DB23∕T 3177-2022 應(yīng)用MODIS遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行天然草原生產(chǎn)力遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

ICS65.020.01CCSB05DB23黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)DB23/T3177—2022應(yīng)用MODIS遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行天然草原生產(chǎn)力遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程2022-05-09發(fā)布2022-06-08實(shí)施DB23/T3177—2022前言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第１部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。I

DB23/T3177—2022應(yīng)用MODIS遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行天然草原生產(chǎn)力遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程1范圍本文件規(guī)定了應(yīng)用MODIS遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行天然草原生產(chǎn)力遙感監(jiān)測(cè)的MODIS遙感數(shù)據(jù)處理、本底資料、調(diào)查樣地樣方設(shè)置、草原生產(chǎn)力的測(cè)定、監(jiān)測(cè)模型的建立和技術(shù)檔案。本文件適用于應(yīng)用MODIS遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行天然草原生產(chǎn)力遙感監(jiān)測(cè)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。NY/T1233NY/T2998DB23/T2500草原資源與生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程草地資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程草原植物資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程3術(shù)語(yǔ)和定義本文件沒(méi)有需要界定的術(shù)語(yǔ)與定義。4MODIS遙感數(shù)據(jù)處理遙感數(shù)據(jù)類型天然草原生產(chǎn)力遙感監(jiān)測(cè)通常選用中分辯率的MODIS遙感影像。通常情況下使用MOD13Q1產(chǎn)品。數(shù)據(jù)選用原則覆蓋監(jiān)測(cè)區(qū)，成像時(shí)間與地面調(diào)查時(shí)間原則上保持一致。數(shù)據(jù)下載使用國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)布的MODIS影像數(shù)據(jù)。在美國(guó)航空航天局（NASA)的免費(fèi)網(wǎng)站上下載，網(wǎng)址/data/search.html。空間分辯率為250m。4.4數(shù)據(jù)處理4.4.1投影轉(zhuǎn)換及坐標(biāo)系定義使用MRT軟件，將MODIS投影轉(zhuǎn)換為AlbersEqualArea，坐標(biāo)系定義為WGS84。使用ArcGIS軟件將WGS84坐標(biāo)系的MODIS數(shù)據(jù)配準(zhǔn)到CGCS2000坐標(biāo)系。4.4.2NDVI提取使用MRT軟件，提取各草原圖斑的NDVI值。4.4.3影像的裁剪、鑲嵌處理使用ArcGIS軟件，疊加監(jiān)測(cè)區(qū)域矢量，對(duì)遙感影像進(jìn)行裁剪、鑲嵌等處理。植被指數(shù)選擇4.5天然草原生產(chǎn)力遙感監(jiān)測(cè)選用標(biāo)準(zhǔn)的歸一化植被指數(shù)（NDVI）。1DB23/T3177—20225本底資料各本底資料的矢量數(shù)據(jù)，均統(tǒng)一為CGCS2000坐標(biāo)系，本底資料包括：a)b)c)d)各行政區(qū)劃、地形、道路、河流等要素的矢量數(shù)據(jù)；第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查確定的全省天然草原矢量數(shù)據(jù)；各草原類型、區(qū)域矢量數(shù)據(jù)及各年度草原清查、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；其它資料包括監(jiān)測(cè)區(qū)的自然地理?xiàng)l件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況、草原工程建設(shè)、草原利用狀況、畜牧業(yè)生產(chǎn)、草原災(zāi)害等。6調(diào)查樣地、調(diào)查樣方調(diào)查樣地樣地設(shè)置以草原矢量數(shù)據(jù)為依據(jù)，確定起始樣地位置，隨機(jī)取樣。按縱橫等距機(jī)械布設(shè)，剔除不滿足設(shè)置原則的樣地，適當(dāng)調(diào)整樣地縱橫間距，達(dá)到樣地設(shè)置數(shù)量要求。通常情況下，布設(shè)樣地?cái)?shù)量應(yīng)>實(shí)際樣地?cái)?shù)量的10%。6.1.2樣地設(shè)置原則樣地應(yīng)具有代表性，設(shè)置在能真實(shí)反映和代表一定區(qū)域內(nèi)草原植被和生態(tài)狀況總體水平的地段：a)能真實(shí)反映該草原植被類型和生態(tài)狀況的典型地段；b)樣地應(yīng)均勻分布，與固定監(jiān)測(cè)站相協(xié)調(diào)；c)草原利用方式、利用強(qiáng)度不同，應(yīng)分別設(shè)置樣地；d)各種草原類型都應(yīng)設(shè)置樣地；e)樣地所在草原區(qū)域權(quán)屬應(yīng)一致。6.1.3樣地?cái)?shù)量按照地面樣本和遙感數(shù)據(jù)之間需建模型數(shù)量及監(jiān)測(cè)范圍來(lái)確定。除固定監(jiān)測(cè)站外，全省草原區(qū)內(nèi)樣地≥500個(gè)。6.1.4樣地范圍通常情況下，樣方布設(shè)在樣地內(nèi)，樣地范圍為1km×1km/個(gè)。6.2調(diào)查樣方6.2.1樣方設(shè)置在樣地內(nèi)，隨機(jī)設(shè)置樣方，樣方間距應(yīng)>遙感影像的分辨率，用MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)>250m?，F(xiàn)地調(diào)查時(shí)，回采樣方中心坐標(biāo)并于樣方框四角設(shè)置固定標(biāo)志。6.2.2樣方設(shè)置原則樣方是數(shù)據(jù)采集的基本單元，應(yīng)遵循以下原則設(shè)置：a)在樣地中，一個(gè)像元內(nèi)設(shè)置5個(gè)調(diào)查樣方（四角及中心點(diǎn)各一個(gè)）其平均值作為該像元的觀測(cè)值，每個(gè)樣地至少獲取三個(gè)像元的觀測(cè)值；b)樣方距離主要道路、居民點(diǎn)距離>50m；2c)樣方應(yīng)設(shè)置在集中連片、面積>6.25hm的草原區(qū)域內(nèi)。6.2.3樣方面積按照地面植被和生態(tài)類型確定：a)草本及矮小灌木草原樣方面積為1m×1m/個(gè)；b)具有灌木及高大草本植物草原樣方面積為10m×10m/個(gè)或5m×20m/個(gè)。2

