DB11∕T2272-2024地表水體長度和面積遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

DH1/T2272—2024地表水體長度和面積遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范Technicalspecificati2024-06-28發(fā)布2024-10-01實(shí)施北京市市場監(jiān)督管理局發(fā)布I 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14技術(shù)流程 25數(shù)據(jù)收集與處理 26水體提取 37統(tǒng)計分析 5附錄A(資料性)參考指數(shù) 7附錄B(資料性)統(tǒng)計表格式 8參考文獻(xiàn) 本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由北京市水務(wù)局提出并歸口。本文件由北京市水務(wù)局組織實(shí)施。本文件起草單位：北京市水文總站(北京市水務(wù)局水質(zhì)水生態(tài)監(jiān)測中心)、航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司。本文件主要起草人：黃振芳、劉一宏、劉波、徐斌、楊蓉、王東霞、王恒、樊航、孫春媛、郭偉、陶亮、張強(qiáng)、徐冉、王飛、唐女、張淑珍、呂喆、杜婷婷、劉陽春、尹曉楠、焦振寰、郭春燕、郭思捷。1地表水體長度和面積遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了采用衛(wèi)星影像開展地表水體長度和面積遙感監(jiān)測時，在數(shù)據(jù)收集與處理、水體提取、水體面積和有水河長計算等方面的技術(shù)要求。本文件適用于寬度大于4m、面積大于100m2的地表水體長度和面積衛(wèi)星遙感監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析。針對小于該范圍的水體可采用無人機(jī)數(shù)據(jù)參考使用本標(biāo)準(zhǔn)的工作流程開展監(jiān)測與分析工作。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(yīng)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/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T14950攝影測量與遙感術(shù)語GB/T50095水文基本術(shù)語和符號標(biāo)準(zhǔn)3術(shù)語和定義GB/T14950和GB/T50095界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。河流、湖泊、水庫、渠道、坑塘等天然或人工水體。單次有水河長thelergthofriverwaterinonetinennitoring單次監(jiān)測中某河流、渠道有水河段的中泓線長度。時段有水河長thelengthofriverwsterdsingthisperiod河流、渠道在時段內(nèi)各月單次有水河長的算術(shù)平均值。單次水體面積surfaceareaofwaterinonetimnnitoring單次監(jiān)測中某河流、湖泊、水庫、渠道、坑塘的水體面積。單次有水河長占比不低于總河長50%的河流(或渠道)。時段有水河流riverwithwaterduringthisperiod時段有水河長占比不低于總河長50%的河流(或渠道)。24技術(shù)流程主要包括數(shù)據(jù)收集與處理、水體提取和統(tǒng)計分析，詳細(xì)流程如圖1所示。衛(wèi)星影像、控制基準(zhǔn)、數(shù)字高衛(wèi)星影像、控制基準(zhǔn)、數(shù)字高程模型等影像處理單景影像水體面狀數(shù)據(jù)提取多景影像水體面狀數(shù)據(jù)拼接中泓線、行政區(qū)界、流域邊界數(shù)據(jù)行政區(qū)、流域水體面狀和線狀數(shù)據(jù)提取閾值優(yōu)化精度≥90%是面積、長度計算統(tǒng)計分析行政區(qū)、流域單次水體面積和有水河長百分率數(shù)據(jù)收集與處理水體提取行政區(qū)、流域單次水體面積和有水河長統(tǒng)計全市水體面狀數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析圖1技術(shù)流程圖5數(shù)據(jù)收集與處理5.1.1應(yīng)選取滿足單次監(jiān)測時間要求的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。