T/CI 230-2023 卫星对地观测下的农田碳指标监测体系

ICS17.180.01

CCSM54

团体标准

T/CI230—2023

卫星对地观测下的农田

碳指标监测体系

Croplandcarbonindexmonitoringsystemundersatelliteearth

observation

2023-12-21发布2023-12-21实施

中国国际科技促进会发布

目次

前言.................................................................................III

引言...................................................................................V

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

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4缩略语..............................................................................2

5监测体系分级原则....................................................................2

6卫星对地观测下的农田碳指标监测体系..................................................3

7卫星对地观测下的农田碳指标遥感监测产品体系..........................................4

附录A（规范性）空天地一体化农田碳指标监测技术体系框架...............................9

附录B（资料性）遥感碳中和监测原理及优势............................................11

附录C（资料性）国内外主要碳源碳汇监测常用卫星的主要参数............................13

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

I

前言

本文件按照GB/T1.1—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》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。

本文件由中国国际科技促进会标准化工作委员会提出。

本文件由中国国际科技促进会归口。

本文件起草单位：中国科学院空天信息创新研究院、北京市大兴区生态环境局、北京市大兴区农业农

村局、合肥中科空天信息产业创新研究院有限公司、生态环境部信息中心、上海浦东新区中和双碳产业知

识产权促进中心、新疆天业（集团）有限公司、中科卫星科技集团有限公司、浙江天尚乡村产业发展公司、

国合千庭控股有限公司、福建省南平碳计量中心、国家碳计量中心（福建）、福建空天碳智慧科技有限公

司、北京华通星元科技有限公司、浙江大学环境与资源学院、浙江生态文明研究院、东华理工大学、北京

数字城市基础设施技术集团有限公司、北京壹宣投资有限公司、遥聚信息服务（上海）有限公司、星熠领

航（北京）文化传媒有限公司、红墙展播（北京）农业产业有限公司、山西联创新港信息科技有限公司、

湖北省农业机械化技术推广总站、福建达程卫星科技有限公司、北京星河大地数字科技有限公司、中科云

遥（深圳）科技有限公司、福建省数智双碳创新研究院、山西航天华碳科技有限公司、福建理工大学智慧

海洋与工程研究院、“一带一路”海洋碳汇研究院（福建）、湖南时空北斗科技有限公司、国家市场监督

管理总局信息中心、国家国防科技工业局重大专项工程中心、中国电子信息产业发展研究院、笛东规划设

计（北京）股份有限公司、南阳师范学院、兴业银行股份有限公司、厦门产权交易中心、武夷发展集团、

海峡股权交易中心（福建）有限公司、北京万德福兰科技有限公司、中境生态科技（北京）有限公司、南

方电网综合能源股份有限公司、中国联合网络通信有限公司智能城市研究院、内蒙古小草数字生态产业有

限公司、内蒙古峰茂科技创新有限公司、中科海慧（天津）科技有限公司、湖北民族大学、集美大学、梅

州市国土空间规划编制研究中心、中科海慧（北京）科技有限公司、北京空天碳科技发展有限公司、理工

清科（北京）科技有限公司、山西农谷中科产业科技有限公司、科智绿创产业发展（深圳）集团有限公司、

