DB 61∕T 1131-2018 苹果树长势遥感监测技术规程.pdf

1 ICS 07.040 A 77 DB61 陕西省地方标准 DB 61/ T 11312018 苹果树长势遥感监测技术规程 Technology rules for monitoring apple tree growth by remote sensing 2018 - 03 - 09 发布 2018 - 04 - 09 实施 陕西省质量技术监督局 发 布 DB61/T 11312018 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 术语与定义 . 1 3 技术要求 . 1 4 监测方法 . 2 5 长势遥感监测 . 2 附录 A（规范性附录） 长势遥感监测涉及的说明项目 . 5 附录 B（规范性附录） 果树长势遥感监测报告模板 . 6 DB61/T 11312018 II 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。 本标准由杨凌农业高新技术产业示范区科技信息中心提出。 本标准由陕西省农业厅归口。 本标准起草单位：北京农业信息技术研究中心、北京农业质量标准与检测技术研究中心、杨凌示范区科技信息中心、西北农林科技大学。 本标准主要起草人：王纪华、冯海宽、卫景芳、杨小冬、赵政阳、徐新刚、杨贵军、顾晓鹤、侯宝英、谢胜菊。 本标准由杨凌农业高新技术产业示范区科技信息中心负责解释。 本标准首次发布。 单位：杨凌农业高新技术产业示范区科技信息中心 电话：[phone] 地址：陕西省咸阳市杨凌农业高新技术产业示范区新桥北路6号政务大厦312室 邮编：712100DB61/T 11312018 苹果树长势遥感监测技术规程 1 范围 本标准规定了苹果树长势遥感监测的技术要求与方法步骤。 本标准适用于陕西省苹果树分布区域其长势的遥感监测业务。 2 术语与定义 下列术语和定义适用于本文件 2.1 遥感影像数据 remote sensing imagery data 应用卫星、航空飞机或无人机飞行平台获取覆盖大面积地表的多光谱、高光谱影像数据。 2.2 植被指数 vegetation index 利用遥感影像数据不同波段反射率，通过运算生成的可以表征植被生长状况的光谱特征指标。 2.3 归一化差值植被指数 normal difference vegetation index；NDVI 指遥感影像近红外波段（NIR）与可见光红光波段（Red）的反射率之差与二者之和的比值。 2.4 叶面积指数 leaf area index；LAI 指单位土地面积上，植物叶片面积与土地面积的比值。 3 技术要求 3.1 遥感影像数据 3.1.1 用于苹果树长势监测的遥感数据，应为多时相数据，包括苹果树春梢停长期和秋梢停长期 2 个主要生育时期获取的遥感影像数据。 3.1.2 影像的空间分辨率应不低于 30m。 3.1.3 遥感影像至少应包括绿光波段、红光波段和近红外波段的数据。 3.1.4 原始影像监测范围内云量应小于等于 5%，无传感器条带噪声，经过预处理和校正的影像中各种典型地物具有明辨的光谱特征，几何校正精度需达到 1 个像元尺寸以内。 3.2 地面调查 3.2.1 采用网格化抽样方法确定用于苹果树长势监测的地块，抽样面积不超过监测面积的 5%。 DB61/T 11312018 2 3.2.2 LAI 测量采用鱼眼镜头传感器，测定时选择早晚（日出前或日落后最佳）或阴天（太阳被均一的云遮挡）进行。方法一：测量 LAI 时探头置于冠层顶部测定一次，随后把探头置于地面上在待测果树的东南西北四个不同的位置分别向上观测 1 次。方法二：测量 LAI 时，在每一个测点均在冠层顶部测 1次，下部（行间及行内）重复测量 6 次10 次。冠层下方的测量在同一水平面上（距地面 10cm 左右）。 3.2.3 在抽样地块中实测点的位置处，用大地测量方法记录样本点的经纬度坐标信息。测量定位精度高于 1m。 4 监测方法 4.1 准备工作 苹果树长势遥感监测所需要的基础数据有： 监测区行政区划图； 土地利用图，比例尺采用 1:5 万，乡镇级 1:1 万，村级 1:5000。 4.2 监测范围 单元苹果树种植区面积大于等于900m2。 4.3 监测时间 苹果树落花后至果实收获期。具体监测时间应根据不同地区苹果树生长物候期调整确定。 4.4 遥感影像数据预处理 按照本标准3.1的要求，对于获取的遥感影像数据进行辐射定标、大气校正和几何校正等预处理。 