DB63/T 1680-2018 高原湖泊、水库水体面积遥感监测规范

ICS07.060

A47

DB63

青海省地方标准

DB63/T1680—2018

高原湖泊、水库水体面积遥感监测规范

2018-07-16发布2018-09-25实施

青海省质量技术监督局发布

DB63/T1680—2018

目次

前言................................................................................II

1范围..............................................................................1

2术语和定义........................................................................1

3水体面积监测技术..................................................................2

附录A（资料性附录）常用静止卫星、极轨卫星及资源卫星类型............................5

附录B（资料性附录）Himawari-8（葵花8）静止气象卫星（可见光、红外扫描辐射计）通道参数6

附录C（资料性附录）EOS/MODIS（中分辨率成像光谱仪）通道参数.........................7

附录D（资料性附录）FY3/MERSI中分辨率光谱成像仪通道参数............................9

附录E（资料性附录）LANDSATTM/ETM+光谱成像仪通道参数.............................10

附录F（资料性附录）LANDSAT8/OLI光谱成像仪通道参数..............................11

附录GHJ-1A/BCCD传感器通道参数..................................................12

附录H（资料性附录）GF1、GF2高分辨率光谱成像仪通道参数............................13

附录I（资料性附录）常见卫星影像水体面积提取指数...................................14

附录J（规范性附录）静止卫星（葵花8）水体面积提取流程.............................15

附录K（规范性附录）极轨卫星MODISTerra/Aqua或FY3MERSI水体面积提取流程........16

附录L（规范性附录）资源卫星HJ-1A/B或GF1卫星水体面积提取流程.....................17

附录M（规范性附录）湖泊、水库野外调查记录表.......................................18

附录N（规范性附录）水体数据库录入表...............................................19

参考文献............................................................................20

I

DB63/TXXXX—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：刘宝康、赵全宁、权晨、赵慧芳、陈国茜、李璠、史飞飞、石明明。

II

DB63/T1680—2018

高原湖泊、水库水体面积遥感监测规范

1范围

本标准规定了利用卫星资料提取高原湖泊、水库水体面积遥感监测的方法。

本标准适用于气象、环保、水利等部门开展高原湖泊、水库水体面积的遥感监测、科研及水患灾害

应急服务等相关工作。

2术语和定义

下列术语和定义适用于本文件

2.1

高原湖泊、水库

覆盖在青藏高原区域相对地势低洼、水流缓慢的储水地，地质构造多为构造湖；或在高原山沟或河

流的峡口处建造拦河坝形成的人工湖。

2.2

地球观测卫星

一种沿着南北方向圆形轨道运行的环境遥感卫星。其主要目标是实现对太阳辐射、大气、海洋和陆

地进行综合观测，获取有关海洋、陆地、冰雪圈和太阳动力系统等信息。

2.3

图像增强

应用计算机或光学设备改善图像视觉效果的处理。处理模型是根据人眼对光亮度观察的特性确定

的，目的是提高图像的可判读性。增强处理的内容包括反差增强和滤波二部分。

2.4

真彩色合成

彩色增强的处理方法之一。将多光谱黑白图像变为彩色图像的处理技术。合成的图像色彩与实际景

物色彩一致或近似一致。

2.5

假彩色合成

彩色增强的处理方法之一。将多谱段黑白图像变为彩色图像的处理技术。合成的图像色彩不同于原

景物色彩。

2.6

1

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阈值

图像处理中，决定输出图像特性的某参数。当它小于或大于此值，输出将呈现不同特性

2.7

静止卫星

卫星轨道高度36000km左右，绕地球一周需要24小时，轨道平面与赤道平面重合、卫星的轨道周期

正好等于地球自转周期（23小时56分04秒），且卫星公转方向与地球自转方向相同，相对于地球好像固

定在天空某一点不动。

2.8

极轨卫星

卫星轨道高度为800km～1600km左右，南北向绕地球运转，对东西宽约2800km的带状区域进行观

测。与太阳同步，每天在固定的时间（地方时）经过每个地点的上空，使资料获得时间具有相同的照明

条件。一日两次（对某一点而言），在极地地球观测频繁。

2.9

资源卫星

用于勘测和研究地球自然资源的卫星。它能“看透”地层，发现人们肉眼看不到的地下宝藏、历史

古迹、地层结构，能普查农作物、森林、海洋、空气等资源，预报各种严重的自然灾害。

3水体面积监测技术

3.1监测手段

利用静止卫星、极轨卫星、资源卫星遥感资料对高原湖泊、水库进行动态监测（常用静止卫星、极

轨卫星和资源卫星见附录A）。

3.2监测条件

具备卫星数据处理、湖泊、水库范围监测并准确提取水体面积的技术能力和设备条件，包括相关遥

感图像处理软件、地理信息系统软件及数据库软件；图形输入／输出设备及专业技术人员。

3.3监测方法

3.3.1静止卫星

监测面积大于500km2的湖泊、水库，采用经验阈值法提取，主要采用日本葵花8卫星（Himawari-8）

提取，尽可能采用晴空数据,空间分辨率为500m（相关参数见附录B），根据葵花8卫星第三通道地表反

射率小于0.05的阈值提取湖泊、水库水体面积。

3.3.2极轨卫星

3.3.2.1监测面积大于100km2的湖泊、水库，采用经验阈值法或植被指数法，同时尽可能采用晴空

数据,空间分辨率为250m（极轨卫星相关参数见附录C和附录D）。

2

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3.3.2.2应用中分辨率成像光谱仪（MODIS-Terra/Aqua或FY3-MERSI）监测湖泊、水库水体面积，采

