【其他行业标准】 高分辨率对地观测卫星沙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/T 539—2020
高分辨率对地观测卫星沙地面积变化监测技术导则
Technical directive for the area change monitoring of sand land by usingChina High-Resolution Earth Observation System satellite2020-01-21发布
中国气象局发布
2020-05-01实施
术语和定义
数据准备
沙地判识方法
沙地面积变化监测方法
6沙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）
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
沙地判识规则各项指标阈值参考值QX/T539—2020
QX/T539—2020
本标准按照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：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：冯锐、张玉书、武晋雯、李贵才、于文颖、纪瑞鹏、陈凯奇、沈秋宇、关惠戈、陈洪伟。
1范围
QX/T539—2020
高分辨率对地观测卫星沙地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”)卫星沙地面积变化监测的数据准备、沙地判识方法、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，开展沙地面积变化遥感监测和评价工作
2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2.1
sandland
分布在半干旱区及部分亚湿润区的沙质土地。注：代表性的地貌为固定程度不同的沙丘和沙片。2.2
shape index;SI
形状指数
影像中特征地物的4元倍面积与地物边界总长度平方的比值。2.3
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二者之和。LGB/T34814—2017，定义2.10
3数据准备
3.1时相要求
根据评价目的、监测区域宜筛选晴空少云的高分卫星数据。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一致。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/T539—2020
沙地判识方法
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并方法，见附录D。
特征提取
4.2.1归一化差值植被指数
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。
4.2.2绿光波段反射率平均值
依式（2)计算绿光波段反射率平均值：Re
式中：
绿光波段反射率平均值；
像元序号；
元数目；
i像元绿光波段反射率。
形状指数
依式(3)计算形状指数：
式中：
Is形状指数;
Rnir Rred
Rnir +Rred
S—特征地物的面积，单位为平方千米（km2）；特征地物的边界总长度，单位为千米（km）。4.3判识规则
若像元符合式（4)的逻辑关系则判识为沙地：T。< NDVI< T 且 Rmean > T2 且 Is NDVI下限阅值；
NDVI上限阈值；
·（3）
·（4)
T2———绿光波段反射率平均值阈值；T—形状指数阈值。
沙地判识规则各项指标阈值参考值见附录E。4.4沙地面积计算
依式（5)计算沙地面积：
式中：
S—-沙地面积，单位为平方千米（km2）；沙地区内像元序号；
沙地区内像元总数；
第i像元面积，单位为平方千米（km2）。5沙地面积变化监测方法
5.1一般要求
QX/T539—2020
（5）
5.1.1应选择评价期和对照期开展沙地面积变化监测，包括沙地面积绝对变化和相对变化5.1.2评价期为当年适当季节。对照期为往年适当季节。5.1.3沙地面积评价时，应采用相近时相数据比较。5.2沙地面积绝对变化
依式（6)计算沙地面积绝对变化：AS = Sm-Si
式中：
△S一一沙地面积绝对变化，单位为平方千米（km2）；Sm——评价期沙地面积，单位为平方千米（km2）；S，——对照期沙地面积，单位为平方千米（km2）。5.3沙地面积相对变化
依式（7)计算沙地面积相对变化：式中：
Sm- St × 100%
沙地面积相对变化，以百分率（%）表示。6沙地面积变化监测流程
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；
计算归一化差值植被指数、绿光波段反射率平均值、形状指数；d）
（6）
...·（7)
QX/T539—2020
提取沙地信息；
计算评价期和对照期沙地面积；评价沙地面积变化，
出A.1给则本主要规于的象全化
附录A
（资料性附录）
高分一号主要参数
局色多起谱
多起谱相机
谱草于
谱草术准
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
标文要按照
（2台相机组并）
（4台相机组并）
侧摆能力
±35°
QX/T 539—2020
重访时文
QX/T539—2020
化B.1变判法和定备义数据准语/附录B
（资料性附录）
高分二号主要参数
沙色多测谱
谱程义
流监前术
0.45~0.90
0.45~0.52
0.52~0.59
0.63~0.69
0.77~0.89
高分二号主要参数
识方定面积
（2台相机组地）
侧摆能力
±35°
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/T539—2020
图度缘基于点是对图度合周数度素灰下归阶跃面积缘度素点，基于边化可指保留图度缘结构属测，采阈 Sobel算子边化基于点。
2边缘检测基本步骤
包括：
a）影滑滤特：去总噪声为响；
则积滤特：则积邻长合缘灰下面积；b）
基于识地：平阈一割积处理识地基于，单常采阈Sobel算子；d）
基于连接：将优断缘基于连接成率归意判缘完整基于，计时去总假基于。Sobel算子
Sobel算子是录种离散测界附算子。采阈2像卷法核（见图C.1），进行图度合每录像度素点缘水影沙垂直方向卷法中算1www.bzxz.net
水平梯度方向
垂直梯度方向
Sobel算子
水影方向缘卷法运算（G）见式（C.1），垂直方向缘卷法运算（G，）见式（C.2）：G=(f(-l,-1)+2×f(-l,)+f(-l,+1))-..(C.2)
将2像卷法缘最并割关率度素点缘输局割（f（，y)），位地象割，输局割并号值等号象割缘点率基于点，征物的用是基于点，从而实现基于边化附检分全象割率40～50。
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