DB63/T 1681-2018 高寒草地土壤墒情遥感监测规范

ICS07.060

A47

DB63

青海省地方标准

DB63/T1681—2018

高寒草地土壤墒情遥感监测规范

2018-07-16发布2018-09-25实施

青海省质量技术监督局发布

DB63/1681—2018

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遥感数据要求......................................................................1

5遥感监测方法......................................................................2

6夏旱监测示例......................................................................5

附录A（规范性附录）高寒草地地理分区................................................6

附录B（资料性附录）土壤线斜率M值的计算方法及各地理分区的土壤线斜率M值............8

附录C（资料性附录）祁连山东部地区和青南的东南部地区的干湿边系数...................11

附录D（资料性附录）2016年曲麻莱夏旱监测示例......................................13

参考文献............................................................................14

I

DB63/1681—2018

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由青海省气象局提出并归口。

本标准起草单位：青海省气象科学研究所。

本标准主要起草人：陈国茜、祝存兄、校瑞香、严应存、史飞飞、李璠、刘宝康、石明明。

II

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高寒草地土壤墒情遥感监测规范

1范围

本标准规定了土壤表层解冻后至封冻前，高寒草地土壤墒情的遥感监测方法、基于土壤重量含水率

的土壤墒情分析方法及技术流程。

本标准适用于气象、环保、水利、国土和农牧业等部门开展高寒草地土壤墒情的遥感监测、业务服

务和科研等相关工作。

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/T188-2013卫星遥感植被监测技术导则

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

高寒草地

分布在青藏高原上的高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠草原等草地的总称。

3.2

地理分区

以多年年平均气温和年降水量作为一级分区依据、多年平均归一化植被指数（NDVI）作为二级分区

依据、土壤含沙量作为三级分区依据，采用非监督分类方法中的重复自组织数据分析技术（ISODATA）

进行分区得到的气候条件、自然植被和土壤条件较为一致的区域。见附录A。

3.3

遥感干旱指数

利用遥感手段获得的关于植被生理生态、蒸散和地表热状况等的各种指数，用于直接或间接反映地

表水分（或植被冠层水分）的盈缺情况，常用的指数有垂直干旱指数、植被状况指数、温度植被干旱指

数等。

4遥感数据要求

4.1数据来源

1

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卫星数据应源自携带有可见光波段和热红外波段探测仪器的卫星，如FY3A/B/C-VIRR、EOS/MODIS、

NOAA/AVHRR等，应为经过辐射校正、几何校正等处理的2级数据或数据产品。

4.2数据处理步骤

在计算遥感干旱指数前，应对卫星数据按下列要求进行处理：

——进行大气校正；

——优先使用星下点附近数据进行地图投影变换处理；

——提取晴空无云、非雪盖、高质量的像元；

——根据需要进行多天最大值合成。

5遥感监测方法

5.1遥感干旱指数计算

5.1.1垂直干旱指数PDI

垂直干旱指数PDI的计算公式为：

1

PB1MB2...............................(1)

M21

式中：

P为某时期的垂直干旱指数PDI；

M为土壤线斜率，其计算方法参见附录B；

B1为0.62um～0.67um波段的反射率；

B2为0.84um～0.875um波段的反射率。

5.1.2植被状况指数VCI

植被状况指数VCI的计算公式为：

NN2

V100...................................(2)

N1N2

式中：

V为某时期的植被状况指数VCI；

N为某时期的归一化植被指数NDVI值；

N1为同期多年的NDVI最大值；

N2为同期多年的NDVI最小值。

5.1.3温度植被干旱指数TVDI

温度植被干旱指数TVDI的计算公式为：

LL2

T100

L1L2

L1a1b1C....................................(3)

L2a2b2C

式中：

2

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T为某时期的温度植被干旱指数TVDI；

L为某时期给定像元的地表温度，单位为K；

L1为给定NDVI对应的地表温度同期最大值或同期多年平均的最大值，单位为K；

L2为给定NDVI对应的地表温度同期最小值或同期多年平均的最小值，单位为K；

C为同期或同期多年平均的NDVI；

a1为干边的截距；

b1为干边的斜率；

a2为湿边的截距；

b2为湿边的斜率。

5.2土壤重量含水率计算

用上述遥感干旱指数与各地理分区0cm-20cm土壤重量含水率的线性关系模型计算各分区的土壤重

量含水率，按公式（4）执行：

yaxb......................................(4)

