DB1301-T 501-2024 耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量遙感監(jiān)測(cè)規(guī)程

ICS

65.020.01CCS

B

07

1301 DB

1301/T

耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量遙感監(jiān)測(cè)規(guī)程

發(fā)布

實(shí)施石家莊市市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布DB

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501— 前言

.................................................................................

II1

范圍

...............................................................................

12

規(guī)范性引用文件

.....................................................................

13

術(shù)語和定義

.........................................................................

14

基本要求

...........................................................................

15

監(jiān)測(cè)流程

...........................................................................

26

監(jiān)測(cè)方法

...........................................................................

37

監(jiān)測(cè)報(bào)告

...........................................................................

4圖

1 耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量遙感監(jiān)測(cè)流程圖.............................................

2表

1 多光譜衛(wèi)星影像基本要求...........................................................

1DB

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501— 本文件按照GB/T

1.1—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。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由石家莊市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提出。本文件起草單位：河北省耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)保護(hù)中心、北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心、石家莊市土壤肥料站。本文件主要起草人：顧曉鶴、董靜、蔡淑紅、李旭光、周靜平、潘瑜春、劉萌萌、趙海濤、劉曉麗、宋小穎、劉勝藍(lán)、孟金薇、張馳。I400

500

600

680

760

nm1100

nm2500

30

每年冬小麥夏玉米輪作間的耕地裸露期，日～20日（冬小麥已收獲、夏玉米未101010DB

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501—1 范圍本文件確立了耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量遙感監(jiān)測(cè)工作的流程，規(guī)定了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及軟件要求、遙感影像預(yù)處理、敏感波段篩選、監(jiān)測(cè)模型構(gòu)建、精度驗(yàn)證等技術(shù)指示，描述了遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果記錄。本文件的使用對(duì)象為各縣（市、區(qū)）農(nóng)業(yè)農(nóng)村管理部門和農(nóng)技推廣部門，用于監(jiān)測(cè)全縣（市、區(qū)）范圍內(nèi)耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量。本文件適用于采用回歸法進(jìn)行耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量遙感監(jiān)測(cè)。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(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/T

15968遙感影像平面圖制作規(guī)范3 術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4 基本要求數(shù)據(jù)要求4.1.1 衛(wèi)星遙感影像4.1.1.1 多光譜衛(wèi)星影像多光譜衛(wèi)星影像基本要求見表1。表1 多光譜衛(wèi)星影像基本要求表1 多光譜衛(wèi)星影像基本要求耕地范圍內(nèi)影像無云遮擋，傳感器條帶噪聲為0，影像噪點(diǎn)小于1%，波段無缺失，邊緣無畸變，空間位置準(zhǔn)確，幾何校正精度達(dá)到0.5個(gè)像元以內(nèi)，地物特征清晰。DB

1301/T

501—4.1.2 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)國(guó)家萬行政邊界數(shù)據(jù)。4.1.3 土地利用數(shù)據(jù)1:10萬耕地空間分布數(shù)據(jù)。4.1.4 土壤樣本數(shù)據(jù)近5年內(nèi)的土壤樣本數(shù)據(jù)，如測(cè)土配方樣本數(shù)據(jù)或耕地質(zhì)量樣本檢測(cè)數(shù)據(jù)，要素包括樣本點(diǎn)經(jīng)緯度位置、土壤有機(jī)質(zhì)含量；樣本地塊面積大于20畝，地塊方正規(guī)整；每個(gè)縣（市、區(qū)）土壤樣本數(shù)量大于50個(gè)，相對(duì)均勻分布于全縣（市、區(qū)）范圍內(nèi)。軟件要求具備衛(wèi)星遙感影像處理的基礎(chǔ)功能，包括大氣校正、幾何糾正、影像解譯、波段運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)分析、專題圖制作等功能。5 監(jiān)測(cè)流程基于耕地裸露窗口期的多光譜衛(wèi)星遙感影像，提取每個(gè)土壤樣本的各波段反射率，采用相關(guān)性分析方法篩選出與土壤有機(jī)質(zhì)敏感的波段，進(jìn)而利用多元線性回歸法構(gòu)建土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)模型，然后進(jìn)行全區(qū)耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)遙感反演，最后進(jìn)行縣（市、區(qū)）域范圍內(nèi)耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量制圖，如圖1所示。圖1耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量遙感監(jiān)測(cè)流程圖樣本的土壤有機(jī)質(zhì)預(yù)測(cè)值，根據(jù)公式（2）和（3），計(jì)算驗(yàn)證樣本的決定系數(shù)（R