用经验阈值法或植被指数法。其中经验阈值法模型见公式（1），植被指数≤0像元判为水体(见附录I)。

(B2B1)0&B20.12................................(1)

式中：

B1、B2分别是MODISTerra/Aqua卫星的第1、2通道的地表反射率。

3.3.3资源卫星

主要用来监测面积小于或等于100km2，采用经验阈值法或水体指数法，同时尽可能采用晴空数据

（资源卫星相关参数及水体指数模型见附录E～H）。

3.3.3.1美国陆地卫星（LANDSATTM/ETM+、LANDSAT8OLI）

使用LANDSATTM/ETM、LANDSAT8资料湖泊、水库水体面积，应用水体指数（y）和B4通道进行提取。

y0&B40.05....................................(2)

式中：

y表示归一化水体指数（见附录H.2）,B4表示LANDSATTM/ETM+、Landsat8OLI的第4通道的地表反

射率。

3.3.3.2环境减灾卫星（HJ-1A/B）

应用环境减灾卫星监测湖泊、水库水体面积，采用经验阈值法提取。

B4/B20.9&B40.05................................(3)

式中：

B2、B4表示环境减灾卫星CCD传感器第2、4通道的地表反射率。

3.3.3.3高分一号、高分二号（GF1、GF2）

应用高分一号、高分二号卫星监测湖泊、水库水体面积，采用经验阈值法提取。

B4/B21&B40.03.................................(4)

式中：

B2、B4表示高分一号或高分二号卫星CCD传感器第2、4通道的地表反射率。

3.4水体面积计算方法

湖泊、水库的水体二值图数据中所有水体像元总数和单个像元面积的乘积，即为湖泊、水库的水体

面积；或把水体二值图数据转为矢量后，矢量面积则为湖泊、水库的水体面积。

SPR.......................................(5)

式中：

S—湖泊或水库水体面积；

P—水体像元总数；

R—某种卫星资料的像元面积。

像元分辨率为16m时，R=0.000256km2；

像元分辨率为30m时，R=0.0009km2；

像元分辨率为250m时，R=0.0625km2；

3

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像元分辨率为500m时，R=0.25km2；

像元分辨率为1000m时，R=1km2。

3.5监测流程

静止卫星（葵花8）、极轨卫星（MODISTERRA/Aqua、FY3MERSI），资源卫星（HJ-1A/B、和GF1、

GF2）水体面积遥感监测流程（见附录J、附录K和附录M）。

——资料选择。4月～10月期间，选择晴空卫星遥感资料，尽可能选择星下点附近资料。

——资料预处理。在遥感影像处理系统中加载影像数据，根据不同地物在不同卫星资料各波段的光

谱特性，分别赋予红、绿、蓝3种颜色进行假彩色或真彩色合成。其次，进行辐射校正、Flaash

大气校正和正射校正，利用已经过校正的卫星影像或本区域地形图，对图像进行几何精校正，

校正后的均方根误差(RMSE)均小于0.5个像元～1个像元。

——数据提取。对遥感数据集进行单通道数据分离，提取出相应感兴趣子区。

——投影处理。处理多通道数据集，并生成投影图像文件。投影方式按GB/T18315-2001执行。

——服务应用。采用相应的水体算法模型，结合目视解译法进行水体面积提取，精度在±1%范围，

提取与计算、行政边界和经纬度网格叠加、服务产品制作和发布。

——数据入库。将服务产品和湖泊、水库水体面积数据统一存入数据库。

4

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AA

附录A

（资料性附录）

常用静止卫星、极轨卫星及资源卫星类型

——极轨卫星主要包括NOAA18、NOAA19、MODISTerra/Aqua、NPP、FY3A、FY3B、FY3C卫星；

——静止卫星主要包括FY2C、FY2E、FY2F、FY2G和葵花8卫星；

——资源卫星主要包括美国陆地卫星（TM5、ETM+、LANDSAT8OLI）、环境减灾卫星（HJ-1A/BCCD）

和GF系列卫星（GF1和GF2）。

5

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BB

附录B

（资料性附录）

Himawari-8（葵花8）静止气象卫星（可见光、红外扫描辐射计）通道参数

表B.1给出了Himawari-8（葵花8）静止气象卫星（可见光、红外扫描辐射计）通道参数

表B.1通道参数表

星下点分辨率

通道波长(μm)波段

(km)

10.46可见光1

20.51可见光1

30.64可见光0.5

40.86近红外1

51.6短波红外2

62.3短波红外2

73.9中红外2

86.2远红外2

97.0远红外2

107.3远红外