【其他行业标准】 甘蔗长势卫星遥感评估技术规范

ICS 07. 060
中华人民共和国气象行业标准
Qx/T284—2015
甘蔗长势卫星遥感评估技术规范Technical specifications for evaluation on sugarcane growth statusby satellite remote sensing
2015-07-21 发布wwW.bzxz.Net
中国气象局
2015-12-01 实施
1范围
术语和定义
数据要求
评估指标
评估方法
评估流程
附录A(资料性附录)
附录B(资料性附录)
参考文献
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常用星载仪器的近红外和可见光通道参数利用EOS/MODIS对甘蔗长势进行评估示例...
Qx/T284—2015
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本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草Qx/T284—2015
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：广西壮族自治区气象减灾研究所本标准主要起草人：丁美花、陈燕丽、谭宗琨、张行清、莫伟华、何燕、孙明、李姜宏、李辉、周臣。m
Qx/T284—2015
卫星遥感技术具有科学、宏观、动态、客观等优势，已经在甘蔗长势监测等方面得到广泛应用。「前，利用卫星遥感数据进行甘蔗长势监测评估缺乏统一的技术规范，难以提供准确的甘蔗长势定量监测和评估产品。为了规范甘蔗长势卫星遥感评估方法和流程，更好地利用卫星遥感为政府及有关部门和制糖企业等提供服务，特制定本标准。IV
1范围
甘蔗长势卫星遥感评估技术规范本标准规定了甘蔗长势卫星遥感评估的数据要求、指标、方法和流程。本标准适用于应用卫星遥感技术对大面积、连片种植的甘蔗长势进行评估。2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2. 1
甘蔗长势
sugarcane growth status
甘蔗生长的状况。
植被指数vegetation index
对相关波段的卫星数据进行线性或非线性组合以反映植物生长状况的量化信息。注：改写QX/T188—2013，定义2.3。2.3
归一化差值植被指数
normalizeddifferencevegetationindex;NDviQx/T284—2015
用于植被指数计算的近红外波段和可见光波段反射率之差与这两个波段反射率之和的比值。2.4
植被指数合成vegetationindexcomposition按照一定的时间间隔将多天(多时次)的植被指数根据指定原则进行处理。注1: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。注2:改写QX/T188—2013，定义2.4。2.5
生育期growth and development stage从蔗芽萌发至工艺成熟期的时期。2.6
出苗期emergence stage
从甘蔗下种至蔗芽萌发出土的芽苗数占最后出土总蔗苗数的10%至80%的时期。2.7
发株期seedling stage
从宿根蔗基部萌芽出土的蔗株数占最终总发株数10%至80%的时期。2.8
分菓期tillering stage
新植甘蔗从幼苗基部节上的芽长出分藥幼苗数占总分葉苗的10%至分藥停止的时期。2.9
月 stem elongation stage
茎伸长期
从甘蔗长到10张叶片以上，基部蔗茎节间开始明显伸长，平均伸长速率达每旬4cm以上开始，至1
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蔗茎节间伸长停止，平均伸长速率小于每旬3cm的时期。2.10
工艺成熟期processmaturity stage甘蔗蔗茎蔗糖分达到该品种固有的较高水平，蔗茎上下部分节间锤度的比值达0.9~1.0的时期。3数据要求
3.1数据源
卫星数据应源自携载有可见光和近红外波段探测仪器的卫星，例如FY-3A/VIRR，FY-3A/MERSI，NOAA/AVHRR，EOS/MODIS，HJ/CCD等，应为经过定标、定位处理的1级或2级数据。3.2前期处理
在进行甘蔗植被指数计算前，应对卫星数据按下列要求进行处理：a）
确认所使用的定标表为最新发布的有效数据；b)
优先使用星下点附近数据进行地图投影变换和几何精校正；剔除图像中的有云像元。
4评估指标
4.1单时次NDVI
对单时次卫星数据计算NDVI的公式为Ra-R..
