《污染地块遥感特征参数识别技术规程》

ICS

CCSZ

团体标准

T/GIAXXX－2023

污染地块遥感特征参数识别技术规程

（征求意见稿）

Technicalregulationsforremotesensingidentificationandextractionof

characteristicparametersofcontaminatedsites

XX-XX-XX发布XX-XX-XX实施

中关村中环土壤地下水污染防控与修复产业联盟发布

污染地块遥感特征参数识别技术规程（征求意见稿）

1范围

本文件规定了基于遥感影像的污染地块地物类型特征、地物遥感指数特征、地块环境管

理特征参数识别的方法原理和技术流程。

本文件适用于利用高分辨率遥感数据开展污染地块环境监测、风险评估预警，服务污染

地块土壤环境监管。疑似污染地块、土壤污染重点监管单位等地块特征参数提取可参照本文

件执行。

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/T30115卫星遥感影像植被指数产品规范

CH/T2009全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范

DD2013-12多光谱遥感数据处理技术规程

HJ682建设用地土壤污染风险管控和修复术语

3术语和定义

下列术语和定义仅适用于本文件。

3.1

卫星遥感影像satelliteremotesensingimage

利用卫星搭载传感器获取的地球表面图像数据。

3.2

无人机遥感影像unmannedaerialvehicleremotesensingimages

利用无人机搭载传感器收集目标物的图像数据。

3.3

多光谱影像multi-spectral

是对地物辐射中多个单波段的获取，得到的影像数据中会有多个波段的光谱信息，通常

指3到10个波段，对各个不同的波段分别赋予RGB颜色得到彩色影像。

1

3.4

全色影像panchromaticimage

是遥感器获取整个可见光波段范围（为避免大气散射影响常弃用蓝光波段）的黑白影像

称为全色影像。

3.5

遥感特征参数remotesensingfeatureparameter

污染地块内利用遥感影像计算可用于表征地表特性的参数信息。

3.6

地块混乱度contaminatedsitepreplexity

指污染地块内部生产管理空间布局是否混乱、生产布局动态是否稳定的遥感参数，地块

混乱度值越大表明地块日常生产管理越差，生产状态越不稳定。

3.7

污染物下渗遥感风险指数riskofpollutantinfiltration

指基于遥感反演的地块风险管控实施情况的指数，污染物下渗风险指数越低说明风险管

控措施落实不到位，存在污染物迁移下渗的风险。

4总则

4.1工作原则

4.1.1科学性原则

综合考虑污染地块地物特点，遥感影像质量，结合当前科技发展和专业技术水平，采用

程序化系统化方式构建污染地块特征提取技术，保证污染地块特征参数提取技术的科学性。

4.1.2规范性原则

采用统一、标准化的特征提取方法，确保污染地块遥感特征参数识别提取工作的规范性。

4.1.3可操作性原则

特征参数的选择应充分考虑污染地块的特点，针对不同的污染地块，应根据各自管理等

方面的实际需求，对参考性特征参数进行增减。

4.2目的任务

结合前期地块调查和风险评估结果，利用卫星遥感技术，开展污染地块纹理光谱特征、

地物指数特征、地块管理特征、地物类型特征等参数遥感提取，为污染地块环境监测、风险

2

评估预警等土壤生态环境管理工作提供支撑。

4.3工作流程

污染地块特征参数提取工作程序包括数据收集、遥感影像预处理、污染地块遥感特征参

数识别、精度评价，详见图1。

图1工作流程

5数据收集

5.1污染地块矢量边界

污染地块矢量数据一般由调查单位按照CH/T2009-2010，利用RTK等专业测绘仪器经

实地高精度测量获得。污染地块矢量数据需满足规范性、准确性及精度要求如下：

1）文件格式：面矢量格式（polygon）。

2）坐标系：2000国家大地坐标系（CGCS2000）。

3

3）地图投影与分带：高斯-克吕格投影，标准3度分带。

4）坐标单位为米，保留小数点后2位。

