DB37 T 3791-2019 大蒜长势卫星遥感评估技术规范.pdf

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1、ICS 07.060 B 18 DB37 山东省 地 方 标 准 DB37/T 3791 2019 大蒜长势卫星遥感评估技术规范 Specification for evaluation techniques on satellite remote sensing of garlic growth status 2019 - 12 - 24 发布 2020 - 01 - 24 实施 山东省市场监督管理局 发布 DB37/T 3791 2019 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 术语和定义 . 1 3 数 据要求 . 2 4 评估时间 . 2 5 评估方法 . 2 6 评估流程

2、. 4 附录 A（规范性附录） 常用的中高空间分辨率星载传感器及其红光和近红外波段参数 . 5 附录 B（规范性附录） 大蒜长势等级地面调查评定指标 . 6 附录 C（资料性附录） 基于 GF-1/WFV 卫星数据的大蒜长势评估示例 . 7 参考文献 . 8 DB37/T 3791 2019 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 2009给出的规则起草。 本标准由山东省气象局提出并组织实施。 本标准由山东省气象标准化技术委员会（鲁 TC 16）归口。 本标准起草单位：山东省气候中心。 本标准主要起草人：李峰、胡先锋、薛晓萍、张承明、王晓默。 DB37/T 3791 2019 1 大蒜长势

3、卫星遥感评估技术规范 1 范围 本标准规定了大蒜长势卫星遥感评估的数据要求、评估时 间、评估方法和评估流程。 本标准适用于大蒜长势卫星遥感评估。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 红光波段 red band 星载仪器涵盖的 0.605 m 0.700 m的波长范围。 QX/T 474 2019,定义 2.4 2.2 近红外波段 near infrared band 星载仪器涵盖的 0.76 m 1.25 m的波长范围。 注： 传感器在近红外波段所接收到的辐射主要是太阳辐射的反射。 QX/T 474 2019,定义 2.5 2.3 归一化差值植被指数 normalized d

4、ifference vegetation index； NDVI 用于植被指数计算的近红外波段和可见光波段反射率之差与这两个波段反射率之和的比值。 QX/T 284 2015,定义 2.3 2.4 幼苗期 seedling stage 从大蒜初生叶展开到鳞芽及花芽开始分化的时期。 2.5 花芽和鳞芽分化期 flower bud and squamous bud differentiation stage 从大蒜花芽、鳞芽开始分化到分化结束的时期。 2.6 花茎伸长期 flower stem elongation stage 从大蒜花芽分化 至花茎形成和采收的时期。 DB37/T 3791 20

5、19 2 3 数据要求 3.1 数据源 卫星数据应源自携载红光波段和近红外波段传感器的中高空间分辨率（小于或等于 30 m）卫星，常 用的中高空间分辨率星载传感器及其红光和近红外波段参数见附录 A。 3.2 数据预处理 在 NDVI计算前，应对卫星数据做辐射定标、大气校正、几何精校正、投影转换及云检测处理。 4 评估时间 幼苗期长势评估时间在 12月中旬，花芽和鳞芽分化期长势评估时间在 3月下旬，花茎伸长期长势评 估时间在 4月中旬。 5 评估方法 5.1 单时次归一化差值植被指数（ NDVI） 计算单时次卫星数据的 NDVI，见公式（ 1）： REDN IR REDN IRN DVI RR

6、RRI . (1) 式中： INDVI 某个大蒜像元单时次的 NDVI； RNIR 近红外波段的反射率； RRED 红光波段的反射率。 5.2 NDVI 最大值合成 计算某个大蒜像元各时次的 NDVI，按第 4章规定的评估时间，选取长势评估日前 20天中的观测最大 值作为该像元多时次合成后的值，见公式（ 2）： ( ) m a x ( ( ,1 ) , ( , 2 ) , , ( , ) ) N D V I N D V I N D V I N D V II i I i I i I i t . (2) 式中： INDVI(i) 第 i个大蒜像元合成后的 NDVI； i 评估区域内大蒜像元序号；