中国国际科技促进会碳中和分会、中科探碳（北京）科技有限公司、天勰力（山东）卫星技术有限公司、

内蒙古工业大学、北京万合创景国际规划设计研究院有限公司、内蒙古蒙原空间科技有限公司、中科星图

智慧科技有限公司、内蒙古北宸空间数据应用技术研究院、北京德普新源生态技术有限公司。

III

本标准主要起草人：王大成、滕启治、鲍力、姚晓婧、王璞、黄明祥、王坡、李燕、刘亚岚、杨邦会、

谢佳冀、寇玉山、胡锡敏、周欣、霍旺、贺子锦、郑明月、李敏飞、张斌、项凤华、黄为民、朱煜峰、何

海清、林萍、贺明、邓劲松、周健、王无敌、陈丁江、林道辉、姜男、杨晓军、李宇辽、苏仁忠、林艳聪、

宋华斌、司艳红、李林、黄桂恒、黄红武、解烽瑞、池天河、王树东、李志勇、安广福、徐来、索永峰、

刘建平、杨新宇、高福光、张利枝、赵忠伟、李锁柱、田珈瑞、李艺琳、焦越、李航、胡乔利、郭建洋、

沈强、史寅虎、常青、姚廈瑜、赖积宝、袁松亭、李楠、鲁丰先、黄子果、黄达飞、邵焜琨、臧宝运、贾

超、侯勇、连炜、金国平、肖俊光、孟兵站、韩兵兵、孙皓、鲁翔信、陈伟、张晓东、周伟、刘锦绣、闫

凯、何训、李西军、孙震强、曾宇、刘建华、杨迪、高俊刚、苑峰、温莹莹、熊小勇、刘显明、付亚梁、

辛军飞、黄飞、周辉、王阳春、王鹏、丁佰锁、刘畅、梁霞、柯红霞、邓成明、董正浩、祝欣越、朱立明、

孙小振、刘利、李彩、鲍泓、丁峰、黄平平、王志国、贺静、左江红、关瑞华、黄照强、崔凯、陈伟、林

乔木、陈廷安、石建伟。

本标准为首次发布。

IV

引言

中国在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的

政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。

我国陆地生态系统中农田的碳储量占我国陆地生态系统总碳储量的20.6%。农田生态系统是巨大的碳

库，是陆地碳循环的重要组成部分。农田生态系统碳汇主要由农田植被碳汇（作物碳汇）和农田土壤碳汇

组成。通过统计分析发现我国农田土壤碳汇平均值远大于植被碳汇。因此，农田生态系统碳汇主要来源于

该系统的土壤碳积累，即农田土壤碳汇。农田土壤具有极大的固碳减排潜力和减排成本优势。未来50年，

实施有效的农田管理措施（有机肥应用、秸秆还田、保护性耕作）对土壤固碳的贡献率为30%～36%（相当

于抵消3.4%～19%的工业碳排放）。

卫星遥感技术的实用化发展助力“双碳达标”的国家战略目标实现。围绕农田碳汇价值实现的核心需

求，本文件依托中国科学院空天信息创新研究院的技术团队，在中国国际科技促进会碳中和分会指导下，

开展对国内外农田碳指标的广泛调研，提出卫星对地观测下的农田碳指标监测体系，以期对区域农田碳指

标进行有效定量监测和客观评价，便于建立体现农田碳汇价值的生态保护补偿机制，为各级政府主管部门

有效开展双碳达标任务中的监控、核查、实施、考核等工作提供科学指导和技术支撑，为农田碳交易管理

中交易跟踪制度的完善发挥效力、提供技术保障。

V

卫星对地观测下的农田碳指标监测体系

1范围

本文件规定了卫星对地观测下的农田碳指标监测体系和农田碳指标遥感监测产品体系。

本文件适用于采用卫星对地观测技术进行农田生态系统碳监测相关遥感信息产品的业务化反演生产

和农田生态系统碳循环监测技术系统的建设，为农田碳汇计量与监测提供量化依据。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件的必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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。

GB/T32453—2015卫星对地观测数据产品分类分级规则

IPCC2006年国家温室气体清单指南

IPCC2006年国家温室气体清单指南2019修订版

3术语和定义

3.1农田土壤碳汇croplandsoilcarbonsink

作物在生长过程中通过光合作用吸收大气中的二氧化碳并将其以有机质的形式存储在土壤碳库中，从

而降低大气中二氧化碳等温室气体的浓度。通过保护性耕作措施，增加秸秆还田和有机肥的施用、采用轮

作制度和土地利用方式等，使土壤有机碳库产生显著差别，让农田土壤由碳源转化为碳汇。

3.2农田土壤有机质soilorganicmatter

农田耕地土壤中形成的和外加入的所有动、植物（包括作物）残体不同阶段的各种分解产物和合成产

物的总称。

注：包括高度腐解的腐殖物质、解剖结构尚可辨认的有机残体和各种微生物体。

[来源：DB11/T1562—2018，3.3，有修改]

