DB37 T 4138-2020 花生生长参数卫星遥感监测技术方法.pdf

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1、 ICS 65.020.01 B 01 DB37 山东省 地方标准 DB37/T 4138 2020 花生生长参数卫星遥感监测技术方法 Method of monitoring peanut growth parameters with satellite remote sensing 2020 - 09 - 25 发布 2020 - 10 - 25 实施 山东省市场监督管理局 发布 DB37/T 4138 2020 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 监测流程 . 1 4.1 影像准备 . 1 4.2 影像预处理 . 1 4.

2、3 花生种植分布图绘制 . 1 4.4 生成无云覆盖的花生种植区反射率遥感影像 . 2 4.5 花生生长参数计算 . 2 5 监测产品制作 . 2 附录 A（资料 性附录） 常用的中高空间分辨率星载传感器及其通道参数 . 3 附录 B（资料性附录） 卫星数据预处理 . 4 附录 C（资料性附录） 花生生长参数卫星遥感监测模型 . 5 附录 D（资料性附录） 花生生长参数卫星遥感监测产品模板 . 8 DB37/T 4138 2020 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 2009给出的规则起草。 本标准由山东省农业农村厅提出并组织实施。 本标准由山东省农业标准化委员会归口。 本标准起草单位

3、：山东省农业可持续发展研究所、农业农村部华东都市农业重点实验室、中国农业 科学院农业资源与农业区划研究所、临沭县农业农村局、邹城市农业农村局、潍坊市农业农村技术推广 中心。 本标准主要起草人：隋学艳、卢艳丽、张剑、杭中桥、李学涛、梁 守真、王猛、王勇、侯学会。 DB37/T 4138 2020 1 花生生长参数卫星遥感监测技术方法 1 范围 本标准从卫星遥感影像准备、影像预处理、生长参数计算、监测产品制作等方面规定了基于卫星遥 感影像监测花生生长参数的方法。 本标准适用于花生全生育期株高、地上干生物量、植株含水量、叶绿素密度、叶片钾含量 5项生长 参数的卫星遥感监测。 2 规范性引用文件 下列

4、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 15968 遥感影像平面图制作规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 叶绿素密度 chlorophyll density 单位面积叶片叶绿素含量。 注： 单位为 mg/cm2。 3.2 叶片钾含量 leaf potassium content % 叶片钾素总量占叶片质量的百分比。 4 监测流程 4.1 影像准备 从卫星数据共享平台获取最新、空间分辨率最高、云覆盖度最低的卫星影像数据，常用的中高空间 分辨率星载传感

5、器及其通道参数参见附录 A。 4.2 影像预处理 获取的 卫星数据应进行辐射定标、大气校正、几何精校正、投影变换、云检测等预处理。数据预处 理要求见附 录 B。 4.3 花生种 植分布图绘制 DB37/T 4138 2020 2 利用植被指数序列，结合种植制度，绘制花生种植分布图。 4.4 生成无云覆盖的花生种植区反射率遥感影像 进行花生种植区裁剪、云区掩膜，得到无云覆盖花生种植区反射率遥感影像。 4.5 花生生长参数计算 在遥感影像处理软件中，对 4.4无云覆盖的花生种植区反射率遥感影像，利用已经建立的基于反射 率的生长参数反演模型，计算株高、地上干生物量、植株含水量、叶绿素密度、叶片钾含量

6、 5项花生生 长参数。生长参数模型参见附录 C。 5 监测产品制作 花生生长参数监测产品可采用文字信息、专题图和统计表格等形式表示。文字信息为描述卫星遥感 提取 有关信息，宜包括时间、范围、卫星及传感器、监测指标等。专题图应包括图名、图例、比例尺、 花生生长参数分布信息以及行政区域边界线。图廓整饰内容应按 GB 15968执行。统计表格应包括统计区 地名、统计数目等信息。花生生长参数卫星遥感监测产品模版参见附录 D。 DB37/T 4138 2020 3 A A 附 录 A （资料性附录） 常用的中高空间分辨率星载传感器及其通道参数 表 A.1给出了常用的中高空间分辨率星载传感器通道参数。 表

7、 A.1 常用的中高空间分辨率星载仪器通道参数 卫星 传感器 波段 波段范围 m 波段描述 星下点分辨率 m GF 1 WFV1 WFV2 WFV3 WFV4 1 0.450 0.520 蓝光（ Blue） 16 2 0.520 0.590 绿光（ Green） 16 3 0.630 0.690 红光（ Red） 16 4 0.770 0.890 近红外（ Near infrared） 16 HJ 1A/B CCD1 CCD2 1 0.430 0.520 蓝光（ Blue） 30 2 0.520 0.600 绿光（ Green） 30 3 0.630 0.690 红光（ Red） 30 4 0

