1、 ICS 65.020.01 CCS B 20 1301 石家庄市地方标准 DB 1301/T 415 2022 冬小麦 单产遥感 预测技术 规程 Technical regulation of predicting per unit area yield of winter wheat by remote sensing 2022-03-25 发布 2022-04-24 实施 石 家庄市市 场监督管 理局 发 布 DB 1301/T 415 2022 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引 用文件.1 3 术语和定 义.1 4 基本要求.1 数据要 求.1 软硬件 要求.2 5
2、预测流程.2 预测思 路.2 遥感影 像预处理.2 计算归 一化植被指数.2 提取冬 小麦种植分布.2 计算累 积有效积温.2 建立单 产预测模型.3 单产专 题图制作.3 6 预测报告.3 附录 A（规范 性）冬小 麦单产遥感预测技术流程.5 参考文献.7 图 A.1 冬小 麦单产遥感预测技术流程图.5 图 A.2 冬小 麦单产遥感预测程序流程图.6 DB 1301/T 415 2022 II 前 言 本文件按照GB/T 1.1 2020 标准化 工作导则 第1 部分：标 准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由 石家庄市农业农村局提出。本文件起草单位：河北省耕地质量监测保护中心、北京市
3、农林科学院信息技术研究中心。本文件主要 起草人：顾 晓鹤、蔡淑 红、董静、龙慧灵、李 旭光、潘瑜 春、郜允兵、周艳兵、齐琨、王淼、刘晓丽、王玉秀、刘萌萌、王亚玲、宋小颖、单芳、孙淑敏。DB 1301/T 415 2022 1 冬小麦 单产遥 感预测 技术规 程 1 范围 本文件确定了冬小麦单产预测的工作程序，规定了基础数据及软硬件要求、测产样点选布、冬小麦种植分布提取、单产遥感预测模型建立、单产预测等工作流程。本文件适用于石家庄市辖8 区13 县(市)的种植的 冬小麦单产遥感预测。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日
4、期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 15968 遥感影像平 面图制作规范 3 术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。4 基本要求 数据要求 4.1.1 卫星遥感影像 4.1.1.1 多光谱卫星影像 卫星影像具备蓝光波段450 nm 475 nm、绿光波段495 nm570 nm、红光波 段640 nm760 nm、近红外波段810 nm 870 nm，空间分辨率30 m 以内，时相为每年的冬小麦起身期、拔节期和开花期。4.1.1.2 影像质量 影像农用地 块上无云，传感器条带 噪声为0，影 像噪点小于1%，波段无缺 失，边缘
5、无 畸变，空间 位置准确，几何校正精度达到0.5 个 像元以内，地物特征清晰。4.1.2 基础地理数据 国家1:100 000 万行政边 界数据，国家1:100 000 耕地分布数据。4.1.3 气象数据 自播期起至遥感成像日期之间的累积有效积温。4.1.4 历史单产样本数据 DB 1301/T 415 2022 2 样本地块历史单产数据，由农业管理部门每年实割实测获取，要素包括经纬度位置、单产；样本地块面积大于20 亩，地块 规整，便于匹配遥感影像上地块空间位置；样本地块要求相对均匀分布于全县范围内，且包括高产、中产、低产各种水平；每个县样本数量大于20 个。软硬件要求 软件要求：具备卫星遥
6、 感影像处理 的基础功能，包括大气 校正、几何 纠正、影像 解译、波段 运算、统计分析等功能，如ENVI、ERDAS、ArcGIS 等。硬件要求：CPU2.9 GHz 以 上，内存8 G 以上，硬盘500 G 以上。5 预测流程 预测思路 冬小麦单产遥感预测的思路是获取本年度和历史参考年份冬小麦起身期、拔节期、开花期的遥感影像，计算归一化植被指数（），分别 计算本年度和历史年份自播期到遥感成像时间点的累积有效积温，建立基于有效积温调整的冬小麦单产预测模型，结合历史年份实际单产，进行县域尺度的冬小麦单产遥感预测与制图，预测技术流程应符合 附录A 的规定。遥感影像预处理 5.2.1 大气校正 根据