式中：

y为0cm-20cm土壤重量含水率，单位为百分率（%）；

x为各地理分区的遥感干旱指数，见表1，计算过程中所使用的参数值参见附录B和附录C；

a、b为模型常数，其取值见表1。

表1各地理分区土壤重量含水率反演的遥感干旱指数及常数a、b取值

分区号区域名称遥感干旱指数a值b值备注

1柴达木盆地区////

2共和盆地区PDI-44.08932.958/

3可可西里地区PDI-36.07123.430/

PDI-63.63934.759适用于NDVI<0.3

4环青海湖地区

VCI0.091214.292适用于NDVI≥0.3

5祁连山西部地区PDI-36.07123.430/

6青南的中部地区VCI0.079714.595/

7东部农区////

8祁连山东部地区TVDI-18.17240.660适用于NDVI≥0.2

9青南的东南部地区TVDI-10.76227.431/

5.3监测结果分析

采用百分位法评价各地理分区的土壤墒情状况，分别以2%、5%、15%、30%和65%作为特旱、重旱、

中旱、轻旱、无旱和偏湿6个土壤墒情等级出现的概率阈值，见表2。据此，可推算出各分区各土壤墒情

等级的0cm-20cm土壤重量含水率阈值，见表3。

表2土壤墒情等级的概率阈值

百分位（P,%）等级

P≤2特旱

2<P≤5重旱

3

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5<P≤15中旱

15<P≤30轻旱

30<P≤65无旱

P>65偏湿

表3各地理分区的土壤墒情等级划分阈值

分区号特旱重旱中旱轻旱无旱偏湿

1//////

2W≤1212<W≤1313<W≤1414<W≤1717<W≤21W>21

3W≤55<W≤66<W≤88<W≤1010<W≤13W>13

4(NDVI<0.3)W≤99<W≤1010<W≤1111<W≤1313<W≤18W>18

4(NDVI≧0.3)W≤1010<W≤1111<W≤1414<W≤1717<W≤22W>22

5W≤55<W≤66<W≤88<W≤1010<W≤13W>13

6W≤88<W≤1313<W≤1515<W≤1818<W≤22W>22

7//////

8W≤1818<W≤1919<W≤2020<W≤2323<W≤27W>27

9W≤1414<W≤1616<W≤1919<W≤2020<W≤24W>24

注：W为0cm-20cm土壤重量含水率，单位为百分率（%）。

5.4监测分析流程

监测分析流程如下：

——读取按照本文件4.2处理后的卫星数据；

——按照5.1的计算公式，分别计算各点的遥感干旱指数PDI、VCI、TVDI；

——判断各点所属的地理分区；

——根据反演模型，按照表1给出的各地理分区土壤重量含水率反演模型参数，计算各点的土壤重

量含水率；

——按照5.3进行土壤墒情分析。见图1。

4

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图1高寒草地土壤墒情监测流程图

注：多天合成方法遵守QX/T188-2013第8章。

6夏旱监测示例

夏旱监测示例参见附录D。

5

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AA

附录A

（规范性附录）

高寒草地地理分区

A.1地理分区结果

表A.1地理分区结果表

分区号代表区域代表站点空间范围

赛什腾山-宗务隆山以南、昆仑山脉以北、青海南山-鄂拉山

1柴达木盆地区/

以西的地区

2共和盆地区兴海青海南山以南、鄂拉山及其东延余脉以北之间的盆地区

3可可西里地区沱沱河昆仑山脉以南、唐古拉山以北、青藏公路以西的地区

4环青海湖地区海晏、刚察和天峻大通山以南、青海南山以北之间的环湖地区

5祁连山西部地区/托来南山和赛什腾山-宗务隆山之间的地区

布尔汗布达山-鄂拉山以南、唐古拉山-巴颜喀拉山以北、青

6青南的中部地区