ICS 65.020.01 CCS B 05 DB23 黑 龙 江 省 地 方 标 准 DB23/T 3177—2022 应用 MODIS 遥感数据进行 天然草原生产力遥感监测技术规程 2022-05-09 发布 黑龙江省市场监督管理局 2022-06-08 实施 发 布 DB23/T 3177—2022 前 言 本文件按照GB/T 1.1—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。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由黑龙江省林业和草原局提出。 本文件起草单位：黑龙江省林业和草原调查规划设计院绥化院、黑河市森林草原火灾预防监测中心、 黑龙江省林业和草原调查规划设计院、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、大庆市大同区林业和 草原局、宾县大泉子林场。 本文件主要起草人：任汉屏、单百娟、吕长伟、邢丽娜、孙东、姜冰艳、郑福祥、李占峰、唐素、臧 广平、聂莹莹、王成男、陈树平。 I DB23/T 3177—2022 应用 MODIS 遥感数据进行天然草原生产力遥感监测技术规程 1 范围 本文件规定了应用 MODIS 遥感数据进行天然草原生产力遥感监测的 MODIS 遥感数据处理、本底资料、 调查样地样方设置、草原生产力的测定、监测模型的建立和技术档案。 本文件适用于应用 MODIS 遥感数据进行天然草原生产力遥感监测。 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。 NY/T 1233 草原资源与生态监测技术规程 NY/T 2998 草地资源调查技术规程 DB23/T 2500 草原植物资源调查技术规程 3 术语和定义 本文件没有需要界定的术语与定义。 4 MODIS 遥感数据处理 4.1 遥感数据类型 天然草原生产力遥感监测通常选用中分辩率的 MODIS 遥感影像。通常情况下使用 MOD13Q1 产品。 4.2 数据选用原则 覆盖监测区，成像时间与地面调查时间原则上保持一致。 4.3 数据下载 使用国内外公开发布的 MODIS 影像数据。在美国航空航天局（NASA)的免费网站上下载，网址 http://ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html。空间分辩率为 250 m。 4.4 数据处理 4.4.1 投影转换及坐标系定义 使用 MRT 软件，将 MODIS 投影转换为 Albers Equal Area，坐标系定义为 WGS84。使用 ArcGIS 软件将 WGS84 坐标系的 MODIS 数据配准到 CGCS2000 坐标系。 4.4.2 NDVI 提取 使用 MRT 软件，提取各草原图斑的 NDVI 值。 4.4.3 影像的裁剪、镶嵌处理 使用 ArcGIS 软件，叠加监测区域矢量，对遥感影像进行裁剪、镶嵌等处理。 4.5 植被指数选择 天然草原生产力遥感监测选用标准的归一化植被指数（NDVI） 。 1 DB23/T 3177—2022 5 本底资料 各本底资料的矢量数据，均统一为 CGCS2000 坐标系，本底资料包括： a) 各行政区划、地形、道路、河流等要素的矢量数据； b) 第三次全国国土调查确定的全省天然草原矢量数据； c) 各草原类型、区域矢量数据及各年度草原清查、监测数据； d) 其它资料包括监测区的自然地理条件、社会经济概况、草原工程建设、草原利用状况、畜牧业生 产、草原灾害等。 6 调查样地、调查样方 6.1 调查样地 6.1.1 样地设置 以草原矢量数据为依据，确定起始样地位置，随机取样。按纵横等距机械布设，剔除不满足设置原则 的样地，适当调整样地纵横间距，达到样地设置数量要求。通常情况下，布设样地数量应>实际样地数量 的 10%。 