7、传感器参数对遥感影像进行辐射定标和 大气校正，获得影像所有波段的地表反射率数据。5.2.2 几何校正 对影像进行几何校正，校正后的卫星影像平地、丘陵地的平面坐标误差不应大于0.5 个像元。5.2.3 裁剪拼接 按照监测区范围、行政区划图对处理好的影像进行剪裁和拼接。计算归一化植被指数 确定遥感影像近红外波段和红光波段，在遥感处理软件中计算归一化植被指数（），区间为-1,1，得到 空间分布图，见公式（1）。(1)式中：近红外波段地表反射率；红光波段地表反射率。提取冬小麦种植分布 采用灰度分割法在耕地范围内提取冬小麦，对拔节期的NDVI 图像进行阈值分割，以=0.05 为临界阈值，当 0.05时提
8、取为 冬小麦，当 0.05 时识 别为非小麦。计算累积有效积温 DB 1301/T 415 2022 3 分别统计本年度和历史年份逐日气象数据，计算每日有效积温（Growing Degree Days，），见公式（2）。(2)式中：冬小麦 生长过程中某一天的有效 积温（）；为一天中最高气温（）；为一天中最低气温（）；为冬小 麦生长的基点气温，一般为0。分 别 计 算 本 年 度 和 历 史 参 考 年 份 的 自 播 期 起 至 遥 感 成 像 日 期 之 间 的 累 积 有 效 积 温（Cumulative growing Degree Days，），见公式（3）。(3)式中：n 为播期至遥
9、感成像时间的天数。建立单产预测模型 采用年际间的有效积温差异来调整NDVI，消除年际 间播期和遥感成像时间的差异。结合5.5 得到的 本年度和历史年份的累积有效积温，对本年度现势 图进行调整计算，见公式（4）。(4)式中：为采用有效积温调整过的冬小麦地块 值；为历史参考年份的冬小麦生长期内的累积有效积温；为本年度的冬小麦生长期内的累积有效积温；为从遥感影像上提取的本年度冬小麦地块 值。通过本年度调整后的 和历史年份的同期 作比值，结合历史单产实测样本，建立本年度冬小麦单产遥感预测模型，见公式（5）。(5)式中：为本年度冬小麦地块的单产，kg/hm2；为历史参考年份的冬小麦地块的单产，kg/hm
10、2；为历史 参考年份从遥感影像上提取的冬小麦地块的 值。单产专题图制作 在遥感 软件 中，将 调整 后的现 势、历史、历 史 单产数 据代 入公式（5），得到 本年 度单产预测结果，利用冬小麦种植分布图裁剪出本年度冬小麦单产空间分布图，并按照 GB/T 15968 制图。6 预测报告 冬小麦单产遥感预测结果经过专家会商形成预测报告，报告应包含如下内容：报告题目：XX 县（市、区）冬小麦单产遥感预测；DB 1301/T 415 2022 4 报告正文：包括具体使用数据、技术流程、具体步骤、预测结果和格局分析；附表：XX 县（市、区）分乡镇冬小麦单产遥感预测统计结果；附图：XX 县（市、区）冬小麦
11、单产遥感预测空间分布图。DB 1301/T 415 2022 5 A A 附录A（规范性）冬小麦单产遥感预测技术流程 A.1 冬小麦单产遥感预测的技术流程 冬小麦单产遥感预测的技术流程见图A.1。本 年 度 现 势 卫 星 影 像本年 度与历 史年份 气象数据历 史 同 期 卫 星 影 像计算NVDI统计 有效积 温计算 累积有 效积温 冬小 麦空间 分布历 史 单 产 数 据有 效 积 温 年 际 差 异调查NVDI历史NVDI冬小 麦单产 遥感预 测模型本年 度冬小 麦单产空 间 分 布 图 图A.1 冬小麦单产遥感预测技术流程图 A.2 冬小麦单产遥感预测工作程序流程 冬小麦单 产遥感
12、预测的工作程序流程见图A.2。DB 1301/T 415 2022 6 5.2 遥感影像预处理5.3 计算归一化植被指数5.4 提取冬小麦种植分布5.5 计算累计有效积温5.6 建立单产预测模型5.7 单产专题图制作开 始结 束 图A.2 冬小麦单产遥感预测程序流程图 DB 1301/T 415 2022 7 参考文 献 1 GB/T 14950 2009 摄影测量与 遥感术语2 GB/T 20257(所有部 分)国家基 本比例尺地图图式3 DZ/T 0143 1994 卫星遥感图像产品质量控制规范4 NY/T 205 1992 华北地区冬小麦公顷 产量6000kg(亩产400kg)栽 培技术规程5 QX/T 460 2018 卫星遥感产品图布局规范6 QX/T 474 2019 卫星遥感监测技术导则 水稻长势7 DB13/T 1217 2010 强筋冬小 麦调优栽培技术规程8 DB23/T 019 2008 小麦生产技 术规程9 DB23/T 1028 2006 农业信息 体系建设规范石家庄市地方标准 冬小麦单产遥感预测技术规程DB1301/T 4 152022河北省标准化研究院编辑、校对石家庄市工农路 368 号（0311-67501107）网站：WWW.BZSB.INFO202 2年4月第一版 DB1301/T 4 1 5202 2
