【其他行业标准】 高分辨率对地观测卫星草地面积变化监测技术导则

ICS 07.060
中华人民共和国气象行业标准
QX/T537—2020
高分辨率对地观测卫星草地面积变化监测技术导则
Technical directive for the area change monitoring of grassland by usingChinaHigh-ResolutionEarthObservationSystem satellite2020-01-21发布
2020-05-01实施
术语和定义
数据准备
草地信息提取方法
草地面积变化监测方法
草地面积变化监测流程
附录A(资料性附录）
附录B(资料性附录)
附录C(规范性附录）
附录D(规范性附录)
附录E(规范性附录）
附录F(规范性附录）
参考文献
高分一号主要参数·
高分二号主要参数，
基于边缘检测的对象分割方法
基于全局优化的对象合并方法
基于就率统计的纹理滤波计算方法主要草地类型信息提取参考阅值QX/T 537—2020
QX/T537—2020
本标准按照GB/T1.1
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，本标准起单位：中国气象局沈阳大气环境研究所、国家卫星气象中心、辽宁省气象局，本标准主要起草人：于文颖、张玉书、纪瑞鹏、李贵才、陈洪伟、冯锐、武晋雯、沈秋宁、关惠戈、陈凯奇。
1范围
QX/T 537—2020
高分辨率对地观测卫星草地面积变化监测技术导则本标准规定了高分募率对地观测（以下简称\高分\）卫星草地面积变化监测的数据准各、草地信息提取方法、监测方法及流程。
本标准适用于利用国产高分一号、高分二号或具有类似通道设计的高分卫星数据.开展草地面积变化遥感监测和评价工作。
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件
归一化差值植被指数
normalized difference vegetation index;NDVI近红外、红光两个波段的反射率之差除以一者之和。[GB/T34814—2017.定义2.10]
texture
遥感影像地物轮内色调变化的频率。2.3
草地覆盖度
grassland coverage
某一区域内草地植被的垂直投影面积占该区域面积的百分比、2.4
object oriented method
面向对象法
通过对影像的分割·使同质像元组成大小不同对象的方法。3
数据准备
时相要求
按不同区域草地生长季节确定数掘时相.应选择草地生长最旺盛时期评价草地面积变化，一般选择7月一8月
数据要求
应利用最新的土地利用数据产品，对草地要益区数进行空间属性的判断。高分一号主要参数参见附录A、高分二号主要参数参见附录B，3.3数据处理
应对高分卫星数据进行大气校正、几何校正、正射校正、太阳高度角订正、拼接等处理，1
QX/T 537—2020
草地信息提取方法
4.1一般原则
结合土地利用数据和处理后的高分卫呈遇感数据，应对草地信息进行提取后.计算归一化差值植被指数、草地覆盖度和草地面积。4.2
草地信息提取
应采用面向对象法对处理后的高分卫星通感数据进行分割、合并，并根据草地的光谱和纹理等特征，提取草地类型信息，卫星影像分割应采用基于边缘检测的对象分割方法，见附录C；卫星影像合并应采用基于全局优化的对象合并方法.见附录D；纹理均值应采用基于概率统计的纹理滤波计算方法，见附录E；主要草地类型信息提取参考阐值见附录F。4.3
归一化差值模被指数
依式(1)计算归一化差值植被指数：NDVI
式中：
归一化差值植被指数；
近红外波段反射率；
红光波段反射率。
草地覆盖度
依式(2)计算监测区内各像元草地覆盖度：R.-Rrd
-X100%
NDVINDVI.
式中：
章地覆盖度.以百分率（%)表示；NDVIo——归一化差值植被指数的最大值；NDVI归一化差值植被指数的最小值。.(1)
**+*(2)
将草地覆盖度分为5个等级：高覆盖度（J≥80%）、较高覆盖度（60%≤了<80%）、中覆盖度（40%≤f<60%）、较低覆盖度（20%≤<40%）、低覆盖度（0≤f。<20%）5草地面积计算
依式(3)计算草地面积：
++++++++++(3)
式中：
草地面积.单位为平方千米(km\)；草地区内像元序号；
草地区内像元总数；
第1像元面积.单位为平方T米（km）草地面积变化监测方法
5.1一般要求
QX/T 537—2020
应选择评价期对照期开展草地面积变化监测.包括草地面积绝对变化和相对变化、不同草地5. 1.1
覆盖等级面积绝对变化和相对变化，5.1.2评价期为草地生长季.对照期为往年章地生长季。5.1.3
草地面积评价时.应采用相近时相数据比较，草地面积绝对变化
依式(4)计算草地面积绝对变化：AS = S. S.
