料性）小麥冠層氮含量無(wú)人機(jī)遙感智能監(jiān)測(cè)模型表C.1給出了兩種常用高空間分辨率無(wú)人機(jī)載荷，小麥全生育期冠層氮含量參數(shù)遙感智能監(jiān)測(cè)模型。表C.1小麥冠層氮含量無(wú)人機(jī)遙感智能監(jiān)測(cè)模型序號(hào)無(wú)人機(jī)傳感器模型1y=-0.766×（RRED-RNIR）/（RRED+RNIR）+3.7822P4M多光譜相機(jī)y=-0.902×（RRED-RGREEN）/（RRED+RGREEN）+4.836注：y為小麥冠層氮含量；RRED為無(wú)人機(jī)紅光波段反射率；RNIR為無(wú)人機(jī)近紅外波段反射率；RGREEN為無(wú)人機(jī)綠光波段反射率。DB32/T5235—20259（資料性）小麥冠層氮含量衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測(cè)模型表D.1給出了常用中高空間分辨率衛(wèi)星，小麥全生育期冠層氮含量參數(shù)遙感智能監(jiān)測(cè)模型。表D.1小麥冠層氮含量衛(wèi)星遙感智能監(jiān)測(cè)模型序號(hào)衛(wèi)星傳感器模型1Sentinel?2y=-0.788*（RBLUE-RGREEN）/（RBLUE+RGREEN）+4.8732Z