【其他行业标准】 卫星遥感植被监测技术导则

ICS07.060
备案号：39832—2013
中华人民共和国气象行业标准
QX/T188—2013
卫星遥感植被监测技术导则
Technical guides on satellite remote sensing of vegetation monitoring2013-01-04发布
中国气象局
2013-05-01实施
术语和定义
数据处理流程
植被指数计算
云检测和水体判识
植被指数合成方法
植被指数时间序列平滑方法
植被监测方法
11监测结果分析·
QX/T188-—2013
附录A（资料性附录）FY-1C/D极轨气象卫星多光谱可见光红外扫描辐射计（MVISR)通道参数.
附录B(资料性附录）
附录C(资料性附录）
附录D(资料性附录)
FY-3(O1批）极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计(VIRR)通道参数FY-3(O1批)极轨气象卫星中分辨率光谱成像仪（MERSI)通道参数NOAA极轨气象卫星改进的甚高分辨率扫描辐射计(AVHRR)通道参数..8附录E（资料性附录）.
EOS卫星中分辨率成像光谱仪（MODIS)通道参数附录F(资料性附录）
附录G(资料性附录)
附录H(资料性附录)
参考文献
SPOT5/VGT的基本参数
EOS/MODIS植被指数合成方法
基于Savitzky-Golay滤波的植被指数时间序列的平滑方法11
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本标准按GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由全国卫星气象与空间天气标准化技术委员会（SAC/TC347)提出并归口。本标准起草单位：国家卫星气象中心。本标准主要起草人：张晔萍、张明伟、李亚君、刘诚。Ⅲ
QX/T188—2013
植被监测对于生态环境变化和气候变化研究、农作物长势监测和估产以及干旱、冻害、洪涝、森林草原火灾等灾情评估具有重要的作用，卫星遥感尤其是气象卫星遥感具有观测范围广、时间频次高的优势，适于大范围的植被监测。
目前，卫星遥感植被监测的方法比较成熟，该业务在气象行业内部开展较为普及，但缺乏统一的技术标准。为满足决策部门和公众服务的需求，基于目前的卫星遥感植被监测业务，对植被监测的处理流程和方法进行总结，本标准将有助于推进卫星遥感植被监测应用水平，提高业务服务能力，卫星遥感植被监测结果受天气气候、地理条件、耕作水平等多种因素的综合影响，目前难以给出适于全国范围的、具有客观代表性的分级指标，因此本标准仅给出了植被监测方法和结果等级划分原则V
1范围
卫星遥感植被监测技术导则
本标准规定了卫星遥感植被监测处理流程和方法。本标准适用于卫星遥感植被监测。2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2.1
可见光波段
visibleband
星载仪器涵盖的0.58um~0.68μm的波长范围。注：传感器在可见光波段所接收到的辐射主要是太阳辐射的反射。2.2
近红外波段
nearinfraredband
星载仪器涵盖的0.76μm~1.25μm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。2.3
植被指数免费标准bzxz.net
vegetationindex
对卫星不同波段进行线性或非线性组合以反映植物生长状况的量化信息。2.4
vegetationcomposition
植被指数合成
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按照一定的时间间隔，将多天（多时次)的植被指数，根据角度信息、质量控制信息等以指定原则进行处理。
注：植被指数合成的目的是减小云以及由太阳一目标一传感器几何角度带来的影响。2.5
双向反射率分布函数
bio-directionalreflectancedistributionfunction;BRDF来自方向地表辐照度的微增量与其所引起的方向上反射辐射亮度增量之间的比值。2.6
smoothingprocess
平滑处理
为改善遥感数据质量，减少大气、云等因素的影响进行的滤波处理。3符号
下列符号适用于本文件。
RNIR：近红外波段反射率。
RIR_TH：RNIR对应的阈值。
Rvis：可见光波段反射率。
Rvis.TH：Rvis对应的阈值。
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RDvv：近红外波段与可见光波段反射率的差值。RDnv.TH：RDnv对应的阈值。
RRnv：近红外波段与可见光波段反射率的比值。RRnv_MAx：RRnv对应的上限阈值。RRnv_MIN：RRv对应的下限阅值。TrIR：热红外波段（10.3μm~11.3μm)的等效黑体辐射亮温，该波段的中心波长在11μm附近。TTIRTH：TTIR对应的阈值。
4要求
监测数据源
卫星（包括FY-1C/D/MVISR、FY-3（01可见光和红外波段探测仪器的
植被监测数据应源
YRSI、N
NOAA/AVHRR、EOS/MOI
DIS、SPOT5/VGT等），以上卫星携载的批)/VIRR、FY-3(01
附录A、附录B、附录C、附
录D、附录E、附录F
探测仪器的性能参
前期数据处
进行植被监
定标和
对预处
卫星轨道数据应经过以下处理：页处理；
的数据进行地图投影变换；
影图像的定位精度，如定位不准，应进行儿何校正，且误差应在1个像元内。域投
检查局
数据处理流
对卫星数据
前期处理后，按以下处理流程进行卫星遥感植被监测：完成靠
对单时次
投影数据计算！
赵植被指数；
的标识，计
，使用多通道阅值法判识云盖、水体，给出相应化差植被指数
以给定的时间周期(周/旬/月)进行行植被指数合成；
对合成后的植被措数时间序
列进行平滑处理；
方法，对不同时期的植被指数进行对比，提取植被变化信息；根据植被监测结关
植被指数计算
直被长势等级
植被指数宜采用归一化差植被指数（NDVI)。NDVI计算公式为：NDVI
式中：
归一化差植被指数。
RNIR-RviS
RNIR+Rvis
....(1)
云检测和水体判识
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进行植被指数合成前，应对单时次植被指数进行云检测和水体判识，标识云区和水体像元。可采用下列多通道阐值法进行判识，也可选择采用其他成熟的云检测和水体判识方法。由于地理位置和卫星过境时间等因素的影响，云检测和水体判识的阈值在空间和季节分布上存在差异，应用中应根据实际情况进行调整7.2
云检测判识条件
Rvis≥Rvis
式中：
RRnv_MIN
RRnv_MAX
TTIR_TH
水体判识条件
式中：
RvIS_TH
RNIRTH
RDnv_TH
35%；
阅值为0.9；
考阀值为1.1；
RV_MINRRNV≤RRNV_MAX且TTIR
TTIR_TH
，且RNIRRNIR.TH，且RDVDNV.THRvis≤RvIS_TH
值为15%；
调值为10%；
植被指数合成方法
同值为0。
对于未经过大气校正的数据，宜采用最大值合成法，即在给定的观测时间间隔内（如周/旬/月），选取其中的最大值作为该像元多时次合成后的值。NH
表达式如下
= max(NDVIE.1,NDVIk,2,.