7、INDVI(i,t) 第 i个大蒜像元第 t时次的 NDVI； t 观测总时次， t 2。 5.3 NDVI 均值 计算评估区域内所有大蒜像元 NDVI最大值合成后的算术平均值，见公式（ 3）： ri/ 1 ，mII m i iN D V I . (3) DB37/T 3791 2019 3 式中： NDVII 评估区域 NDVI均值； m 评估区域内大蒜像元总数； i 评估区域内大蒜像元序号； Ii 评估区域内第 i个大蒜像元合成后的 NDVI； r 评估区域代码。 5.4 NDVI 多年平均值 计算评估区域大蒜某生育期最近 5年以上所有年份的 NDVI平均值，见公式（ 4）： N n N

8、D V IN D V I snrINsrI 1 ),( 1),( . (4) 式中： ),( srINDVI 评估区域 r在生育期 s的 NDVI多年平均值； r 评估区域代码 ； s 大蒜生育期代码； N 统计总年份； n 年份序号； ),( snrINDVI 评估区域 r在第 n年生育期 s的 NDVI。 5.5 NDVI 距平值 计算评估区域当年大蒜某生育期 NDVI与该生育期 NDVI多年平均值的差值，见公式（ 5）： ),(),(),( srIsnrIsnrI ND V IND V IND V I . (5) 式中： ),( snrINDVI 评估区域 r在第 n年生育期 s的 ND

9、VI距平值； r 评估区域代码； s 大蒜生育期代码； n 年份序号； ),( snrINDVI 评估区域 r在第 n年生育期 s的 NDVI； ),( srINDVI 评估区域 r在生育期 s的 NDVI多年平均值。 5.6 NDVI 标准差 计算评估区域大蒜某生育期 NDVI多年平均值的标准差，见公式（ 6）： 2 1 1 ( , , )1 N NDVIn I r n sN . (6) 式中： NDVI标准差； N 统计总年份； n 年份序号； ),( snrINDVI 评估区域 r在第 n年生育期 s的 NDVI距平值。 DB37/T 3791 2019 4 5.7 长势判定条件 5.7

10、.1 利用大蒜幼苗期、花芽和鳞芽分化期和花茎伸长期的 NDVI 距平值与标准差综合判定大蒜长势， 将其划分为好、中、差 3 个等级，判定条件如下： a) 若 ),( snrINDVI ，则判定为长势好； b) 若 - ),( snrINDVI ，则判定为长势中； c) 若 ),( snrINDVI - ，则判定为长势差。 5.7.2 大蒜长势可分为好、中、差，大蒜长势等级地面调查评定指标见附录 B。 6 评估流程 大蒜长势卫星遥感评估应按下列流程操作： a) 读取预处理后的卫星数据； b) 计算单时 次 NDVI 和最大值合成值； c) 生成区域 NDVI 均值数据集； d) 计算幼苗期、花芽

11、和鳞芽分化期和花茎伸长期的 NDVI 多年平均值、 NDVI 距平值及标准差； e) 按大蒜长势判定条件，评估幼苗期、花芽和鳞芽分化期和花茎伸长期大蒜长势，基于 GF-1/WFV 卫星数据的大蒜长势评估示例参见附录 C； f) 在研究区大蒜种植分布图基础上，按第 4 章规定的评估时间，分别制作幼苗期、花芽和鳞芽分 化期和花茎伸长期大蒜长势专题图。 DB37/T 3791 2019 5 A A 附 录 A （规范性附录） 常用的中高空间分辨率星载传感器及其红光和近红外波段参数 表 A.1列出了常用的中高空间分辨率星载 传感器及其红光和近红外波段参数。 表 A.1 常用的中高空间分辨率星载仪器的红

12、光和近红外波段参数 星载传感器 波段 波段范围 m 波段描述 星下点分辨率 m GF-1/WFV 3 0.630 0.690 红光（ Red） 16.0 4 0.770 0.890 近红外（ Near infrared） 16.0 GF-1/PMS 4 0.630 0.690 红光（ Red） 8.0 5 0.770 0.890 近红外（ Near infrared） 8.0 GF-6/WFV 3 0.630 0.690 红光（ Red） 16.0 4 0.770 0.890 近红外（ Near infrared） 16.0 GF-6/PMS 4 0.630 0.690 红光（ Red） 8.

