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ICS 07.060 CCS B 18 DB36 江西省地方标准 DB36/T 16662022 森林植被生态质量遥感监测评价规范 Evaluation specification forremote sensing monitoring of forest vegetation ecological quality 2022-10-25 发布 2023-05-01 实施江西省市场监督管理局 发 布 DB36/T 1666-2022 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 数据基础.1 5 卫星遥感数据预处理.2 6 森林植被生态评价方法.2 7 评价流程及结果.4 附录 A（资料性）常用中高空间分辨率星载仪器及其红光和近红外波段参数.6 附录 B（规范性）森林植被净初级生产力估算方法.7 参考文献.8 DB36/T 1666-2022 II 前 言 本文件按照GB/T 1.1-2020 标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则给出的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江西省气象标准化技术委员会（JX/TC017）提出并归口。本文件起草单位：江西省生态气象中心。本文件主要起草人：陈兴鹃、聂志强、李柏贞、戴芳筠、秦晓晨、戴志健、王怀清、占明锦、许彬。DB36/T 1666-2022 1 森林植被生态质量遥感监测评价规范 1 范围 本文件规定了森林植被生态质量遥感监测的数据预处理方法、评价流程和方法。本文件适用于森林植被生态质量卫星遥感监测、评价与服务等。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。QX/T 474-2019 卫星遥感技术导则 水稻长势 QX/T 494-2019 陆地植被气象与生态质量监测评价等级 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 归一化植被指数 normalized difference vegetation index；NDVI 近红外、红外两个波段的反射率之差除以二者之和。注：来源：QX/T 494-2019 3.2 植被覆盖度 vegetation coverage；VC 植被的冠层垂直投影面积占对应地表面积的百分比。注：来源：QX/T 494-2019 3.3 植被净初级生产力 net primary productivity of vegetation；NPP 单位面积植被在某一时间内通过光合作用固定的有机物质减去自养呼吸消耗后剩余的有机物质总量。注：以碳（C）计，单位为克每平方米（g/m2）。来源：QX/T 494-2019 4 数据基础 4.1 卫星数据源 DB36/T 1666-2022 2 遥感影像数据源应选取载有可见光和近红外波段探测仪器的卫星，常用中高空间分辨率星载仪器及其红光和近红外波段参数参考附录A。4.2 坐标系选取 坐标系统采用2000 国家大地坐标系（CGCS2000），高程基准采用1985国家高程基准。5 卫星遥感数据预处理 5.1 辐射定标 利用绝对定标系数（包括绝对定标系数增益和偏移量）将遥感影像像元亮度值转换为辐射亮度值，实现辐射定标，转换公式见式（1）：=+?（1）式中：L辐射亮度值；DN计数值；a绝对定标系数增益，从遥感数据元文件中获取；L?偏移量，从遥感数据元文件中获取。5.2 大气校正 基于辐射亮度值L，通过输入影像的头文件、波谱响应函数等信息，利用大气辐射传输模型，剔除大气信号干扰，获得地表反射率数据，完成大气校正。5.3 几何校正 应选择不变地物的控制点进行几何校正，且控制点在影像上均匀分布，校正后的影像地理位置误差应小于0.5个像元。卫星遥感数据辐射定标、大气校正和几何校正方法依据QX/T 474-2019执行。6 森林植被生态评价方法 6.1 植被覆盖度（VC）以所选卫星估算的归一化植被指数（NDVI）为基础，估算 VC。月 VC 估算方法见式（2）：?=?100%（2）式中：VC?评价时段第k月VC；NDVI?评价时段第k月的NDVI，由月内单时相NDVI通过最大值合成法获得；NDVI?像元为纯土壤时的NDVI，推荐NDVI?取值为0.05；NDVI?像元为全植被覆盖下的NDVI，推荐NDVI?取值为0.95。评价时段平均 VC 计算方法见式（3）：=?（3）DB36/T 1666-2022 3 式中：VC 评价时段平均VC；C?评价时段第k月的VC；K评价时段包含的月数；k评价时段月序。VC 对比计算方法见式（4）：=?（4）式中：VC评价时段VC的平均值与常年（对森林植被，为10年或以上）同期VC平均值的差值；VC评价时段VC的平均值；VC?常年（对森林植被，为10年或以上）同期VC的平均值。6.2 植被净初级生产力（NPP）月度 NPP 的估算方法，见式（5，6）：?=?（5）?=?（6）式中：NPP?评价时段第k月NPP，单位为克碳每平方米（gC/m2）；GPP?评价时段第k月总初级生产力（GPP），单位为克碳每平方米（gC/m2）；R?评价时段第k月植被呼吸消耗量，单位为克碳每平方米（gC/m2）；?评价时段第k月实际光能利用率，单位为克碳每兆焦（gC/MJ）；FPAR?评价时段第k月植被吸收光合有效辐射的比例；PAR?评价时段第k月植被所利用的光合有效辐射，单位为兆焦每平方米（MJ/m2）。公式中第k月的GPP、R、FPAR、PAR具体计算方法参考附录B。评价时段 NPP 计算方法见式（7）：=?（7）式中：NPP评价时段NPP，单位为克碳每平方米（gC/m2）；NPP?评价时段第k月NPP，单位为克碳每平方米（gC/m2）；K评价时段包含的月数；k评价时段月序。NPP对比计算方法见式（8）：=(?)/?100%（8）式中：NPP评价时段NPP距平百分率；NPP评价时段NPP，单位为克碳每平方米（gC/m2）；NPP?常年（对森林植被，为10年或以上）同期NPP的平均值，单位为克碳每平方米（gC/m2）。DB36/T 1666-2022 4 7 评价流程及结果 7.1 评价流程 按以下流程开展森林植被生态质量评价：a）采用遥感图像分类方法，对经过预处理后的卫星遥感数据进行分类，结合最新土地利用分类现状图，提取森林植被区；b）基于森林植被区数据，计算 VC 和 NPP；c）根据第 6 章的评价方法，提取 VC 和 NPP 变化信息；d）根据 VC 和 NPP 确定植被评价等级。