《DB32T 4123-2021生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查航空高光譜遙感技術(shù)規(guī)程》

ICS07.040

CCSD10

32

江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB32/T4123—2021

生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查

航空高光譜遙感技術(shù)規(guī)程

Technicalspecificationsofairbornehyperspectralremotesensingforecologicaland

geologicalenvironmentsurvey

2021-11-04發(fā)布2021-12-04實(shí)施

江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局??發(fā)布

DB32/T4123—2021

II

DB32/T4123—2021

生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查航空高光譜遙感技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件確立了生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查過(guò)程中應(yīng)用航空高光譜遙感的工作流程，規(guī)定準(zhǔn)備工作、數(shù)據(jù)采集、

數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)解譯、質(zhì)量控制、資料整理與成果編制的要求。

本文件適用于以航空飛行器為搭載平臺(tái)的航空高光譜遙感生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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/T15661-20081:50001:100001:250001:500001:100000地形圖航空攝影規(guī)范

GB/T27919-2011IMU/GPS輔助航空攝影技術(shù)規(guī)范

DD2011-02遙感解譯地質(zhì)圖制作規(guī)范（1:250000）

DD2011-03遙感地質(zhì)解譯方法指南（1:50000、1:250000）

DD2014-13巖礦波譜測(cè)試技術(shù)規(guī)程

DD2014-14機(jī)載成像高光譜遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)規(guī)程

TD/T1055-2019第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查技術(shù)規(guī)程

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查ecologicalandgeologicalenvironmentsurvey

綜合生態(tài)環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的任務(wù)及內(nèi)容，從人類(lèi)生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的視角對(duì)地質(zhì)環(huán)

境及其生態(tài)屬性、功能進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)，主要包括地表基質(zhì)層、土壤、植被、水體等關(guān)鍵要素的分布、

屬性、狀態(tài)、功能。

高光譜遙感hyperspectralremotesensing

光譜分辨率達(dá)到10-2λ量級(jí)以上，可獲取地物連續(xù)且完整的光譜數(shù)據(jù)的遙感技術(shù)。

航空高光譜遙感airbornehyperspectralremotesensing

以航空飛行器為平臺(tái)的高光譜影像及相關(guān)數(shù)據(jù)獲取、處理及應(yīng)用的遙感技術(shù)。

視場(chǎng)角fieldofview

在光學(xué)儀器中，以光學(xué)儀器的鏡頭為頂點(diǎn)，以被測(cè)目標(biāo)的物像可通過(guò)鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構(gòu)

成的夾角。

瞬時(shí)視場(chǎng)instantaneousfieldofview

1

DB32/T4123—2021

儀器的光敏探測(cè)單元投影所張的立體角。

信噪比signal-to-noiseratio

信號(hào)與噪聲的功率譜之比。

反射率reflectance

物體反射的輻射能量占總輻射能量的百分比。

端元endmember

影像上只包含一種地物信息的最小單元。

4技術(shù)流程

生態(tài)地質(zhì)環(huán)境航空高光遙感技術(shù)流程包括準(zhǔn)備工作、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)解譯、報(bào)告編制

及專(zhuān)題圖制作，技術(shù)流程見(jiàn)圖1。

圖1生態(tài)地質(zhì)環(huán)境航空高光遙感技術(shù)流程圖

5準(zhǔn)備工作

資料準(zhǔn)備

應(yīng)根據(jù)專(zhuān)題研究需要收集資料，主要包括：

a)地質(zhì)資料，包括區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地球物理、地球化

學(xué)、遙感地質(zhì)、地物波譜特征等基礎(chǔ)地質(zhì)資料；

b)地形地貌資料，包括地形圖、數(shù)字高程模型等資料；

c)土壤、植被資料，包括土壤、植被的調(diào)查研究資料；

d)水文氣象資料，包括氣象站和水文系統(tǒng)多年統(tǒng)計(jì)資料；

e)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展資料，包括行政區(qū)劃、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、國(guó)土空間規(guī)劃、土地利用及重大工程現(xiàn)狀等。

空域使用申請(qǐng)

根據(jù)工作任務(wù)和航線參數(shù)計(jì)算的結(jié)果，依法向空域管理部門(mén)申請(qǐng)空域使用。

設(shè)備準(zhǔn)備

5.3.1成像光譜儀

航空成像光譜儀的性能應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

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DB32/T4123—2021

a)譜段范圍為可見(jiàn)光-短波紅外，波長(zhǎng)400nm～2500nm；

b)可見(jiàn)光-近紅外范圍（400nm～1000nm）光譜分辨率優(yōu)于5nm；短波紅外范圍（1000nm～

2500nm）光譜分辨率優(yōu)于15nm；

c)瞬時(shí)視場(chǎng)優(yōu)于3mrad；

d)成像光譜儀性能穩(wěn)定，工作前應(yīng)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)定標(biāo)和輻射定標(biāo)，按DD2014-14中附錄A進(jìn)行定標(biāo)。

