ICS 13.080.20 B 11 NY 中华人民共和国农业行业标准 NY/T 3528—2019 耕地土壤情遥感监测规范 Specification for remote sensing monitoring of soil moisture in cropland 2019-12-27发布 2020-04-01实施 中华人民共和国农业农村部 5发布 NY/T3528—2019 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由农业农村部发展规划司提出 本标准由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所归口。 本标准起草单位：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所。 本标准主要起草人：王利民、刘佳、姚艳敏、邓辉、唐鹏钦、滕飞、杨福刚、杨玲波、季富华。 I NY/T3528—2019 耕地土壤摘情遥感监测规范 1范围 本标准规定了耕地土壤摘情遥感监测处理流程、技术方法、质量控制以及成果报告编写的基本要求。 本标准适用于基于卫星遥感数据的耕地土壤情监测业务工作。采用其他数据源开展耕地土壤情 监测可参照执行。 对于长时间处于土壤饱和含水量状态的水田，不适于本标准确定的范围。 2规范性引用文件 PUBLI 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 GB/T14950- 009 摄影测量与 遥感影像平面图制作规范 RE: GB/T15968 2008 GB/T20257（所有部分） 国家基本比例尺地图图式 自然食害遥感专题图产品制作要求 第1部分分类 码制 GB/T28923 GB/T3011 2013卫星遥感影像植被指数产品规范 GB/T3213 2015工农业干旱等级 NY/T1782 200农田主壤墙情监测技术规范 SL364—2015 SL568—2012 3 3术语和定义 下列术语和定 适田子 3.1 土壤情 soil moisture condition 影响作物生育的 壤水分条件 [SL568—2012，定义 3. 2 土壤重量含水量gravimetric soilmoisture content 土壤保持的水分质量与其千土质量的比值，以百分数表示。 ［SL364—2015，定义3.11] 3. 3 土壤田间持水量fieldcapacity 土壤毛管悬着水达到最大数量时的土壤含水量，以重量百分数表示。 ［[SL568—2012，定义2.3］ 3. 4 土壤相对湿度relative soilmoisture 土壤重量含水量与土壤田间持水量的比值，以百分数表示。 3.5 土壤摘情等级levelsofsoilmoisture 农田土壤含水量对作物不同生育阶段水分需求的满足程度。 1 NY/T3528—2019 [NY/T1782—2009，定义3.1] 3.6 遥感remote sensing 不接触物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理 特征和相互关系及其变化规律的现代科学技术。 [GB/T14950—2009，定义3.1] 3.7 归一化差值植被指数normalizeddifferencevegetationindex，NDVI 近红外波段反射率和可见光红光波段反射率之差与二者之和的比值， 3. 8 作物冠层温度 Ecropcanopytemperature 农田作物层不同高度叶和茎以及土壤表面温度的平均值。 3. 9 辐射亮度 radiance 单位投影面积、单位立体角上的辐射通量。 [GB/T30115—2013,定义3.2] 3. 10 亮度温度brightnesstemperature 当一个物体的辐射亮度与某一黑体的辐射亮度相同时，该黑体的物理温度则为该物体的亮度 温度。 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 ATI：表观热惯量指数(apparentthermal inertiaindex) EOS：地球观测系统(earthobservationsystem) MODIS：中分辨率成像光谱仪（moderateresolutionimagingspectrometer) NDVI：归一化差值植被指数（normalizeddifferencevegetationindex） NOAA：美国国家海洋与大气管理局（nationaloceanicandatmosphericadministration） VSWI：植被供水指数(vegetation supplywaterindex) 5监测处理流程 对卫星数据完成预处理后，按以下处理流程进行耕地土壤摘情遥感监测： a 根据作物种植类型分布图以及作物生育时期数据，计算监测区域耕地土壤摘情遥感监测指标，包 括表观热惯量指数（ATI)和植被供水指数（VSWI），或者其他干旱指数。