DB23/T3177—20226.2.4樣方調(diào)查方法按照NY/T1233、NY/T2998和DB23/T2500的規(guī)定執(zhí)行。6.3復(fù)核將設(shè)置好的樣地和樣方，疊加到遙感影像和草原矢量圖上，預(yù)判監(jiān)測(cè)樣方位置交通狀況及進(jìn)行監(jiān)測(cè)的可行性，核實(shí)確定草原分區(qū)、類型與要求是否一致，樣地、樣方數(shù)量是否滿足監(jiān)測(cè)要求。復(fù)核無(wú)誤后，統(tǒng)一編號(hào)。7草原生產(chǎn)力的測(cè)定7.1測(cè)定時(shí)間草原生產(chǎn)力監(jiān)測(cè)時(shí)間以產(chǎn)草量最高月份為準(zhǔn)，一般情況下在8月中、下旬打草前進(jìn)行。樣方照片的拍攝7.2各樣方均拍攝一張遠(yuǎn)景照和一張俯視照，不應(yīng)有人物、身影、儀器設(shè)備等出現(xiàn)在照片中。記錄樣方的實(shí)際情況，樣方俯視照可增加一張帶樣方框的照片。照片拍攝位置應(yīng)以采集的坐標(biāo)點(diǎn)位置為基準(zhǔn)。7.3牧草產(chǎn)量草本及矮小灌木草本樣方采用齊地面刈割，測(cè)定鮮重，烘干得到干重，生物量乘以0.45轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力（NPP）。具有灌木及高大草本植物樣方按照冠幅與高度水平，在樣方內(nèi)分別測(cè)取每種灌木、高大草本和草本及矮小灌木的鮮重,烘干得到干重，生物量乘以0.45轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力（NPP）。7.4其它調(diào)查根據(jù)遙感監(jiān)測(cè)需要進(jìn)行的其它相關(guān)調(diào)查，如地勢(shì)、生境狀況、人工草地、降雨、日照等氣象因子的調(diào)查。8監(jiān)測(cè)模型的建立8.1各監(jiān)測(cè)區(qū)模型建立8.1.1依據(jù)草原分布區(qū)域、草原類型、立地條件等因子，將草原劃分為若干監(jiān)測(cè)區(qū)，對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)建立生產(chǎn)力估算模型。8.1.2樣方。8.1.3刪除不具代表性的樣方數(shù)據(jù)，同時(shí)按機(jī)械抽樣的原則預(yù)留出≥樣方總數(shù)10%的樣方做為模型驗(yàn)證依各樣方中心點(diǎn)坐標(biāo)值,讀取MODIS數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)像元的NDVI值。利用Excel等辦公軟件，以NDVI值為自變量，地面樣方測(cè)定的干重為函數(shù)值，添加指數(shù)函數(shù)趨勢(shì)線并顯示其函數(shù)關(guān)系式，當(dāng)R2>65時(shí)，表示該趨勢(shì)線擬合度可信。8.2模型驗(yàn)證參考?xì)v年草原調(diào)查監(jiān)測(cè)成果，使用模型對(duì)驗(yàn)證樣方進(jìn)行返演，其返演結(jié)果與實(shí)測(cè)值誤差<10%時(shí)，驗(yàn)證通過(guò)，該模型具有代表性。8.3返演計(jì)算8.3.1使用ArcGIS軟件將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的MODIS遙感數(shù)據(jù)由柵格轉(zhuǎn)為矢量，與監(jiān)測(cè)范圍草原矢量數(shù)據(jù)疊加后進(jìn)行相交處理，提取出各相交后草原矢量圖斑的ND