5.3.2地物波譜儀

地物波譜儀的性能應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

a)譜段范圍為可見(jiàn)光-短波紅外，波長(zhǎng)400nm～2500nm；

b)可見(jiàn)光范圍光譜分辨率優(yōu)于3nm；短波紅外范圍光譜分辨率優(yōu)于7nm；

c)光譜采集視場(chǎng)角為1°～25°；

d)地物波譜儀性能穩(wěn)定，配帶標(biāo)準(zhǔn)白板和黑板。

5.3.3航空飛行器

航空飛行器應(yīng)符合以下要求：

a)根據(jù)實(shí)際情況選擇無(wú)人機(jī)、有人駕駛直升飛機(jī)、有人駕駛固定翼飛機(jī)等飛行器；

b)飛行器應(yīng)有足夠的載荷能力與空間范圍，滿(mǎn)足安裝成像光譜儀及相關(guān)設(shè)備的要求；

c)保證衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號(hào)接收正常；

d)飛行器的飛行速度、高度應(yīng)滿(mǎn)足數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求；

e)選擇密封艙飛行器或者密閉吊艙時(shí)，鏡頭窗口加裝光學(xué)玻璃的光學(xué)參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足成像光譜儀數(shù)

據(jù)采集要求。數(shù)據(jù)采集前，光學(xué)玻璃與儀器一起進(jìn)行室內(nèi)定標(biāo)。

5.3.4空間定位與姿態(tài)測(cè)量設(shè)備

空間定位和姿態(tài)測(cè)量設(shè)備應(yīng)符合以下要求：

a)與航空成像光譜儀配套，設(shè)備應(yīng)符合GB/T27919-2011中4.1.2.2的規(guī)定；

b)如需要對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分計(jì)算，應(yīng)具備地面衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)基站設(shè)備或者

開(kāi)通衛(wèi)星導(dǎo)航定位實(shí)時(shí)差分服務(wù)。

野外踏勘

5.4.1野外踏勘應(yīng)開(kāi)展以下工作：

a)了解研究區(qū)的地形地貌、地質(zhì)特征、地表環(huán)境等情況，基本掌握研究區(qū)各項(xiàng)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境因

子的分布現(xiàn)狀和規(guī)律；

b)野外踏勘的路線應(yīng)貫穿主要生態(tài)地質(zhì)環(huán)境因子類(lèi)型，必要時(shí)采集典型樣本；

c)應(yīng)選定基站架設(shè)地和飛行器起降場(chǎng)地，初步確定同步觀測(cè)點(diǎn)；

d)查實(shí)研究區(qū)是否在禁飛區(qū)范圍內(nèi)。

5.4.2基站架設(shè)地應(yīng)符合GB/T27919-2011中5.3.1和5.3.2的規(guī)定。

5.4.3航空飛行器起降場(chǎng)地應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線、住宅樓等，周?chē)曇伴_(kāi)闊且無(wú)高塔、高樓、大樹(shù)等阻擋物。

飛行基本參數(shù)確定

5.5.1空間分辨率

空間分辨率根據(jù)研究目標(biāo)大小和地形特點(diǎn)依據(jù)表1確定，應(yīng)滿(mǎn)足遙感制圖比例尺要求和數(shù)據(jù)精度。

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DB32/T4123—2021

表1空間分辨率一覽表

比例尺空間分辨率/m

1:2000≤0.2

1:5000≤0.5

1:10000≤1.0

1:25000≤2.5

1:50000≤5.0

5.5.2飛行高度

飛行高度（相對(duì)航高、絕對(duì)航高）根據(jù)5.5.1所確定的空間分辨率和成像光譜儀的瞬時(shí)視場(chǎng)確定，

按照附錄A中的公式計(jì)算。

5.5.3飛行速度

最大飛行速度（地速）根據(jù)空間分辨率和成像光譜儀的掃描速率確定，按附錄A中的公式計(jì)算。

研究區(qū)航線設(shè)計(jì)

5.6.1研究區(qū)分區(qū)

5.6.1.1研究區(qū)分區(qū)應(yīng)符合以下原則：

a)符合GB/T15661-2008中3.2.3的要求；

b)分區(qū)內(nèi)的地形高差一般不大于1/4相對(duì)航高(以分區(qū)的平均高度平面為基準(zhǔn)面的航高）；當(dāng)制

圖比例尺大于1:5000時(shí)，分區(qū)內(nèi)的地形高差不得大于1/6相對(duì)航高。

5.6.1.2根據(jù)研究區(qū)分區(qū)原則，在設(shè)計(jì)底圖上將研究區(qū)劃分為若干個(gè)分區(qū)，并按從左到右、自上而下

的順序進(jìn)行編號(hào)。

5.6.2航線敷設(shè)參數(shù)

