HJ 1166-2021 全国生态状况调查评估技术规范——生态系统遥感解译与野外核查HJ 1166-2021.pdf

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1、中 华 人 民 共 和 国 国 家 生 态 环 境 标 准 HJ 1166 2021 全国生态 状况调查 评估技术 规范 生态 系统遥感 解译与野 外核查 Technical specification for investigation and assessment of national ecological status Remote sensing interpretation and field verification of ecosystem 本电子 版为 正式 标准 文本 ，由生 态环 境部 环境 标准 研究所 审校 排版 。 2021-05-12 发布 2021-08-01

2、实施 生 态 环 境 部 发 布 HJ 1166 2021 i 目 次 前 言 . ii 1 适 用范 围 . 1 2 规 范性 引用 文件. 1 3 术 语和 定义 . 1 4 总则 . 2 5 技 术流 程 . 2 6 遥 感解 译 . 2 7 野 外核 查 . 4 8 生 态系 统类 型解 译结 果 . 5 附录 A （ 规范 性附 录） 全 国生态 系统 分类 体系 表 . 6 附录 B （ 规范 性附 录） 解 译目标 特征 表 . 7 附录 C （ 规范 性附 录） 野 外详细 核查 和精 度验 证表 . 8 HJ 1166 2021 ii 前 言 为贯彻 中 华人 民共 和国 环

3、境保 护法 及 相关 法律 法规， 以及 全 国生 态状 况定期 遥感 调查 评 估 方 案 （ 环办 生态 201945 号） ，制 定本 标准 。 本标准 规定 了生 态系 统遥 感解译 与野 外核 查的 总则 、 技术 流程 、 遥 感解 译与 野 外检查 以及 生态 系 统 类型解 译结 果等 要求 。 本标准 的附 录 A 附录 C 为规范 性附 录。 本标准 为首 次发 布。 本标准 与以 下标 准同 属全 国生态 状况 调查 评估 技术 规范系 列标 准： 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 森林 生态 系统 野外观 测 （HJ 11672021）； 全国 生态 状况 调查

4、 评估 技 术规范 草地 生态 系统 野外观 测 （HJ 11682021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 湿地 生态 系统 野外观 测 （HJ 11692021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 荒漠 生态 系统 野外观 测 （HJ 11702021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 生态 系统 格局 评估 （HJ 11712021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 生态 系统 质量 评估 （HJ 11722021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 生态 系统 服务 功能评 估 （HJ 11732021）； 全国 生态 状况 调查

5、 评估 技 术规范 生态 问题 评估 （HJ 11742021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 项目 尺度 生态 影响评 估 （HJ 11752021）； 全国 生态 状况 调查 评估 技 术规范 数据 质量 控制 与集成 （HJ 1176 2021）。 本标准 由生 态环 境部 自然 生态保 护司 、法 规与 标准 司组织 制订 。 本标准 主要 起草 单位 ：生 态环境 部卫 星环 境应 用中 心、中 国科 学院 生态 环境 研究中 心。 本标准 生态 环境 部 2021 年 5 月 12 日批 准。 本标准 自 2021 年 8 月 1 日 起实施 。 本标准 由生 态环

6、境部 解释 。 HJ 1166 2021 1 全 国生态 状况调查 评估技 术规范 生态 系统 遥感 解译与 野外核查 1 适用范围 本标准 规定 了生 态系 统遥 感解译 与野 外核 查的 总则 、 技术 流程 、 遥 感解 译与 野 外检查 以及 生态 系 统 类型解 译结 果等 要求 。 本 标 准 适 用 于 全 国 及 省 级 行 政 区 陆 域 生 态 系 统 遥 感 解 译 与 野 外 核 查 ， 其 他 地 理 区 域 可 参 照 本 标 准 执 行 。 2 规范性引用 文件 本标准 引用 了下 列文 件或 其中的 条款 。凡 是注 明日 期的引 用文 件， 仅注 日期 的版本

