《農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》-編制說明

農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

《農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》

編制說明

（征求意見稿）

標(biāo)準(zhǔn)編制組

2023年4月

目錄

一、工作概況.............................................................................................................1

1.任務(wù)來源、承擔(dān)單位和協(xié)作單位.......................................................................1

2.主要工作過程.......................................................................................................1

3.主要起草人及其所做工作...................................................................................2

二、編制原則和依據(jù).................................................................................................2

1.標(biāo)準(zhǔn)編制原則.......................................................................................................2

2.標(biāo)準(zhǔn)編制依據(jù).......................................................................................................3

三、主要技術(shù)內(nèi)容說明.............................................................................................5

1.標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容指標(biāo)或要求確定的依據(jù).......................................................5

2.標(biāo)準(zhǔn)的符合性和一致性.....................................................................................16

3.重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù).....................................................................17

四、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)例...................................................................................................17

1.數(shù)據(jù)預(yù)處理.........................................................................................................17

2.植被指數(shù)計(jì)算.....................................................................................................17

3.植被指數(shù)曲線濾波.............................................................................................18

4.物候期監(jiān)測模型構(gòu)建.........................................................................................19

5.物候期遙感監(jiān)測結(jié)果.........................................................................................19

6.監(jiān)測結(jié)果精度驗(yàn)證.............................................................................................20

五、其他需要說明的事項(xiàng).......................................................................................20

1.技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證、預(yù)期經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效益.....................................................20

2.貫徹行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的措施建議.................................................................................20

3.其他.....................................................................................................................20

I

《農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》

編制說明

一、工作概況

1.任務(wù)來源、承擔(dān)單位和協(xié)作單位

（1）任務(wù)來源

農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》是依據(jù)《關(guān)于下達(dá)2019

年農(nóng)業(yè)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂項(xiàng)目任務(wù)的通知》（農(nóng)質(zhì)標(biāo)函[2019]77號(hào)）的

計(jì)劃編制。本標(biāo)準(zhǔn)由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)展規(guī)劃司提出并歸口，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所負(fù)責(zé)起草。

（2）承擔(dān)單位和協(xié)作單位

標(biāo)準(zhǔn)承擔(dān)單位（起草單位）：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所。

2.主要工作過程

（1）立項(xiàng)啟動(dòng)階段

本標(biāo)準(zhǔn)獲得農(nóng)業(yè)農(nóng)村部立項(xiàng)批準(zhǔn)后，承擔(dān)單位積極開展啟動(dòng)準(zhǔn)備工作。2019

年6月，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目啟動(dòng)，成立編制小組，明確了目標(biāo)任務(wù)，確定了編寫技術(shù)方案

與分工，制定了工作進(jìn)度計(jì)劃，初步擬定了標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)容。

（2）起草編制階段

2019年7月-12月，編制組收集分析了國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及科研文獻(xiàn)，起

草了標(biāo)準(zhǔn)草稿。2020年1月-2021年6月，根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部遙感應(yīng)用中心開展的農(nóng)

作物物候期遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)運(yùn)行工作，經(jīng)反復(fù)論證、分析和驗(yàn)證，多次修改，形成

了標(biāo)準(zhǔn)初稿。2021年7月-2022年11月，編制組對(duì)有關(guān)問題進(jìn)行了多次較為充分的

溝通和討論，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容架構(gòu)及適用范圍等做了細(xì)致的研究，修改并形成標(biāo)準(zhǔn)

征求意見稿。

（3）征求意見及處理階段

2023年2月，標(biāo)準(zhǔn)編制組采用郵件的形式面向遙感衛(wèi)星研制單位、高等院校、

1

研究單位、國家及地方農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用單位的專家開展了意見征求。截至2023年3

月底，共收到23家單位28位專家的總計(jì)215條反饋意見。編制組逐條認(rèn)真討論了

專家意見，其中采納205條，部分采納0條，未采納10條。

3.主要起草人及其所做工作

表1標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及承擔(dān)工作

序號(hào)姓名工作單位所做主要工作

本標(biāo)準(zhǔn)主編。負(fù)責(zé)組織標(biāo)準(zhǔn)編制大綱、

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資

1王利民主要內(nèi)容及征集意見的討論、修改，以

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所

及標(biāo)準(zhǔn)文本的統(tǒng)稿、定稿等工作。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的編寫，參與修改，

2楊鵬

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所并負(fù)責(zé)起草標(biāo)準(zhǔn)編制說明。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資標(biāo)準(zhǔn)編寫/技術(shù)流程可行性與精確度實(shí)驗(yàn)

3劉佳

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資標(biāo)準(zhǔn)編寫/技術(shù)流程可行性與精確度實(shí)驗(yàn)

4姚保民

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資標(biāo)準(zhǔn)編寫/技術(shù)流程可行性與精確度實(shí)驗(yàn)

5高建孟

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資標(biāo)準(zhǔn)編寫/技術(shù)流程可行性與精確度實(shí)驗(yàn)

6季富華

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資標(biāo)準(zhǔn)編寫/技術(shù)流程可行性與精確度實(shí)驗(yàn)