5.6.2.1航線敷設(shè)應(yīng)符合以下原則：

a)綜合考慮地質(zhì)地貌條件、工作效率、氣象條件和具體工作需要等因素確定航線，一般沿研究

區(qū)長(zhǎng)軸方向敷設(shè)；

b)航線敷設(shè)時(shí)，航帶旁向重疊率一般為20%～50%，不同地形條件依據(jù)表2確定；

表2不同地形類(lèi)型的航帶旁向重疊率要求

地形類(lèi)型航帶旁向重疊率

平原20%～30%

丘陵25%～35%

山地30%～50%

c)位于研究區(qū)邊緣的首末航線應(yīng)設(shè)計(jì)在研究區(qū)邊界線上或邊界線外。

5.6.2.2航線參數(shù)主要內(nèi)容包括：分區(qū)面積、航帶條數(shù)、航帶長(zhǎng)度、分區(qū)平均高程、分區(qū)最大高差、

各分區(qū)的絕對(duì)航高、航帶幅寬、航帶間隔，以及每條航線起始點(diǎn)、進(jìn)入點(diǎn)、飛出點(diǎn)和終止點(diǎn)的坐標(biāo)。

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6數(shù)據(jù)采集

導(dǎo)航準(zhǔn)備

根據(jù)航線計(jì)算結(jié)果，在導(dǎo)航設(shè)備錄入各條航線的起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo)，并與飛行員或領(lǐng)航員進(jìn)行充分溝通，

保證導(dǎo)航數(shù)據(jù)正確有效。

儀器設(shè)備安裝與檢查

儀器設(shè)備的安裝和檢查應(yīng)按照以下要求執(zhí)行：

a)電源可持續(xù)穩(wěn)定供電，電流、電壓正常；

b)所有系統(tǒng)部件安裝正確，安裝過(guò)程嚴(yán)格按照設(shè)備使用手冊(cè)進(jìn)行；

c)傳感器鏡頭不能遮擋，電纜連接正確；

d)完成安裝后，進(jìn)行儀器設(shè)備的運(yùn)行測(cè)試和檢查，儀器設(shè)備運(yùn)行、數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)正常；

e)起飛前檢查傳感器及其它設(shè)備狀態(tài)，確保儀器設(shè)備正常工作。

f)檢查完成后填寫(xiě)檢查記錄表，表格式樣見(jiàn)附錄B中表B.1。

基站布設(shè)

基站的布設(shè)和測(cè)量應(yīng)符合GB/T27919-2011中5.3.3和5.3.4的要求。

飛行測(cè)量

6.4.1基本要求

飛行測(cè)量應(yīng)符合以下要求：

a)數(shù)據(jù)采集設(shè)備每次拆卸安裝，或設(shè)備各部件相對(duì)關(guān)系發(fā)生改變后，均應(yīng)重新進(jìn)行檢校飛行；

b)在航線內(nèi)航高變化不應(yīng)超過(guò)相對(duì)航高的5%，分區(qū)內(nèi)實(shí)際航高不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)航高的5%；

c)飛行質(zhì)量參數(shù)應(yīng)符合表3的要求；

d)飛行環(huán)境條件應(yīng)滿(mǎn)足：

1)太陽(yáng)高度角應(yīng)大于30°，飛行時(shí)間宜選擇在當(dāng)?shù)貢r(shí)間10:00-15:00之間；

2)晴空，大氣潔凈，能見(jiàn)度大于15km。

表3飛行質(zhì)量參數(shù)要求

飛行參數(shù)質(zhì)量要求

航線彎曲度≤3%

航線飛行俯仰角≤3°

航線飛行橫滾角≤6°

飛行上升、下降的速率≤10m/s

6.4.2機(jī)上數(shù)據(jù)采集

機(jī)上數(shù)據(jù)采集應(yīng)符合以下要求：

a)每日作業(yè)任務(wù)開(kāi)始前需填寫(xiě)飛行任務(wù)書(shū)，格式見(jiàn)附錄B中表B.2，并由數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人向

飛行員（領(lǐng)航員或操作員）詳細(xì)說(shuō)明當(dāng)日飛行任務(wù)，雙方簽字確認(rèn)；

b)飛機(jī)引擎啟動(dòng)后，接通電源，啟動(dòng)儀器設(shè)備，設(shè)備工作正常，技術(shù)參數(shù)設(shè)置正確；

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c)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，監(jiān)控人員監(jiān)測(cè)航跡、航高、航速，同時(shí)監(jiān)測(cè)氣象條件（云量、能見(jiàn)度），