...(2)
式中：
第尺个像元合成后的归一化差植被指数；第尺个像元第个时次的归一化差植被指数，对于MODIS数据，如能获取到经过大气校正的可见光和近红外反射率，宜使用EOS/MODIS植被指数合成方法（参见附录G)进行植被指数合成。植被指数时间序列平滑方法
为改善植被指数合成数据中由于云干扰等引起的异常值，宜采用Savitzky-Golay滤波的数据平滑方法(参见附录H)。
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植被监测方法
10.1距平法
将当前周/旬/月归一化差植被指数与多年同期平均值进行计算。NDVI。=（NDVI,-NDVI)/NDVI
式中：
归一化差植被指数距平百分率；当前周/旬/月归一化差植被指数；多年同期归一化差植被指数平均值。10.2条件植被指数法
将当年周/旬/月归一化差植被指数与多年同期极值进行计算。VCI=（NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin）式中：
NDVImin
NDVImax
10.3差值法
条件植被指数；
多年同期归一化差植被指数的最小值；多年同期归一化差植被指数的最大值。...·(3)
·（4）
将当年周/旬/月归一化差植被指数与指定年份的周/旬/月归一化差植被指数进行差值计算。ANDVI=NDVI-NDVI2
式中：
ANDVI-
10.4比值法
归一化差植被指数的差值；
指定年份的周/旬/月归一化差植被指数。将当年周/旬/月归一化差植被指数与指定年份的周/旬/月归一化差植被指数进行比值计算。RNDVI=NDVI1/NDVI2
式中：
10.5方法选用
归一化差植被指数的比值。
·（5）
（6）
实际应用中，可根据历史数据获取情况选用适当的监测方法：历史数据积累较少时宜采用差值法或比值法；积累较多时宜采用距平法或条件植被指数法。11监测结果分析
用上述监测指标可采用5级评价植被状况，代表当前植被状况与指定时段或历史同期相比为好、较好、持平、较差、差。等级划分原则应结合监测区域的天气气候、地理条件、植被类型、生态条件等要素确定。
附录A
(资料性附录）
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FY-1C/D极轨气象卫星多光谱可见光红外扫描辐射计（MVISR通道参数表A，1给出了FY-1C/D极轨气象卫星多光谱可见光红外扫描辐射计（MVISR)通道参数。表A.1
FY-1C/D极轨气象卫星多光谱可见光红外扫描辐射计(MVISR)通道参数通道
0.58~0.68
0.84~0.89
3.55~3.95
10.3~11.3
11.5~12.5
1.58~1.64
0.43~0.48
0.48~0.53
0.53~0.58
0.9~0.985
可见光（Visible）
近红外（Near infrared)
中波红外（Middle infrared)
远红外(Far infrared)
远红外（Farinfrared)
短波红外（(Short infrared)
可见光（Visible）
可见光（Visible）
可见光（Visible）
近红外(Near infrared)
星下点分辨率
QX/T188—2013
附录B
（资料性附录）
FY-3(01批）极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计（VIRR)通道参数表B.1给出了FY-3(01批）极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计（VIRR)通道参数。表B.1FY-3(01批)极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计(VIRR)通道参数通道
POTORE
可见光（Visible）
近红外（Near
mfrare
波红外（Middle infrared)
远红外（Far
infrared)
远红外（Far
infrared)
波红久
rared)
Shortinfr
可见光（Visible）
可见光（Visible）
可见光（Visible）
近红外（Nearinfrared
星下点分辨率
附录C
（资料性附录）
FY-3(01批）极轨气象卫星中分辨率光谱成像仪（MERSI)通道参数QX/T188—2013
表C.1给出了FY-3(01批）极轨气象卫星中分辨率光谱成像仪（MERSI)通道参数表c.1
FY-3(01批）极轨气象卫星中分辨率光谱成像仪（MERSI)通道参数通道
0.445~0.49
0.930~0.95
0.970~0.990
1.020~1.040
2.615~1.665
2.105~2.255
可见光（Visible）
可见光（Visible
光（V
外Nea
可见光（Visible
可见光（Visible）
可见光(Visible)
可见光（Visible
光（Visibl
可见光（Visit
可见光（Visible
近红外（Nearinfrared
红外（Nearinfr
近红外（Nearinfrared
近红外（Nearinfr
近红外（
infrared)
短波红外（Shortinfrared
短波红外（Short infrared)
星下点分辨率
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