2023 02 17 發(fā)布 2023 06 01 實施 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測技術規(guī)范 04 中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準 備案號 XXXX XXXX 65 020 CCS B 4314 2023 Technical specification for monitoring using remote sensing on agricultural land with man made infrastructures 中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 發(fā)布 NY T 目 次 前言 范圍 規(guī)范性引用文件 術語和定義 縮略語 基本要求 空間基準 分幅和編號 監(jiān)測時間 監(jiān)測流程 數(shù)據(jù)獲取與處理 光學遙感數(shù)據(jù) 地面調查數(shù)據(jù) 其他數(shù)據(jù) 設施農(nóng)業(yè)用地遙感分類 樣本選擇 選擇遙感分類特征 選擇遙感分類方法 遙感分類 分類后處理 監(jiān)測結果精度驗證 設施農(nóng)業(yè)用地面積量算和統(tǒng)計 監(jiān)測專題圖制作和監(jiān)測報告編寫 監(jiān)測專題圖制作 監(jiān)測報告編寫 附錄A 資料性 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測樣本數(shù)據(jù)地面調查表 參考文獻 NY T 前 言 本文件按照GB T 標準化工作導則 第 部分 標準化文件的結構和起草規(guī)則 的規(guī)定 起草 請注意本文件的某些內容可能涉及專利 本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任 本文件由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)展規(guī)劃司提出并歸口 本文件起草單位 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 本文件主要起草人 劉佳 王利民 高建孟 季富華 李丹丹 滕飛 李映祥 NY T 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測技術規(guī)范 范圍 本文件規(guī)定了設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測的基本要求 監(jiān)測流程 數(shù)據(jù)獲取與處理 設施農(nóng)業(yè)用地遙感分 類 監(jiān)測結果精度驗證 設施農(nóng)業(yè)用地面積量算和統(tǒng)計 監(jiān)測專題圖制作和監(jiān)測報告編寫等內容 本文件適用于基于高空間分辨率光學遙感影像的設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測業(yè)務工作 注 本文件中設施農(nóng)業(yè)用地僅指設施種植占用的土地 設施種植主要包括塑料大棚 包括各種中小拱棚 日光溫室及 連棟溫室等多種類型 規(guī)范性引用文件 下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款 其中 注日期的引用文件 僅該日期對應的版本適用于本文件 不注日期的引用文件 其最新版本 包括所有的修改單 適用于本 文件 GB T 國家基本比例尺地形圖分幅和編號 GB T 所有部分 國家基本比例尺地圖圖式 CH T 低空數(shù)字航空攝影測量內業(yè)規(guī)范 CH T 低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范 CH T 低空數(shù)字航空攝影規(guī)范 術語和定義 GB T 和NY T 界定的以及下列術語和定義適用于本文件 設施農(nóng)業(yè) agriculturewithman madeinfrastructures 借助人工設施及其配套設備實現(xiàn)人為調節(jié)和控制作物 畜禽及魚類等生長環(huán)境的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式 遙感 remotesensing 不接觸物體本身 用傳感器收集目標物的電磁波信息 經(jīng)處理 分析后 識別目標物 揭示其幾何 物理 特征和相互關系及其變化規(guī)律的現(xiàn)代科學技術 來源 GB T 定義 像元 pixel 數(shù)字影像的基本單元 來源 GB T 定義 空間分辨率 spatialresolution 遙感影像上一個像元能代表地面單元的大小 來源 NY T 定義 訓練樣本 trainingsample 可由實地調查或目視判讀方法選取確定的已知地物屬性或特征的圖像像元集 作為樣本用于分類模 型或分類判別函數(shù)的建立或訓練 來源 NY T 定義 有修改 NY T 驗證樣本 validationsample 可由實地調查或目視判讀方法選取確定的已知地物屬性或特征的圖像像元集 作為樣本用于驗證分 類結果的精度 來源 NY T 定義 有修改 監(jiān)督分類 supervisedclassification 根據(jù)已知訓練區(qū)提供的樣本 通過選擇特征參數(shù) 建立判別函數(shù)以對待分類影像進行的圖像分類 來源 GB T 定義 非監(jiān)督分類 