ICS 07.060 A 47 DB63 青 海 省 地 方 标 准 DB 63/T 1681—2018 高寒草地土壤墒情遥感监测规范 2018 - 07 - 16 发布 青海省质量技术监督局 2018 - 09 - 25 实施 发 布 DB63/ 1681—2018 目 次 前言 ................................................................................ II 1 范围 .............................................................................. 1 2 规范性引用文件 .................................................................... 1 3 术语和定义 ........................................................................ 1 4 遥感数据要求 ...................................................................... 1 5 遥感监测方法 ...................................................................... 2 6 夏旱监测示例 ...................................................................... 5 附录 A（规范性附录） 高寒草地地理分区 ................................................ 6 附录 B（资料性附录） 土壤线斜率 M 值的计算方法及各地理分区的土壤线斜率 M 值 ............ 8 附录 C（资料性附录） 祁连山东部地区和青南的东南部地区的干湿边系数 ................... 11 附录 D（资料性附录） 2016 年曲麻莱夏旱监测示例 ...................................... 13 参考文献 ............................................................................ 14 I DB63/ 1681—2018 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由青海省气象局提出并归口。 本标准起草单位：青海省气象科学研究所。 本标准主要起草人：陈国茜、祝存兄、校瑞香、严应存、史飞飞、李璠、刘宝康、石明明。 II DB63/ 1681—2018 高寒草地土壤墒情遥感监测规范 1 范围 本标准规定了土壤表层解冻后至封冻前，高寒草地土壤墒情的遥感监测方法、基于土壤重量含水率 的土壤墒情分析方法及技术流程。 本标准适用于气象、环保、水利、国土和农牧业等部门开展高寒草地土壤墒情的遥感监测、业务服 务和科研等相关工作。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是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。 QX/T 188-2013 卫星遥感植被监测技术导则 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 高寒草地 分布在青藏高原上的高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠草原等草地的总称。 3.2 地理分区 以多年年平均气温和年降水量作为一级分区依据、多年平均归一化植被指数（NDVI）作为二级分区 依据、土壤含沙量作为三级分区依据，采用非监督分类方法中的重复自组织数据分析技术（ISODATA） 进行分区得到的气候条件、自然植被和土壤条件较为一致的区域。见附录A。 3.3 遥感干旱指数 利用遥感手段获得的关于植被生理生态、蒸散和地表热状况等的各种指数，用于直接或间接反映地 表水分（或植被冠层水分）的盈缺情况，常用的指数有垂直干旱指数、植被状况指数、温度植被干旱指 数等。 4 4.1 遥感数据要求 数据来源 1 DB63/ 1681—2018 卫星数据应源自携带有可见光波段和热红外波段探测仪器的卫星，如FY3A/B/C-VIRR、EOS/MODIS、 NOAA/AVHRR等，应为经过辐射校正、几何校正等处理的2级数据或数据产品。 4.2 数据处理步骤 在计算遥感干旱指数前，应对卫星数据按下列要求进行处理： ——进行大气校正； ——优先使用星下点附近数据进行地图投影变换处理； ——提取晴空无云、非雪盖、高质量的像元； ——根据需要进行多天最大值合成。 