7、 适用 于本 标 准 。 凡是未 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 标准 。 HJ 1176 全国生 态状 况调 查评 估技 术规范 数据 质量 控制 与集成 DD 2013 12 多光谱 遥感 数据 处理 技术 规程 GDPJ 06 遥感影 像解 译样 本数 据技 术规定 GDPJ 11 地理国 情普 查外 业调 查技 术规定 TD/T 1055 第三次 全国 国土 调查 技术 规程 3 术语和定义 下列术 语和 定义 适用 于本 标准。 3.1 生态系 统遥 感解 译 remote sensing interpretation of ecos

8、ystem 根据生 态系 统解 译标 志， 从遥感 影像 上定 性、 定量 地提取 出生 态系 统的 类型 、 面积 、 分 布、 结 构 等 有关信 息的 过程 。 3.2 生态系 统类 型 type of ecosystem 在自然 界一 定的 空间 内， 生物与 环境 构成 的一 类生 态系统 ，本 标准 中主 要包 括森林 、灌 丛、 草 地 、 湿地、 农田 、城 镇、 荒漠 和其他 生态 系统 类型 。 3.3 解译标 志 interpretation mark 能够直 接或 间接 反映 和判 别地物 信息 的影 像特 征， 包括形 状、 大小、 阴影 、 色调、 颜色、 纹理 、

9、 图 案、位 置及 布局 等直 接标 志和水 系、 地貌 、植 被等 间接标 志。 3.4 人机交 互 human-computer interaction 将计算 机自 动分 类和 识别 与目视 解译 相结 合， 在遥 感影像 分类 信息 提取 过程 中， 一 方面 发挥 解 译 人 员的经 验， 同时 又能 发挥 计算机 处理 图像 信息 优势 的一种 遥感 影像 解译 方法 。 HJ 1166 2021 2 3.5 野外核 查 field verification 根据抽 样点 位， 利用 定位 和拍摄 仪器 等对 定位 信息 和数据 进行 采集 ， 判 断每 个抽样 点遥 感解 译 生

10、 态 系统类 型与 实际 生态 系统 类型是 否一 致， 并拍 摄、 记录每 个抽 样点 位具 体核 查内容 的过 程。 4 总则 生态系 统遥 感解 译与 野外 核查应 遵循 规范 性、 可操 作性、 先进 性和 经济 与技 术可行 性的 原则 。 5 技术流程 本标准 制定 了遥 感解 译与 野外核 查的 相关 技术 流程 ，具体 如 图 1 。 图 1 生态系统 类型 遥感 解 译与 野外 核查 总体 技术 流程 6 遥感解译 6.1 数据收集与 预处 理 6.1.1 数据收集 需要收 集的 数据 包括 遥感 数据、 地面 调查 数据 和其 他辅助 数据 ： HJ 1166 2021 3

11、 a ）遥 感数 据： 收集 获取 待 解译区 域的 多源 遥感 影像 数据， 全国 尺度 优 于 30 m 。 b ）地 面调 查数 据： 获取 野 外调查 样本 和地 面采 集数 据等。 c ）其 他辅 助数 据： 收集 区 域内自 然地 理、 地形 地貌 、社会 经济 等其 他辅 助信 息和相 关资 料。 6.1.2 数据预处理 通过对 获取 的遥 感数 据进 行辐射 校正 、几 何精 校正 、大气 校正 、图 像配 准、 图像融 合、 波段 合 成 、 图 像 增强 、 拼接 与 裁剪 等一 系 列处 理 ， 形 成 适用 于开 展 解译 的 影像 数 据， 遥感 数 据质 量 控制

12、具 体依据 HJ 1176 的相 关要 求执 行， 预处理 方法 可参 考 DD 2013-12 和 TD/T 1055 的 相关 要求执 行。 6.2 建立分类体 系 根据解 译完 整性 的要 求和 所描绘 复杂 地物 要素 的数 量、 要 素状 态的 描述 深度 、 细节等 特性 建立 分 类 体系， 本标 准主 要采 用全 国二级 分类 系统 ，共 分为 级类 8 个， 级 类 24 个 ，具体 指标 体系 详见 附 录 A 中表 A.1 。 6.3 建立解译标 志 解译标 志是 能够 直接 或间 接反映 和判 别地 物信 息的 影像特 征等 ， 主 要包 括形 状、 大 小、 阴影 、