8、.760 0.900 近红外（ Near infrared） 30 ZY 1 02C MS 2 0.52 0.59 绿光（ Green） 10 3 0.63 0.69 红光（ Red） 10 4 0.77 0.89 近红外（ Near infrared） 10 ZY 3 多光谱相机 1 0.450 0.520 蓝光（ Blue） 6 2 0.520 0.590 绿光（ Green） 6 3 0.630 0.690 红光（ Red） 6 4 0.770 0.890 近红外（ Near infrared） 6 SJ 9A 多光谱相机 2 0.450 0.520 蓝光（ Blue） 10 3 0.5

9、20 0.590 绿光（ Green） 10 4 0.630 0.690 红光（ Red） 10 5 0.770 0.890 近红外（ Near infrared） 10 Landsat OLI 2 0.450 0.515 蓝光（ Blue） 30 3 0.525 0.600 绿光（ Green） 30 4 0.630 0.680 红光（ Red） 30 5 0.854 0.885 近红外（ Near infrared） 30 DB37/T 4138 2020 4 B B 附 录 B （资料性附录） 卫星数据预处理 B.1 辐射定标 利用绝对定标系数将卫星影像 DN值图像转换为辐射亮度图像，转

10、换公式见 B.1： 0LaDNL . (B.1) 式中： L 辐射亮度值； DN 遥感影像像元亮度值（ Digital Number），无单位； A 绝对定标系数增益； L0 偏移量。 B.2 大气校正 基于辐射亮度值 L，通过输 入影像的头文件、波谱响应函数等信息，利用大气辐射传输模型，获得 地表真实反射率。 B.3 几何精校正 以经过地面控制点校正后的卫星影像为参考 影像 ，应选择不变地物的控制点进行几何精校正，且控 制点均匀分布在影像上，校正后的影像地理位置偏差应小于 1个像元。 B.4 投影变换 将卫星数据的投影坐标系转换成统一的投影坐标系，所有影像的投影坐标系宜转换成高斯克吕格投 影

11、和 2000国家大地坐标系。 B.5 云检测 宜采用阈值法或其他成熟的云检测判识方法对卫星影像进行云检测，以识别云区，并根据实际情况 调整云检测阈值，云覆盖区域像元应满足： 54.0NIRRED RR . (B.2) 式中： RRED 红光波段反射率； RNIR 近红外波段反射率。 DB37/T 4138 2020 5 C C 附 录 C （资料性附录） 花生生长参数卫星遥感监测模型 表 C.1 C.5给出了常用中高空间分辨率卫星，花生全生育期生长参数遥感监测模型。 表 C.1 花生株高卫星遥感监测模型 序号 卫星传感器 模型 1 GF1-wfv1 y=39.648-R3 534.375+R2

12、 502.411-R4 40.917 2 GF1-wfv2 y=39.562-R3 537.356+R2 499.328-R4 40.079 3 GF1-wfv3 y=39.434-R3 539.570+R2 495.524-R4 38.954 4 GF1-wfv4 y=39.5433-R3 544.816+R2 511.656-R4 40.107 5 HJ1A-ccd1 y=38.975-R3 545.775+R2 490.757-R4 35.517 6 HJ1A-ccd2 y=39.179-R3 562.423+R2 516.874-R4 37.258 7 HJ1B-ccd1 y=39.2

13、38-R3 562.025+R2 514.920-R4 37.932 8 HJ1B-ccd2 y=38.965-R3 561.813+R2 501.324-R4 35.267 9 ZY-1 02C y=39.323-R3 532.782+R2 485.684-R4 38.143 10 ZY-3 y=39.610-R3 535.276+R2 502.307-R4 40.501 11 SJ-9A y=39.391-R4 531.141+R3 488.394-R5 38.485 12 Landsat8-OLI y=39.448-R4 544.781+R3 486.830-R5 38.371 注： y

14、为花生株高，单位： cm； Ri为卫星第 i通道的波段反射率。 表 C.2 花生地上干生物量卫星遥感监测模型 注： y为花生地上干生物量，单位： kg/hm2； Ri为卫星第 i通道的波段反射率。 序号 卫星传感器 模型 1 GF1-wfv1 y=1644.589+R4 3619.014+R2 53511.573-R1 111491 2 GF1-wfv2 y=1602.205+R4 3767.698+R2 55732.274-R1 113389 3 GF1-wfv3 y=1577.651+R4 3973.182+R2 54458.201-R1 113323 4 GF1-wfv4 y=1625.