填寫(xiě)飛行記錄表，格式見(jiàn)附錄B中表B.3；

d)飛行結(jié)束后，機(jī)上定位設(shè)備在靜止?fàn)顟B(tài)下收集至少30分鐘的數(shù)據(jù)，儀器關(guān)閉后及時(shí)備份數(shù)據(jù)。

地面基站數(shù)據(jù)獲取

飛行前半小時(shí)應(yīng)打開(kāi)地面基站，在衛(wèi)星導(dǎo)航定位基站搜索衛(wèi)星成功后（至少8顆衛(wèi)星），采用靜態(tài)

測(cè)量模式記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄頻率應(yīng)高于1Hz。飛行結(jié)束半小時(shí)后停止記錄，關(guān)閉地面基站，導(dǎo)出基站

數(shù)據(jù)并備份。

地面定標(biāo)光譜測(cè)量

6.6.1飛行測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)采用地物波譜儀進(jìn)行定標(biāo)場(chǎng)或同步航線地面光譜測(cè)量。

6.6.2明暗地物或黑白布輻射定標(biāo)場(chǎng)的同步或準(zhǔn)同步地面光譜測(cè)量，測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻分布于定標(biāo)場(chǎng)，每一

定標(biāo)場(chǎng)地光譜測(cè)量不少于30個(gè)測(cè)點(diǎn)。

6.6.3同步或準(zhǔn)同步航線地面光譜測(cè)量的采集路線應(yīng)兼顧飛行路線條件與地面地物條件，每條航線范

圍內(nèi)至少一個(gè)地面光譜采集點(diǎn)，每個(gè)采集點(diǎn)的純凈地物面積應(yīng)不小于3×3像元。

6.6.4地面光譜測(cè)量應(yīng)符合DD2014-13中關(guān)于野外波譜測(cè)試的相關(guān)規(guī)定。

6.6.5測(cè)量過(guò)程中應(yīng)記錄采集點(diǎn)位置、時(shí)間和對(duì)應(yīng)的架次及航帶。

6.6.6地物采集避免房屋建筑、樹(shù)木等遮擋，同一地物采集光譜不少于5條。

6.6.7采集同步地物光譜應(yīng)填寫(xiě)《飛行同步地物波譜采集記錄表》，表格樣式見(jiàn)附錄C中表C.1。

地物光譜測(cè)量

6.7.1應(yīng)在航拍期間進(jìn)行研究區(qū)內(nèi)地物的光譜采集。

6.7.2地面光譜測(cè)量應(yīng)符合DD2014-03中關(guān)于野外波譜測(cè)試的相關(guān)規(guī)定。

6.7.3地物采集避免房屋建筑、樹(shù)木等遮擋，每個(gè)采集點(diǎn)的純凈地物面積應(yīng)不小于3×3像元，同一地

物采集光譜不少于3條。

6.7.4光譜測(cè)量同時(shí)應(yīng)進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量和現(xiàn)場(chǎng)拍照。

6.7.5采集地物光譜應(yīng)填寫(xiě)《地物光譜采集記錄表》，表格樣式見(jiàn)附錄C中表C.2。

其他數(shù)據(jù)采集

根據(jù)工作需求采集相應(yīng)樣品并獲取樣品數(shù)據(jù)，樣品采集及數(shù)據(jù)處理按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

原始數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

6.9.1飛行質(zhì)量應(yīng)檢查以下內(nèi)容：

a)檢查飛行記錄中的參數(shù)設(shè)置與飛行設(shè)計(jì)的一致性；

b)飛行航跡數(shù)據(jù)與飛行方案設(shè)計(jì)航跡的一致性；

c)對(duì)每架次的慣導(dǎo)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性、準(zhǔn)確性檢查。

6.9.2航空高光譜原始數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)檢查以下內(nèi)容：

a)研究區(qū)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集完整性，如有漏洞，漏洞面積占比應(yīng)不大于1%；

b)檢查原始數(shù)據(jù)影像清晰度、影像亮度有過(guò)飽和或過(guò)暗的現(xiàn)象；

c)統(tǒng)計(jì)各條帶的云量、陰影的百分比情況，單航帶云和陰影面積應(yīng)小于5%；

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d)波長(zhǎng)范圍660nm處的信噪比應(yīng)大于400，波長(zhǎng)范圍2120nm處的信噪比應(yīng)大于100，信噪比

的計(jì)算方法參見(jiàn)附錄D。

6.9.3應(yīng)檢查基站數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和內(nèi)容的完整性，檢查記錄中的參數(shù)設(shè)置與設(shè)計(jì)的一致性。

6.9.4檢查地物光譜數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)符合DD2014-03中要求，檢查記錄表填寫(xiě)的完整性。

6.9.5對(duì)質(zhì)量不合格航帶應(yīng)及時(shí)補(bǔ)飛或重飛。

7數(shù)據(jù)預(yù)處理

輻射定標(biāo)