unsupervisedclassification 以不同地物在遙感影像上的波譜特征差異為依據(jù)的一種無先驗 已知 類別標準的圖像分類 來源 GB T 定義 有修改 面向對象分類 object orientedclassification 基于影像光譜 空間和紋理信息等對影像的分割和分類方法 來源 NY T 定義 有修改 目視判讀 visualinterpretation 判讀者通過直接觀察或借助判讀儀以研究地物在遙感影像或其他像片上反映的各種影像特征 并通 過地物間的相互關系來推理分析 識別所需地物信息的過程 來源 GB T 定義 縮略語 下列縮略語適用于本文件 CGCS 國家大地坐標系 ChinaGeodeticCoordinateSystem GNSS 全球導航衛(wèi)星系統(tǒng) GlobalNavigationSatelliteSystem ISODATA 迭代自組織數(shù)據(jù)分析 IterativeSelf OrganizingDATAAnalysisTechniqueAlgorithm MLC 最大似然分類 MaximumLikelihoodClassification RF 隨機森林 RandomForest SVM 支持向量機 SupportVectorMachine UTM 通用橫軸墨卡托投影 UniversalTransverseMercatorProjection 基本要求 空間基準 大地基準應采用 國家大地坐標系 CGCS 高程基準應采用 國家高程基準 投影方式 省級及以上尺度宜采用阿爾伯斯投影 省級以下尺度宜采用高斯 克呂格或UTM投影 注 阿爾伯斯投影 Albersprojection 是一種正軸等面積割圓錐投影 又稱雙標準緯線等積圓錐投影 由阿爾伯斯于 年創(chuàng)擬 注 高斯 克呂格投影 Gauss Kr egerprojection 是橫軸等角切橢圓柱投影 由德國數(shù)學家 天文學家高斯 C F Gauss 擬定 德國大地測量學家克呂格 J Kr ger 補充而成 注 通用橫軸墨卡托投影 UTM 是橫軸等角割橢圓柱分帶投影 分幅和編號 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測專題圖適用比例尺宜為國家基本比例尺 范圍 分幅及編號 NY T 按GB T 的規(guī)定執(zhí)行 監(jiān)測時間 由設施作物的栽培管理時間決定 如北方地區(qū)為抗寒冷的塑料大棚 日光溫室 監(jiān)測時間一般選擇每 年的 月至翌年 月 連棟溫室則全年均可監(jiān)測 監(jiān)測流程 主要包括數(shù)據(jù)獲取與處理 設施農(nóng)業(yè)用地遙感分類 監(jiān)測結果精度驗證 設施農(nóng)業(yè)用地面積量算和統(tǒng) 計 監(jiān)測專題圖制作和監(jiān)測報告編寫等步驟 見圖 圖 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測流程 數(shù)據(jù)獲取與處理 光學遙感數(shù)據(jù) 光學遙感數(shù)據(jù)的選擇要求如下 a 應收集監(jiān)測區(qū)域監(jiān)測時間內覆蓋設施農(nóng)業(yè)用地的光學遙感影像 NY T b 遙感影像譜段應具有藍 綠 紅和近紅外波段 c 遙感影像的空間分辨率應優(yōu)于 m d 影像應圖面清晰 無數(shù)據(jù)丟失 無明顯條紋 噪聲 定位準確 無嚴重畸變 e 高空間分辨率衛(wèi)星影像的云覆蓋像元面積占影像總面積的百分比不應超過 f 無人機影像的獲取方式可按照CH T CH T 和CH T 的規(guī)定執(zhí)行 遙感數(shù)據(jù)預處理如下 對遙感影像進行輻射定標 大氣校正和幾何校正 獲得定位精確的地表反射率數(shù)據(jù) 注 輻射定標 radiometriccalibration 是根據(jù)遙感器定標方程和定標系數(shù) 將其記錄的量化數(shù)字灰度值轉 換成對應視場表觀輻亮度的過程 注 大氣校正 atmosphericcorrection 是指消除或減弱獲取衛(wèi)星遙感影像時在大氣傳輸過程中因吸收或 散射作用而引起的輻射畸變 注 幾何校正 geometriccorrection 為消除影像的幾何畸變而進行投影變換或不同波段影像間的配準等 校正過程 校正后的衛(wèi)星影像在平原或丘陵地區(qū)的平面相對位置中誤差不應大于 個像元 山地地 區(qū)的平面相對位置中誤差不應大于 個像元 校正后的無人機影像的平面位置中誤差精度參照CH T 的規(guī)定執(zhí)行 影像應按監(jiān)測區(qū)的范圍 行政區(qū)劃圖進行掩膜 鑲嵌或裁切處理 地面調查數(shù)據(jù) 地面調查人員攜帶能獲取地面樣本定位信息的設備 如GNSS手持機 記錄樣本的坐標信息和類別 信息 并同步采集設施農(nóng)業(yè)用地照片等信息 樣本數(shù)據(jù)地面調查表見附錄A 其他數(shù)據(jù) 其他數(shù)據(jù)可以包括 a 監(jiān)測區(qū)域行政區(qū)劃圖 b 監(jiān)測區(qū)域其他途徑獲取的設施農(nóng)業(yè)用地面積數(shù)據(jù) 設施農(nóng)業(yè)用地遙感分類 樣本選擇 樣本選擇包括以下內容 a 樣本一般包括設施農(nóng)業(yè)用地 建筑物 道路 水體 林地 草地 農(nóng)作物等地物類型 b 樣本數(shù)據(jù)包括訓練樣本數(shù)據(jù)和驗證樣本數(shù)據(jù) c 樣本數(shù)據(jù)主要基于高空間分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)結合地面調查數(shù)據(jù)或無人機數(shù)據(jù) 