式中：
草地面积绝对变化，单位为平方千米（km\）；S.
评价期章地面积，单位为平方千米（km)；S
对照期草地面积，单位为平方下米(km），草地面积绝对变化占评价区域面积比例依式(5)计算草地面积绝对变化占评价区域面积比例：SSt
×100%
式中：
草地面积绝对变化占评价区域面积比例，以百分率（%)表示；评价区域面积，单位为平方T米（km\），不同草地覆盖等级面积绝对变化依式(6)计算不同草地覆盖等级面积绝对变化：As, = S. S,
式中：
覆盖等级草地面积绝对变化，单位为平方千米(km\)；分别对应高、较高、中、较低、低草地覆盖等级；评价期高、较高、中、较低、低草地覆盖等级面积，单位为平方千米(km\)；对照期高、较高、中、较低、低草地覆盖等级面积，单位为平方下米(km\）。不同草地覆盖等级面积绝对变化占评价区域面积比例依式(7)计算不同草地覆盖等级面积绝对变化占评价区域面积比例：SS ×100%
式中：
P，i覆盖等级草地面积绝对变化占评价区域面积比例，以百分率（%)表示。..(4)
·（5)
+*·(6)
QX/T537—2020
草地面积变化监测流程
监测流程如下：
选择确定高分卫数据；
数据处理：
影像分割、合并；
提取草地信息；
计算归一化差值植被指数、草地覆盖度；计算评价期和对照期草地面积；评价草地面积变化
表A.1列出了高分一号主要参数
附录A
(资料性附录）bzxz.net
高分一号主要参数
表A,1
全色多光谱
多光谱相机
谐段号
浩段花围
0. 45~0. 90
0. 45 ~0. 52
0, 52~0, 59
0, 63~0, 69
0, 770, 89
0. 45 ~0. 52
0, 52~0, 59
0, 630, 69
0, 77~-0, 89
高分一号主要参数
空间分辨率
(2台相机组合）
(4台相机组合）
侧摄能力
QX/T537—2020
重访时间
QX/T537—2020
表B.1列出了高分二号主要参数。对地B
(观测卫对地）
高分变星草率面辨
全色多光谱
谐段号
波长范围
0. 45~0. 90
0. 45~0. 52
0, 520, 59
0, 63~0, 69
0, 770, 89
高分变星草率面辨
空间分辨率
(2台相机组合）
侧摄能力
重访周期
差一取方
植被C
（数积指植被）
爱盖度法信面息草归地提差一
QX/T537—2020
图像的边缘点是指图像中周围像素灰度有阶跃变化的像素点·边缘检测可以保留图像的结构属性、采用Sobcl算子剔除不相干边缘点。C.2
度法信面覆般原计
包括：
平滑滤波：去除噪声影响；
锐化滤波：锐化邻域中的灰度变化：边缘判定：应用二值化处理判定边缘，通常采用Sobel算子；边缘连接：将间断的边缘连接成为有意义的完整边缘.同时去除假边缘，Sobel值算
Sobel算子是一种离散性差分算子采用2个卷积核（见图C.1).进行图像中每一个像素点的水平和垂直方向卷积计算-1
水平梯化差则
垂直梯化差则
Sobel值算
水平方向的卷积运算(G,)见式(C.1)，垂直方向的卷积运算(G,)见式(C.2)：G, = if(r 1.y 1) + 2 × f(r 1.y) + f(r1.y +1>If(r +1.y1) +2 X f(a + 1.y) + f(r +1.y +1)iG, = (r1.y1) +2 × f(r,y1) + f(r +1.y1) If(r 1.y+1) +2× J(-y+1) + f(r +1.y+1)!**-*(C. 1)
....(C. 2)
将2个积的最大值作为像素点的输出值（.r-)）.设定阔值，输出值大于或等于阅值的点为边缘点，反之则不是边缘点.从而实现边缘检测QX/T537—2020
附录D
(规范性附录）
基于全局优化的对象合并方法
采用基于全局优化的对象合并方法.计算方法见式(D.1).迭代合并邻近的小班块。如果邻近地区O,和0，的1。比设定的阅值小则进行合并.阅值设定范围为0～100。L0 110/(10.1+1o ) . u;
武中：
区域与区域讠的合并值；
I a,—u,
Laro,-
区域的影像；
区域）的影像；
区域1的面积；
区域的面积；
区域；的像元灰度平均值；
区域了的像元灰度平均值；
区域和讠的光谱值的欧式距离；区域0，和O，的共同边界长度
+++(D. 1)
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