）和相對(duì)均方根誤????2

= ????∑(樣本的土壤有機(jī)質(zhì)預(yù)測(cè)值，根據(jù)公式（2）和（3），計(jì)算驗(yàn)證樣本的決定系數(shù)（R

）和相對(duì)均方根誤????2

= ????∑(????

??????)2(2)6 監(jiān)測(cè)方法遙感影像預(yù)處理6.1.1 大氣校正根據(jù)衛(wèi)星傳感器參數(shù)對(duì)遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)，進(jìn)而大氣校正，獲得所有波段的地表反射率數(shù)據(jù)。6.1.2 幾何校正對(duì)影像進(jìn)行幾何校正，校正后的衛(wèi)星影像平地、丘陵地的平面坐標(biāo)誤差不應(yīng)大于個(gè)像元。6.1.3 裁剪拼接按照監(jiān)測(cè)區(qū)范圍、行政區(qū)劃圖對(duì)處理好的影像進(jìn)行剪裁和拼接。提取耕地范圍影像在遙感軟件中將耕地空間分布數(shù)據(jù)與衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行空間疊加，采用掩膜方法提取出耕地范圍內(nèi)的衛(wèi)星遙感影像。提取樣本點(diǎn)各波段反射率根據(jù)土壤樣本的空間位置坐標(biāo)，在遙感軟件中生成點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)層；將土壤樣本點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)層與遙感影像空間疊加，提取每個(gè)樣本點(diǎn)對(duì)應(yīng)像素各波段反射率。建模波段篩選將土壤樣本的有機(jī)質(zhì)含量數(shù)據(jù)與遙感影像各波段反射率進(jìn)行相關(guān)性分析，得到每個(gè)波段的相關(guān)系數(shù)，篩選出相關(guān)系數(shù)最高的2個(gè)波段作為土壤有機(jī)質(zhì)的建模波段。建立土壤有機(jī)質(zhì)監(jiān)測(cè)模型從所有土壤樣本中隨機(jī)抽取2/3樣本量用于建模，將篩選出的建模波段反射率作為自變量，土壤樣本的有機(jī)質(zhì)含量作為因變量，利用多元線性回歸方法建立土壤有機(jī)質(zhì)監(jiān)測(cè)模型，見公式（1）。????

=

????0

+????1????1

+????2????2

(1)式中：????

——土壤有機(jī)質(zhì)含量；????1——相關(guān)系數(shù)最高的波段反射率；????2——相關(guān)系數(shù)第二高的波段反射率；????0——該回歸模型的常數(shù)項(xiàng)；????1——相關(guān)系數(shù)最高的波段的回歸系數(shù)；????2——關(guān)系數(shù)第二高的波段的回歸系數(shù)。精度驗(yàn)證將未參與建模的1/3土壤樣本的第一建模波段和第二建模波段的反射率輸入公式（1），得到驗(yàn)證2差（RMSE）?！?????

??????)2????DB

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501—?????????????????)2????????????????

=

?∑????????=1?????????????????)2式中：?????

——驗(yàn)證樣本的有機(jī)質(zhì)預(yù)測(cè)值；?????

——所有驗(yàn)證樣本有機(jī)質(zhì)含量的平均值；????????——驗(yàn)證樣本的有機(jī)質(zhì)實(shí)測(cè)值；????

——驗(yàn)證樣本個(gè)數(shù)。土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)在遙感軟件中，將兩個(gè)建模波段反射率數(shù)據(jù)代入公式（1），得到土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)，利用耕地空間分布圖裁剪出耕地范圍內(nèi)的土壤有機(jī)質(zhì)空間分布圖。專題圖制作在遙感軟件中，統(tǒng)計(jì)每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)的平均值，制成分鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量遙感監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表，并按GB/T

15968制圖。7 監(jiān)測(cè)報(bào)告耕地表層土