2023湖泊水域面積及流域植被覆蓋變化監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

目 次范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1總則 2空間基準(zhǔn) 2數(shù)據(jù)源 2數(shù)據(jù)處理 3其他應(yīng)用處理 3成果要求 3湖泊水域面積監(jiān)測 4監(jiān)測內(nèi)容 4技術(shù)路線 4監(jiān)測方法 5質(zhì)量控制 9成果提交 10流域植被覆蓋監(jiān)測 12監(jiān)測內(nèi)容 12技術(shù)路線 13監(jiān)測方法 13質(zhì)量控制 18成果提交 18附錄A（規(guī)范性）湖泊水域面積及流域植被覆蓋變化監(jiān)測圖圖樣 21湖泊水域面積監(jiān)測圖樣 21流域植被覆蓋監(jiān)測圖樣 22IIIII流域植被長勢等級圖圖樣 23IVIV引言11湖泊水域面積及流域植被覆蓋變化監(jiān)測技術(shù)規(guī)范范圍包括GB/T15968遙感影像平面圖制作規(guī)范GB/T18316數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收GB/T13989國家基本比例尺地形圖分幅和編號下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1湖泊流域lakebasin3.2湖泊水域lakewater3.3湖泊濕地lakewetland22生沼澤化過程而形成的濕地。3.4消落區(qū)water-level?uctuationzone(WLFZ)3.5流域植被basinvegetation總則大地基準(zhǔn)應(yīng)采用2000國家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）。采用依法批準(zhǔn)的相對獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)時，應(yīng)與CGCS2000建立聯(lián)系。高程系統(tǒng)應(yīng)采用1985國家高程基準(zhǔn)。數(shù)據(jù)源的選擇應(yīng)以1:10000和1:50000數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)為主，根據(jù)監(jiān)測需求也可選用大比例尺的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。遙感影像分辨率劃分見表1。表1遙影空分率 單位為米）低空間分辨率中空間分辨率高空間分辨率空間分辨率>10010-100<10遙感影像的選取宜符合下列要求：335％；主要包括國土調(diào)查數(shù)據(jù)、地理國情普查數(shù)據(jù)中的地表覆蓋數(shù)據(jù)、水文監(jiān)測數(shù)據(jù)等。主要包括已有的地形圖和控制點(diǎn)成果資料，以及GNSS設(shè)備到實(shí)地采集的控制點(diǎn)坐標(biāo)資料。宜對影像進(jìn)行輻射校正，可采用絕對輻射校正方法和相對輻射校正法進(jìn)行校正。2最小圖斑采集面積依據(jù)不同空間分辨率的遙感影像確定，對應(yīng)關(guān)系見表2。表2 小斑集積像空分率應(yīng)系表影像空間分辨率（m）<0.5<1.0<2.5<5.0<10.0（m2）1003751500937537500監(jiān)測時間和頻率宜采用逐月監(jiān)測，也可選擇逐季度監(jiān)測或逐年監(jiān)測。44件成果應(yīng)按照GB/T15968GB/T13989，以及附錄A（（（（（（年、季度、月平均水域面積）。（（（（（最）（）。（（（（（（年、季度、月平均濕地面積）、湖泊濕地率、濕地退化率。湖泊水域監(jiān)測技術(shù)流程圖見圖1，各環(huán)節(jié)要求見5.3、5.4、5.5。55數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備精度驗(yàn)證精度驗(yàn)證是質(zhì)量控制否是成果提交濕地面積動態(tài)消落區(qū)面積動態(tài)水域面積動態(tài)分析計(jì)算濕地信息提取水體信息提取數(shù)據(jù)預(yù)處理圖1（1：5001：1000、1：20001：5000和1：10000）000000000數(shù)字高程模型應(yīng)依據(jù)湖泊水域面積成圖比例尺的差異采用不同空間分辨率的數(shù)字高程數(shù)據(jù)預(yù)處理應(yīng)滿足如下要求：66湖泊濕地面積動態(tài)監(jiān)測精度驗(yàn)證方法及可靠性檢驗(yàn)應(yīng)以地面驗(yàn)證、影像驗(yàn)證為主。4r野外驗(yàn)證與影像驗(yàn)證的評價(jià)指標(biāo)包括分類總精度和Kappa系數(shù)，見公式（1）。rNxii(ixi)Ki （1）式中：K——Kappa系數(shù)；r——誤差矩陣的行數(shù)；

N2(xx)ii77xii——誤差矩陣i行i列（主對角線）上的分類預(yù)測值；xi+、x+i——分別是第i行的和與第i列的和；N——樣本點(diǎn)數(shù)。kappa-11kappa01:0.0～0.20(slight)0.21～0.40(fair)0.41～0.60(moderate)0.61～0.80(substantial)0.81～1(almostperfect)。分析計(jì)算過程如下：基于研究時段能獲取的遙感數(shù)據(jù)，提取序列動態(tài)水域面積。（2）。ns S imi，S

ns iqi，S

nsi（2）m n q n y n式中：SmSqSy——分別為m月、qyn——當(dāng)月（季、年）湖泊水域遙感監(jiān)測的次數(shù)；Smi、Sqi、Syi——分別為m月、q季和y年中第i次監(jiān)測的湖泊面積。（3）～（5）mSMaxm