5）与地块相关报告中地块宗地图/勘测定界图一致。

6）与卫星遥感影像底图地物相套合。

疑似污染地块、土壤污染重点监管单位等其他地块矢量边界采集方式可基于现场GPS

定位和高分辨率遥感影像底图进行矢量勾绘，准确性及精度要求与高分卫星遥感影像上的地

物边界和位置的套合精度应控制在5m以内。

5.2高分辨率遥感影像

根据污染地块矢量文件，选取研究时间范围内的遥感影像，以卫星遥感影像为主，无人

机遥感影像为辅，数据质量要求应符合以下要求：

1）多光谱影像要求分辨率优于2m、全面覆盖地块、质量良好且地块内部无云覆盖；

2）多光谱影像应具备缨帽变换系数，宜使用高分一号；

3）波段要求应具有热红外波段、中红外、近红外、红光、绿光、蓝光和全色等波段，

表1给出卫星遥感影像数据源及遥感仪器通道参数供参考：

表1污染地块地物特征参数识别的常用卫星遥感影像数据源及遥感仪器通道参数

卫星通道波长范围星下点空间分辨率

10.45~0.52μm

20.52~0.59μm

8m

高分一号30.63~0.69μm

40.77~0.89μm

全色0.45~0.90μm2m

10.45~0.52μm

20.52~0.59μm

3.2m

高分二号30.63~0.69μm

40.77~0.89μm

全色0.45~0.90μm0.8m

10.433~0.453μm

20.450~0.515μm

30.525~0.600μm

30m

Landsat8*40.630~0.680μm

50.845~0.885μm

61.560~1.660μm

1010.6~11.2μm100m

*对于面积较小地块，Landset8分辨率不满足的情况下，可采用无人机搭载热红外、中红外载荷航飞。

6遥感影像预处理

光学遥感影像数据应按照GB/T15968-2008等相关规范性文件，需经过辐射定标、大气

校正、几何校正、影像融合、镶嵌与裁剪处理。

6.1辐射定标

应按GB/T30115中7.3的规定执行

4

6.2大气校正

应按GB/T30115中7.6的规定执行

6.3几何校正

应按GB/T37151的规定执行。采用基础底图影像为校正基础，选取待校正影像进行正

射校正。要求平原地区影像正射校正后的配准精度在1个像元以内，丘陵地区在2个像

元以内，部分山区在4个像元以内。

6.4影像融合

应按DD2013-12中6.4的规定执行。对正射校正后满足精度要求的全色与多光谱影像

进行融合，要求融合后影像：

1）能清晰地表现纹理信息，能突出主要地类（如重点生产区域、重点管控修复区域等）。

2）影像色调均匀、反差适中、无重影模糊等现象，光谱特征还原真实、准确，监测区

域无明显光谱异常。

6.5镶嵌与裁剪

当地块横跨两幅或多幅图像时，通常需要将两幅或多幅图像拼接起来形成一幅图像。在

进行图像的镶嵌时，需要确定一幅参考图像，参考图像将作为输出镶嵌图像的基准，决定镶

嵌图像的对比度匹配，以及输出图像的像元大小和数据类型等。镶嵌的两幅或多幅图像选择

相同或相近的成像时间，使得图像的色调保持一致。但接边色调相差太大时，宜利用直方图

均衡、色彩平滑等使得接边尽量一致，但用于变化信息提取时，相邻图像的色调不允许平滑，

避免信息变异。

影像裁剪的目的是将地块之外的区域去除，常用的是按照污染地块边界进行影像的裁剪。

6.6格式

img或GeoTIFF格式。

7污染地块遥感特征参数识别

7.1污染地块地物类型特征

7.1.1地物类型分类体系

按照地块地物拆除前、风险管控与修复阶段，将污染地块内地物按照重点生产区域（生

产车间、储罐、产品及原辅材料储存区、废气治理及排放区、生产废水治理区、固体废物贮

存或处置场），重点管控修复区域（阻隔设施、基坑、临时工棚、废水治理区），以及其他

区域（办公房屋、道路、水体、林地、草地、裸地、一般硬化地）进行分类，分类体系及示

5

例详见表2。

表2污染地块地物分类体系及示例

污染地区域类

地物类型示例1示例2

块阶段型

生产车间

储罐

地物拆重点生产品及原辅

除前产区域材料储存区

废气治理及

排放区

生产废水治

理区

6

固体废物贮

存或处置场

阻隔设施

基坑

风险管重点管

控与修控修复

复区域

修复废水治

理区

临时工棚

7

例如办公房

