DB23 T 3177—2022 应用MODIS遥感数据进行天然草原生产力遥感监测技术规程.pdf

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1、ICS 65.020.01 CCS B 05 DB23/T 3177 2022 应用MODIS 遥感数据进行 天然草原 生产力遥 感监测技 术规程 2022-05-09 发布 2022-06-08 实施 黑 龙 江 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布黑龙江省地方标准 DB23 DB23/T 31772022 I 前 言 本 文件按 照GB/T 1.12020 标 准化工 作导 则 第 部 分:标准化 文件 的结构 和起 草规则 的 规定起草。请注意 本文 件的 某些 内容 可能涉 及专 利。本文 件的 发布机 构不 承担 识别 专利 的责任。本文件 由黑 龙江 省林 业和 草原局 提出。本

2、文件 起草 单位：黑 龙江 省林业 和草 原调 查规 划设 计院绥 化院、黑 河市 森林 草原火 灾预 防监 测中 心、黑龙江 省林 业和 草原 调查 规划设 计院、中 国农 业科 学院农 业资 源与 农业 区划 研究所、大 庆市 大同 区林 业和草原局、宾 县大 泉子 林场。本文件 主要 起草 人：任汉 屏、单 百娟、吕 长伟、邢 丽娜、孙东、姜 冰艳、郑 福祥、李占 峰、唐素、臧广平、聂莹 莹、王成 男、陈 树平。DB23/T 31772022 1 应用MODIS 遥感数 据进行 天然草原 生产力 遥感监测 技术规 程 1 范围 本文件 规定 了应 用MODIS 遥感数 据进 行天 然草

3、原生 产力遥 感监 测 的 MODIS 遥 感数据 处理、本 底资 料、调查样 地样 方设 置、草原 生产力 的测 定、监测 模型 的建立 和技 术档 案。本文件 适用 于应 用MODIS 遥感数 据进 行天 然草 原生 产力遥 感监 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 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。NY/T 1233 草 原资 源与 生 态监测 技术 规程 NY/T 2998

4、 草 地资 源调 查 技术规 程 DB23/T 2500 草原 植物 资 源调查 技术 规程 3 术 语和 定义 本文件 没有 需要 界定 的术 语与定 义。4 MODIS 遥感 数据 处理 4.1 遥感 数据 类型 天然草 原生 产力 遥感 监测 通常选 用中 分辩 率 的 MODIS 遥感 影像。通 常情 况下 使用 MOD13Q1 产 品。4.2 数据 选用 原则 覆盖监 测区，成 像时 间与 地面调 查时 间原 则上 保持 一致。4.3 数据 下载 使 用 国 内 外 公 开 发 布 的 MODIS 影 像 数 据。在 美 国 航 空 航 天 局（NASA)的 免 费 网 站 上 下

5、载，网 址http:/ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html。空 间分 辩率 为250 m。4.4 数据 处理 4.4.1 投 影转 换及 坐标 系 定义 使用MRT 软 件，将MODIS 投影转 换 为Albers Equal Area，坐标 系定 义 为 WGS84。使 用ArcGIS 软件 将WGS84 坐标 系的MODIS 数 据配准 到 CGCS2000 坐标 系。4.4.2 NDVI 提取 使用MRT 软 件，提取 各草 原图斑 的 NDVI 值。4.4.3 影 像的 裁剪、镶 嵌 处理 使用ArcGIS 软 件，叠加 监 测区域 矢量，对

6、 遥感 影像 进行裁 剪、镶嵌 等处 理。4.5 植被 指数 选择 天然草 原生 产力 遥感 监测 选用标 准的 归一 化植 被指 数（NDVI）。DB23/T 31772022 2 5 本 底资 料 各本底 资料 的矢 量数 据，均统一 为 CGCS2000 坐 标 系，本 底资 料包 括：a)各行政 区 划、地 形、道路、河流 等要 素的 矢量 数据；b)第三次 全国 国土 调查 确定 的全省 天然 草原 矢量 数据；c)各草原 类型、区 域矢 量数 据及各 年度 草原 清查、监 测数据；d)其它资 料包 括监 测区 的自 然地理 条件、社会 经济 概 况、草原 工程 建设、草原 利用状

7、况、畜 牧业 生产、草 原灾 害等。6 调 查样 地、调查 样方 6.1 调查 样地 6.1.1 样 地设 置 以草原 矢量 数据 为依 据，确定起 始样 地位 置，随 机 取样。按 纵横 等距 机械 布 设，剔除 不满 足设 置原 则的 样地，适 当调整样 地纵横 间距，达 到样地设 置数量 要求。通 常情况下，布设 样地数量 应实 际样地 数量的10%。6.1.2 样 地设 置原 则 样地应 具有 代表 性，设 置 在能真 实反 映和 代表 一定 区域内 草原 植被 和生 态状 况总体 水平 的地 段：a)能真 实反 映该 草原 植被 类 型和生 态状 况的 典型 地段；b)样地 应均 匀