3.3叶面积指数leafareaindex

单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数。

3.4光合有效辐射吸收比例fractionofabsorbedphotosyntheticallyactiveradiation

与植被结构有关的冠层光学参数，太阳入射光和有效辐射被植被冠层拦截并吸收的比例。

1

3.5土地利用与土地覆盖变化landuseandlandcoverchange

土地利用是指人类及其栖息地使用土地的方式，通常强调土地对经济活动的功能作用。土地覆盖变化

是指地球表面的物理特征，体现在植被、水、土壤和土地其他物理特征的分布中，包括那些完全由人类活

动（例如定居点）创造的特征。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件：

DEM：数字高程模型（DigitalElevationModel）

GPP：总初级生产力（GrossPrimaryProductivity）

HS：高光谱数据产品（HyperspectralDataProduct）

IPCC：联合国政府间气候变化专门委员会（IntergovernmentalPanelonClimateChange）

LIDAR：激光雷达数据产品（LightDetectionandRanging）

MS：多光谱数据产品（MultispectralDataProduct）

MW：微波数据产品（MicrowaveDataProduct）

NDVI：归一化差异植被指数（NormalizedDifferenceVegetationIndex）

NPP：净初级生产力（NetPrimaryProductivity）

5监测体系分级原则

依据GB/T32453—2015《卫星对地观测数据产品分类分级规则》第5章对地观测数据分类分级原则，

结合碳中和背景下的农田遥感碳指标监测需求，制定以下体系分级原则：

5.1科学性

监测指标的设计和产品体系的划分符合国家有关农田经营碳汇等方法学、标准在内的碳源汇分类科学

体系，并能反映卫星遥感数据应用对类别和级别划分的客观需求，符合已经发布的国家标准和国际标准。

分级结构清晰，能反映不同级别产品之间的内在特征与联系。

5.2可扩展性

体系制定首先考虑目前使用广泛、可标准化程度高的主流遥感监测产品，同时还应考虑未来一定时期

出现的新类别、级别可能性，应具备可扩展性。

5.3实用性

分级设置应简洁明确，易于操作并为各类用户所接收和使用。

5.4兼容性

2

应能够与现行使用的国际温室气体排放分类、国内外遥感卫星数据分级规则建立明确的映射关系，能

方便地与国内外相关分类分级方案接轨。

6卫星对地观测下的农田碳指标监测体系

根据碳中和核算要素分为农田生态系统碳通量和碳储量监测指标，以及农田生态系统碳循环模型输入

参数两个一级指标。在一级指标的基础上，依据碳源汇目标地物或要素能够利用遥感卫星对地观测技术手

段监测可获得性原则进行二级指标的划分。

根据《IPCC2006年国家温室气体清单指南2019修订版》、定量衡量农田生态系统碳通量大小的参

数指标和农田生态系统碳通量变化的影响因子等参数设置二级监测指标。其中，农田温室气体碳源监测指

标主要为二氧化碳、甲烷、氧化亚氮；农田生态系统碳通量和碳储量监测指标为农田生态系统碳循环的直

接指数；农田生态系统碳循环模型输入参数为农田生态系统碳循环的模型变量。

卫星对地观测下的农田碳指标监测体系见表1。

3

表1卫星对地观测下的农田碳指标监测体系

一级指标二级指标

二氧化碳CO2浓度

甲烷CH4浓度

氧化亚氮N2O浓度

总初级生产力（GPP）

净生态系统生产力（NPP）

农田生态系统碳通量和碳储量监测指标

农田地上生物量

农田地下生物量

农田土壤有机碳库

农田土壤有机质

土壤碳密度

叶面积指数

归一化差异植被指数（NDVI）

病虫害监测与预报

作物种植面积

农田生态系统碳循环模型输入参数作物类型

农田土壤水分

农田土壤养分

土地利用与土地覆盖变化

光合有效辐射吸收比例

7卫星对地观测下的农田碳指标遥感监测产品体系

对应表1中的二级指标，构建卫星对地观测下的农田碳指标遥感监测产品体系，对应的碳指标监测产

品、产品类别、对应卫星数据和传感器主要参数、辅助数据及计算方法见表2，依托附录A空天地一体化农

田碳指标监测技术体系框架标准化生产相关数据产品。其中，根据GB/T32453—2015《卫星对地观测数据

产品分类分级规则》中6.2.2和6.2.4确定各产品的类别及类别标识，便于标准化生产及交换共享。

4

表2卫星对地观测下的农田碳指标遥感监测产品体系

数据获取与处理要求

产品产品类别卫星对地观测原始数据及传感主