INDVI=
式中：
INDvI一某个甘蔗像元单时次的NDVI;Rnir一该像元指定星载仪器中近红外波段的反射率；Ris一该像元指定星载仪器中可见光波段的反射率。注：常用星载仪器的近红外、可见光通道参数参见附录A。4.2植被指数合成
在给定的观测时间间隔(如周、旬、月)内，计算某个甘蔗像元各时次的NDVI，选取其中的最大值作为该像元多时次合成后的值，计算公式为INDvi (i) = max(INDvi (i, 1), INDvi(i,2), .. , INDvi (i,p))式中：
INDvi（i)
一第i个甘蔗像元合成后的NDVI;一区域内甘蔗像元序号；
INpvi（i，p）一第i个甘蔗像元第P时次的NDVI;p
一给定观测时间间隔内该像元的观测总时次。4.3区域NDVI均值
区域NDVI均值为区域内所有甘蔗像元合成后的NDVI的平均值，计算公式为：INDVI
式中：
INDvI一区域NDVI均值；
一区域内甘蔗像元总数；
一区域内甘蔗像元序号；
一区域内第i个甘蔗像元合成后的NDVI;一区域代码。
4.4生育期NDVI多年平均值
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生育期NDVI多年平均值为某区域甘蔗某生育期最近5年～10年NDVI平均值，计算公式为：INDvi (r,s)
式中：
I'NDVi(r,s)
INDvi(r,n,s)
INovi(ron
一区域r在生育期s的NDVI多年平均值；一区域代码；
一甘蔗生育期代码；
一统计总年份，取值为5～10；
年份序号；
一区域r在第n年生育期s的NDVI。4.5生育期NDVI偏差
......(4)
生育期NDVI偏差为某区域当年某生育期NDVI与某生育期NDVI多年平均值的差值，计算公式为：
INDVi(r,n,s) = INDvi(r,n,s) — /NDVi(r,s)式中：
Iov（r，n，s）一区域r在第n年生育期s的NDVI偏差；r
一区域代码；
一年份序号；
一甘蔗生育期代码；
INDvi(r,n,s)
一区域r在第n年生育期s的NDVI；INDv(r,s)
一区域r在生育期s的NDVI多年平均值。4.6茎伸长期NDVI偏差大于0的累积天数T= D×
式中：
T一茎伸长期NDVI偏差大于0的累积天数，单位为天(d）;D一给定的观测时间间隔，即卫星数据合成时段长度，单位为天（d）；K一满足茎伸长期NDVI偏差大于0条件的总时次数；k一卫星数据时次序号；
f一示性函数，计算公式为：
(1,AI(r,n,) ≥ 0
lo.其他
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式中：
/NDvI（r,n,K）一区域r第n年甘蔗茎伸长期在卫星数据时次K的NDVI偏差。4.7茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数多年平均值T(r) :
式中：
一区域r甘蔗茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数多年平均值；一区域代码；
一统计总年份,取值为5~1。；
一年份序号；
T(r,n）一区域r第n年甘蔗茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数。4.8茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数偏差T(r,n) = T(r,n) T(r)
式中：
T(r,n）一区域r在第n年甘蔗茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数偏差；r
一区域代码；
一年份序号；
T(r,n)
一区域r在第n年甘蔗茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数；T(r)
4.9标准差
一区域r甘蔗茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数多年平均值。4.9.1出苗期、发株期、分葉期和工艺成熟期NDVI标准差(rn.s)
式中：
一出苗期、发株期、分期和工艺成熟期NDVI标准差；一统计总年份,取值为5~1。；
一年份序号；
INDv（r,n,s）一区域r第n年在生育期s的NDVI偏差。4.9.2茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数标准差CT(r,)
式中：
茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数标准差；一统计总年份,取值为5~1。；
一年份序号；
^T(r,n）一区域r在第n年甘蔗茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数偏差。4
..(9）
..(1。）
..(11)
5评估方法
5。1出苗期、发株期、分檗期和工艺成熟期甘蔗长势评估Qx/T284—2015
利用甘蔗出苗期、发株期、分檗期和工艺成熟期的NDVI偏差与标准差综合判定甘蔗长势，将其划分为好、中等、差三个等级，判定条件如下：a）若INDv（r,n,）>，则判断为长势好;b）若—≤△/NDv（r,n,s）≤，则判断为长势中等；c）若NDv（r,n，s）<一，则判断为长势差。5·2茎伸长期甘蔗长势评估
利用茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数偏差与标准差综合判定甘蔗长势，将其划分为好、中等和差三个等级，判定条件如下：a）若T(r,n）>＊，则判断为长势好；b)若一T(r,n）＊，则判断为长势中等;；c）若T(r,n）<一α，则判断为长势差。6评估流程
出苗期、发株期、分期、工艺成熟期甘蔗长势卫星遥感评估流程如下6.1
读取按照3.2经前期处理后的卫星数据；a)
按照4.1和4.2分别进行单时次NDVI和植被指数合成计算；按照4.3生成区域NDVI均值数据集；c）
按照4.4，4.5，4.9.1分别计算出苗期、发株期、分期、工艺成熟期的生育期NDVI多年平均d)
值、生育期NDVI偏差及标准差：按照5.1进行出苗期、发株期、分期、工艺成熟期甘蔗长势评估。e)
2茎伸长期甘蔗长势卫星遥感评估流程如下：6.2
读取按照3.2经前期处理后的卫星数据；a）
按照4.1和4.2分别进行单时次NDVI和植被指数合成计算；b)）
按照4.3生成区域NDVI均值数据集；c）
按照4.4，4.5，4.6，4.7，4.8，4.9.2分别计算茎伸长期的生育期NDVI多年平均值、生育期d)
NDVI偏差、茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数、茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数多年平均值、茎伸长期NDVI偏差大于。的累积天数偏差及标准差；按照5.2进行茎伸长期甘蔗长势评估。e）
6·3利用EOS/MODIS对甘蔗长势进行评估的示例，参见附录B。5
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