农作物种植面积遥感监测技术规程大蒜.doc

ICS 65.020.01B 07     DB37山东省地方标准DB 37/T 3240—2018     农作物种植面积遥感监测技术规程 大蒜Technical Rule for Crop Area Monitoring Using Remote Sensing Data:Garlic2018 - 08 - 17发布2018 - 09 - 17实施山东省质量技术监督局   发布DB37/T 3240—2018前  言本标准依据GB/T 1.1—2009给出的规则起草本标准由山东省农业厅提出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、山东省农业遥感工程技术研究中心、农业部华东都市农业重点实验室本标准主要起草人：梁守真、姚慧敏、王猛、隋学艳、侯学会、王祥峰、朱振林9农作物种植面积遥感监测技术规程 大蒜1　 范围本标准规定了基于Landsat OLI遥感影像的大蒜种植面积监测方法本标准适用于美国陆地卫星（Landsat）OLI遥感数据进行大蒜面积的监测与调查本标准适用于山东省大蒜集中种植区大蒜面积的监测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/T 14950 摄影测量与遥感术语GB/T 15968 遥感影像平面图制作规范GB/T 17694 地理信息术语GB/T 17798 地球空间数据交换格式GB/T18316 数字测绘成果质量检查与验收GJB 2700 卫星遥感器术语GJB 421A 卫星术语3　 术语和定义下列术语和定义适用于本标准3.1　大蒜种植面积监测 Garlic Area Monitoring对大蒜集中种植区大蒜面积的监控、测定3.2　Landsat 8 Operational Land Imager (OLI)陆地卫星-8陆地成像仪3.3　辐射定标Radiometric Calibration将传感器记录的无量纲的DN值转换成具有实际物理意义的大气顶层辐射亮度或反射率3.4　投影变换Projection Transformation将一种地图投影点的坐标变换为另一种地图投影点的坐标的过程3.5　归一化植被指数Normalized Difference Vegetation Index(NDVI) 定义为近红外波段反射率与红光波段反射率之差与之和的商，其计算公式为： (1)式中：RNIR—近红外波段反射率；RRED—红光波段反射率。

注1： 本标准RRED为Landsat OLI波段4（640 nm～670 nm）反射率；RNIR为Landsat OLI波段5（850 nm～880 nm）反射率3.6　归一化水指数 Normalized Difference Water Index(NDWI) 基于绿波段与近红外波段的归一化比值指数,它能有效凸显影像中的水体信息，其计算公式为： (2)式中：RNIR—近红外波段反射率；RGREEN—绿光波段反射率注1： 本标准RGREEN为Landsat OLI波段3（525 nm～600 nm）反射率； RNIR为Landsat OLI波段5（850 nm～880 nm）反射率4　 监测流程基于Landsat OLI遥感影像大蒜种植面积监测流程按照图1图1　 基于Landsat OLI遥感影像的大蒜种植面积监测流程5　 数据源5.1　 影像数据选择及其质量控制5.1.1　 Landsat OLI遥感数据5.1.1.1　 选择多时相的Landsat OLI遥感影像多光谱数据5.1.1.2　 影像时相要求：根据监测的目的确定影像时相，大蒜在10月上旬种植，5月中旬6月初收获为最大程度避免其他地类的影响，宜在大蒜生长前期（2月）、中期（4月）和后期（5月中下旬）分别选择一期影像。

5.1.2　 影像数据质量要求5.1.2.1　 集中云层的覆盖面积少于5 %，分散云层的覆盖总面积少于10 %5.1.2.2　 影像层次丰富、色彩清晰、色调均匀、反差适中5.1.2.3　 数据不存在条带、斑点噪声、行丢失等5.2　 地形数据选择及质量控制5.2.1　 地形数据收集监测区地形图、DEM数据(≤30 m)5.2.2　 数据质量要求5.2.2.1　 对纸质图要求其表面、平整度、符号、线条、图廓点及公里网完整5.2.2.2　 对电子图的要求，参照GB/T 18316执行5.3　 调查数据准备及质量控制5.3.1　 数据准备5.3.1.1　 收集监测区已有的土地利用/覆盖图、植被类型图、调查资料、统计数据等相关资料5.3.1.2　 熟悉监测区的种植结构、种植习惯以及大蒜主要分布区域5.3.1.3　 确定调查路线图，准备实地调查5.3.1.4　 根据选定的调查路线，选取典型大蒜种植样区，进行样点布设、外业图勾绘、样地描述、实地拍摄样点布设的方式、数目及空间分布依据监测区的范围、地形来确定样方点总量不少于50个，样点与样点之间至少间隔1000 m以上，并且样点在监测区内尽可能均匀分布。

