【其他行业标准】 高分辨率对地观测卫星森林覆盖面积变化监测技术导则

ICS07.060
中华人民共和国气象行业标准
QX/T538—2020
高分辨率对地观测卫星森林覆盖面积变化监测技术导则
Technical directive for the area change monitoring of forest cover by usingChina High-Resolution Earth Observation System satellite2020-01-21发布
中国气象局
2020-05-01实施
术语和定义
数据准备
森林覆盖判识方法
5森林覆盖面积变化监测方法
6森林覆盖面积变化监测流程
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（资料性附录）
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
森林覆盖提取参考阅值季节变化QX/T538—2020
Qx/T538—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。本标准起草单位：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。本标准土要起草人：武晋雯、张玉书、李贵刁、于文颖、冯锐、纪瑞鹏、孙龙哦、陈洪伟、关惠戈、陈凯奇、沈秋宇。
1范围
QX/T538—2020
高分辨率对地观测卫星森林覆盖面积变化监测技术导则本标准规定了高分辨率对地观测（以下简称“高分”）卫星森林覆盖面积变化监测的数据准备、森林覆盖判识方法、监测方法及流程本标准适用于利用高分一号、高分二号或具有类似通道设计的高分卫星数据，开展森林覆盖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
normalizeddifferencevegetationindex;NDVI近红外、红光两个波段的反射率之差除以二者之和[CB/T34814—2017.定义2.10]
texture
遥感影像地物轮廓内色调变化的频率。2.3
forestcoverage
森林覆盖度
区域内森林植被（包括叶、茎、枝）在地面的垂直投影面积占区域面积的百分比3
数据准备
3.1时相要求
根据森林覆盖监测区域的不同，选择森林生长季的高分卫星数据。3.2
数据要求
应选择满足时相要求的晴空多光谱数据，高分一号主要参数和高分二号主要参数分别参见附录A和附录B，空间分辨率应保持评价序列前后二致。3.3数据处理
对高分卫星数据进行大气校正、正射校正、镶嵌、裁剪等处理。4森林覆盖判识方法
4.1影像分割、合并
影像分割应采用基于边缘检测的对象分割方法，见附录C；影像合并应采用基于全局优化的对象合1
QX/T538—2020
并方法，见附录D，根据监测区域及时相选择分割和合并阈值。4.2特征提取
4.2.1归一化差值植被指数计算
依式(1)计算归一化差值植被指数：NDVI
式中：
NDVI——归一化差值植被指数；Rrir
一近红外波段反射率；
红光波段反射率。
4.2.2纹理计算
依式（2)计算纹理：
R-Rred
R+Rred
式中：
p(i,j)
判识规则
纹理平均值；
以为始点，出现灰度级的概率；矩阵阶数；
矩阵坐标。
Cpij)xi
北方和南方地区像元分别符合式（3）、式（4）规则的逻辑关系判识为森林覆盖：北方地区：NDVI≥NDVIth且GbminG归一化差值植被指数：
归一化差值植被指数对应的参考阈值：可见光蓝光波段纹理平均值：
G对应的下限阈值；
G对应的上限阅值；
可见光蓝光波段反射率平均值；R对应的下限阈值；
R，对应的上限阀值；
可见光红光波段纹埋平均值；
G，对应的下限阈值：
G，对应的上限阅值；
可见光红光波段反射率平均值：R.对应的下限阈值；
R，对应的上限阈值；
根据监测区域及时相选择阈值，森林覆盖提取参考阈值季节变化参见附录E。2
-（3）
...(4）
4.4森林覆盖等级划分与森林覆盖面积计算4.4.1森林覆盖等级划分
依式（5计算森林覆盖度：
NDVI-NDVI.