屋、道路、

其他区

裸地、一般

域

硬化地、林

地、草地等

一般硬化地办公房屋

7.1.2地物类型图斑提取

基于高分辨率遥感影像（宜使用高分二号等分辨率为亚米级遥感影像），采用人工目视

解译、监督分类或人工智能等分类方法，按照上述分类体系，对污染地块内地物图斑进行提

取。

7.1.3地物图斑属性赋值

对提取的人类活动变化图斑进行属性赋值。各属性字段名称、类型和长度要求见表3。

表3污染地块地物类型图班提取属性表

序号属性字段名称属性字段类型属性长度说明

与“全国建设用地土壤

1地块代码文本50环境管理信息系统”中

地块编码一致。

1生产车间2储罐3

产品及原辅材料储存区

4废气治理及排放区

5废水治理区6固体废

2地物类型代码文本5

物贮存或处置场7阻

隔设施8基坑9修复

废水治理区10临时工

棚11其他区域

在2000国家大地坐标系

（），高斯

保留位小CGCS2000-

面积数字2克吕格投影，标准度

3数3

分带投影下，计算几何

面积得到。

4备注文本255

7.2污染地块地物遥感指数特征

本规程宜计算地块裸土指数（污染地块裸露土壤极易引起污染的扩散，对周边造成二次

污染，裸土面积越大，污染扩散的可能越大）、地表温度参数预警污染土壤扩散的风险。

利用遥感图像处理软件，根据地物指数计算公式选择相应波段进行计算，原理如下：

8

7.2.1地块裸土指数

地块裸土指数计算如公式（1）：

BSIMIRRED(1)

MIRRED

式中：

MIR——代表中红外波段反射率；

RED——代表红外波段反射率；

BSI数值介于-1到1之间，数值越大表示土地裸露程度越高。

7.2.2地表温度参数

采用单通道法对污染地块地表温度参数进行计算。选用卫星遥感的热红外单波段数据，

借助于无线电探空或卫星遥感提供的大气垂直廓线数据（温度、湿度、压力等），结合大气

辐射传输方程计算大气辐射和大气透过率等参数，以修正大气对比辐射率的影响，从而得到

地表温度。该方法所用数据为不同传感器的单波段，地标温度参数计算公式如公式（2）公

式（3）：

Ts[a(1CD)(b(1CD)CD)TsensorDTa]/C(2)

其中：

C

(3)

D(1)

式中：

Ts——为实际地表温度，单位为K；

Tsensor——是星上辐射量度对应的亮温温度；

Ta——是大气平均作用温度；

τ——是大气透过率；

ε——是地表比辐射率；

a、b——为回归系数，近似计算TIRS第10波段普朗克函数导数的常数（见表4）；

Ta根据近地表气温T0计算得到，对于中纬度夏季大气模式，大气平均作用温度估算方

程计算公式为（4）：

Ta=16.0110+0.92621×T0(4)

表4不同温度范围内的a、b系数值[5]

温度范围/℃ab

20~70-70.17750.4581

0~50-62.71820.4339

-20~30-55.42760.4086

9

7.3污染地块环境管理特征

本规程宜计算地块混乱度、污染物下渗遥感风险指数、生产构筑物面积占比，反映污染

地块内部生产管理的秩序、地块内部地表情况、构筑物情况对污染地块污染物扩散风险。

7.3.1污染地块混乱度

地块混乱度CSP（Contaminatedsitepreplexity）体现污染地块内部生产管理是否混乱、

生产状态是否稳定的参数，地块混乱度值越大表明地块日常生产管理越差，生产状态越不稳

定。利用遥感图像处理软件，计算污染地块内纹理特征参数——均值、熵、角二阶矩和相关

性，进而计算污染地块混乱度，公式为（5）：

CSPlnEntASM/10Corr(5)

式中：

CSP——为污染地块混乱度；

Ent——为图像熵；

ASM——为图像角二阶矩；

Corr——为图像相关性。

图像熵、角二阶矩、相关性计算方式如下：

1)灰度共生矩阵

灰度共生矩阵(GreyLevelCo-occurrenceMatrix)也叫做空间灰度级依赖矩阵，是基于统

计的纹理特征提取方法，从灰度级为i的像素点离开某个固定位置关系d=(Dx,Dy)到达灰度

级为j的像素点的概率，所有估计的值均表示成一个矩阵的形式，计算公式为（6）：

P(i,j|d,){(x,y)|f(x,y)i,f(xdx,ydy)j;x,y0,1,2,,N1}(6)