5 遥感监测方法 5.1 遥感干旱指数计算 5.1.1 垂直干旱指数 PDI 垂直干旱指数 PDI 的计算公式为： P 1 M 2 1 B1  M  B 2 ............................... (1) 式中： P 为某时期的垂直干旱指数 PDI ； M 为土壤线斜率，其计算方法参见附录B； B1 为0.62um～0.67um波段的反射率； B 2 为0.84um～0.875um波段的反射率。 5.1.2 植被状况指数 VCI 植被状况指数 VCI 的计算公式为： V  100  N  N2 ................................... (2) N1  N 2 式中： V 为某时期的植被状况指数 VCI ； N 为某时期的归一化植被指数NDVI值； N1 为同期多年的NDVI最大值； N 2 为同期多年的NDVI最小值。 5.1.3 温度植被干旱指数 TVDI 温度植被干旱指数 TVDI 的计算公式为： L  L2 L1  L 2 L1  a1  b1  C .................................... (3) T  100  L2  a2  b2  C 式中： 2 DB63/ 1681—2018 T 为某时期的温度植被干旱指数 TVDI ； L 为某时期给定像元的地表温度，单位为K； L1 为给定NDVI对应的地表温度同期最大值或同期多年平均的最大值，单位为K； L 2 为给定NDVI对应的地表温度同期最小值或同期多年平均的最小值，单位为K； C 为同期或同期多年平均的NDVI； a1 为干边的截距； b1 为干边的斜率； a 2 为湿边的截距； b 2 为湿边的斜率。 5.2 土壤重量含水率计算 用上述遥感干旱指数与各地理分区0cm-20cm土壤重量含水率的线性关系模型计算各分区的土壤重 量含水率，按公式（4）执行： y  a  x  b ...................................... (4) 式中： y 为0cm-20cm土壤重量含水率，单位为百分率（%）； x 为各地理分区的遥感干旱指数，见表1，计算过程中所使用的参数值参见附录B和附录C； a 、 b 为模型常数，其取值见表1。 各地理分区土壤重量含水率反演的遥感干旱指数及常数 a 、 b 取值 表1 分区号 区域名称 遥感干旱指数 a值 b值 备注 1 柴达木盆地区 / / / / 2 共和盆地区 PDI -44.089 32.958 / 3 可可西里地区 PDI -36.071 23.430 / 4 环青海湖地区 PDI -63.639 34.759 适用于 NDVI<0.3 VCI 0.0912 14.292 适用于 NDVI≥0.3 5 祁连山西部地区 PDI -36.071 23.430 / 6 青南的中部地区 VCI 0.0797 14.595 / 7 东部农区 / / / / 8 祁连山东部地区 TVDI -18.172 40.660 适用于 NDVI≥0.2 9 青南的东南部地区 TVDI -10.762 27.431 / 5.3 监测结果分析 采用百分位法评价各地理分区的土壤墒情状况，分别以2%、5%、15%、30%和65%作为特旱、重旱、 中旱、轻旱、无旱和偏湿6个土壤墒情等级出现的概率阈值，见表2。据此，可推算出各分区各土壤墒情 等级的0 cm-20 cm土壤重量含水率阈值，见表3。 表2 土壤墒情等级的概率阈值 百分位（P,%） 等级 P≤2 特旱 2<P≤5 重旱 3 DB63/ 1681—2018 5<P≤15 中旱 15<P≤30 轻旱 30<P≤65 无旱 P>65 偏湿 表3 各地理分区的土壤墒情等级划分阈值 分区号 特旱 重旱 中旱 轻旱 无旱 偏湿 1 / / / / / / 2 W≤12 12<W≤13 13<W≤14 14<W≤17 17<W≤21 W>21 3 W≤5 5<W≤6 6<W≤8 8<W≤10 10<W≤13 W>13 4(NDVI<0.3) W≤9 9<W≤10 10<W≤11 11<W≤13 13<W≤18 W>18 4(NDVI≧0.3) W≤10 10<W≤11 11<W≤14 14<W≤17 17<W≤22 W>22 5 W≤5 5<W≤6 6<W≤8 8<W≤10 10<W≤13 W>13 6 W≤8 8<W≤13 13<W≤15 15<W≤18 18<W≤22 W>22 7 / / / / / / 8 W≤18 18<W≤19 19<W≤20 20<W≤23 23<W≤27 W>27 9 W≤14 14<W≤16 16<W≤19 19<W≤20 20<W≤24 W>24 注：W为0cm-20cm土壤重量含水率，单位为百分率（%）。 5.4 监测分析流程 监测分析流程如下： ——读取按照本文件 4.2 处理后的卫星数据； ——按照 5.1 的计算公式，分别计算各点的遥感干旱指数 PDI、VCI、TVDI； ——判断各点所属的地理分区； ——根据反演模型，按照表 1 给出的各地理分区土壤重量含水率反演模型参数，计算各点的土壤重 量含水率； ——按照 5.3 进行土壤墒情分析。见图 1。 4 DB63