7.2 评价结果 根据公式（2）、（3）对VC进行监测，得到监测结果，评价等级见表1。表1 VC 监测评价分级 全年或生长季平均 VC 监测评价等级 VC80%高覆盖 60%VC80%较高覆盖 40%VC60%中覆盖 20%VC40%较低覆盖 5%VC20%低覆盖 VC5%极低覆盖 根据公式（4）对评价时段内的VC进行对比监测，得到监测结果，评价等级见表2。表2 VC 对比监测评价分级 全年或生长季平均植被覆盖度与常年差值（VC）监测评价等级 VC10%明显增加 3%VC10%较明显增加 0VC3%持平略增-3%VC0 持平略减-10%VC-3%较明显减少 VC-10%明显减少 根据公式（5）、（6）、（7）对 NPP 进行监测，得到监测结果，评价等级见表 3。DB36/T 1666-2022 5 表3 NPP 监测评价等级 全年或生长季平均 NPP/（gC/m2）监测评价等级 NPP1000 很高 800NPP1000 高 600NPP800 较高 400NPP600 较低 100NPP400 低 NPP100 很低 根据公式（8）对评价时段内的 VC 进行对比监测，得到监测结果，评价等级见表 4。表4 NPP 对比监测评价等级 全年或生长季 NPP 距平百分率（NPP）监测评价等级 NPP10%明显增加 3%NPP10%较明显增加 0NPP3%持平略增-3%NPP0 持平略减-10%NPP-3%较明显减少 NPP-10%明显减少 表 1-表 4 中的评价等级均依据 QX/T 494-2019 执行。DB36/T 1666-2022 6 A A 附 录 A（资料性）常用中高空间分辨率星载仪器及其红光和近红外波段参数 星载仪器 通道 波段范围/m 波段描述 星下点分辨率/m FY-3/MERSI 3 0.6250.675 红光 250 4 0.8350.885 近红外 250 11 0.6400.660 红光 1000 14 0.8550.875 近红外 1000 FY-3/VIRR 1 0.580.68 红光 1100 2 0.840.89 近红外 1100 NOAA/AVHRR 1 0.580.68 红光 1100 2 0.71.1 近红外 1100 EOS/MODIS 1 0.620.67 红光 250 2 0.8410.876 近红外 250 NPP/VIIRS 5 0.6610.681 红光 430 7 0.840.88 近红外 370 Landsat/OLI 4 0.6300.680 红光 30 5 0.8540.885 近红外 30 GF-1/WFV 3 0.630.69 红光 16 4 0.770.89 近红外 16 GF-2/PMS 3 0.630.69 红光 4 4 0.770.89 近红外 4 DB36/T 1666-2022 7 B B 附 录 B（规范性）森林植被净初级生产力(NPP)估算方法 利用NDVI和地面气象资料，估算NPP，计算方法如下：=（B.1）=（B.2）=?+?（B.3）?=0.2 (?)（B.4）?=(7.825+1.145?)/100（B.5）=T?W（B.6）T?=(T?T?)(T?T?)/(T?T?)(T?T?)?T?T?（B.7）W=E/E?（B.8）FPAR=1.24 NDVI 0.168（B.9）PAR=R?0.48（B.10）其中，R?和R?分别为植被生长呼吸消耗量和维持呼吸消耗量；T?为月平均气温（）；为最大光能利用率（gC/MJ），C3植物取1.8（gC/MJ），C4植物取2.76（gC/MJ）；T?和W分别为温度胁迫系数和水分胁迫系数，T?、T?、T?分别为植物进行光合作用的最低、最高和最优温度，E和E?分别为实际蒸散和潜在蒸散；R?为太阳总辐射（MJ/m2）。DB36/T 1666-2022 8 参 考 文 献 1 QX/T 188-2013 卫星遥感植被监测技术导则 2 钱拴，延昊，吴门新，等.植被综合生态质量时空变化动态监测评价模型.生态学报，2020，40（18）：6573-6583 3 Yan H，Wang S Q，Billesbach D，et al.Improved global simulations of gross primary product bases on a new definition of water stress factor and a separate treatment of C3 and C4 plantsJ.Ecological Modelling，2015，297：42-59 4 Yan H，Wang S Q，Wang J B，et al.Multimodel analysis of climate impacts on plant photosynthesis in China during 2000-2015J.International Journal of Climatology，2019，1-17 5 Sims D A，Rahman A F，Cordoca V D，et al.On the use of MODIS EVI to assess gross primary productivity of North American ecosystemsJ.Journal of Geophysical Research，2006，111，G04015 6 McCree K J.Test of current definitions of photosynthetically active radiation against leaf photosynthesis data J.Agricultural Meteorology.1972，10：442-453 7 Zhao M，Running S W.Drought-induced reduction in global terrestrial net primary production from 2000 through 2009 J.Science，2010，329：940-943 8 Goward S N，Dye D G.Evaluating North-American net primary productivity with satellite observations J.Advanced Space Research，1987，7（11）：165-174 _