7段四波

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資

8滕飛標(biāo)準(zhǔn)編寫/數(shù)據(jù)源選擇測試

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資

9楊福剛標(biāo)準(zhǔn)編寫/數(shù)據(jù)源選擇測試

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資

10李丹丹標(biāo)準(zhǔn)編寫/數(shù)據(jù)源選擇測試

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資

11李映祥標(biāo)準(zhǔn)編寫/數(shù)據(jù)源選擇測試

源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所

二、編制原則和依據(jù)

1.標(biāo)準(zhǔn)編制原則

基于國內(nèi)外作物物候期遙感監(jiān)測的相關(guān)技術(shù)研究成果，遵照GB/T1.1-2020

給出的規(guī)則，參考GB/T13989-2012《國家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)》、GB/T

20257-2017《國家基本比例尺地圖圖式》、GB/T30115-2013《衛(wèi)星遙感影像植被

2

指數(shù)產(chǎn)品規(guī)范》、NY/T3527-2019《農(nóng)作物種植面積遙感監(jiān)測規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)的相

關(guān)內(nèi)容，遵從科學(xué)性、針對(duì)性、適用性、可行性的原則，形成了《農(nóng)作物物候期

遙感監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)送審稿。

2.標(biāo)準(zhǔn)編制依據(jù)

（1）項(xiàng)目成果和已有標(biāo)準(zhǔn)

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“國家農(nóng)情遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)”是從1998年開始運(yùn)行的業(yè)務(wù)

系統(tǒng)，農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測是業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)成果的重要組成部分。本標(biāo)準(zhǔn)制定

是在其中的農(nóng)作物種植面積遙感監(jiān)測和農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)運(yùn)行成果基

礎(chǔ)上，結(jié)合“十二五”國家科技重大專項(xiàng)“高分辨率對(duì)地觀測系統(tǒng)（民用部分）”

中的應(yīng)用系統(tǒng)項(xiàng)目“高分農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測與評(píng)估示范系統(tǒng)先期攻關(guān)”、“高分農(nóng)業(yè)遙

感監(jiān)測與評(píng)估示范系統(tǒng)（一期）”、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“作物生長與生產(chǎn)力衛(wèi)

星遙感監(jiān)測預(yù)測”的科研成果，以及農(nóng)業(yè)資源遙感監(jiān)測相關(guān)的科研成果、文獻(xiàn)資

料、相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等編制的。

現(xiàn)行的作物物候期遙感監(jiān)測方面的標(biāo)準(zhǔn)僅有針對(duì)銀杏和披堿草屬牧草田間

物候期觀測的2項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)（表2），不足以對(duì)全國及農(nóng)業(yè)行業(yè)資源、農(nóng)情遙感監(jiān)

測業(yè)務(wù)形成規(guī)范性的參考。

表2現(xiàn)行的農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱發(fā)布部門實(shí)施日期狀態(tài)

湖北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)

DB42/T1070-2015銀杏物候觀測方法2015/07/01現(xiàn)行

督局

披堿草屬牧草田間物候青海省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)

DB63/T1137-20122012/07/01現(xiàn)行

期觀察記載督局

（2）實(shí)際驗(yàn)證

將上述業(yè)務(wù)運(yùn)行流程、研究課題和標(biāo)準(zhǔn)中，有關(guān)農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測技術(shù)

流程、監(jiān)測精度驗(yàn)證等的科研成果進(jìn)行了分析、總結(jié)和實(shí)際驗(yàn)證。

結(jié)合農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測的業(yè)務(wù)情況，確定了農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測的技

術(shù)流程，包括數(shù)據(jù)獲取與處理、植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集構(gòu)建與處理、物候期地

面調(diào)查、物候期遙感監(jiān)測模型構(gòu)建與應(yīng)用、監(jiān)測結(jié)果精度驗(yàn)證、監(jiān)測專題圖制作

和報(bào)告編寫等內(nèi)容。數(shù)據(jù)獲取與處理部分包括遙感數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)獲取、遙感數(shù)

3

據(jù)預(yù)處理、目標(biāo)農(nóng)作物空間分布遙感監(jiān)測等內(nèi)容，植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集構(gòu)建

與處理部分對(duì)植被指數(shù)計(jì)算、合成和濾波處理等內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定。物候期地面調(diào)

查對(duì)調(diào)查時(shí)間、調(diào)查點(diǎn)布設(shè)要求、地面觀測等內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定。物候期遙感監(jiān)測

模型構(gòu)建與應(yīng)用是對(duì)物候期遙感模型的構(gòu)建和應(yīng)用過程進(jìn)行了規(guī)定。監(jiān)測結(jié)果精

度驗(yàn)證部分則主要包括基于地面調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)遙感監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證的內(nèi)容。

專題監(jiān)測圖制作與報(bào)告編寫部分對(duì)物候期監(jiān)測專題圖以及報(bào)告的編寫的內(nèi)容進(jìn)

行了規(guī)定。

目前國內(nèi)外農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測方面的精度如表3所示。

表3國內(nèi)農(nóng)作物物候期感監(jiān)測精度

精度評(píng)價(jià)