5.1.2空間分辨率應(yīng)不低于2m且單次監(jiān)測宜采用同源數(shù)據(jù)。5.1.3影像應(yīng)具有藍(lán)光(400nm~480nm)、綠光(500nm~560nm)、紅光(630nm~690nm)和近紅外(760nm~900nm)波段。3DF1/T2272—20245.1.4影像數(shù)據(jù)應(yīng)100%覆蓋監(jiān)測水體，且水體表面無云遮擋。5.2輔助數(shù)據(jù)5.2.1應(yīng)采用空間分辨率不低于2m的控制基準(zhǔn)影像。5.2.2應(yīng)采用空間分辨率不低于30m的數(shù)字高程模型。5.2.3應(yīng)采用正式發(fā)布的現(xiàn)行版行政區(qū)界數(shù)據(jù)、流域邊界數(shù)據(jù)、中泓線數(shù)據(jù)。5.3影像處理5.3.1數(shù)學(xué)基礎(chǔ)5.3.1.1坐標(biāo)系采用2000國家大地坐標(biāo)系。5.3.1.2高程基準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)。5.3.2數(shù)據(jù)處理對衛(wèi)星影像進(jìn)行輻射校正、正射糾正、影像配準(zhǔn)和影像融合等處理，生成正射融合影像產(chǎn)品。5.3.3影像產(chǎn)品要求5.3.31平原地區(qū)平面位置中誤差應(yīng)小于2個像元，山區(qū)平面位置中誤差應(yīng)小于4個像元。5.3.3.2色彩自然，層次豐富，無明顯反差。5.3.3.3紋理清晰，無發(fā)虛或重影現(xiàn)象。5.3.3.4影像產(chǎn)品應(yīng)為IMG或Tiff格式。6水體提取6.1單景影像水體面狀數(shù)據(jù)提取6.1.1一般原則湖泊、水庫和坑塘宜采用單一方法提取水體；河流和渠道宜采用多種方法綜合提取水體，要求精度不低于90%若不滿足精度要求，應(yīng)輔助采用人工修正的方法。6.1.2湖泊、水庫和坑塘水體提取宜選取水體指數(shù)法，可采用歸一化差值水體指數(shù)法(NDW),具體方法見附錄A。6.1.3河流和渠道水體提取6.1.31宜基于中泓線數(shù)據(jù)生成寬度2km的緩沖區(qū)范圍裁剪影像，并逐步剔除植被、建筑物、陰影等其他地物的干擾。6.1.3.2宜綜合選取歸一化植被指數(shù)(NDVI)、NDW和陰影水體指數(shù)(SW)提取水體，具體方法見附6.1.4人工修正采用人工判讀的方法，運(yùn)用GIS軟件對提取出的地表水體數(shù)據(jù)進(jìn)行直接判讀、綜合分析、邏輯推理等，修正完善提取成果，主要包括：4a)修正水體邊界；b)暗涵段下游有水時應(yīng)視為暗涵段有水；c)水體季節(jié)性結(jié)冰時應(yīng)視為有水。6.2多景影像水體面狀數(shù)據(jù)拼接6.21一般原則應(yīng)盡量減少拼接次數(shù)，宜優(yōu)先選取覆蓋水體范圍最大的影像提取水體；河流和渠道應(yīng)優(yōu)先選取較高分辨率影像提取成果。6.22數(shù)據(jù)拼接基于水體的空間位置和屬性信息，運(yùn)用GIS軟件對多景影像提取的水體面狀矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。對于重疊區(qū)域，應(yīng)優(yōu)先選取較高分辨率影像成果并輔助人工修正的方法修正邊界。6.3行政區(qū)、流域水體面狀和線狀數(shù)據(jù)提取6.3.1有水河段線狀數(shù)據(jù)提取根據(jù)面狀數(shù)據(jù)與中泓線數(shù)據(jù)的空間位置關(guān)系，通過疊加空間分析，將中泓線切割為有水河段，提取有水河段線狀數(shù)據(jù)。6.3.2行政區(qū)、流域水體面狀和線狀數(shù)據(jù)提取根據(jù)行政區(qū)界、流域邊界數(shù)據(jù)的空間位置和屬性信息，切割水體面狀和有水河段線狀數(shù)據(jù)，提取不同行政區(qū)、流域的面狀和線狀數(shù)據(jù)成果。