,SmS

,

…………（3）qq1SMaxqq1

,SqS

,Sqn

…………（4）ySMaxSy

y1,

yS

,S

…………（5）式中：88m q SSS——分別為m月、qym q n——當(dāng)月（季、年）湖泊水域遙感監(jiān)測的次數(shù)；Smi、Sqi、Syi——分別為m月、q季和y年中第i次監(jiān)測的湖泊面積。（6）～（8）mSMinm

,SmS

,

………（6）qq1SMinqq1

,SqS

,Sqn

…………（7）ySMinSy

y1,

yS

,S

…………（8）式中：m q SSS——分別為m月、qym q n——當(dāng)月（季、年）湖泊水域遙感監(jiān)測的次數(shù)；Smi、Sqi、Syi——分別為m月、q季和y年中第i次監(jiān)測的湖泊面積。積，具體見公式（9）和公式（10）。WLFcellellRcellRH L （9）|（10）式中：WLFZ——消落區(qū)；cell——遙感影像的柵格像元；RH——湖泊最大水域；RL——湖泊最小水域；DA——湖泊消落區(qū)中的落干區(qū)；R——遙感監(jiān)測的湖泊水域。f)湖泊濕地面積99湖泊濕地構(gòu)成有以下情況：若湖泊周圍有堤壩，則將堤壩范圍內(nèi)的洲灘等統(tǒng)計(jì)為湖泊濕地；湖泊濕地率（湖泊濕地面積占湖泊面積的比率）計(jì)算見公式（11）；湖泊濕地面積退化率（減少的面積占原始面積的百分比）計(jì)算見公式（12）。cS*100%A

…………（11）式中：c——濕地率；A——湖泊流域面積；e——濕地退化率；S’——濕地現(xiàn)有面積；S——濕地原始面積。質(zhì)量控制應(yīng)滿足如下要求：

SSeS

*100%

…………（12）驗(yàn)證點(diǎn)，利用水文預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)及混淆矩陣進(jìn)行分類精度評價(jià)，計(jì)算Kappa指數(shù)；1010g）質(zhì)量評定應(yīng)依據(jù)質(zhì)量控制具體要求，按照GB/T18316中的相關(guān)要求和方法進(jìn)行。湖泊水域面積監(jiān)測主要應(yīng)包括文檔成果、數(shù)據(jù)成果、圖件成果。文檔成果應(yīng)包括但不限于如下內(nèi)容：（（（矢）2）湖泊消落區(qū)面積變化矢量數(shù)據(jù)集（最大、（（））1111（（（矢）圖件成果應(yīng)包括但不限于如下內(nèi)容：矢（（最（（（（最（（（（（（（（（1212（）。矢（（最（（（（最（植被覆蓋動態(tài)變化監(jiān)測內(nèi)容包括植被的月、季度、年植被覆蓋信息，以及植被變化信息。植被長勢監(jiān)測內(nèi)容包括植被長勢等級。1313植被物候期監(jiān)測內(nèi)容包括生長季始期(startofgrowingseason,SOS)、生長季末期(endofgrowingseason,EOS)和生長季長度(Lengthofgrowingseason,LOS)。植被監(jiān)測技術(shù)流程圖見圖2，各環(huán)節(jié)要求見6.3、6.4、6.5。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備精度驗(yàn)證數(shù)據(jù)準(zhǔn)備精度驗(yàn)證否是否質(zhì)量控制是成果提交植被物候植被長勢植被覆蓋分析計(jì)算植被指數(shù)提取數(shù)據(jù)預(yù)處理圖2植被監(jiān)測技術(shù)路線圖（1：5001：1000、1：20001：5000和1：10000）000000000其它數(shù)據(jù)應(yīng)包括土地覆被數(shù)據(jù)、植物志、植被圖、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)處理應(yīng)滿足如下要求：1414（NormalizedDifferenceVegetation的計(jì)（13）：IRR （13）式中：NIR——近紅外波段；R——紅光波段。分析計(jì)算過程如下：NDVI采用云、雪像元反距離加權(quán)空間插值與數(shù)據(jù)平滑多項(xiàng)式濾波相結(jié)合的處理模型，重構(gòu)NDVI時間序列數(shù)據(jù)。采用最大值合成法合成月、季度、年尺度的NDVI序列。采用線性回歸分析方法研究監(jiān)測區(qū)域植被覆蓋的變化趨勢，可采用Mann-Kendall檢驗(yàn)分析變化趨勢的顯著性：以長時間序列NDVI數(shù)據(jù)線性擬合得到的斜率值（Slope）表達(dá)植被覆蓋的變化強(qiáng)度和變化趨勢，公式見公式（14）。innniDI(ni(DIinii1 i1 i1 （14）n nni2(i)2i1 i1式中：i——年序號；n——監(jiān)測年數(shù)；1515NDVIi——任意像元第i年的NDVI值。斜率值的絕對值越大，表示植被的變化強(qiáng)度越大，反之則變化強(qiáng)度越?。恍甭手禐檎?，表示植被覆蓋呈增加趨勢，反之則呈減少趨勢。Mann-Kendall檢驗(yàn)用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法判斷植被覆蓋變化趨勢顯著性的計(jì)算見公式（15）、公式（16）、公式（17）。設(shè)定Dk，k