作者監(jiān)測區(qū)域監(jiān)測作物遙感影像精度

方法

基于6年遙感

數(shù)據(jù)，玉米精

Universityof度為2.9到7.0

Nebraska-Lincoln’s天；大豆為3.2

SakamotoAgricultural到6.9天?；?/p>

玉米、大豆MODISWDRVI

等Researchand2年數(shù)據(jù)，玉

Development米精度為1.6

Center到5.6天；大豆

為2.5到5.3

天。

雙Logistic函

數(shù)方法提取

的返青期、抽

穗期、成熟期

精度分別為

5.5天、9.4天、

楊琳等江蘇省冬小麥MODISNDVI

7.5天；非對(duì)稱

性高斯函數(shù)

方法提取的

精度分別為

6.1天、9.5天、

7.8天。

平均誤差2.76

河南焦作廣利灌天，抽雄期絕

李艷等夏玉米MODISNDVI

區(qū)對(duì)誤差為1.06

天。

4

（3）服務(wù)經(jīng)驗(yàn)和專家意見

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)起草人以及農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測專家多年的業(yè)務(wù)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，編制

了作物物候期遙感監(jiān)測的流程，并根據(jù)專家意見進(jìn)行了修改。

三、主要技術(shù)內(nèi)容說明

1.標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容指標(biāo)或要求確定的依據(jù)

《農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》共分12章正文、2項(xiàng)規(guī)范性附錄和參考

文獻(xiàn)，包括第1章范圍、第2章規(guī)范性引用文件、第3章術(shù)語和定義、第4章縮略語、

第5章基本要求、第6章技術(shù)流程、第7章數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理、第8章植被指數(shù)時(shí)間

序列數(shù)據(jù)集構(gòu)建與處理、第9章物候期地面調(diào)查、第10章物候期遙感監(jiān)測模型構(gòu)

建與應(yīng)用、第11章監(jiān)測結(jié)果精度驗(yàn)證、第12章專題監(jiān)測圖制作和報(bào)告的編寫以及

最后的參考文獻(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容指標(biāo)或要求確定的依據(jù)說明如下：

（1）范圍

本文件規(guī)定了農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測的基本要求、技術(shù)流程、數(shù)據(jù)獲取與處

理、植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集構(gòu)建與處理、物候期地面調(diào)查、物候期遙感監(jiān)測模

型構(gòu)建與應(yīng)用、監(jiān)測結(jié)果精度驗(yàn)證、監(jiān)測專題圖制作和報(bào)告編寫等內(nèi)容。本文件

適用于基于光學(xué)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的大宗農(nóng)作物物候期監(jiān)測業(yè)務(wù)工作，其他農(nóng)作物物

候期監(jiān)測業(yè)務(wù)工作可以參考本文件執(zhí)行。

針對(duì)調(diào)查區(qū)域作物的特點(diǎn)，以及農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測的具體需求，選取合

適的遙感影像數(shù)據(jù)。對(duì)于省級(jí)以下或地市級(jí)以下尺度，遙感影像的空間分辨率一

般應(yīng)優(yōu)于30m，具有多光譜譜段的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，如國內(nèi)的GF-1、GF-6、HJ-1

等衛(wèi)星及國外的Landsat系列、Sentinel-2、Worldview系列等衛(wèi)星。中高分辨率衛(wèi)

星可使得監(jiān)測的精度得到有效提高，監(jiān)測的尺度范圍也可以進(jìn)一步的降低細(xì)化，

對(duì)于物候期監(jiān)測向區(qū)域級(jí)甚至地塊級(jí)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于大尺度的需求，

可以選用低分辨的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，如MODIS數(shù)據(jù)。通過規(guī)范作物物候期遙感監(jiān)測技

術(shù)流程，可以為我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)、現(xiàn)代化發(fā)展提供有效的支持。衛(wèi)星遙感監(jiān)測

的成本低、效率高、客觀性強(qiáng)，監(jiān)測的頻率相比傳統(tǒng)方法也有巨大的優(yōu)勢，利用

衛(wèi)星遙感監(jiān)測地塊、區(qū)域乃至全國作物物候期是可行的，監(jiān)測精度可以保障。標(biāo)

準(zhǔn)起草組在試驗(yàn)研究、專家意見征求的基礎(chǔ)上，確定了利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)及遙感技術(shù)

5

手段監(jiān)測作物物候期的主要技術(shù)流程和指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容基于目前已較為成熟可靠

的技術(shù)方法，既保證了對(duì)當(dāng)前作物物候期遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)工作主要流程和指標(biāo)的指

導(dǎo)作用，也為今后各類作物物候期遙感監(jiān)測方法的改進(jìn)保留了充足的余地。

（2）規(guī)范性引用文件

在充分獲取當(dāng)前國內(nèi)已有的農(nóng)業(yè)遙感相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)作物物候期遙

感監(jiān)測的自身特點(diǎn)及技術(shù)流程需要，參考了相關(guān)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，包括《GB/T

13989-2012國家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)》、《GB/T20257-2017（所有部分）

國家基本比例尺地圖圖式》、《GB/T30115-2013衛(wèi)星遙感影像植被指數(shù)產(chǎn)品規(guī)

