DB11∕T2272-2024地表水体长度和面积遥感监测技术规范

DH1/T2272—2024地表水体长度和面积遥感监测技术规范Technicalspecificati2024-06-28发布2024-10-01实施北京市市场监督管理局发布I 12规范性引用文件 13术语和定义 14技术流程 25数据收集与处理 26水体提取 37统计分析 5附录A(资料性)参考指数 7附录B(资料性)统计表格式 8参考文献 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》的规定起草。本文件由北京市水务局提出并归口。本文件由北京市水务局组织实施。本文件起草单位：北京市水文总站(北京市水务局水质水生态监测中心)、航天宏图信息技术股份有限公司。本文件主要起草人：黄振芳、刘一宏、刘波、徐斌、杨蓉、王东霞、王恒、樊航、孙春媛、郭伟、陶亮、张强、徐冉、王飞、唐女、张淑珍、吕喆、杜婷婷、刘阳春、尹晓楠、焦振寰、郭春燕、郭思捷。1地表水体长度和面积遥感监测技术规范1范围本文件规定了采用卫星影像开展地表水体长度和面积遥感监测时，在数据收集与处理、水体提取、水体面积和有水河长计算等方面的技术要求。本文件适用于宽度大于4m、面积大于100m²的地表水体长度和面积卫星遥感监测与数据分析。针对小于该范围的水体可采用无人机数据参考使用本标准的工作流程开展监测与分析工作。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/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T14950摄影测量与遥感术语GB/T50095水文基本术语和符号标准3术语和定义GB/T14950和GB/T50095界定的以及下列术语和定义适用于本文件。河流、湖泊、水库、渠道、坑塘等天然或人工水体。单次有水河长thelergthofriverwaterinonetinennitoring单次监测中某河流、渠道有水河段的中泓线长度。时段有水河长thelengthofriverwsterdsingthisperiod河流、渠道在时段内各月单次有水河长的算术平均值。单次水体面积surfaceareaofwaterinonetimnnitoring单次监测中某河流、湖泊、水库、渠道、坑塘的水体面积。单次有水河长占比不低于总河长50%的河流(或渠道)。时段有水河流riverwithwaterduringthisperiod时段有水河长占比不低于总河长50%的河流(或渠道)。24技术流程主要包括数据收集与处理、水体提取和统计分析，详细流程如图1所示。卫星影像、控制基准、数字高卫星影像、控制基准、数字高程模型等影像处理单景影像水体面状数据提取多景影像水体面状数据拼接中泓线、行政区界、流域边界数据行政区、流域水体面状和线状数据提取阈值优化精度≥90%是面积、长度计算统计分析行政区、流域单次水体面积和有水河长百分率数据收集与处理水体提取行政区、流域单次水体面积和有水河长统计全市水体面状数据统计分析图1技术流程图5数据收集与处理5.1.1应选取满足单次监测时间要求的卫星影像数据。5.1.2空间分辨率应不低于2m且单次监测宜采用同源数据。5.1.3影像应具有蓝光(400nm~480nm)、绿光(500nm~560nm)、红光(630nm~690nm)和近红外(760nm~900nm)波段。3DF1/T2272—20245.1.4影像数据应100%覆盖监测水体，且水体表面无云遮挡。5.2辅助数据5.2.1应采用空间分辨率不低于2m的控制基准影像。5.2.2应采用空间分辨率不低于30m的数字高程模型。5.2.3应采用正式发布的现行版行政区界数据、流域边界数据、中泓线数据。5.3影像处理5.3.1数学基础5.3.1.1坐标系采用2000国家大地坐标系。5.3.1.2高程基准采用1985国家高程基准。5.3.2数据处理对卫星影像进行辐射校正、正射纠正、影像配准和影像融合等处理，生成正射融合影像产品。5.3.3影像产品要求5.3.31平原地区平面位置中误差应小于2个像元，山区平面位置中误差应小于4个像元。5.3.3.2色彩自然，层次丰富，无明显反差。5.3.3.3纹理清晰，无发虚或重影现象。5.3.3.4影像产品应为IMG或Tiff格式。6水体提取6.1单景影像水体面状数据提取6.1.1一般原则湖泊、水库和坑塘宜采用单一方法提取水体；河流和渠道宜采用多种方法综合提取水体，要求精度不低于90%若不满足精度要求，应辅助采用人工修正的方法。