6.1.2 样地设置原则 样地应具有代表性， 设置在能真实反映和代表一定区域内草原植被和生态状况总体水平的地段： a) 能真实反映该草原植被类型和生态状况的典型地段； b) 样地应均匀分布，与固定监测站相协调； c) 草原利用方式、利用强度不同，应分别设置样地； d) 各种草原类型都应设置样地； e) 样地所在草原区域权属应一致。 6.1.3 样地数量 按照地面样本和遥感数据之间需建模型数量及监测范围来确定。除固定监测站外，全省草原区内样地 ≥500 个。 6.1.4 样地范围 通常情况下，样方布设在样地内，样地范围为 1 km×1 km/个。 6.2 调查样方 6.2.1 样方设置 在样地内，随机设置样方，样方间距应>遥感影像的分辨率，用 MODIS 数据进行遥感监测时应>250 m。 现地调查时，回采样方中心坐标并于样方框四角设置固定标志。 6.2.2 样方设置原则 样方是数据采集的基本单元，应遵循以下原则设置： a) 在样地中，一个像元内设置 5 个调查样方（四角及中心点各一个）其平均值作为该像元的观测值， 每个样地至少获取三个像元的观测值； b) 样方距离主要道路、居民点距离>50 m； 2 c) 样方应设置在集中连片、面积>6.25 hm 的草原区域内。 6.2.3 样方面积 按照地面植被和生态类型确定： a) 草本及矮小灌木草原样方面积为 1 m×1 m/个； b) 具有灌木及高大草本植物草原样方面积为 10 m×10 m/个或 5 m×20 m/个。 2 DB23/T 3177—2022 6.2.4 样方调查方法 按照 NY/T 1233 、NY/T 2998 和 DB23/T 2500 的规定执行。 6.3 复核 将设置好的样地和样方，叠加到遥感影像和草原矢量图上，预判监测样方位置交通状况及进行监测的 可行性，核实确定草原分区、类型与要求是否一致，样地、样方数量是否满足监测要求。复核无误后，统 一编号。 7 草原生产力的测定 7.1 测定时间 草原生产力监测时间以产草量最高月份为准，一般情况下在 8 月中、下旬打草前进行。 7.2 样方照片的拍摄 各样方均拍摄一张远景照和一张俯视照，不应有人物、身影、仪器设备等出现在照片中。记录样方的 实际情况，样方俯视照可增加一张带样方框的照片。照片拍摄位置应以采集的坐标点位置为基准。 7.3 牧草产量 草本及矮小灌木草本样方采用齐地面刈割，测定鲜重，烘干得到干重，生物量乘以 0.45 转换为生产 力（NPP） 。 具有灌木及高大草本植物样方按照冠幅与高度水平，在样方内分别测取每种灌木、高大草本和草本及 矮小灌木的鲜重,烘干得到干重，生物量乘以 0.45 转换为生产力（NPP）。 7.4 其它调查 根据遥感监测需要进行的其它相关调查，如地势、生境状况、人工草地、降雨、日照等气象因子的调 查。 8 监测模型的建立 8.1 各监测区模型建立 8.1.1 依据草原分布区域、草原类型、立地条件等因子，将草原划分为若干监测区，对每个监测区建立 生产力估算模型。 8.1.2 删除不具代表性的样方数据，同时按机械抽样的原则预留出≥样方总数 10%的样方做为模型验证 样方。 8.1.3 依各样方中心点坐标值,读取 MODIS 数据对应像元的 NDVI 值。利用 Excel 等办公软件，以 NDVI 值 为自变量，地面样方测定的干重为函数值，添加指数函数趋势线并显示其函数关系式，当 R2>65 时，表示 该趋势线拟合度可信。 8.2 模型验证 参考历年草原调查监测成果，使用模型对验证样方进行返演，其返演结果与实测值误差<10%时，验 证通过，该模型具有代表性。 8.3 返演计算 8.3.1 使用 ArcGIS 软件将经过预处理的 MODIS 遥感数据由栅格转为矢量，与监测范围草原矢量数据叠加 后进行相交处理，提取出各相交后草原矢量图斑的 NDVI 值。 8.3.2 使用 ArcGIS 软件的字段计算器，将各草原图斑的 NDVI 值以自变量代入模型公式，计算出各草原 图斑的干重。 9 技术档案 3 DB23/T 3177—2022 应建立生产档案，内容包括：MODIS 遥感数据处理、本底资料、调查样地样方设置、草原生产力的测 定、监测模型的建立等。 4