范》、《NY/T3527-2019農(nóng)作物種植面積遙感監(jiān)測規(guī)范》等。

其中《GB/T13989-2012國家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)》主要是參考其

基本比例尺的定義及分幅要求。農(nóng)業(yè)遙感作物物候期監(jiān)測的監(jiān)測區(qū)域往往較大，

通過參考國家基本比例尺的劃分方式，對(duì)作物物候期監(jiān)測進(jìn)行分區(qū)監(jiān)測，同時(shí)也

方便與傳統(tǒng)的地形圖、正射影像圖等資料進(jìn)行比對(duì)分析等。

《GB/T20257-2017（所有部分）國家基本比例尺地圖圖式》主要用于指導(dǎo)

相應(yīng)比例尺的作物物候期監(jiān)測成果的制圖工作，對(duì)于科學(xué)合理地進(jìn)行作物物候期

遙感監(jiān)測成果制圖具有參考意義。

《GB/T30115-2013衛(wèi)星遙感影像植被指數(shù)產(chǎn)品規(guī)范》主要用于植被指數(shù)計(jì)

算部分進(jìn)行NDVI等指數(shù)計(jì)算時(shí)的技術(shù)流程指導(dǎo)。NDVI等指數(shù)是植被特征的集中

反映，可以為作物物候期監(jiān)測指數(shù)提供重要的參考，而參照已有的植被指數(shù)的國

家標(biāo)準(zhǔn)，可以對(duì)NDVI等作物物候期監(jiān)測常用的植被指數(shù)計(jì)算提供參考。

《NY/T3527-2019農(nóng)作物種植面積遙感監(jiān)測規(guī)范》主要用于指導(dǎo)利用中高

分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)目標(biāo)農(nóng)作物識(shí)別和農(nóng)作物空間分布的遙感監(jiān)測。

（3）術(shù)語和定義

術(shù)語和定義包含了作物物候期遙感監(jiān)測常用到的專業(yè)術(shù)語，包括物物候期、

生育時(shí)期、遙感、像元、空間分辨率、植被指數(shù)、歸一化差值植被指數(shù)等共7個(gè)

專業(yè)名詞，各名詞的定義，對(duì)于已存在其他相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中的定義，則直接進(jìn)行

引用參考，對(duì)于部分尚未在其他標(biāo)準(zhǔn)中定義的專業(yè)術(shù)語，則通過查閱相關(guān)專業(yè)論

文、詞典等資料，并結(jié)合專業(yè)知識(shí)進(jìn)行定義，并咨詢相關(guān)領(lǐng)域的專家最終確定。

6

（4）縮略語

本標(biāo)準(zhǔn)給出了5個(gè)縮略語，包括2000國家大地坐標(biāo)系（CSGS2000）、一年中

的第幾日（DOY）、歸一化差值植被指數(shù)（NDVI）、均方根誤差（RMSE）、通用

橫軸墨卡托投影（UTM）?？s略語包括了在標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的，經(jīng)常用到但是沒有明

確的專業(yè)術(shù)語，或者是本行業(yè)常用的縮略語，符合專業(yè)性、準(zhǔn)確性、簡潔性的要

求。

（5）基本要求

基本要求規(guī)定了作物物候期遙感監(jiān)測中對(duì)于空間基準(zhǔn)、分幅和編號(hào)、監(jiān)測時(shí)

間等的要求。這些要求是需要在作物物候期遙感監(jiān)測之前進(jìn)行明確規(guī)定，同時(shí)，

也是保障不同作物物候期遙感監(jiān)測成果之間通用性的重要保證。

(a)空間基準(zhǔn)

空間基準(zhǔn)包括了大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)和投影方式三大類內(nèi)容。其中大地基準(zhǔn)

要求采用2000國家大地坐標(biāo)系（CGCS2000），CGCS2000是測繪編制國家基本比

例尺地圖的基礎(chǔ)，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，我國自2008年7月1日起啟用CGCS2000，到2018

年全面完成CGCS2000轉(zhuǎn)換工作，因此作物物候期遙感監(jiān)測制圖的大地基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)

與CGCS2000保持一致，確保成果的空間一致性和通用性。

高程基準(zhǔn)要求采用1985國家高程基準(zhǔn)，根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于啟用“1985國家高

程基準(zhǔn)”的批復(fù)》，同意啟用新的國家高程基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)，即“1985國家高程基準(zhǔn)”，

并作為全國新的統(tǒng)一的高程控制系統(tǒng)，作物物候期遙感監(jiān)測成果所使用的數(shù)字高

程模型（DEM）數(shù)據(jù)等，應(yīng)當(dāng)符合國家對(duì)高程基準(zhǔn)的規(guī)定，確保成果的可靠性，

同時(shí)也與國家基礎(chǔ)比例尺的地形圖保持一致。

投影方式要求省級(jí)及以上尺度宜采用阿爾伯斯投影，省級(jí)以下尺度宜采用高

斯-克呂格或UTM投影。阿爾波斯投影的特點(diǎn)是，在該投影下，所有地區(qū)的面積

均與地球上相同地區(qū)的面積保持一致，這就保證了大尺度作物物候期情況面積統(tǒng)