根據(jù)儀器輻射定標(biāo)獲得的傳感器定標(biāo)參數(shù)，將成像光譜儀的數(shù)字量化值轉(zhuǎn)為輻射亮度值。

大氣校正

在輻射亮度轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大氣校正去除大氣影響，完成地物反射率計(jì)算。進(jìn)行航空高光譜影

像數(shù)據(jù)的反射率計(jì)算可采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蜉椛鋫鬏斃碚撃Ｐ汀?/p>

幾何校正

7.3.1進(jìn)行坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換，將地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面投影坐標(biāo)。

7.3.2將機(jī)上定位與姿態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)與地面衛(wèi)星導(dǎo)航定位基站數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)結(jié)合差分處理，生成影像

幾何校正所需要的空間定位與姿態(tài)測(cè)量文件，文件應(yīng)包含以下信息：時(shí)間、經(jīng)度、緯度、高程、俯仰角、

橫滾角、航向角。

7.3.3根據(jù)空間定位與姿態(tài)測(cè)量文件，結(jié)合數(shù)字高程模型進(jìn)行正射校正，消除地形因素的影響；將輻

射定標(biāo)后的數(shù)據(jù)賦予坐標(biāo)信息，進(jìn)行幾何畸變的粗校正處理。

7.3.4在幾何粗校正的基礎(chǔ)上，利用采集的控制點(diǎn)對(duì)所有航帶進(jìn)行幾何精校正。

條帶拼接處理

7.4.1拼接的條帶應(yīng)具有相同空間分辨率和光譜分辨率，且在同一坐標(biāo)系下。

7.4.2同一地物在相鄰條帶間的光譜差異小，保證拼接后的影像反差一致。

7.4.3條帶拼接后形成的鑲嵌影像上同名點(diǎn)幾何位置應(yīng)對(duì)齊。

預(yù)處理質(zhì)量檢查

7.5.1幾何校正后，影像中的地物目標(biāo)沒(méi)有嚴(yán)重的變形和缺失，幾何中誤差小于3個(gè)像元。如不符合

需要重新進(jìn)行幾何校正。

7.5.2在每條航線選取應(yīng)不少于3種地物的檢查點(diǎn)，獲取檢查點(diǎn)的光譜反射率曲線，與實(shí)測(cè)地面光譜

或光譜庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行對(duì)比，要求二者光譜曲線形態(tài)和變化趨勢(shì)一致、譜帶位置和譜帶特征無(wú)明顯

變異。如不符合需要重新計(jì)算光譜反射率。

8數(shù)據(jù)解譯

影像分類(lèi)

8.1.1分類(lèi)體系

7

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根據(jù)調(diào)查目標(biāo)的光譜屬性和自然特征，對(duì)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境要素進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)，為生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查提

供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)專(zhuān)題研究實(shí)際情況確定分類(lèi)種類(lèi)，分類(lèi)類(lèi)別體系見(jiàn)附錄E。

8.1.2特征降維

航空高光譜影像特征降維方法包括特征選擇和特征提取，可采用F-分值特征選擇、遞歸特征消除、

主成分分析、最大噪聲分離、獨(dú)立成分分析等方法。

8.1.3樣本選擇

8.1.3.1樣本的獲取可以通過(guò)兩個(gè)途徑：

a)通過(guò)實(shí)地采樣獲取訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本，同步實(shí)測(cè)建立光譜數(shù)據(jù)庫(kù)；

b)航空高光譜影像中提取地物端元作為訓(xùn)練樣本；

c)采用交叉驗(yàn)證的方法，訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本的比例設(shè)置為4:1～2:1。

8.1.3.2端元提取可采用純像素索引法（PPI）、N-FINDR算法、迭代誤差分析法（IEA）、光學(xué)實(shí)時(shí)

自適應(yīng)光譜辨識(shí)系統(tǒng)（ORASIS）算法、自動(dòng)形態(tài)學(xué)端元提?。ˋMEE）等。

8.1.4分類(lèi)計(jì)算

航空高光譜影像分類(lèi)可采用光譜角制圖（SAM）、光譜信息散度（SID）、支持向量機(jī)（SVM）、卷

積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)等算法進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合專(zhuān)家解譯和判別，得到地物精細(xì)分類(lèi)圖。

8.1.5分類(lèi)精度評(píng)價(jià)

8.1.5.1通過(guò)測(cè)試樣本與分類(lèi)結(jié)果的符合程度建立混淆矩陣，計(jì)算精度指標(biāo)，完成分類(lèi)精度評(píng)價(jià)。

8.1.5.2測(cè)試樣本采樣方法、樣本容量和混淆矩陣參見(jiàn)附錄F、附錄G和附錄H。

8.1.5.3精度指標(biāo)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

a)總體分類(lèi)精度大于80%時(shí)，表示分類(lèi)結(jié)果較好；介于50%～80%時(shí)，表示分類(lèi)結(jié)果一般；小于