式中：

d——表示用像素数量表示的相对距离，设置为1；

——为方向，一般设置为0°；

(x,y)——为影像中的像素坐标；

L——为影像灰度级的数据，设置为8。

2)熵

熵度量了图像包含信息量的随机性，表现了图像的复杂程度。当共生矩阵中所有值均相

等或者像素值表现出最大的随机性时，熵最大。熵计算如公式（7）：

EntP(i,j)log(P(i,j))(7)

ij

式中：

Ent——为图像熵；

10

P(i,j)——为从灰度级为i的像素点离开到达灰度级为j的像素点的概率。

3)角二阶矩

角二阶矩又称能量，是图像灰度分布均匀程度和纹理粗细的一个度量[2]，反映了图像灰

度分布均匀程度和纹理粗细度。当图像纹理均一规则时，能量值较大；反之灰度共生矩阵的

元素值相近，能量值较小。角二阶矩计算如公式（8）：

2

ASMP(i,j)(8)

ij

式中：

ASM——为角二阶矩；

P(i,j)——为从灰度级为i的像素点离开到达灰度级为j的像素点的概率。

4)相关性

相关性用来度量图像的灰度级在行或列方向上的相似程度，因此值的大小反映了局部灰

度相关性，值越大，相关性也越大。相关性计算如公式（9）：

(iMean)(jMean)P(i,j)2

Corr(9)

ijVar

式中：

Corr——为图像相关性；

Mean——为图像均值；

P(i,j)——为从灰度级为i的像素点离开到达灰度级为j的像素点的概率；

Var——为图像方差。

5)均值

均值是指在一组数据中所有数据之和再除以这组数据的个数，是反映数据集中趋势的一

项指标。图像均值计算如公式（10）：

MeanP(i,j)*i(10)

ij

式中：

Mean——为图像均值；

P(i,j)——为从灰度级为i的像素点离开到达灰度级为j的像素点的概率；

6）方差

方差是各变量值与其均值离差平方的平均数，是测算数值型数据离散程度的方法，图像

方差计算如公式（11）：

2

VarP(i,j)*(iMean)(11)

ij

式中：

11

Var——为图像方差；

P(i,j)——为从灰度级为i的像素点离开到达灰度级为j的像素点的概率；

Mean——为图像均值。

7.3.2污染物下渗遥感风险指数

将BCI范围划分为能反映污染物下渗遥感风险指数RPI：当BCI>0.1为不透水层，RPI

为低（即污染物下渗风险低）；当-0.1<BCI<0.1为裸露土壤，RPI为高（即污染物下渗风险

高）；当BCI<-0.1为植被或其他类型，RPI为中（污染物下渗风险中等）。RPI计算如公式

（12）：

低BCI0.1

RPI高0.1BCI0.1(12)

中BCI0.1

式中：

RPI——为污染物下渗遥感风险指数；

BCI——为生物物理成分指数（Bio-physicalcompositionindex），不透水面BCI指数大

于0，植被与其他土地覆盖类型灰度值均小于0，土壤的灰度值接近于0。

BCI计算公式如（13）：

BCIHL/2V/HL/2V(13)

式中：

H——表示高反射率，是归一化的TC1值；

V——是植被，是归一化的TC2值；

L——表示低反射率，是归一化的TC3值；

TC1、TC2和TC3分别为遥感影像缨帽变换后形成的亮度、绿度、湿度3个分量，

[TC1;TC2;TC3]WTCB，是变换前多光谱值；WTC是变换矩阵；B是避免出现负值所

加的常数。宜使用高分一号卫星遥感影像，通过遥感图像处理软件相关缨帽变换，进行缨帽

变换。

7.3.3生产构筑物面积占比

在污染地块中，按照本规程7.1.1中地物类型分类体系，生产构筑物是指除其他区域外

的重点生产区域（生产车间、储罐、产品及原辅材料储存区、废气治理及排放区、生产废水

治理区