計(jì)時(shí)，圖上測量面積與地面實(shí)際面積無差別，確保面積屬性的準(zhǔn)確性。如果使用

高斯-克呂格或UTM投影，在離中央經(jīng)線較遠(yuǎn)的地區(qū)可能存在較大的變形，造成

圖上面積的誤差。對(duì)于省級(jí)及以下尺度的作物物候期監(jiān)測，則應(yīng)采用高斯-克呂

格或UTM投影，這是由于高斯-克呂格和UTM投影無角度變形、圖形保持相似，

可以在確保圖上面積變形較小的前提下，確保圖上作物耕地地塊等地物與實(shí)際的

7

形狀保持一致。

(b)分幅與編號(hào)

GB/T13989-2012《國家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)》規(guī)定了1:500、1:1000、

1:2000、1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000、1:200000、1:500000、

1:1000000共11個(gè)比例尺的分幅和編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，作物物候遙感監(jiān)測成果的制圖比例

尺應(yīng)當(dāng)與國家基本比例尺地圖保持一致，確保成果的通用性、準(zhǔn)確性。

(c)監(jiān)測時(shí)間

監(jiān)測時(shí)間應(yīng)處于農(nóng)作物出苗或移栽后至收獲前，具體監(jiān)測時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況

和需要確定。

（6）技術(shù)流程

依據(jù)1998年以來農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“國家農(nóng)情遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)”農(nóng)作物物候

期遙感監(jiān)測的多年試驗(yàn)與對(duì)比分析，參考相關(guān)的科研成果、文獻(xiàn)資料等，確定了

農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測的流程。

農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測流程包括數(shù)據(jù)獲取與處理、植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集

構(gòu)建與處理、物候期地面調(diào)查、物候期遙感監(jiān)測模型構(gòu)建與應(yīng)用、監(jiān)測結(jié)果精度

驗(yàn)證、專題監(jiān)測圖制作與報(bào)告編寫等內(nèi)容，技術(shù)流程可參照?qǐng)D1開展。數(shù)據(jù)獲取

與處理部分包括遙感數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)獲取、遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理、目標(biāo)農(nóng)作物空間分

布遙感監(jiān)測等內(nèi)容，植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集構(gòu)建與處理部分對(duì)植被指數(shù)計(jì)算、

合成和濾波處理等內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定。物候期地面調(diào)查對(duì)調(diào)查時(shí)間、調(diào)查點(diǎn)布設(shè)要

求、地面觀測等內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定。物候期遙感監(jiān)測模型構(gòu)建與應(yīng)用是對(duì)物候期遙

感模型的構(gòu)建和應(yīng)用過程進(jìn)行了規(guī)定。監(jiān)測結(jié)果精度驗(yàn)證部分則主要包括基于地

面調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)遙感監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證的內(nèi)容。專題監(jiān)測圖制作與報(bào)告編寫部

分對(duì)物候期監(jiān)測專題圖以及報(bào)告的編寫的內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定。

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圖1農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測技術(shù)流程

（7）數(shù)據(jù)獲取與處理

本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)遙感數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)的獲取與處理提出了要求。

(a)遙感數(shù)據(jù)

考慮當(dāng)前作物物候期遙感監(jiān)測研究的國內(nèi)外進(jìn)展和技術(shù)成熟度，以及數(shù)據(jù)的

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易獲取性，要求所使用的遙感數(shù)據(jù)至少包含紅和近紅外等對(duì)作物監(jiān)測有重要作用

的波段。當(dāng)前國內(nèi)外常用的中高分辨率衛(wèi)星傳感器均具備紅及近紅外波段（表4），

因此，本標(biāo)準(zhǔn)將其設(shè)置為作物物候期遙感監(jiān)測的必要波段。

表4作物物候期遙感監(jiān)測常用衛(wèi)星數(shù)據(jù)源波段設(shè)置及分辨率

衛(wèi)星/傳感器波段設(shè)置/μm分辨率/m

藍(lán)：0.45~0.52

綠：0.52~0.59

GF-1/WFV30

紅：0.63~0.69

近紅外：0.77~0.89

藍(lán)：0.45~0.52

綠：0.52~0.59

GF-2/PMS4

紅：0.63~0.69

近紅外：0.77~0.89

藍(lán)：0.43~0.52

綠：0.52~0.60

HJ-1A/B30

紅：0.63~0.69

近紅外：0.76~0.89

藍(lán)：0.45~0.52

綠：0.52~0.59

ZY-302星5.8

紅：0.63~0.69

近紅外：0.77~0.89

海岸：0.433~0.453

藍(lán)：0.450~0.515

綠：0.525~0.600

Landsat-8OLI紅：0.630~0.68030

近紅外：0.845~0.885

短波紅外1：1.560~1.651

短波紅外2：2.100~2.300

海岸：0.443

藍(lán)：0.490

綠：0.560

紅：0.665

紅邊1：0.705

Sentinel-2A/B紅邊2：0.74010~20

紅邊3：0.783

近紅外：0.842

紅邊4：0.865

短波紅外1：1.610

短波紅外2：2.190

此外，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)空間分辨率應(yīng)優(yōu)于30m，這是由于當(dāng)前部分