8、分 布，与固 定 监测站 相协 调；c)草原 利用 方式、利 用强 度 不同，应分 别设 置样 地；d)各种 草原 类型 都应 设置 样 地；e)样地 所在 草原 区域 权属 应 一致。6.1.3 样 地数 量 按照地 面样 本和 遥感 数据 之间需 建模 型数 量及 监测 范围来 确定。除 固定 监测 站外，全省 草原 区内 样地500 个。6.1.4 样 地范 围 通常情 况下，样 方布 设在 样地内，样地 范围 为 1 km 1 km/个。6.2 调查 样方 6.2.1 样 方设 置 在样地 内，随机 设置 样方，样方 间距 应 遥感 影像 的 分辨率，用 MODIS 数 据进 行遥感

9、监测 时应250 m。现地调 查时，回 采样 方中 心坐标 并于 样方 框四 角设 置固定 标志。6.2.2 样 方设 置原 则 样方是 数据 采集 的基 本单 元，应 遵循 以下 原则 设置：a)在样 地中，一 个像 元内 设 置 5 个 调查 样方（四角 及 中心点 各一 个）其 平均 值 作为该 像元 的观 测值，每个样 地至 少获 取三 个像 元的观 测值；b)样方 距离 主要 道路、居 民 点距离50 m；c)样方 应设 置在 集中 连片、面积6.25 hm2的 草原 区域 内。6.2.3 样 方面 积 按照地 面植 被和 生态 类型 确定：a)草本 及矮 小灌 木草 原样 方 面积

10、为 1 m 1 m/个；b)具有 灌木 及高 大草 本植 物 草原样 方面 积为 10 m 10 m/个或 5 m 20 m/个。DB23/T 31772022 3 6.2.4 样 方调 查方 法 按照NY/T 1233、NY/T 2998 和DB23/T 2500 的规 定执行。6.3 复核 将设置 好的 样地 和样 方，叠加到 遥感 影像 和草 原矢 量图上，预 判监 测样 方位 置交通 状况 及进 行监 测的可行性，核实 确定 草原 分 区、类 型与要 求是 否一 致，样地、样方 数量是 否满 足监测 要求。复核 无误 后，统一编号。7 草 原生 产力 的测 定 7.1 测定 时间 草原

11、生 产力 监测 时间 以产 草量最 高月 份为 准，一般 情况下 在 8 月中、下 旬打 草前进 行。7.2 样方 照片 的拍 摄 各样方 均拍 摄一 张远 景照 和一张 俯视 照，不 应有 人 物、身影、仪器 设备 等出 现在照 片中。记录 样方 的实际情 况，样方 俯视 照可 增加一 张带 样方 框的 照片。照片 拍摄 位置 应以 采集 的坐标 点位 置为 基准。7.3 牧草 产量 草本及 矮小 灌木 草本 样方 采用齐 地面 刈割，测 定鲜 重，烘 干得 到干 重，生物 量乘以 0.45 转换 为生 产力（NPP）。具有灌 木及 高大 草本 植物 样方按 照冠 幅与 高度 水平，在样 方

12、内 分别 测取 每种 灌木、高大 草本 和草 本及矮小灌 木的 鲜重,烘 干得 到 干重，生物 量乘 以 0.45 转 换为生 产力（NPP）。7.4 其它 调查 根据遥 感监 测需 要进 行的 其它相 关调 查，如地 势、生境状 况、人工 草地、降 雨、日 照等 气象 因子 的调查。8 监 测模 型的 建立 8.1 各监 测区 模型 建立 8.1.1 依 据草 原分 布区 域、草原 类型、立 地条 件等 因子，将草 原划 分为 若干 监测区，对 每个 监测 区建 立生产力 估算 模型。8.1.2 删 除不 具代 表性 的 样方数 据，同时 按机 械抽 样的原 则预 留出 样 方总 数 10%

13、的样 方做 为模 型验 证样方。8.1.3 依 各样 方中 心点 坐 标值,读取MODIS 数 据对 应 像元 的NDVI 值。利 用Excel 等 办公 软件，以NDVI 值为自变 量，地面 样方 测定 的干重 为函 数值，添 加指 数函数 趋势 线并 显示 其函 数关系 式，当R265 时，表示该趋势 线拟 合度 可信。8.2 模型 验证 参考 历 年 草原调 查监测 成果，使用 模型对 验证 样方进 行返演，其返 演结果 与实 测值误 差10%时，验证通过，该 模型 具有 代表 性。8.3 返演 计算 8.3.1 使用 ArcGIS 软件 将经过 预处 理 的 MODIS 遥 感数据 由栅 格转 为矢 量，与监测 范围 草原 矢量 数据 叠加后进行 相交 处理，提 取出 各相交 后草 原矢 量图 斑 的NDVI 值。8.3.2 使用 ArcGIS 软件 的字段 计算 器，将各 草原 图斑 的 NDVI 值以 自变 量 代入模 型公 式，计算 出各 草原图斑的 干重。9 技 术档 案 DB23/T 31772022 4 应建立 生产 档案，内 容包 括：MODIS 遥 感数 据处 理、本底 资料、调 查样 地样 方设置、草 原生 产力 的测定、监 测模 型的 建立 等。