13、0 5 0.770 0.890 近红外（ Near infrared） 8.0 HJ-1/CCD 3 0.630 0.690 红光（ Red） 30.0 4 0.760 0.900 近红外（ Near infrared） 30.0 Landsat/TM 3 0.630 0.690 红光（ Red） 30.0 4 0.760 0.900 近红 外（ Near infrared） 30.0 Landsat/ETM+ 3 0.630 0.690 红光（ Red） 30.0 4 0.775 0.900 近红外（ Near infrared） 30.0 Landsat/OLI 4 0.630 0.680

14、 红光（ Red） 30.0 5 0.854 0.885 近红外（ Near infrared） 30.0 CBERS/CCD 3 0.630 0.690 红光（ Red） 19.5 4 0.770 0.890 近红外（ Near infrared） 19.5 DB37/T 3791 2019 6 B B 附 录 B （规范性附录） 大蒜长势等级地面调查评定指标 表 B.1给出了大蒜长势等级地面调查评定指标。 表 B.1 大蒜长势等级地面调查评定指标 大蒜 长势 地面调查评定指标 好 大蒜密度均匀，高度整齐，无缺苗断垄现象，无杂草，蒜薹发育良好，蒜头大，蒜瓣饱满，没有或仅有轻微的病虫害和气象灾

15、害，对生长影响极小，预计可达到丰产年景。 中 大蒜密度不太均匀，有少量缺苗断垄现象，高度欠整齐，有少量杂草，蒜薹发育一般，蒜头稍小，蒜瓣欠饱满，遭受病虫害或气象灾害较轻，预计可达到平均产量年景。 差 大 蒜密度不均匀，缺苗断垄严重，植株矮小，高度不整齐，杂草较多，蒜薹发育不好，蒜头小，蒜瓣不饱满，病虫害或气象灾害对大蒜有明显的抑制或产生严重危害，预计产量很低、是减产年份。 DB37/T 3791 2019 7 C C 附 录 C （资料性附录） 基于 GF-1/WFV 卫星数据的大蒜长势评估示例 表 C.1给出了基于 GF-1/WFV卫星数据的大蒜长势评估示例。 表 C.1 幼苗期、花芽和鳞芽

16、分化期和花茎伸长期大蒜长势遥感等级划分 大蒜 生育期 长势判定条件 长势 等级 NDVI 多年平均值 ),( srINDVI NDVI 距平值 ),( snrINDVI NDVI 标 准差 幼苗期 ),( snrINDVI 好 0.36 ),( snrINDVI -0.36 0.02 - ),( snrINDVI 中 ),( snrINDVI - 差 花芽和鳞 芽分化期 ),( snrINDVI 好 0.56 ),( snrINDVI -0.56 0.04 - ),( snrINDVI 中 ),( snrINDVI - 差 花茎伸 长期 ),( snrINDVI 好 0.65 ),( snrINDVI -0.65 0.04 - ),( snrINDVI 中 ),( snrINDVI - 差 DB37/T 3791 2019 8 参 考 文 献 1 QX/T 188 2013 卫星遥感植被监 测技术导则 2 QX/T 284 2015 甘蔗长势卫星遥感评估技术规范 3 QX/T 474 2019 水稻长势遥感监测技术导则 4 DB51/T 1707 2013 大蒜农业气象观测规范 _