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常用的中高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)如Landsat-8、HJ-1等數(shù)據(jù)的分辨率均在30m或30m以

上，使用這一分辨率的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，基本可以滿足從省級(jí)以下尺度的作物物候

期遙感監(jiān)測工作。當(dāng)對(duì)更大尺度有要求時(shí)，可選取MODIS遙感數(shù)據(jù)；影像數(shù)據(jù)

應(yīng)圖面清晰，無數(shù)據(jù)丟失，無明顯條紋、點(diǎn)狀和塊狀噪聲，定位準(zhǔn)確，無嚴(yán)重畸

變；云或濃霧覆蓋像元的面積占影像總面積的百分比不超過20%?？赏ㄟ^鄰近多

時(shí)相影像合成晴空影像數(shù)據(jù)，多時(shí)相影像應(yīng)處于農(nóng)作物同一生育時(shí)期內(nèi)。

遙感數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率應(yīng)優(yōu)于5d。

遙感數(shù)據(jù)的前處理要求主要是幾何校正和大氣校正。幾何校正主要是保證衛(wèi)

星影像的幾何位置的準(zhǔn)確性，而大氣校正則主要是獲取地表反射率影像，方便后

續(xù)進(jìn)行作物物候期的定量化監(jiān)測。其中，幾何校正的精度要求參考了正射影像圖

制作相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如國家基本比例尺地圖正射影像圖（GB/T33175-2016《國家基

本比例尺地圖1:5001:10001:2000正射影像地圖》、GB/T33182-2016《國家基

本比例尺地圖1:50001:10000正射影像地圖》、GB/T33179-2016《國家基本比

例尺地圖1:250001:500001:100000正射影像地圖》、GB/T33178-2016《國家

基本比例尺地圖1:2500001:5000001:1000000正射影像地圖》），不同比例尺正

射影像圖的平面位置中誤差在平地和丘陵不大于0.6mm，在山地和高山地不大于

0.8mm，且最大中誤差為中誤差的兩倍。

根據(jù)比例尺的換算，若完全參照這一標(biāo)準(zhǔn)，則正射影像圖的點(diǎn)位中誤差將達(dá)

到6~8個(gè)像元左右，這對(duì)于農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測需要精確相對(duì)位置關(guān)系而言顯然是不夠

的。而常用的基于多時(shí)相遙感影像的作物監(jiān)測，一般要求幾何配準(zhǔn)精度達(dá)到亞像

元級(jí)別，因此，考慮到農(nóng)業(yè)行業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需求，由于作物主要種植在平原區(qū)域，

因此要求平地、丘陵地的大地坐標(biāo)誤差≤1個(gè)像元，山地、高山地的大地坐標(biāo)誤

差≤2個(gè)像元。

遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，需要基于遙感數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)作物進(jìn)行識(shí)別和空間分布的

遙感監(jiān)測。目標(biāo)農(nóng)作物分布遙感監(jiān)測的方法主要包括農(nóng)作物遙感分類識(shí)別、精度

檢驗(yàn)等步驟。分類可以選擇監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類、目視判讀、面向?qū)ο蟮确诸?/p>

方法或組合進(jìn)行分類，具體內(nèi)容和要求應(yīng)參照NY/T3527-2019（農(nóng)作物種植面

積遙感監(jiān)測規(guī)范）執(zhí)行。

基于目標(biāo)農(nóng)作物空間分布監(jiān)測結(jié)果，對(duì)預(yù)處理后的影像通過剪裁或掩膜處理，

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獲取目標(biāo)農(nóng)作物區(qū)域的反射率數(shù)據(jù)。

(b)其他數(shù)據(jù)

其他數(shù)據(jù)包括了監(jiān)測區(qū)同一遙感數(shù)據(jù)源近3~5年NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)、監(jiān)測區(qū)

域行政區(qū)劃圖、監(jiān)測區(qū)域作物不同生育時(shí)期資料等。其中，監(jiān)測區(qū)同一遙感數(shù)據(jù)

源近3~5年NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)用于對(duì)待監(jiān)測區(qū)域目標(biāo)農(nóng)作物物候特征差異大小

進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，行政區(qū)劃圖主要用來篩選遙感影像數(shù)據(jù)、明確作物物候監(jiān)測任

務(wù)區(qū)域、用于物候期監(jiān)測結(jié)果的統(tǒng)計(jì)等；監(jiān)測區(qū)域作物不同生育時(shí)期資料則主要

為了確定作物物候期遙感監(jiān)測的業(yè)務(wù)工作開展時(shí)間，并用于驗(yàn)證物候期遙感監(jiān)測

結(jié)果。

（8）植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集構(gòu)建與處理

植被指數(shù)曲線獲取主要包括植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集構(gòu)建、植被指數(shù)時(shí)間序

列數(shù)據(jù)集處理兩部分內(nèi)容

(a)植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集構(gòu)建

本標(biāo)準(zhǔn)建議使用歸一化植被指數(shù)（NDVI）作為物候期遙感監(jiān)測指數(shù)，公式

如下所示：

式中：????=?????????????+????