a,…,b.

S1s（S）,S0其中：

Z SS1s(S)

,S0 （15）,S0n-1nS=sgnNDVIj-NDVIij=1i=j+1j-NDVIi0sgnNDVIj-NDVIi=0,NDVIj-NDVIi0-1,NDVIj-NDVIi

…………（16）式中：

s(S)

n(n1)(2n

…………（17）a——b——n——i、j——監(jiān)測時間；NDVIi、NDVIj——像元i、j時間的NDVI值；Z——統(tǒng)計(jì)量；sgn——符號函數(shù)。在給定顯著性水平下，當(dāng)Z

2時，表示研究序列在α水平上存在顯著的變化,一般分為0.05和0.01兩種情況。1616植被的生長態(tài)勢采用NDVI進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)植被長勢監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)積累較少時采用逐年NDVI（vegetationconditionindex，VCI）。將當(dāng)前周/旬/月植被指數(shù)與多年同期平均值進(jìn)行對比計(jì)算，用距平百分率反映植被長勢，公式見公式（18）。

NDVIa

(NDVI1) （18）NDVI式中：NDVIa——植被指數(shù)距平百分率；NDVI1——當(dāng)前周/旬/月植被指數(shù)；NDVI——多年同期植被指數(shù)平均值。將當(dāng)前周/旬/月植被指數(shù)與多年同期極值進(jìn)行對比計(jì)算，用條件植被指數(shù)反映植被長勢情況，公式見公式（19）。

(NDVI1NDVImin)(NDVImaxNDVImin)

…………（19）式中：VCI——條件植被指數(shù)；NDVImin——多年同期植被指數(shù)的最小值；NDVImax——多年同期植被指數(shù)的最大值。將當(dāng)年周/旬/月植被指數(shù)與指定年份的周/旬/月植被指數(shù)進(jìn)行差值對比計(jì)算，反映植被長勢情況，公式見公式（20）。

（20）1717式中：NDVI——植被指數(shù)的差值；NDVI1

——當(dāng)前周/旬/月植被指數(shù)；NDVI2

——指定年份的周/旬/月植被指數(shù)。將當(dāng)年周/旬/月植被指數(shù)與指定年份的周/旬/月植被指數(shù)進(jìn)行比值計(jì)算，反映植被長勢情況，公式見公式（21）。

NDVI1 （21）NDVI2式中：RNDVI——?dú)w一化植被指數(shù)的比值；NDVI1——當(dāng)前周/旬/月植被指數(shù)；NDVI2——指定年份的周/旬/月植被指數(shù)。植被物候期遙感監(jiān)測包括生長季始期(SOS)、生長季末期(EOS)和生長季長度(LOS)監(jiān)測,常采用比值閾值法。1)比值閾值法計(jì)算公式見公式（22）、公式(23)、公式（24）。NDVI(SOS)(NDVImaxNDVIR)（22）NDVI()(NDVImaxNDVIF)（23）（24）式中：1818——NDVINDVIR——NDVINDVIF——NDVINDVI(SOS)——植被生長開始期的NDVI；NDVI)——植被生長結(jié)束期的NDVI；SOS——生長開始期；EOS——生長結(jié)束期；LOS——生長季長度。質(zhì)量控制應(yīng)滿足如下要求：Kappag）質(zhì)量評定應(yīng)依據(jù)質(zhì)量控制具體要求，按照GB/T18316中第三章的相關(guān)要求和方法進(jìn)行。1919流域植被覆蓋監(jiān)測主要應(yīng)包括文檔成果、數(shù)據(jù)成果、圖件成果。文檔成果應(yīng)包括但不限于如下內(nèi)容：數(shù)據(jù)成果應(yīng)包括但不限于如下內(nèi)容：植被覆蓋動態(tài)變化數(shù)據(jù)集應(yīng)包括：各月NDVI數(shù)據(jù)構(gòu)成的植被覆蓋變化序列數(shù)據(jù)集，季度、年NDVI數(shù)據(jù)構(gòu)建的季度、年植被覆蓋數(shù)據(jù)，植被變化信息構(gòu)成的植被