50%時(shí)，表示分類(lèi)結(jié)果較差。

b)Kappa系數(shù)大于0.80時(shí)，分類(lèi)數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的一致性較高；當(dāng)Kappa系數(shù)介于0.50～0.80

時(shí)，表示精度一般；當(dāng)Kappa系數(shù)小于0.50時(shí)，分類(lèi)精度較差。

8.1.5.4根據(jù)工作需求，對(duì)分類(lèi)結(jié)果中的主要地物類(lèi)型進(jìn)行野外查證，人工解譯查證點(diǎn)的地物類(lèi)別，

并現(xiàn)場(chǎng)拍照。查證結(jié)果按DD2011-03中相關(guān)規(guī)定，并填寫(xiě)野外查證記錄表。

信息提取

8.2.1在生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，應(yīng)用航空高光譜影像進(jìn)行信息提取，航空高光譜影像空間分辨率應(yīng)

滿(mǎn)足相應(yīng)專(zhuān)題工作要求。

8.2.2地表水水質(zhì)參數(shù)反演應(yīng)符合以下要求：

a)應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開(kāi)展地表水水質(zhì)參數(shù)反演，水域包括河流、湖泊、水庫(kù)、坑塘等；

b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集與地面水樣采集應(yīng)同步進(jìn)行；

c)地面同步采集滿(mǎn)足工作要求的水體光譜樣和表層水樣；

d)采集的表層水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試，水質(zhì)參數(shù)包括懸浮物、葉綠素a、有色可溶性有機(jī)物、

總磷含量、總氮含量、濁度等；水體樣品的采集和測(cè)試根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；

e)水質(zhì)參數(shù)反演采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⑤椛鋫鬏斈Ｐ突驒C(jī)器學(xué)習(xí)等方法；

8

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f)對(duì)參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，決定系數(shù)（R2值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成地表水水

質(zhì)專(zhuān)題圖。

8.2.3海洋水質(zhì)參數(shù)反演應(yīng)符合以下要求：

a)應(yīng)用航空高光譜開(kāi)展海洋水質(zhì)參數(shù)反演，用于海洋生態(tài)環(huán)境、海岸帶環(huán)境地質(zhì)調(diào)查與災(zāi)害、

海灣水質(zhì)等調(diào)查與監(jiān)測(cè)；

b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集與海上觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集應(yīng)同步進(jìn)行；

c)海上觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和測(cè)試根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；

d)海上觀測(cè)站點(diǎn)相應(yīng)參數(shù)測(cè)定包括懸浮物、葉綠素a、有色可溶性有機(jī)物、總磷含量、總氮含量、

濁度等；

e)水質(zhì)參數(shù)反演采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、輻射傳輸模型或機(jī)器學(xué)習(xí)等方法；

f)對(duì)參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，決定系數(shù)（R2值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類(lèi)專(zhuān)題

圖。

8.2.4巖性識(shí)別與基質(zhì)層調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a)應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開(kāi)展巖性識(shí)別和填圖，用于構(gòu)造劃分、巖性與礦物識(shí)別、生態(tài)地質(zhì)功能

分區(qū)等；

b)應(yīng)同步開(kāi)展研究區(qū)內(nèi)地面調(diào)查和地物高光譜測(cè)量；

c)巖性參數(shù)反演采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突驒C(jī)器學(xué)習(xí)等方法；

d)對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，決定系數(shù)（R2值）大于或等于0.7為合格；

e)基于GIS平臺(tái)，綜合多元信息開(kāi)展生態(tài)地質(zhì)專(zhuān)題研究工作；

f)解譯成果形成巖性分布圖、構(gòu)造分布圖、基質(zhì)層分類(lèi)圖、生態(tài)地質(zhì)功能分區(qū)圖等。

8.2.5土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a)應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開(kāi)展土壤質(zhì)量調(diào)查，包括耕地土壤、地表裸土、灘涂等；

b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集選取地表覆蓋物小于20%時(shí)進(jìn)行，應(yīng)同步進(jìn)行地面表層土樣采集；如需開(kāi)

展耕地肥力調(diào)查，應(yīng)在施肥前進(jìn)行；

c)土壤采樣點(diǎn)應(yīng)均勻分布研究區(qū)，根據(jù)調(diào)查目的合理確定網(wǎng)格大小或代表性樣地，采集樣點(diǎn)的

土壤地面高光譜數(shù)據(jù)和表層土壤樣品；

d)土壤樣品參數(shù)測(cè)定包括有機(jī)質(zhì)含量、重金屬（As、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb等）含量、

含鹽量、養(yǎng)分及肥力（N、P、K）、濕度、有益元素含量等；

e)土壤參數(shù)反演采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、輻射傳輸模型或機(jī)器學(xué)習(xí)等方法。

f)對(duì)參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，決定系數(shù)（R2值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類(lèi)專(zhuān)題