——近紅外波段反射率；

????——紅波段反射率。

?采???用這一指數(shù)作為物候期遙感監(jiān)測指數(shù)計(jì)算，是由于NDVI指數(shù)是當(dāng)前應(yīng)用

最為廣泛普遍的植被指數(shù)，基于NDVI的作物物候期遙感監(jiān)測技術(shù)目前已相當(dāng)成

熟，覆蓋了從高分辨率到中分辨率、低分辨率各個(gè)衛(wèi)星分辨率尺度的作物物候期

監(jiān)測，具有較強(qiáng)的適用性。此外，NDVI指數(shù)的計(jì)算僅需要近紅外波段和紅光波

段即可，目前絕大部分的中高分辨率衛(wèi)星都包含這兩個(gè)波段，且計(jì)算簡便，原理

清晰。

單期植被指數(shù)質(zhì)量不佳時(shí)，可進(jìn)行植被指數(shù)合成，應(yīng)按GB/T30115執(zhí)行。植

被指數(shù)合成所用的數(shù)據(jù)成像日期應(yīng)處于農(nóng)作物同一生育時(shí)期內(nèi)。

將遙感影像獲取日期轉(zhuǎn)換為DOY，在像元尺度上構(gòu)建NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)集。

為便于后續(xù)計(jì)算和應(yīng)用，數(shù)據(jù)集應(yīng)為多圖層的空間數(shù)據(jù)格式，且每個(gè)圖層的名稱

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應(yīng)包含相應(yīng)的DOY信息。

(b)植被指數(shù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集處理

采用Savitzky-Golay濾波等算法對(duì)NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)集進(jìn)行重建，依據(jù)如下

公式計(jì)算。

?

?=??????+?

??=?

式中：

y——NDVI原始值；

——NDVI濾波后的結(jié)果；

?——第個(gè)NDVI值濾波時(shí)的系數(shù)；

?j—?—沿原?始數(shù)據(jù)縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)列的計(jì)算點(diǎn)下標(biāo)；

m——任意正整數(shù)，表示濾波窗口的寬度

——卷積中值點(diǎn)的個(gè)2?數(shù)+，1等于濾波窗口的寬度。

注：濾波是一種基于曲線局部特征的多項(xiàng)式擬合方法，由和于1964年提出。

Sa?vitzky-GolaySavitzkyGolay

（9）物候期地面調(diào)查

(a)調(diào)查時(shí)間

農(nóng)作物物候地面調(diào)查時(shí)間應(yīng)覆蓋目標(biāo)農(nóng)作物的全部生育時(shí)期，根據(jù)目標(biāo)農(nóng)作

物每個(gè)生育時(shí)期的長短確定調(diào)查時(shí)間間隔，通常為每周調(diào)查一次。對(duì)于生育時(shí)期

持續(xù)時(shí)間較短的農(nóng)作物，可每2天調(diào)查一次。

(b)地面調(diào)查點(diǎn)、觀測點(diǎn)布設(shè)方案設(shè)計(jì)

應(yīng)根據(jù)近3~5年NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)判斷待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)目標(biāo)農(nóng)作物物候特征

差異，若待監(jiān)測區(qū)內(nèi)目標(biāo)農(nóng)作物物候特征差異大，則需要先對(duì)待監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行分

區(qū)，在每個(gè)分區(qū)內(nèi)分別布設(shè)地面調(diào)查點(diǎn)和觀測點(diǎn)。

調(diào)查點(diǎn)布設(shè)應(yīng)具有區(qū)域代表性，農(nóng)作物物候期受緯度和海拔等因素影響較大，

因此調(diào)查點(diǎn)應(yīng)能綜合反映監(jiān)測區(qū)域農(nóng)作物物候的差異性。；

調(diào)查點(diǎn)應(yīng)離村莊或建筑物100m以上，調(diào)查點(diǎn)內(nèi)目標(biāo)農(nóng)作物應(yīng)多年、大面積、

穩(wěn)定種植，且目標(biāo)農(nóng)作物播種（移栽）日期相對(duì)固定，調(diào)查點(diǎn)內(nèi)目標(biāo)農(nóng)作物分布

區(qū)域的邊長應(yīng)不小于所用遙感影像空間分辨率的2倍；

調(diào)查點(diǎn)數(shù)量應(yīng)具有統(tǒng)計(jì)意義，省級(jí)以下尺度不少于30個(gè)調(diào)查點(diǎn)。選點(diǎn)可采用

前期目標(biāo)農(nóng)作物NDVI數(shù)據(jù)輔助分層抽樣方式，將NDVI數(shù)值范圍劃分為10層，每

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層選擇不應(yīng)少于3個(gè)調(diào)查點(diǎn)。省級(jí)及省級(jí)以上尺度可適當(dāng)增加調(diào)查點(diǎn)數(shù)量；

觀測點(diǎn)是在調(diào)查點(diǎn)范圍內(nèi)實(shí)際目視觀測的位置，所用遙感影像空間分辨率優(yōu)

于100m時(shí)，調(diào)查點(diǎn)內(nèi)可僅設(shè)置1個(gè)觀測點(diǎn)。否則需根據(jù)影像空間分辨率在單個(gè)調(diào)

