DB63 T 1929-2021 高原湖泊湖冰物候遥感监测技术.pdf

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1、ICS 07.060 CCS A 47 DB63 青 海 省 地 方 标 准 DB 63/T 19292021 高原湖泊湖冰物候遥感监测技术 2021 - 06 - 30发布 2021 - 10 - 01实施 青海省市场监督管理局 发 布 DB63/T 19292021 I 目 次 前言.IV 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 缩略语.2 5 湖冰遥感监测技术.3 5.1 归一化差分积雪指数.3 5.2 监测技术.3 6 湖冰物候信息提取方法.3 附录A （资料性） 湖冰物候的四个时间点及五个阶段示意图.5 附录B （资料性） 湖冰物候卫星遥感影像实例.6 参考文献

2、.7 DB63/T 19292021 II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020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。 本文件由青海省气象局提出并归口。 本文件起草单位：青海省气象科学研究所、青海省卫星遥感中心。 本文件主要起草人：李晓东、苏淑兰、姬海娟、史飞飞、石明明、苏文将。 本文件由青海省气象局监督实施。 DB63/T 19292021 1 高原湖泊湖冰物候遥感监测技术 1 范围 本文件规定了高原湖泊湖冰物候的定义和相关术语、缩略语，湖冰物候信息提取方法和遥感监测技 术。 本文件适用于高原湖泊湖冰遥感监测、评估，以及气候变化、湖冰物候与湖气相互作用等研究

3、工作。 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。 DB63/T 1565-2017 高寒积雪遥感监测评估方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 湖冰物候 湖泊水体长期适应季节性变化而出现的周期性结冰和冰融化的自然现象。 3.2 开始冻结日 湖泊表面连续5日有冰覆盖且覆盖面积湖泊总面积的10%，以该5日的首日作为开始冻结日。 3.3 完全冻结日 湖泊表面连续5日完全被冰覆盖，以该5日的首日作为完全冻结日。 3.

4、4 开始融化日 湖泊表面连续5日有液态水域且面积湖泊总面积的10%，以该5日的首日作为开始融化日。 3.5 完全融化日 DB63/T 19292021 2 湖泊表面连续5日全部为液态水域且之后不再有覆冰出现，以该5日的首日作为完全融化日。 3.6 冻结期 湖泊从开始冻结日至完全冻结日的阶段。 3.7 封冻期 湖泊从完全冻结日至开始融化日的阶段。 3.8 融化期 湖泊从开始融化日至完全融化日的阶段。 3.9 冰期 湖泊从开始冻结日至完全融化日有冰存续的阶段。 3.10 无冰期 湖泊从完全融化日至开始冻结日持续为液态水域的阶段。 3.11 归一化差分积雪指数 利用积雪在可见光强反射和短波红外强吸收

5、以及云在短波红外强反射的特性，建立用于积雪识别的 指数。 DB63/T 1565-2017,3.7 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 BUD：融化期（Break up duration）。 BUE：完全融化日（Break up ending date）。 BUS：开始融化日（Break up starting date）。 CFD：封冻期（Complete frozen duration）。 FD：冰期（Frozen duration）。 FUS：开始冻结日（Freeze up starting date）。 FUD：冻结期（Freeze up duration）。 FUE：完全冻结日（F

6、reeze up ending date）。 IA：湖冰面积（Ice Area）。 DB63/T 19292021 3 IFD：湖泊无冰期（Ice free duration）。 LA：湖泊总面积（Lake Area）。 NDSI：归一化差分积雪指数（Normalized Difference Snow Index）。 5 湖冰遥感监测技术 5.1 归一化差分积雪指数 按照DB63/T 1565-2017采用归一化差分积雪指数，计算方法见公式（1）： NDSI=（R RED R SIR ）/（R RED +R SIR ） （1） 式中： R RED 0.62m0.67m（红光）波段地表反射率；

7、 R SIR 1.62m1.65m（短波红外）波段地表反射率。 5.2 监测技术 对于FY-3系列、EOS/MODIS中分辨率成像光谱仪、NPP/VIIRS、FY-4A等具备R SIR 数据的卫星，湖 冰的判识条件见表1。 表1 FY-3、EOS/MODIS、NPP/VIIRS、FY-4A等具备R SIR 数据的卫星湖冰判识条件 指标 判识条件 NDSI NDSIth R0.86 R0.86th R0.55 R0.55th 注：NDSIth、R0.86th和R0.55th为阈值，初始参考值分别为0.40、11.00%和10.00%。 对于FY-2系列、NOAA系列AVHRR（NOAA15极轨气