圖。

8.2.6農(nóng)作物調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a)應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開(kāi)展農(nóng)作物調(diào)查，包括農(nóng)田面積及作物品種識(shí)別、產(chǎn)量估算、長(zhǎng)勢(shì)及品

質(zhì)監(jiān)測(cè)、作物災(zāi)損評(píng)估等；

b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集和地面樣品采集應(yīng)同步進(jìn)行；根據(jù)任務(wù)需要選擇合適的作物生育期進(jìn)行

數(shù)據(jù)采集；

c)地面采集滿(mǎn)足工作要求的作物地面高光譜數(shù)據(jù)，采樣點(diǎn)應(yīng)合理分布于研究區(qū)，能夠代表區(qū)域

農(nóng)業(yè)種植特點(diǎn)；

d)農(nóng)作物參數(shù)測(cè)定包括作物品種、生物量、長(zhǎng)勢(shì)、葉綠素、葉面積指數(shù)、災(zāi)情信息等；

e)對(duì)參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，決定系數(shù)（R2值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類(lèi)專(zhuān)題

圖。

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8.2.7濕地生態(tài)調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a)應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開(kāi)展?jié)裆脖徽{(diào)查、灘涂資源調(diào)查，包括濕地范圍、植物種類(lèi)與分布、

水體分布、人工設(shè)施分布等；

b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集和地面樣品采集應(yīng)同步進(jìn)行；

c)地面采集滿(mǎn)足工作要求的地物光譜樣，采樣點(diǎn)應(yīng)包含濕地所有地物類(lèi)型，采集葉面積指數(shù)、

植物生物量、植被覆蓋度、沉積物粒度參數(shù)等指標(biāo)；

d)對(duì)參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，決定系數(shù)（R2值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類(lèi)專(zhuān)題

圖。

8.2.8森林資源調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a)應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開(kāi)展森林資源調(diào)查，包括森林物種識(shí)別與分布、健康狀況、病蟲(chóng)害調(diào)查

等；

b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集和地面樣品采集應(yīng)同步進(jìn)行；根據(jù)研究區(qū)森林資源特點(diǎn)、調(diào)查目的和調(diào)

查等級(jí)確定航空飛行參數(shù)；

c)地面采集滿(mǎn)足工作要求的地物高光譜數(shù)據(jù)，采樣點(diǎn)應(yīng)合理分布于研究區(qū)，能夠代表區(qū)域森林

特點(diǎn)；

d)實(shí)地參數(shù)測(cè)定包括葉面積指數(shù)、郁閉度、葉綠素含量、病蟲(chóng)害脅迫狀況等；

e)對(duì)參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，決定系數(shù)（R2值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類(lèi)專(zhuān)題

圖。

9專(zhuān)題圖制作

專(zhuān)題圖制作按照DD2011-02中有關(guān)制圖部分內(nèi)容執(zhí)行。

10報(bào)告編制

生態(tài)地質(zhì)環(huán)境航空高光譜調(diào)查成果報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：項(xiàng)目概況、研究區(qū)介紹、已有資料分析、

航空與地面數(shù)據(jù)采集及質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)解譯方法、專(zhuān)題信息提取、綜合研究與成果、結(jié)論

和建議等。

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A

A

附錄A

（規(guī)范性）

飛行主要技術(shù)參數(shù)表

表A.1飛行主要技術(shù)參數(shù)表

測(cè)區(qū)代號(hào)：成像光譜儀型號(hào)

飛行機(jī)型：光譜波段范圍：

項(xiàng)目參數(shù)

根據(jù)劃分的分區(qū)圖上量測(cè)計(jì)算；

分區(qū)編號(hào)(1)

高平面地平面；

2(2)平均平面

面積(1)km?+?

?=2

(3)高差高平平均平面；

寬度m

?=???

(4)飛行速度s根據(jù)空間分辨率D、機(jī)載成像光譜儀的掃描速

空間分辨率m

率FT確定：；

光譜采樣間隔

nm(5)相對(duì)航高根據(jù)?空=間?分/?辨?率、機(jī)載成像光譜儀的視場(chǎng)角等確

平均平面高程(2)m定：

?((?_??????)/2)

?=tan?(???/2)

平均平面上的高差(3)m式中：H—相對(duì)航高，D—垂直飛行方向空間分辨率，

成像光譜儀像元數(shù)，視場(chǎng)角；

飛行地速(4)km/h—FOV—

?_??????

(6)絕對(duì)平均平面相對(duì)；

相對(duì)航高(5)m

?=?+?

(7)根據(jù)垂直飛行方向空間分辨率D和機(jī)載成像光譜儀視場(chǎng)

絕對(duì)航高(6)m

角下的空間像元數(shù)#Looks確定：

航帶旁向重疊度%(#Looks)；SwathWidth=(?)

