DB3710T 172-2022 西洋參衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范　　

ICS65.020.01DB3710TechnicalspecificationforPanaxquinquefoliusmonito威海市市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布IDB3710/T172—2022前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 24.1衛(wèi)星影像數(shù)據(jù) 24.2基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù) 25數(shù)據(jù)預(yù)處理 25.1坐標(biāo)基準(zhǔn) 25.2幾何定位精度 25.3衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理 26監(jiān)測(cè)流程 27監(jiān)測(cè)方法 37.1樣方布設(shè) 37.2外業(yè)數(shù)據(jù)采集 47.3建立樣本庫(kù) 47.4提取模型 47.5精度評(píng)價(jià) 47.6數(shù)據(jù)提取 47.7結(jié)果修訂 47.8面積統(tǒng)計(jì) 48監(jiān)測(cè)成果 48.1矢量數(shù)據(jù) 48.2監(jiān)測(cè)報(bào)告 48.3專題圖 58.4統(tǒng)計(jì)表 5附錄A（規(guī)范性）矢量數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)表 6附錄B（規(guī)范性）專題圖 7附錄C（規(guī)范性）統(tǒng)計(jì)表 8DB3710/T172—2022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。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。本文件由威海市自然資源和規(guī)劃局提出、歸口并組織實(shí)施和評(píng)估。本文件起草單位：威海市自然資源和規(guī)劃局、山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)、航天科工海鷹集團(tuán)有限公司、威海市國(guó)土空間技術(shù)中心。本文件主要起草人：鄭軍洋、宋彬、蘇曉玉、畢進(jìn)超、于明輝、韓宗濤、賈婧雯、孫萌鑫、王文鈺、薛超玉、王志鵬、裴心寧、姜永清、王夢(mèng)涵、李宏偉、劉增超、權(quán)嘉樂(lè)。1DB3710/T172—2022西洋參衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了西洋參衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)預(yù)處理、監(jiān)測(cè)流程、監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)成果。本文件適用于應(yīng)用高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)開(kāi)展西洋參種植面積及空間分布的衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)工作。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/T14950攝影測(cè)量與遙感術(shù)語(yǔ)GB/T17694地理信息術(shù)語(yǔ)GB/T15968-2008遙感影像平面圖制作規(guī)范3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T14950、GB/T17694界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1遮陽(yáng)網(wǎng)shadingnet一種新型的農(nóng)業(yè)專用保護(hù)覆蓋材料，覆蓋后起到擋光、擋雨、保濕、降溫的作用。3.2西洋參種植面積監(jiān)測(cè)Panaxquinquefoliusareamonitoring對(duì)西洋參種植面積的監(jiān)控、量測(cè)。3.3準(zhǔn)確率accuracy所有預(yù)測(cè)正確的（包括正類和負(fù)類）占總數(shù)的比例。3.4召回率recall反映了所有真正為正例的樣本中被分類器判定出來(lái)為正例的比例。3.52DB3710/T172—2022學(xué)習(xí)率learningrate優(yōu)化算法中的一種調(diào)諧參數(shù)，用以控制模型的學(xué)習(xí)速度及模型參數(shù)的更新速度，使損失函數(shù)收斂到最小值。4數(shù)據(jù)準(zhǔn)備4.1衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)4.1.1宜選擇5月初至10月底西洋參加蓋遮陽(yáng)網(wǎng)時(shí)期的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。4.1.2衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)符合GB/T15968-2008中3.1.1的規(guī)定。4.1.3遙感衛(wèi)星影像分辨率不低于2m，云量宜小于5%且云層區(qū)域未覆蓋西洋參種植區(qū)。4.1.4遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)應(yīng)包含紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段，宜使用GF-1、GF-2、GF-6等國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星影像。4.2基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)選用市級(jí)、區(qū)市級(jí)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。5數(shù)據(jù)預(yù)處理5.1坐標(biāo)基準(zhǔn)采用CGCS2000坐標(biāo)系。5.2幾何定位精度衛(wèi)星影像的平面位置中誤差應(yīng)優(yōu)于2個(gè)像元。5.3衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)、大氣校正和正射校正等處理，在滿足幾何定位精度的前提下轉(zhuǎn)換到地理坐標(biāo)系。6監(jiān)測(cè)流程利用西洋參樣本與高分辨率衛(wèi)星影像，通過(guò)其在影像上典型物候期的紋理及空間結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建樣本庫(kù)，以U-Net語(yǔ)義分割模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)模型優(yōu)化，完成西洋參識(shí)別、提取。