处在苗期生长的作物 区域，宜采用ATI模型；处在苗期生长以后的作物区域，宜采用VSWI模型。 b) 结合土壤摘情地面调查数据，反演估测监测区域土壤相对湿度。 确定监测区域耕地土壤摘情等级，并进行结果验证。 d) 制作耕地土壤情评价等级专题图。 e）编制耕地土壤摘情遥感监测报告。 耕地土壤摘情遥感监测处理流程见图1。 2 NY/T3528—2019 /作物种植类型分布图 遥感影像数据 行政区划图 作物生育时期数据 遥感影像数据预处理 土壤情遥感监测指标计算 土壤相对湿度遥感反演估测 地面土壤璃情调查 耕地土壤埔情等级确定 级精度=80% 耕地土琪墙情遥感监测报 S 图1耕地土壤璃情遥感监测处理流程 6数据源和数据预处理 R 6.1遥感数据 6.1.1遥感数据的选择 遥感数据的 择耍求如宝 a）应选择具有 有红光波段（620-m 760.nmz 热红 外波段（10.0 um）范围的卫星影像数据。例如中 列极轨 FY B）、美国NO- μm~1 AA极轨 象里以及EOS/MODIS等卫星影像数据 b) 根据所确 的制图区域 ，收集监测时间范围内的卫星影像数据 c) 覆盖制图区 或浓雾量不超过10% 6. 1. 2 遥感数据预处理 耕地土壤情监测前 遥感数据应经过以下处理 根据不同的传感器选择相应的辐射定标参数进行遥感影像数据辐射定 示，并进行大气校正。 a) b) 影像数据需进行几何校正，配准误差在 个像元之内 c) 涉及多时相、多景遥感影像数据预处理时，应实现无缝镶嵌 (p 影像数据应通过剪裁或掩膜处理，获取所监测区域内的遥感影像数据。 e) 遥感影像平面坐标系应采用国家规定的统一坐标系，见GB/T15968一2008的3.2.1。其中1： (10000～500000)遥感影像平面图的投影采用高斯-克吕格投影；1：1000000遥感影像平面图 的投影采用正轴等角圆锥投影。 6.2地面土壤摘情监测数据 收集整理覆盖监测区域、监测时间的地面土壤摘情监测数据，至少包括：监测点的经纬度坐标、海拔、 10cm20cm层次的土壤含水量，用于土壤相对湿度遥感反演估算和耕地土壤摘情等级确定精度验证。 地面土壤摘情监测点空间分布宜采用格网均匀布设方式，监测区域内每种作物类型监测点数量应满 足统计模型估计的基本要求。有关地面土壤摘情监测点的设置、土壤湿度测定方法、数据采集要求、数据 格式和处理说明等内容见NY/T1782—2009。 6.3其他数据 3 NY/T3528—2019 其他数据至少应包括： a) 监测区域作物种植类型分布图或耕地分布图，比例尺宜优于遥感影像出图比例尺； b）监测区域行政区划数据； c） 监测区域作物不同生育时期资料。 7土壤情遥感监测指标计算 7.1表观热惯量指数(ATI) 处在苗期生长的作物区域，宜采用ATI模型。按照式(1)计算ATI，获得监测区域ATI空间分布图。 ATI=(1-ABE)/△T .(1) 式中： ATI- 表观热惯量指数，单位为开分之一(K-1)； ABE- 地表全波段反照率，单位为百分号（%)； △T 每日最高地表温度和最低地表温度的温差，单位为开（K）。 根据采用的卫星数据，选择适宜的方法计算ABE和△T。其中采用MODIS数据计算ABE和△T 参见附录A。 7.2植被供水指数(VSWI) 7.2.1VSWI的计算公式 处在苗期生长以后的作物区域，宜采用VSWI模型。按照式(2)计算VSWI，获得监测区域VSWI空 间分布图。 VSWI=NDVI/T。 : (2) 式中： 植被供水指数，单位为开分之一（K-1）； NDVI- 一监测时段的归一化差值植被指数，无量纲； T. 作物冠层温度，单位为开（K)。 7.2.2作物冠层温度(T。） 可以采用地表温度（T，)代替冠层温度（T。）。采用MODIS数据计算地表温度T，参见附录A。附录 B可用于反演地表温度的典型红外传感器及谱段参见附录B。 7.2.3归一化差值植被指数(NDVI) 按照式（3）计算NDVI，获得监测区域NDVI空间分布图。详细的NDVI处理流程见GB/T 30115一2013。其中，采用MODIS数据计算NDVI参见附录A。 NDVI=(NIR-R)/(NIR +R) (3) 式中： NDVI 一监测时段的归一化差值植被指数，无量纲； NIR 近红外波段反射率，无量纲； R 一可见光红光波段反射率，无量纲。 8土壤相对湿度遥感反演估算 土壤相对湿度是耕地土壤摘情等级划分的指标，能直接反映作物可利用水分的状况。本标准采用的 土壤相对湿度土层厚度取10cm～20cm。按照式(4)反演估算土壤相对湿度，获得监测区域土壤相对湿 度空间分布图。 SHI=aXX+b (4) 式中： SHI- 遥感反演估算的土壤相对湿度，单位为百分号（%）； X ATI或VSWI值，单位为开