-X100%
NDIVmax-NDVI.in
式中：
NDVImax
NDVImin
森林覆盖度；
归一化差值植被指数的最人值；归一化差值植被指数的最小值。QX/T538—2020
依据森林覆盖度数值大小将森林覆盖等级划分为3级：低覆盖等级（f<40%）、中覆盖等级（40%森林覆盖面积计算
依式（6）计算森林覆盖面积：
式中：
森林覆盖面积，单位为平方千米（km）；森林覆盖区内像元序号；
森林覆盖区内像元总数；
S，一第i像元面积，单位为平方千米（km）。5
5森林覆盖面积变化监测方法
一般要求
5.1.1应选择评价期和对照期开展森林覆盖面积变化监测，包括森林覆盖面积绝对变化和相对变化，不同森林覆盖等级面积绝对变化和相对变化5.1.2评价期为当年森林生长季，对照期为往年森林生长季。5.1.3
森林覆盖面积变化评价时，应采用相近时相数据比较。森林覆盖面积绝对变化
依式（7)计算森林覆盖面积绝对变化：AS=Sm-Sh
式中：
△S—森林覆盖面积绝对变化，单位为平方千米（km2)；Sm评价期森林覆盖面积，单位为平方千米（km2）；S，—对照期森林覆盖面积，单位为平方干米（km）。5.3森林覆盖面积绝对变化占评价区域面积比例依式（8)计算森林覆盖面积绝对变化占评价区域面积比例：p
2×100%
·（7)
.（8)
QX/T538—2020
式中：
森林覆盖面积绝对变化占评价区域面积比例，以百分率（%）表示；SAm—评价区域面积，单位为平方千米（km2）。5.4
不同森林覆盖等级面积绝对变化依式（9)计算不同森林覆盖等级面积绝对变化：AS,-Smj-Sb.j
式中：
i覆盖等级森林面积绝对变化，单位为平方千米（km2），分别对应高、中、低森林覆盖等级；Sj——评价期高、中、低森林覆盖等级面积.单位为平方千米(km\)；Sh.j——对照期高、中、低森林覆盖等级面积，单位为平方千米（km2）。5.5
不同森林覆盖等级面积绝对变化占评价区域面积比例依式（10）计算不同森林覆盖等级面积绝对变化占评价区域面积比例：P
式中：
1×100%
P，i覆盖等级森林面积绝对变化占评价区域面积比例，以百分率（%）表示。森林覆盖面积变化监测流程
监测流程如下：
a）选择确定高分卫星数据：
数据处理；
影像分割、合并；
计算光谱、纹理特征以及归一化差值植被指数；d)
森林覆盖遥感判识：
森林覆盖面积变化监测。
（9）
..(10)
表A.1列出了高分一号主要参数。附录A
（资料性附录）
高分一号主要参数
全色多光谱
多光谱相机
谱段范围
0.45~0.90
0.45~0.52
0.52~0,59
0.63~0.69
0.77--0.89
0.45~0.52
0.52~0.59
0.63~0.69
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）
侧摆能力
±35°
QX/T538—2020
重访时间
QX/T538—2020
表B.1列出了高分二号主要参数
对地B免费标准下载网bzxz
(观测卫对地）
高分盖星森率林辨
全色多光谱
波长范围
0.45~0.90
0.45~0.52
0.52~0,59
0.63~0.69
0.77--0.89
高分盖星森率林辨
空间分辨率
（2台相机组合）
侧摆能力
重访周期
C.1方法介绍
附录C
（规范性附录）
基于边缘检测的对象分割方法
QX/T538—2020
北像的边缘现南为北像中坐围像元度级有概符变化的像元现，边缘检测矩以见逻北像的辑系且性纹用Sobel均可检测边缘现。
边缘检测基本步骤
包括：
始蓝限波：上除噪声影响；
锐化限波：锐化邻域中的度级变化：b）
边缘判定：应用二值化算指判定边缘，通常纹用Sobel均可；d)
边缘连接：阶间断的边缘连接成点有意义的完整边缘，同时上除假边缘。C.3Sobel算于
Sobel均可南一种离散性差分均可。纹用2个卷积核（别北C.1)，理依北像中每一个像元现的水始和垂直方向卷积计均。0
水平梯度方向
垂直梯度方向
图C.1Sobel算子模块
水始方向的卷积运均（G）别平（C.1），垂直方向的卷积运均（G，）别平（C.2）：G=(f(a-ly-1)+2×f(a-l,y)+f(a-l,y+1))-(f(r+l.y-)+2xf(r+l.y)+f(r+l.y+1))G,=f(r-l.-1)+2xf(r.-1)+f(r+l.y-1))-(f(a-1.y+1)+2x(x.y+1)+r(r+1.y+1))(C.1)
...(C.2)
阶2个卷积的阵大值作点像元现的输出值（f（t，y)），设定阈值，输出值大于或式于阅值的现点边缘现，反之则不南边缘现，从而实灰边缘检测。分割参考國值点40～50。
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