6.4精度評價6.41評價指標(biāo)6.4.1.1以總體精度反映水體提取的準(zhǔn)確性，總體精度應(yīng)不低于90%6.41.2建立混淆矩陣，行代表核實(shí)的地物類別，列代表提取結(jié)果中的地物類別，對角線上的數(shù)據(jù)為分類正確的點(diǎn)位個數(shù)，混淆矩陣見表1。表1混淆矩陣6.4.1.3總體精度按公式(1)計算。OA——總體精度，以百分率(%)表示；x?1——水體提取正確的檢驗(yàn)點(diǎn)個數(shù)；X?2——非水體提取正確的檢驗(yàn)點(diǎn)個數(shù)；N——總檢驗(yàn)點(diǎn)的個數(shù)。56.4.21采用同一監(jiān)測時間段內(nèi)更高分辨率影像提取結(jié)果或?qū)嵉卣{(diào)查檢驗(yàn)點(diǎn)位作為評價參考數(shù)6.4.22評價參考數(shù)據(jù)獲取時間與單次監(jiān)測時間相差應(yīng)不超過5天。6.4.23檢驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)在面狀水體邊界線兩側(cè)各4m的緩沖區(qū)范圍內(nèi)選取。6.4.24采用更高分辨率影像驗(yàn)證時每個行政區(qū)應(yīng)選取不少于100個檢驗(yàn)點(diǎn)。6.4.25采用實(shí)地調(diào)查方法驗(yàn)證時每個行政區(qū)應(yīng)選取不少于15個檢驗(yàn)點(diǎn)。應(yīng)用GIS軟件對符合精度要求的水體面狀數(shù)據(jù)計算單次水體6.6.1坐標(biāo)系應(yīng)采用2000國家大地坐標(biāo)系。6.6.2成果應(yīng)包括空間分布數(shù)據(jù)產(chǎn)品、專題圖產(chǎn)品和統(tǒng)計表等，具體要求應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2成果具體指標(biāo)要求空間分布數(shù)據(jù)產(chǎn)品間位置信息等專題圖產(chǎn)品7.1.1按照公式(2)計算行政區(qū)、流域單次水體面積。Sw——行政區(qū)、流域單次水體面積總和，單位為平方千米(km2);Swa——行政區(qū)、流域第a個單次水體面積，單位為平方千米(km2)。7.1.2按照公式(3)計算行政區(qū)、流域單次有水河長。Lw——行政區(qū)、流域第個河流或渠道單次有水河長，單位為千米(km)。7.2行政區(qū)、流域單次水體面積和有水河長百分率6按照公式(4)計算單次水體面積總和占行政區(qū)面積比例。Ps——行政區(qū)單次水體面積總和占行政區(qū)面積比例，以百分率(%)表示；Sw——行政區(qū)單次水體面積總和，單位為平方千米(km2);S?——行政區(qū)面積，單位為平方千米(km2)。7.22按照公式(5)計算單次有水河長占河流或渠道總長度比例。P?——行政區(qū)、流域單次有水河長總和占河流或渠道總長度比例，以百分率(%)表示；Lw——行政區(qū)、流域單次有水河長總和，單位為千米(km);L?——行政區(qū)、流域河流或渠道總長度(以中泓線長度為準(zhǔn)),單位為千米(km)。7.23綜合判定按照以下規(guī)則判定是否為有水河流(或渠道)。a)單次有水河流：單次有水河長大于總河長50%的河流(或渠道)。b)時段有水河流：時段有水河長大于總河長50%的河流(或渠道)。7.3數(shù)據(jù)精度要求7.3.1面積保留4位小數(shù)，長度保留2位小數(shù)。7.32數(shù)值的修約應(yīng)按照GB/T8170的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。7(資料性)參考指數(shù)A1歸一化差值水體指數(shù)歸一化差值水體指數(shù)按照公式(A.1)計算。NDW——?dú)w一化差值水體指數(shù)；設(shè)置經(jīng)驗(yàn)閾值C,當(dāng)NDWI>C?時，判定為水體。A.2歸一化植被指數(shù)歸一化植被指數(shù)按照公式(A.2)計算。NDV——?dú)w一化植被指數(shù)；設(shè)置經(jīng)驗(yàn)閾值C?,當(dāng)NDV>C?時，判定為植被。A.3陰影水體指數(shù)陰影水體指數(shù)按照公