【其他行业标准】 高分辨率对地观测卫星陆地水体面积变化监测技术导则

中华人民共和国气象行业标准 QX/T540—2020 高分辨率对地观测卫星陆地水体面积变化监测技术导则 Technical directive for the area change monitoring of inland water body by using China High-Resolution Earth Observation System satellite 发布：2020-01-21 实施：2020-05-01 中国气象局 前言 本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草，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。起草单位包括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，主要起草人：纪瑞鹏、张玉书、李贵才、陈洪伟、冯锐、于文颖、武晋雯、陈凯奇、沈秋宇、关惠戈。 1 范围 本标准规定了高分辨率对地观测卫星陆地水体面积变化监测的数据准备、陆地水体信息提取方法、监测方法及流程。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，开展陆地水体面积变化遥感监测和评价工作。 2 术语和定义 2.1 归一化差值水体指数 (Normalized Difference Waterbody Index, NDWI) 绿光波段与近红外波段反射率之差与两波段反射率之和的比值。 2.2 阴影水体指数 (Shade Water Body Index, SWI) 近红外波段反射率小于某阈值时，蓝光波段与绿光波段反射率之和减去近红外波段反射率的值。 2.3 太阳高度角 (Solar Elevation) 太阳所在方向与地平线方向之间的夹角。 2.4 陆地水体 (Inland Waterbody) 陆地表面的江河、湖泊、水库等天然或人工水体。 3 数据准备 3.1 时相要求 根据评价目的选择适当年份、季节或丰枯水季的高分卫星遥感数据，确保影像中水体最大限度出露，保证监测评价的延续性和可比性。 3.2 数据要求 选择满足时相要求的晴空多光谱数据（蓝光、绿光、近红外波段），确保空间分辨率一致性。高分一号参数参见附录A，高分二号参数参见附录B。 3.3 数据处理 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、配准、拼接和裁剪等处理。太阳高度角订正公式：R' = R / sin(z)，其中R为订正前反射率，R'为订正后反射率，z为成像时刻太阳高度角，单位为度。 4 陆地水体信息提取方法 4.1 一般原则 地势平坦区利用NDWI提取水体，丘陵和山区利用SWI提取水体。 4.2 NDWI计算 NDWI = (R_green - R_NIR) / (R_green + R_NIR)，当NDWI ≥ 0时标示为水体。 4.3 阴影水体指数计算 4.3.1 提取水体与阴影混合体信息。 4.3.2 计算SWI = R'_blue + R'_green - R'_NIR，用于区分水体和阴影。 4.3.3 阈值判识条件：SWI ≥ 0.015标示为水体。 5 陆地水体面积变化监测方法 5.1 一般要求 应选择评价期和基准期的高分卫星数据进行对比分析，确保数据一致性和监测可比性。监测方法包括水体提取、面积计算、变化分析及结果验证。