采用目視判讀 勾繪地物類別的方式獲取 d 在監(jiān)測區(qū)域內選擇若干具有代表性的樣區(qū)進行樣本選取 樣本在空間上宜均勻分布 樣本數(shù)量應 滿足統(tǒng)計學的基本要求 并且設施農(nóng)業(yè)和非設施農(nóng)業(yè)類型的樣本數(shù)量均不少于 個 選擇遙感分類特征 遙感分類特征應以光譜特征為主 結合幾何特征 紋理特征等 選擇遙感分類方法 基于遙感分類特征和訓練樣本數(shù)據(jù) 根據(jù)實際監(jiān)測需要選擇監(jiān)督分類 非監(jiān)督分類 目視判讀 面向對 象分類 種分類方案之一或組合進行分類 每種分類方案的主要技術方法如下 a 監(jiān)督分類方案推薦使用最大似然分類 MLC 支持向量機 SVM 和隨機森林 RF 或者其他特 征性增強的決策樹分類方法 b 非監(jiān)督分類方案推薦使用迭代自組織數(shù)據(jù)分析 ISODATA K均值聚類 K means 等方法 在 使用非監(jiān)督分類方案時 訓練樣本作為非監(jiān)督分類結果的重分類樣本 c 目視判讀分類方案是在遙感分類體系建立后 不使用任何機器識別方法 直接采用人工目視判讀 的方式對設施農(nóng)業(yè)用地進行識別和勾繪 NY T d 面向對象分類方案是在衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)尺度分割的基礎上 采用上述 種分類方案之一進行識別 遙感分類 根據(jù)選擇的訓練樣本 遙感分類特征和分類方法執(zhí)行分類 得到監(jiān)測區(qū)域內的設施農(nóng)業(yè)用地遙感初步 分類結果 分類后處理 將初步分類結果分為設施農(nóng)業(yè)用地和非設施農(nóng)業(yè)用地 在此基礎上 對錯分 漏分結果采用目視判讀 或其他方式進行標識和修改 對多幅影像的分類結果進行拼接 并消除拼接線兩側分類結果的差異和 錯誤 監(jiān)測結果精度驗證 基于驗證樣本采用混淆矩陣對設施農(nóng)業(yè)用地遙感分類后處理結果進行精度驗證 選擇其中的總體精 度作為精度驗證指標 按照公式 計算總體精度 達到 以上即為滿足要求 未滿足要求的 宜重新 進行遙感分類 在計算總體精度時 應將遙感分類結果轉換為與驗證樣本一致的矢量格式或者相同的空 間分辨率 pc k i pii p 式中 pc 總體精度 k 類別的數(shù)量 p 樣本數(shù)量 pii 遙感分類為i類而實測類別也為i類的樣本數(shù)量 設施農(nóng)業(yè)用地面積量算和統(tǒng)計 對監(jiān)測區(qū)域設施農(nóng)業(yè)用地進行面積量算 獲取設施農(nóng)業(yè)用地的實際面積 并按照行政單元或其他地理 單元進行統(tǒng)計 依據(jù)監(jiān)測要求和條件 如需扣除線狀地物 如道路 溝渠等 面積 應采用抽樣的方式 通過 地面測量或目視判讀方法確定線狀地物的扣除系數(shù) 監(jiān)測專題圖制作和監(jiān)測報告編寫 監(jiān)測專題圖制作 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測專題圖的符號配置 注記和地圖整飾等地圖要素按GB T 的規(guī)定制作 完成 制圖要素應包括圖名 圖例 比例尺 指北針 制圖單位 制圖時間等 監(jiān)測報告編寫 主要內容宜包括 a 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測的測區(qū)概況 采用的遙感數(shù)據(jù) 影像獲取時間 監(jiān)測時間 監(jiān)測人員 審核 人員等信息 b 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測流程 c 地面調查點分布 地面調查表等信息 d 訓練樣本和驗證樣本的數(shù)量和分布圖 e 精度驗證結果及設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測結果專題圖 f 根據(jù)遙感監(jiān)測結果獲取的各級統(tǒng)計單元設施農(nóng)業(yè)用地面積匯總數(shù)據(jù)的統(tǒng)計表格 NY T 附 錄 A 資料性 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測樣本數(shù)據(jù)地面調查表 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測樣本數(shù)據(jù)地面調查表如表A 所示 表A 設施農(nóng)業(yè)用地遙感監(jiān)測樣本數(shù)據(jù)地面調查表 調查時間年月日時分 調查地點省市縣鄉(xiāng)村 調查人聯(lián)系人 經(jīng)度度分秒 緯度度分秒 海拔 保留小數(shù)點后 位 米 樣本基本描述 包括變化原因 照片編號 日期 縣名 編號 照片說明 地形 樣本圖 NY T 參 考 文 獻 GB T 攝影測量與遙感術語 GB T 地圖學術語 GB T 土地利用現(xiàn)狀分類 GB T 衛(wèi)星遙感影像植被指數(shù)產(chǎn)品規(guī)范 CH T 基礎地理信息數(shù)字成果 數(shù)字正射影像圖 NY T 農(nóng)作物種植面積遙感監(jiān)測規(guī)范 NY T 中高分辨率衛(wèi)星主要農(nóng)作物長勢遙感監(jiān)測技術規(guī)范 中國大百科全書 總編委會 中國大百科全書 第 卷 M 版 北京 中國大百科全書出版社