4.5 NDVI 计算 近红外和可见光红光波段反射率从预处理后的遥感影像中提取，NDVI通过公式（1）计算获得： dReNIRdReNIRNDVI . (1) 式中： NDVI为归一化差值植被指数； NIR影像的近红外波段反射率； dRe影像可见光红光波段反射率。 5 长势遥感监测 5.1 提取苹果树样点的光谱反射率 根据苹果树样点的经纬度位置， 将苹果树样点与多光谱或高光谱影像空间叠加分析， 提取每个苹果树样点的光谱反射率信息。 5.2 NDVI 计算 将计算得到的样点的反射率数据，按照4.5中要求，计算每个样点的NDVI。 5.3 构建监测模型 DB61/T 11312018 根据苹果树实测的LAI和所对应NDVI，通过线性回归建立苹果树LAI和NDVI的关系函数，并选择拟合误差最小的函数作为LAI遥感指数反演模型。 从所有苹果树样本中随机抽取2/3样本量建立线性回归模型，其余1/3样本用于监测模型的精度验证。 5.4 苹果树长势分级 5.4.1 根据 LAI 的空间距平百分率，结合 LAI 大小将长势分为旺、中和弱三级。对于某一块种植区，LAI 的空间距平百分率按照公式（2）计算获得： %100LAILAILAIILAiii . (2) 式中： ILA 为LAI空间距平百分率； iLAI为某块种植区单棵苹果树LAI； iLAI为某块种植区平均LAI。 5.4.2 长势分级： a) iLAI3，长势分为旺和中二级； 1) ILA -20%，长势为中； 2) 其余长势为旺； b) 2iLAI3，长势分为旺、中和弱三级； 1) ILA 20%，长势为旺； 2) -20%ILA 20%，长势为中； 3) ILA -20%，长势为弱； c) iLAI2，长势分为中和弱二级； 1) ILA 20%，长势为中； 2) 其余为长势弱。 5.5 苹果树长势指标空间填图 将多光谱或高光谱影像反射率计算的NDVI代入监测模型，即可计算得到评价区域的果树冠层叶面积指数的空间分布图。 5.6 监测正确率要求 以不少于总样点三分之一的地面样点调查数据与遥感监测结果进行对比，按照公式（3）计算正确率，将正确率大于等于80%的结果记为合格。 %100DRAi . (3) 式中： A正确率； DB61/T 11312018 4 iR遥感监测各长势等级与对应地面调查点长势等级一致的样点数； D地面长势调查的总样点数。 5.7 编写长势遥感监测报告 5.7.1 苹果树长势监测报告要求 5.7.1.1 编写的苹果树长势监测报告包括以下要素： a) 标题； b) 正文； c) 苹果树长势监测统计信息表； d) 苹果树长势监测分布示意图； e) 报告编写人和编写时间。 5.7.1.2 苹果树长势遥感监测报告的模板应符合附录 B 的规定。 5.7.2 苹果树长势信息统计表 按照本标准5.4的要求，在得到各行政区域的苹果长势分级信息的基础上，生成苹果树长势信息统计表格，表格字段内容应符合附录A.1的规定。 5.7.3 苹果树长势分布示意图 按照本标准5.5的要求，在获取苹果树长势空间分布图的基础上，制作苹果树长势分布示意图，苹果树长势分布示意图中包括以下要素应符合附录B的规定： a) 标题； b) 指北针； c) 比例尺； d) 经、纬度网格； e) 图例； f) 制图单位和日期； g) 遥感数据源说明。 DB61/T 11312018 A A 附 录 A （规范性附录） 长势遥感监测涉及的说明项目 A.1 长势遥感监测涉及的说明项目 长势遥感监测涉及的说明项目见表A.1。 表A.1 长势遥感监测涉及的说明项目 项目类型 项目名称 注释 遥感影像 多光谱或高光谱影像 至少包括绿波段、红波段和近红外波段的数据。 高空间分辨率 用于县域及以上尺度（优于 30m） 样点空间位置坐标 经度 格式：.（单位：度） 纬度 格式：.（单位：度） 长势信息统计表 行政区域名 估测区域内各行政区域的名称 种植面积 单位：m2 长势分级 长势分为：旺、中、弱 长势遥感监测图 长势空间分布图 TIF 格式，自身具有空间坐标信息 长势分布示意图 JPG 格式，分辨率大于等于 100dpi DB61/T 11312018 6 B B 附 录 B （规范性附录） 果树长势遥感监测报告模板 B.1 某地某年某苹果树长势遥感监测报告 某地某年某苹果树长势遥感监测报告 （报告正文） 。 表 某地某年某苹果树长势遥感监测统计信息表 行政区域名 长势旺 长势中 长势弱 区域1 区域2 表 某地某年某苹果树长势遥感监测分布示意图 编写 年月日 _