13、 色 调 、 颜 色 、 纹 理 、 图 案 、 位 置 、 布 局等直接标志和水系、 地貌、 植被等间接标志， 解译标志建立可参考 GDPJ 06 的相关 要求 执行 ，形 成解 译目标 特征 表， 详见 附 录 B 中表 B.1 。 6.4 人机交互解 译 6.4.1 信息源制备 6.4.1.1 根据 先验 知识 ，对 图 像上 各种 物体 特征 进行 选 取、 分析 、比 较、 推理 和 判断 ，然 后依 据分 类 体系对 地物 类别 进行 调整 。 6.4.1.2 对 图像 上的 各种 关系进 行描 述， 包括 ： a ）图 像上 的点 、线 、面 关 系； b ）各 种类 型地 物波

14、 谱曲 线 在不同 坐标 系中 的分 布关 系； c ）不 同地 理要 素之 间的 关 系，如 水系 、地 形、 地表 覆盖物 之间 的关 系； d ）各 类地 物在 时间 和空 间 上的变 化和 联系 等。 6.4.1.3 从系 统的 地学 观点 为 图像 上的 属性 、类 别和 关 系做 解释 并做 综合 分析 ， 得出 规律 性的 认识 以 及有价 值的 结论 。 6.4.2 图像解译系 统 处理遥 感影 像的 相关 软硬 件系统 。 6.4.3 交互环境 采用遥 感与 地理 信息 系统 等的可 视化 环境 。 6.4.4 交互方式 采用由 底向 上控 制和 由顶 向下控 制两 种交 互

15、方 法相 结合的 解译 方法 。 6.4.5 人机交互解 译 6.4.5.1 结 合目 视解 译与 处理过 程， 改进 自动 分类 体系。 6.4.5.2 融合 多源 参考 数据 ， 如遥 感信 息之 间或 遥 感 与 非遥 感信 息之 间的 信息 ， 构成 一组 新的 空间 信 息、一 种新 的合 成图 像。 6.4.5.3 利 用参 考数 据和 自动化 分类 体系 ，进 行遥 感影像 自动 化解 译， 最后 进行目 视解 译调 整。 HJ 1166 2021 4 7 野外核查 7.1 野外核查步 骤 7.1.1 确定核查区 域 根据核 查目 标、 区域 气候 条件、 自然 地理 、地 貌等

16、 基础地 理特 征确 定核 查区 域。 7.1.2 选择抽样方 法 根据生 态系 统结 构 、 景 观 格局特 征 、 核 查区 域地 理 复杂程 度等 选择 抽样 方法 。 服 务于 生态 系统 类型 地面核 查的 抽样 方法 主要 有三种 ： a ） 简 单随 机抽 样是 从总 体N 个 点位 中任 意抽 取n 个 作为样 本， 每个 样本 被抽 中的概 率相 等， 适用 于总体 个数 较少 的区 域； b ）系统 抽样 是按照 一定 的 抽样间 隔，从 总体 中抽取 样本， 适用于 总体 个数较 多的区 域（如 大片 均 匀地类 区） ； c ）分层抽样 是将总 体按照 属性特征分 成若

17、干 类型， 然后在各类 型中随 机抽取 样本，适用 于总体 由 差异明 显的 几部 分组 成的 区域（ 如地 形复 杂区 或交 错带等 ） 。 7.1.3 抽样点位空 间设 计 根据样 本空 间总 量 、 空 间 代表性 以及 历史 调查 数据 情况 ， 规 划抽 样点 空间 分 布， 满足 抽样 样本 总量 设计需 求， 平均 每 100 km 2 不少 于 1 个核 查点 。 7.1.4 确定核查时 间和 路 线 7.1.4.1 根 据遥 感影 像时 相等确 定核 查时 间。 7.1.4.2 根据 道路 、水 系、 人 口聚 集度 、解 译标 志和 任 务要 求等 确定 地面 核查 的 具

18、体 路线 ，具 体可 参 考 GDPJ 11 相关 要求 执行 。 7.1.5 样点核查 根据地 面核 查结 果 ， 结 合 样点信 息 ， 对 样点 生态 系 统类型 的准 确性 进行 核查 ， 形 成生 态系 统类 型野 外详细 核查 表， 详见 附 录 C 中表 C.1 。 7.2 野外核查指 标体 系 生态系 统类 型野 外核 查指 标见 表 1 ， 生态 系统 类型 野 外核查 指标 包括 ： 定 位信 息、 自然 地理因 素 和 生态系 统类 型。 表 1 生态系统 类型 野外 核查和 参数 验证 指标 核查内容 核查指标 指标含义 生态系统类型野外核查 定位信息 野外核查点的经度