查點(diǎn)內(nèi)設(shè)置不少于3個(gè)觀測點(diǎn)。

(c)地面觀測

觀測點(diǎn)選定之后，應(yīng)按照附錄A的內(nèi)容將觀測點(diǎn)的地理坐標(biāo)、海拔、農(nóng)作物

種類、農(nóng)作物所處生育時(shí)期等信息做詳細(xì)記載，并拍攝觀測點(diǎn)農(nóng)作物不同角度照

片，作為檔案保存?？蓞⒄崭戒汢填寫農(nóng)作物所處生育時(shí)期；

對(duì)于每個(gè)觀測點(diǎn)，觀測的植株數(shù)量應(yīng)不少于30株，當(dāng)40%~60%的植株進(jìn)入某

一生育時(shí)期，則觀測日期對(duì)應(yīng)的DOY即為農(nóng)作物進(jìn)入該生育時(shí)期的物候期；

大于60%或小于40%的植株進(jìn)入某一生育時(shí)期，應(yīng)根據(jù)前一期和后一期的觀

測日期和觀測結(jié)果，推算農(nóng)作物進(jìn)入該生育時(shí)期的物候期。

(d)地面調(diào)查結(jié)果

當(dāng)調(diào)查點(diǎn)內(nèi)僅有一個(gè)觀測點(diǎn)時(shí)，觀測得到的物候期即為該調(diào)查點(diǎn)的物候期。

當(dāng)調(diào)查點(diǎn)內(nèi)有多個(gè)觀測點(diǎn)且觀測點(diǎn)得到的物候期不一致時(shí)，則不同調(diào)查結(jié)果的

DOY均值為該調(diào)查點(diǎn)的物候期。農(nóng)作物物候期地面調(diào)查結(jié)果宜按照7:3的比例隨

機(jī)劃分為訓(xùn)練樣本和驗(yàn)證樣本。

（10）物候期遙感監(jiān)測模型構(gòu)建與應(yīng)用

目標(biāo)農(nóng)作物長勢較為正常時(shí)宜采用閾值法構(gòu)建農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測模型，

也可采用滑動(dòng)平均法、微分法等其他算法構(gòu)建模型。

(a)模型構(gòu)建

針對(duì)目標(biāo)農(nóng)作物的每一個(gè)像元，基于目標(biāo)農(nóng)作物播種后至當(dāng)前一期NDVI時(shí)

間序列數(shù)據(jù)，確定數(shù)據(jù)中的極大值和極小值，利用非對(duì)稱數(shù)學(xué)函數(shù)（如非對(duì)稱性

高斯函數(shù)或雙Logistic函數(shù)）對(duì)平滑濾波后的NDVI極大值、極小值之間的數(shù)據(jù)進(jìn)

行曲線擬合，得到DOY-NDVI對(duì)應(yīng)曲線。

獲取地面調(diào)查訓(xùn)練樣本的農(nóng)作物進(jìn)入某生育時(shí)期的物候期DOY及地理坐標(biāo)，

然后以DOY為索引在NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)集中選定相應(yīng)DOY（或最臨近DOY）的

NDVI數(shù)據(jù)，并根據(jù)地理坐標(biāo)獲取調(diào)查點(diǎn)位置上的NDVI值。利用如下公式計(jì)算得

到全部訓(xùn)練驗(yàn)證樣本的NDVI均值，即為提取物候期DOY的NDVI閾值。

14

?

1?

式中：T=?

T——全部訓(xùn)練樣本地面調(diào)查點(diǎn)的NDVI均值；

t——某一訓(xùn)練樣本地面調(diào)查點(diǎn)的NDVI值；

m——訓(xùn)練樣本的個(gè)數(shù)。

(b)模型應(yīng)用

對(duì)于一個(gè)未知物候期的目標(biāo)農(nóng)作物像元，根據(jù)DOY-NDVI對(duì)應(yīng)曲線，通過計(jì)

算曲線上到達(dá)NDVI閾值時(shí)的DOY值，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該像元的物候期DOY反演。當(dāng)

DOY-NDVI對(duì)應(yīng)曲線上NDVI閾值有多個(gè)DOY對(duì)應(yīng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)農(nóng)作物實(shí)際物候期

和曲線的單調(diào)性確定正確的DOY值。

（11）監(jiān)測結(jié)果精度驗(yàn)證

利用農(nóng)作物物候期地面調(diào)查結(jié)果對(duì)農(nóng)作物物候期遙感監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)

證，依據(jù)公式（4）計(jì)算均方根誤差（RMSE），并對(duì)物候期監(jiān)測結(jié)果的精度進(jìn)行

評(píng)價(jià)，以RMSE不超過10d為合格。對(duì)于生育時(shí)期持續(xù)時(shí)間較短的農(nóng)作物，RMSE

應(yīng)不超過農(nóng)作物當(dāng)前所處生育時(shí)期持續(xù)天數(shù)的一半。

精度評(píng)價(jià)不合格的，應(yīng)在所用遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量、物候期地面調(diào)查點(diǎn)代表性等方

面進(jìn)行核查，并重新執(zhí)行監(jiān)測流程，直至精度評(píng)價(jià)合格為止。

1?'2

????=?