15、125+R4 3780.622+R2 53138.550-R1 111781 5 HJ1A-ccd1 y=1555.575+R4 4456.316+R2 52069.29-R1 116686 6 HJ1A-ccd2 y=1571.461+R4 4391.346+R2 52121.434-R1 116612 7 HJ1B-ccd1 y=1549.483+R4 4388.934+R2 54076.416-R1 117650 8 HJ1B-ccd2 y=1505.523+R4 4697.582+R2 52651.215-R1 117091 9 ZY-1 02C y=1713.897+R2 62708

16、.100-R3 59031.1 10 ZY-3 y=1633.118+R4 3619.499+R2 53931.824-R1 110980 11 SJ-9A y=1592.044+R5 3775.731+R3 55464.086-R2 112256 12 Landsat8-OLI y=1539.063+R5 4086.653+R3 48443.854-R2 107813 DB37/T 4138 2020 6 表 C.3 花生植株含水量卫星遥感监测模型 注： y为花生植 株含水量，单位： %； Ri为卫星第 i通道的波段反射率。 表 C.4 花生叶绿素密度卫星遥感监测模型 注： y为花生 叶绿素

17、密度，单位： mg/cm2； Ri为卫星第 i通道的波段反射率。 序号 卫星传感器 模型 1 GF1-wfv1 y=71.748+R4 11.457 2 GF1-wfv2 y=71.747+R4 11.463 3 GF1-wfv3 y=71.745+R4 11.470 4 GF1-wfv4 y=71.748+R4 11.457 5 HJ1A-ccd1 y=71.764+R4 11.412 6 HJ1A-ccd2 y=71.758+R4 11.442 7 HJ1B-ccd1 y=71.758+R4 11.442 8 HJ1B-ccd2 y=71.756+R4 11.452 9 ZY-1 02C

18、y=71.747+R4 461 10 ZY-3 y=71.753+R4 11.431 11 SJ-9A y=71.755+R5 11.428 12 Landsat8-OLI y=71.821+R5 11.114 序号 卫星传感器 模型 1 GF1-wfv1 y=0.049-R2 0.287+R1 0.553 2 GF1-wfv2 y=0.049-R2 0.307+R1 0.576 3 GF1-wfv3 y=0.049-R2 0.310+R1 0.592 4 GF1-wfv4 y=0.049-R2 0.293+R1 0.562 5 HJ1A-ccd1 y=0.048-R2 0.319+R1 0.

19、642 6 HJ1A-ccd2 y=0.048-R2 0.316+R1 0.636 7 HJ1B-ccd1 y=0.048-R2 0.327+R1 0.648 8 HJ1B-ccd2 y=0.048-R2 0.334+R1 0.667 9 ZY-1 02C y=0.058-R2 0.177 10 ZY-3 y=0.049-R2 0.290+R1 0.547 11 SJ-9A y=0.049-R3 0.306+R2 0.565 12 Landsat8-OLI y=0.049-R3 0.284+R2 0.562 DB37/T 4138 2020 7 表 C.5 花生叶片钾含量卫星遥感监测模型 序号

20、 卫星传感器 模型 1 GF1-wfv1 y=0.591+R4 0.556-R1 7.544 2 GF1-wfv2 y=0.562+R4 1.059-R1 26.925+R3 9.812 3 GF1-wfv3 y=0.563+R4 1.052-R1 26.733+R3 9.616 4 GF1-wfv4 y=0.590+R4 0.552-R1 7.497 5 HJ1A-ccd1 y=0.595+R4 0.563-R1 7.928 6 HJ1A-ccd2 y=0.596+R4 0.559-R1 7.922 7 HJ1B-ccd1 y=0.595+R4 0.574-R1 7.843 8 HJ1B-c

21、cd2 y=0.595+R4 0.574-R1 7.818 9 ZY-1 02C y=0.344+R4 0.551 10 ZY-3 y=0.588+R4 0.555-R1 7.378 11 SJ-9A y=0.563+R5 1.057-R2 27.328+R4 10.160 注： y为花生叶片钾含量， 单位： %； Ri为卫星第 i通道的波段反射率。 DB37/T 4138 2020 8 D D 附 录 D （资料性附录） 花生生长参数卫星遥感监测产品模板 山东省花生生长参数卫星遥感监测报告 单位名称 xx年 xx月 xx日 xx年 xx月 xx日山东省花生生长参数卫星遥感监测结果 基于 xx

22、卫星数据，监测山东省 xx县 xx个乡镇，花生株高、地上干生物量、植株含水量、叶绿素密度、 叶片钾含量 5项生长参数，监测情况如下。 山东省 xx县花生种植面积共 xx万亩， xx，最高值 xx，最低值 xx，按值大小范围分为 3类，其中高值 占 xx %，中值占 xx %，低值 占 xx %。 xx乡镇花生种植面积共 xx万亩， xx，高值占 xx %，中值占 xx %，低值占 xx %。 1、山东省 xx县花生 xx遥感监测情况（见图 D.1）。 图 D.1 xx 年 xx 月 xx 日山东省 *县花生干生物量遥感监测图 DB37/T 4138 2020 9 2、山东省 xx县花生 xx遥感监测情况统计（见表 D.1）。 表 D.1 xx 年 xx 月 xx 日山东省 xx 县花生 xx 统计表 行政区名称 面积 万亩 高值 % 中值 % 低值 % 莒南县 十字路街道 大店镇 文疃镇 坊前镇 板泉镇 洙边镇 石莲子 镇 岭泉镇 筵宾镇 涝坡镇 坪上镇 壮岗镇 团林镇 朱芦镇 道口镇 相沟镇 _