19、、纬度和高程等，用定位工具获得 自然地理因素 影响生态系统生长发育的自然地理因素， 包括地形、 地貌、 气候、 植被、 水源等因素 生态系统类型 包括一、二级各生态系统类型，详见附录 A 中表 A.1 7.3 野外核查技 术方 法 7.3.1 定位信息 利用 GPS 等 定位 工具 及其 他辅助 信息， 获取 样点 的 经纬度 坐标 （ 采 用 2000 国 家大地 坐标） 和高 程 等信息 并记 录。 HJ 1166 2021 5 7.3.2 自然地理因 素 利用观 察法 对样 点的 地形 、地貌 、气 候、 植被 、水 源等自 然地 理特 征进 行调 查并记 录。 7.3.3 生态系统类

20、型 基于 GPS 、相机、 记录本 、解译标志、相关专业书籍等工具和资料，通过简单随机抽样、系统抽 样、 分 层系 统抽 样方 法相 结合的 方式 布设 样点 和样 线， 采 用野 外目 视判 断、 无人机 、 高 空间 分 辨 率 影 像 等手段 ，获 取生 态系 统类 型并填 写生 态系 统类 型野 外详细 核查 表， 详见 附 录 C 中表 C.1 。 7.4 精度验证 结合高 空间 分辨 率遥 感影 像以及 野外 核查 点位 照片 ， 对比 每个 样点 解译 结果 ， 以每个 类型 解译 的 正 确样点 数与 样点 总数 的百 分比作 为解 译精 度， 并采 用 Kappa 系数 进行

21、 辅助 验 证。统 计记 录每 个生 态 系 统 类 型 的 解 译 精 度 ， 要 求 生 态 系 统 一 级 类 型 解 译 精 度 达 到 95% ， 二 级 类 型 达 到 85% ， 未 达 到 解 译 精 度 的重新进行解译，达到解译精度的保留解译结果，填写生态系统类型野外精度验证表，详见附录 C 中表 C.2 和表 C.3。 8 生态系统类 型解 译结 果 经 过 人 机 交 互 遥 感 解 译 、 野 外 核 查 和 精 度 验 证 等 步 骤 ， 最 终 获 得 质 量 合 格 的 生 态 系 统 类 型 解 译 结 果 数据， 生态 系统 类型 应与 附录 A 中表 A.1

22、 一致 ，解 译结果 为生 态系 统评 估等 提供数 据依 据。 HJ 1166 2021 6 附 录 A （规范 性附 录） 全国生 态系 统分 类体 系表 表 A.1 全国生 态系 统分 类体系 表 级代码 级 分类 级代码 级分类 分类依据 1 森林生态系统 11 阔叶林 H=3 30 m ，C 0.2 ，阔叶 12 针叶林 H=3 30 m ，C 0.2 ，针叶 13 针阔混交林 H=3 30 m ，C 0.2 ，25% F 75% 14 稀疏林 H=3 30 m ，C=0.04 0.2 2 灌丛生态系统 21 阔叶灌丛 H=0.3 5 m ，C 0.2 ，阔叶 22 针叶灌丛 H=0

23、.3 5 m ，C 0.2 ，针叶 23 稀疏灌丛 H=0.3 5 m ，C=0.04 0.2 3 草地生态系统 31 草甸 K 1 ，土壤湿润，H=0.03 3 m ，C 0.2 32 草原 K 1 ，H=0.03 3 m ，C 0.2 33 草丛 K 1 ，H=0.03 3 m ，C 0.2 34 稀疏草地 H=0.03 3 m ，C=0.04 0.2 4 湿地生态系统 41 沼泽 地表经常过湿或有薄层积水，生长沼泽生和部分湿生、 水生或盐生植物，有泥炭积累或明显的浅育层，包括森 林沼泽、灌丛沼泽、草本沼泽等 42 湖泊 自然水面，静止 43 河流 自然水面，流动 5 农田生态系统 51