8、象卫星之前）等不具备R SIR 数据的卫星，湖冰 的判识条件见表2。 表2 FY-2、NOAA系列AVHRR等不具备R SIR 数据的卫星湖冰判识条件 指标 判识条件 R RED a R REDTH D=T MIR b -T FIR c D th T FIR T RIRmaxth T FIR T FIRminth 注：R REDTH 、D th 、T FIRmaxth 和T FIRminth 为阈值，初始参考值分别为24.00%、15.00K、272.00K、251.00K。 a R RED 0.62m0.67m（红光）波段的地表反射率。 b T MIR 3.50m4.00m（中波红外）波段的

9、地表亮度温度。 c T FIR 10.30m11.30m（远红外）波段的地表亮度温度。 6 湖冰物候信息提取方法 湖冰物候包含开始冻结日、完全冻结日、开始融化日、完全融化日四个时间点，以及冻结期、封冻 期、融化期、冰期、无冰期五个阶段，详见附录A。湖泊总面积（LA）应为近15天内晴空条件下提取的 湖泊最大面积。 a) 湖冰物候四个时间点的信息提取 DB63/T 19292021 4 1) 开始冻结日（单位:日）的信息提取方法见公式（2），开始冻结日卫星遥感影像特征见附 录B中a）。 FUS, ifIA0.1 LA（2） 2) 完全冻结日（单位:日）的信息提取方法见公式（3），完全冻结日卫星遥感

10、影像特征见附 录B中b）。 FUE, ifIA = LA（3） 3) 开始融化日（单位:日）的信息提取方法见公式（4），开始融化日卫星遥感影像特征见附 录B中c）： BUS, ifIA0.9 LA（4） 4) 完全融化日（单位:日）的信息提取方法见公式（5），完全融化日卫星遥感影像特征见附 录B中d）。 BUE, ifIA = 0（5） b) 湖冰物候五个阶段的信息提取 1) 冻结期（单位：天）的信息提取方法见公式（6）。 FUD=FUEFUS +1（6） 2) 封冻期（单位：天）的信息提取方法见公式（7）。 CFD=BUSFUE +1（7） 3) 融化期（单位：天）的信息提取方法见公式（8）

11、。 BUD=BUEBUS+1（8） 4) 冰期（单位：天）的信息提取方法见公式（9）。 FD=BUEFUS+1（9） 5) 无冰期（单位：天）的信息提取方法见公式（10）。 IFD= FUSBUE+1（10） DB63/T 19292021 5 A A 附 录 A （资料性） 湖冰物候的四个时间点及五个阶段示意图 图A.1给出了湖冰物候的四个时间点：包括开始冻结日、完全冻结日、开始融化日、完全融化日， 以及五个阶段：包括冻结期、封冻期、融化期、冰期和无冰期。 表A.1 湖冰物候的四个时间点及五个阶段示意图 DB63/T 19292021 6 B B 附 录 B （资料性） 湖冰物候卫星遥感影像

12、实例 湖冰物候卫星遥感影像实例见图B.1。 a) 开始冻结日卫星遥感影像 b) 完全冻结日卫星遥感影像 c)开始融化日卫星遥感影像 d)完全融化日卫星遥感影像 图B.1 湖冰物候卫星遥感影像实例 DB63/T 19292021 7 参 考 文 献 1巩志.基于卫星遥感的青藏高原湖冰物候研究D.杭州师范大学,2018. 2王志颖,吴艳红,常军,张鑫,彭代亮. 青藏高原湖冰物候的时空变化及其影响因素J.北京工业大学学 报,2017,43(5):701-709. 3王志颖.青藏高原湖泊环境要素的多源遥感监测及其对气候变化响应D.山东师范大学,2017. 4汪关信,张廷军,杨瑞敏,钟歆玥,李晓东.从第三极到北极:湖冰研究进展J.冰川冻 土,2020,42(1):124-139. 5中国科学院南京地理与湖泊研究所.中国湖泊调查报告M.科学院出版社,2019. 6Leppranta, Matti. Freezing of Lakes and the Evolution of Their Ice Cover M.Springer-Verlag Heidelberg,2015. 7DB63/T 1565-2017,高寒积雪遥感监测评估方法S. _