布设的样点要远离村庄、道路、建筑、水体等非耕地区域，并要求120 m×120 m范围内全部为大蒜利用GPS对样点中心进行定位，并进行样地描述性记录，记录内容包括样地大蒜种植时间、预计收获时间、种植方式（覆膜/露天）、前茬和后茬作物种植情况等，同时对样地进行实地拍摄5.3.2　 数据质量要求选取与某一期遥感影像获取时间相近的时间进行调查，外业调查数据定位误差不超过10 m6　 影像处理6.1　 辐射定标基于卫星数据头文件提供的信息，利用绝对定标系数将灰度值(digital number， DN)图像转换为表观反射率图像，计算公式为： (3)式中：ρ—为大气顶层反射率；DN—为图像灰度值；bias—为偏移量；gain—为绝对定标系数增益，bias 和gain 统称为绝对定标系数，随着卫星传感器在轨时间的增加，绝对定标系数会发生改变6.2　 影像校正采用多项式对遥感影像校正均匀选取影像上明显、清晰、不随时间变化明显改变的地物控制点，要求每景影像至少选取30个控制点，对地形起伏较大地区加密控制点，精度控制在0.5个像元(15 m)内，采用双线性内插进行影像重采样，得到正射校正影像同时，定义坐标系统，进行投影变换。

将影像坐标系统转为Albers等积正割圆锥投影，其参数设置如下：投影类型Albers Conical Equal Area，第一条标准纬线纬度25°N，第二条标准纬线纬度47°N，中央经线经度105°E，坐标原点0°，东移0°，北移0°，椭球体和大地基准面WGS-846.3　 波谱指数计算基于Landsat OLI影像的第4波段和第5波段，计算归一化植被指数NDVI；基于Landsat OLI影像的第3波段和第5波段，计算归一化水指数NDWI7　 影像解译7.1　 确定监测区地物种类以监测区地物在Landsat OLI遥感影像数据上的可解译性为基础，结合实地调查和收集的资料，确定监测区的主要地类7.2　 建立主要地物类型解译标志根据影像上的色调、亮度、形状、纹理、地形以及地物间的相关关系，结合收集和实地调查的地物分布数据，建立监测区主要地物的解译标志 (参见附录B)7.3　 影像解译7.3.1　 计算大蒜生长期监测区遥感影像的NDWI，设定NDWI阈值，区分监测区的水体与非水体7.3.2　 针对非水体区域，参考相关的调查数据，分析植被与非植被地物的波谱特征和NDVI，设定相应阈值，区分植被与非植被。

7.3.3　 针对植被区，分析常绿植被的波谱特征和NDVI，设定NDVI阈值、波段阈值区分常绿植被和其他植被7.3.4　 在冬季，监测区作物主要为冬小麦和大蒜，分析冬小麦和大蒜的影像差异，依据NDVI阈值区分冬小麦和大蒜监测区主要地物类型遥感解译的主要流程按照图2图2　 影像解译流程7.4　 结果修正采用上述决策树方法分类后，仍然存在部分“错分”和“漏分”的像元，需要借助监测区的调查数据、土地覆盖等其他相关资料对分类结果进行人机交互修正8　 精度验证与评价8.1　 精度检验方法对监测区大蒜提取结果精度检验，可以采用两种方法：在有地面调查样点区域，选取地面样本点进行精度验证；对于无地面验证点的监测区，采用与进行大蒜面积监测的遥感影像获取时间相近、空间分辨率更高的遥感数据，随机选取不少于50个的样本用于精度评价8.2　 精度评价基于参考样点，统计被正确分类的像元，计算分类精度，要求精度达到90 %以上若达不到规定精度，修正分类结果，直至监测结果达到精度要求9　 监测产品制作9.1　 监测产品内容监测产品以文字、专题图及统计表格等形式表示大蒜种植面积监测结果文字信息是指描述卫星遥感提取有关信息：包括时间、范围、卫星及传感器、监测等级等。

大蒜种植面积遥感监测专题图包括图名、图例、比例尺、大蒜分布信息以及行政区域地理信息统计表格包括统计区地名、统计数目等信息9.2　 制图叠加各类境界线、道路、居民点等编图要素，加载公里格网、坐标、比例尺等地图整饰信息，图廓整饰内容按GB 15968执行，形成监测区大蒜遥感监测专题图9.3　 统计采用遥感影像处理软件或地理信息系统软件对监测区大蒜种植面积进行量算统计，面积以hm2为单位，精确到0.01AA附　录　A （资料性附录）Landsat OLI波段参数表A.1　 Landsat OLI波段参数波段名称波段(μm)空间分辨率(m)Band1 Coastal0.433–0.45330Band 2 Blue0.450–0.51530Band 3 Green0.525–0.60030Band 4 Red0.630–0.68030Band 5 NIR0.845–0.88530Band 6 SWIR 11.560–1.66030Band 7 SWIR 22.100–2.30030Band 8 Pan0.500–0.68015Band 9 Cirrus1.360–1.39030BB附　录　B （资料性附录）大蒜监测区主要地物及其解译标志(2月)表B.1　 大蒜监测区主要地物及其解译标志(2月)序号类型影像特征解译标志合成波段1冬小麦呈现亮绿色，成片分布，纹理细腻。

7542大蒜呈暗灰色，稍有绿色7543裸地紫红色，多为零散分布7544大棚蓝色，分散分布7545建设用地紫色，城镇有明显的道路网，乡村居民点分散分布有道路连接7546水体暗蓝色，河流呈条状，湖泊形状和面积大小不一7547常绿植被暗绿色，零散分布，主要出现在山区和城镇内部754_________________________________。