24、耕地 人工植被，土地扰动，水生或旱生作物，收割过程 52 园地 人工植被，C 0.2 ，包括经济 林等 6 城镇生态系统 61 居住地 城市、镇、村等聚居区 62 城市绿地 城市的公共绿地、居住区绿地、单位附属绿地、防护绿 地、生产绿地以及风景林地等 63 工矿交通 人工挖掘表面和人工硬表面，工矿用地、交通用地 7 荒漠生态系统 71 沙漠 自然，松散表面，沙质，C 0.04 72 沙地 分布在半干旱区及部分半湿润区的沙质土地，C 0.04 73 盐碱地 自然，松散表面，高盐分 8 其他 81 冰川/ 永久积雪 自然，水的固态 82 裸地 自然，松散表面或坚硬表面，壤质或石质，C 0.04 注

25、：C ：覆盖度/ 郁闭度；H ：植被高度（m）； F ：针叶树与 阔叶树的比例；K ：湿润指数。 HJ 1166 2021 7 附 录 B （规范 性附 录） 解译目 标特 征表 表 B.1 解译目 标特 征表 表编号：_ 建立人 ：_ 编号 生态系统类型 影像特征 空间特征 影像示例 置信度 1 2 3 注 1 ：生态系统类型为解译目 标的生 态系统类型。 注 2 ：影像特征为遥感影像的 形状、大小、阴影、色调、颜色、纹理、图案、位置、布局等特征。 注 3 ：空间特征为各生态系统 类型的空间分布、相邻地物、位置、布局、地形等特征。 注 4 ：影像示例为不同生态系 统类型的遥感影像示例。 注

26、5 ：置信度填“确定”或“ 疑似” 。 HJ 1166 2021 8 附 录 C （规范 性附 录） 野外详 细核 查和 精度 验证 表 表 C.1 生态系 统类 型野 外详细 核查 表 _ 省_ 市_ 县 核查日期 ：_ 核查人 ：_ 序号 核查点号 经度 纬度 高程 遥感生态系统类型 实际生态系统类型 个体照片号 景观照片号 说明 日期 1 2 3 注 1 ：核查点号按照解译后的 生态系统类型抽样出的野外核查点位的编号填写。 注 2 ：经纬度采用十进制度填 写，至少保留 6 位小数。 注 3 ：高程按照测得的高程填 写。 注 4 ：遥感生态系统类型按照 核查点遥感解译出的类型填写；实际生态

27、系统类型按照实地核查的类型填写。 注 5 ：个体照片号为近景照的 编号，一般按照“行政区划代码+ 核查点号+ 个体照片号”的 形式填写。 注 6 ：景观照片号为全景照的 编号，一般按照“行政区划代码+ 核查点号+ 景观照片号”的 形式填写。 表 C.2 级生 态系 统类 型野外 精度 验证 表 调查日期：_ 调查 人：_ 编号 生态系统类型名称 验证点总数量 准确的点数量 准确率 1 2 3 4 5 6 7 8 注 1 ：生态系统类型名称为附 录 A 中表 A.1 中的级分类的名称。 注 2 ：验证点总数量填写各生 态系统类型野外核查点位的总数量。 注 3 ：准确的点数量填写经野 外核查遥感生

28、态系统类型与实际生态系统类型一致的点数量。 注 4 ：准确率= 准确的点数量/ 验 证点总数量 100% ，单位为% 。 HJ 1166 2021 9 表 C.3 级生 态系 统类 型野外 精度 验证 表 调查日期：_ 调查 人：_ 编号 生态系统类型名称 验证点总数量 准确的点数量 准确率 11 12 13 14 21 22 23 31 32 33 34 41 42 43 51 52 61 62 63 71 72 73 81 82 注 1 ：生态系统类型名称为附 录 A 中表 A.1 中的级分类的名称。 注 2 ：验证点总数量填写各生 态系统类型野外核查点位的总数量。 注 3 ：准确的点数量填写经野 外核查遥感生态系统类型与实际生态系统类型一致的点数量。 注 4 ：准确率= 准确的点数量/ 验 证点总数量 100% ，单位为% 。