西洋參衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)流程見(jiàn)圖1。3預(yù)處理模型訓(xùn)練——特征提取—顏色/紋理/空?qǐng)D1西洋參衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)流程圖7監(jiān)測(cè)方法7.1樣方布設(shè)根據(jù)西洋參的分布情況，樣方應(yīng)均勻布設(shè)，且覆蓋不同地形的種植區(qū)域，并適當(dāng)增加西洋參密集種植或種植情況復(fù)雜地區(qū)的樣方數(shù)量，區(qū)市宜布設(shè)不少于5個(gè)樣方，每個(gè)樣方大小為1.5km×1.5km。借助高分辨率遙感衛(wèi)星影像，內(nèi)業(yè)完成樣方內(nèi)疑似西洋參樣本地塊邊界勾繪并編號(hào)，形成樣方調(diào)查數(shù)據(jù)集。4DB3710/T172—20227.2外業(yè)數(shù)據(jù)采集外業(yè)調(diào)查過(guò)程中，核查內(nèi)業(yè)勾繪地塊的現(xiàn)場(chǎng)種植情況，記錄每個(gè)調(diào)查地塊實(shí)際地類情況，編繪外業(yè)調(diào)查圖，填寫(xiě)外業(yè)調(diào)查表。7.3建立樣本庫(kù)結(jié)合外業(yè)采樣數(shù)據(jù)，在衛(wèi)星影像上劃定具備典型性的樣本標(biāo)繪范圍，勾繪所有西洋參矢量樣斑，并進(jìn)行柵格化處理。通過(guò)隨機(jī)裁剪及樣本增強(qiáng)處理，構(gòu)建西洋參樣本庫(kù)，每個(gè)樣本由三波段RGB影像及標(biāo)簽數(shù)據(jù)構(gòu)成。7.4提取模型7.4.1構(gòu)建利用深度學(xué)習(xí)算法，以U-Net語(yǔ)義分割模型為基礎(chǔ)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼層增加殘差網(wǎng)絡(luò)模型，中間層使用膨脹卷積進(jìn)行級(jí)聯(lián)模式堆疊等措施實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)化，提高網(wǎng)絡(luò)深度及特征表達(dá)能力，增大西洋參與其它相似地物的差異性。同時(shí)，利用關(guān)鍵物候期預(yù)處理影像，通過(guò)顏色恒常法進(jìn)行陰影消除。7.4.2訓(xùn)練根據(jù)小樣本語(yǔ)義分割模型，對(duì)西洋參樣本庫(kù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，訓(xùn)練批次應(yīng)依據(jù)單次傳遞給網(wǎng)絡(luò)用以訓(xùn)練的樣本個(gè)數(shù)（batchsize）和學(xué)習(xí)率而設(shè)定，當(dāng)損失函數(shù)收斂時(shí)終止訓(xùn)練，保存訓(xùn)練后模型。7.5精度評(píng)價(jià)在構(gòu)建的樣本庫(kù)中，選擇20%的樣本作為驗(yàn)證樣本集，該樣本不參與模型訓(xùn)練。在模型訓(xùn)練過(guò)程中對(duì)驗(yàn)證集樣本影像進(jìn)行西洋參提取，將提取結(jié)果與真實(shí)樣本標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算準(zhǔn)確率和召回率，其計(jì)算結(jié)果應(yīng)達(dá)到95%及以上。7.6數(shù)據(jù)提取根據(jù)訓(xùn)練后模型及相應(yīng)物候期去陰影的高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)西洋參提取結(jié)果輸出（柵格經(jīng)過(guò)矢量化處理，得到西洋參矢量數(shù)據(jù)提取結(jié)果。7.7結(jié)果修訂內(nèi)業(yè)人員對(duì)提取結(jié)果進(jìn)行目視判斷檢查，針對(duì)無(wú)法明確的區(qū)域，由外業(yè)調(diào)查人員開(kāi)展后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)核查工作，形成西洋參矢量數(shù)據(jù)成果。7.8面積統(tǒng)計(jì)西洋參種植面積監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)宜采用高斯-克呂格投影，對(duì)最終監(jiān)測(cè)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，單位為（hm2精確到0.001。8監(jiān)測(cè)成果8.1矢量數(shù)據(jù)西洋參矢量數(shù)據(jù)屬性字段包括監(jiān)測(cè)日期、種植面積等，矢量數(shù)據(jù)屬性的內(nèi)容及格式見(jiàn)附錄A。8.2監(jiān)測(cè)報(bào)告5DB3710/T172—2022監(jiān)測(cè)報(bào)告內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)時(shí)間、范圍、衛(wèi)星及傳感器、監(jiān)測(cè)流程、監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)結(jié)果和統(tǒng)計(jì)分析等。8.3專題圖西洋參種植空間分布監(jiān)測(cè)專題圖內(nèi)容包括圖名、圖例、公里格網(wǎng)、比例尺、西洋參種植分布信息以及行政區(qū)域地理信息等，專題圖的表示形式見(jiàn)附錄B。8.4統(tǒng)計(jì)表統(tǒng)計(jì)表內(nèi)容包括統(tǒng)計(jì)行政區(qū)劃、種植面積等信息，統(tǒng)計(jì)表的內(nèi)容及格式見(jiàn)附錄C。6DB3710/T172—2022（規(guī)范性）矢量數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)表西洋參衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)矢量數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)表見(jiàn)表A.1。表A.1矢量數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)表序號(hào)字段名稱字段說(shuō)明字段類型字段長(zhǎng)度小數(shù)位數(shù)備注1TIME監(jiān)測(cè)日期2SJXZQDM市級(jí)行政區(qū)代碼Char63SJXZQMC市級(jí)行政區(qū)名稱Char304XJXZQDM區(qū)市級(jí)行政區(qū)代碼Char65XJXZQMC區(qū)市級(jí)行政區(qū)名稱Char306TBBH圖斑編號(hào)Char7TBLX圖斑類型Char8XZB中心經(jīng)度Double69YZB中心緯度Double6ZZMJ種植面積Double2BZ備注Char7(規(guī)范性)專題圖西洋參種植空間分布監(jiān)測(cè)專題圖見(jiàn)圖B.1。威海市