6.1.2湖泊、水库和坑塘水体提取宜选取水体指数法，可采用归一化差值水体指数法(NDW),具体方法见附录A。6.1.3河流和渠道水体提取6.1.31宜基于中泓线数据生成宽度2km的缓冲区范围裁剪影像，并逐步剔除植被、建筑物、阴影等其他地物的干扰。6.1.3.2宜综合选取归一化植被指数(NDVI)、NDW和阴影水体指数(SW)提取水体，具体方法见附6.1.4人工修正采用人工判读的方法，运用GIS软件对提取出的地表水体数据进行直接判读、综合分析、逻辑推理等，修正完善提取成果，主要包括：4a)修正水体边界；b)暗涵段下游有水时应视为暗涵段有水；c)水体季节性结冰时应视为有水。6.2多景影像水体面状数据拼接6.21一般原则应尽量减少拼接次数，宜优先选取覆盖水体范围最大的影像提取水体；河流和渠道应优先选取较高分辨率影像提取成果。6.22数据拼接基于水体的空间位置和属性信息，运用GIS软件对多景影像提取的水体面状矢量数据进行拼接。对于重叠区域，应优先选取较高分辨率影像成果并辅助人工修正的方法修正边界。6.3行政区、流域水体面状和线状数据提取6.3.1有水河段线状数据提取根据面状数据与中泓线数据的空间位置关系，通过叠加空间分析，将中泓线切割为有水河段，提取有水河段线状数据。6.3.2行政区、流域水体面状和线状数据提取根据行政区界、流域边界数据的空间位置和属性信息，切割水体面状和有水河段线状数据，提取不同行政区、流域的面状和线状数据成果。6.4精度评价6.41评价指标6.4.1.1以总体精度反映水体提取的准确性，总体精度应不低于90%6.41.2建立混淆矩阵，行代表核实的地物类别，列代表提取结果中的地物类别，对角线上的数据为分类正确的点位个数，混淆矩阵见表1。表1混淆矩阵6.4.1.3总体精度按公式(1)计算。OA——总体精度，以百分率(%)表示；x₁1——水体提取正确的检验点个数；X₂2——非水体提取正确的检验点个数；N——总检验点的个数。56.4.21采用同一监测时间段内更高分辨率影像提取结果或实地调查检验点位作为评价参考数6.4.22评价参考数据获取时间与单次监测时间相差应不超过5天。6.4.23检验点应在面状水体边界线两侧各4m的缓冲区范围内选取。6.4.24采用更高分辨率影像验证时每个行政区应选取不少于100个检验点。6.4.25采用实地调查方法验证时每个行政区应选取不少于15个检验点。应用GIS软件对符合精度要求的水体面状数据计算单次水体6.6.1坐标系应采用2000国家大地坐标系。6.6.2成果应包括空间分布数据产品、专题图产品和统计表等，具体要求应符合表2的规定。表2成果具体指标要求空间分布数据产品间位置信息等专题图产品7.1.1按照公式(2)计算行政区、流域单次水体面积。Sw——行政区、流域单次水体面积总和，单位为平方千米(km²);Swa——行政区、流域第a个单次水体面积，单位为平方千米(km²)。7.1.2按照公式(3)计算行政区、流域单次有水河长。Lw——行政区、流域第个河流或渠道单次有水河长，单位为千米(km)。7.2行政区、流域单次水体面积和有水河长百分率6按照公式(4)计算单次水体面积总和占行政区面积比例。Ps——行政区单次水体面积总和占行政区面积比例，以百分率(%)表示；Sw——行政区单次水体面积总和，单位为平方千米(km²);S₂——行政区面积，单位为平方千米(km²)。7.22按照公式(5)计算单次有水河长占河流或渠道总长度比例。P₁——行政区、流域单次有水河长总和占河流或渠道总长度比例，以百分率(%)表示；Lw——行政区、流域单次有水河长总和，单位为千米(km);L₂——行政区、流域河流或渠道总长度(以中泓线长度为准),单位为千米(km)。7.23综合判定按照以下规则判定是否为有水河流(或渠道)。a)单次有水河流：单次有水河长大于总河长50%的河流(或渠道)。b)时段有水河流：时段有水河长大于总河长50%的河流(或渠道)。7.3数据精度要求7.3.1面积保留4位小数，长度保留2位小数。7.32数值的修约应按照GB/T8170的相关规定执行。7(资料性)参考指数A1归一化差值水体指数归一化差值水体指数按照公式(A.1)计算。NDW——归一化差值水体指数；设置经验阈值C,当NDWI>C₁时，判定为水体。A.2归一化植被指数归一化植被指数按照公式(A.2)计算。NDV——归一化植被指数；设置经验阈值C₂,当NDV>C₂时，判定为植被。A.3阴影水体指数阴影水体指数按照公