航帶幅寬(7)m(8)航帶間隔，Ly為旁向重疊率；

(9)航帶條數(shù)等=于Sw分a區(qū)th寬W度idt除h以×(航1線?間??隔)，測(cè)區(qū)邊界分區(qū)加一

航帶間隔(8)m

條線。

航帶條數(shù)(9)條

設(shè)計(jì)人：審核人：技術(shù)負(fù)責(zé)人：

注：附錄A-表A.1引用《DD2014-14機(jī)載成像高光譜遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)規(guī)程》的附錄C-表C.1。

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B

B

附錄B

（規(guī)范性）

飛行測(cè)量記錄表

表B.1儀器檢查記錄表

測(cè)區(qū)號(hào)：工作日期：年月日架次號(hào)：

檢查項(xiàng)目狀態(tài)備注

供電□蓄電池供電電壓伏

系統(tǒng)□飛機(jī)電源供電電壓伏

短波紅外相機(jī)鏡頭□打開(kāi)□封閉

可見(jiàn)光相機(jī)鏡頭□打開(kāi)□封閉

數(shù)據(jù)收錄電腦網(wǎng)線□完好□破損

儀器

主天線插頭□插緊□脫落

準(zhǔn)備

主天線插頭位置□1□2

情況

主天線接收頭位置□后□前

檢查慣導(dǎo)設(shè)備

從天線插頭□插緊□脫落

主天線插頭位置□1□2

從天線接收頭位置□前□后

短波紅外相機(jī)狀態(tài)□正?！醍惓?/p>

設(shè)備

可見(jiàn)光相機(jī)狀態(tài)□正常□異常

加電

慣導(dǎo)設(shè)備狀態(tài)□正?！醍惓?/p>

狀態(tài)

穩(wěn)臺(tái)狀態(tài)□正常□異常

檢查

數(shù)據(jù)收錄電腦系統(tǒng)啟動(dòng)□正?！醍惓?/p>

VNIR□已拷貝□未拷貝

數(shù)據(jù)拷貝情況SWIR□已拷貝□未拷貝

POS□已拷貝□未拷貝

測(cè)量

儀器電源狀態(tài)□已關(guān)□未關(guān)

結(jié)束

鏡頭蓋□已關(guān)□未關(guān)

穩(wěn)臺(tái)液壓油□已關(guān)□未關(guān)

系統(tǒng)防水、防火等措施□已做□未做

檢查人：審核人：

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表B.2飛行任務(wù)書(shū)

測(cè)區(qū)名稱(chēng)：飛行日期:年月日

起降坪位置架次號(hào)飛行路線示意圖

航線公里飛行時(shí)長(zhǎng)

飛行高度飛行速度

飛行任務(wù)：

注意事項(xiàng)：

任務(wù)編制者：接收任務(wù)者：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：

表B.3飛行記錄表

測(cè)區(qū)名稱(chēng)：測(cè)區(qū)代號(hào)：分區(qū)編號(hào)：

起飛時(shí)間：著陸時(shí)間：日期：

天氣情況：能見(jiàn)度：溫度：

飛行員：飛機(jī)編號(hào)：操作員：

序地速航高掃描速率空間分辨率光譜分辨率

航線號(hào)飛行方向備注

號(hào)km/hmmsmnm

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C

C

附錄C

（規(guī)范性）

地面作業(yè)記錄表

表C.1飛行同步地物波譜采集記錄表

測(cè)區(qū)名稱(chēng)：

起飛時(shí)間：著陸時(shí)間：日期：

天氣情況：能見(jiàn)度：溫度：

操作員：記錄員：審核人：

坐標(biāo)位置

點(diǎn)號(hào)記錄時(shí)間地物名稱(chēng)波譜文件名照片編號(hào)備注

XYZ

表C.2地物光譜采集記錄表（增加采樣編號(hào)）

日期：天氣：溫度：風(fēng)力：能見(jiàn)度：

設(shè)備型號(hào)：儀器平臺(tái)：波長(zhǎng)范圍：視場(chǎng)角：標(biāo)定日期：

操作員：記錄員：預(yù)處理人：審核人：

觀測(cè)時(shí)目標(biāo)名坐標(biāo)位置測(cè)量方式

文件名描述照片編號(hào)

間稱(chēng)XYZ高度次數(shù)方向

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D

D

附錄D

（資料性）

航帶原始數(shù)據(jù)信噪比

分別對(duì)航帶波長(zhǎng)為660nm、750nm、1100nm、1310nm、1640nm、2120nm幾個(gè)波段進(jìn)行信噪比計(jì)

算，計(jì)算公式如下：

························································(D.1)

?

?=??

··················································(D.2)

1?

?=?