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文檔簡介
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實施
江蘇省市場監(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巖礦波譜測試技術(shù)規(guī)程
DD2014-14機載成像高光譜遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)規(guī)程
TD/T1055-2019第三次全國國土調(diào)查技術(shù)規(guī)程
3術(shù)語和定義
下列術(shù)語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,從人類生產(chǎn)生活和社會經(jīng)濟發(fā)展的視角對地質(zhì)環(huán)
境及其生態(tài)屬性、功能進行調(diào)查和評價,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
光譜分辨率達到10-2λ量級以上,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)。
視場角fieldofview
在光學(xué)儀器中,以光學(xué)儀器的鏡頭為頂點,以被測目標(biāo)的物像可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構(gòu)
成的夾角。
瞬時視場instantaneousfieldofview
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儀器的光敏探測單元投影所張的立體角。
信噪比signal-to-noiseratio
信號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、報告編制
及專題圖制作,技術(shù)流程見圖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)計資料;
e)經(jīng)濟社會發(fā)展資料,包括行政區(qū)劃、社會經(jīng)濟、國土空間規(guī)劃、土地利用及重大工程現(xiàn)狀等。
空域使用申請
根據(jù)工作任務(wù)和航線參數(shù)計算的結(jié)果,依法向空域管理部門申請空域使用。
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)滿足以下要求:
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a)譜段范圍為可見光-短波紅外,波長400nm~2500nm;
b)可見光-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)瞬時視場優(yōu)于3mrad;
d)成像光譜儀性能穩(wěn)定,工作前應(yīng)經(jīng)過波長定標(biāo)和輻射定標(biāo),按DD2014-14中附錄A進行定標(biāo)。
5.3.2地物波譜儀
地物波譜儀的性能應(yīng)滿足以下要求:
a)譜段范圍為可見光-短波紅外,波長400nm~2500nm;
b)可見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)實際情況選擇無人機、有人駕駛直升飛機、有人駕駛固定翼飛機等飛行器;
b)飛行器應(yīng)有足夠的載荷能力與空間范圍,滿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)航定位信號接收正常;
d)飛行器的飛行速度、高度應(yīng)滿足數(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,鏡頭窗口加裝光學(xué)玻璃的光學(xué)參數(shù)應(yīng)滿足成像光譜儀數(shù)
據(jù)采集要求。數(shù)據(jù)采集前,光學(xué)玻璃與儀器一起進行室內(nèi)定標(biāo)。
5.3.4空間定位與姿態(tài)測量設(shè)備
空間定位和姿態(tài)測量設(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)如需要對衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行差分計算,應(yīng)具備地面衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)基站設(shè)備或者
開通衛(wèi)星導(dǎo)航定位實時差分服務(wù)。
野外踏勘
5.4.1野外踏勘應(yīng)開展以下工作:
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)境因子類型,必要時采集典型樣本;
c)應(yīng)選定基站架設(shè)地和飛行器起降場地,初步確定同步觀測點;
d)查實研究區(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航空飛行器起降場地應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線、住宅樓等,周圍視野開闊且無高塔、高樓、大樹等阻擋物。
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)大小和地形特點依據(jù)表1確定,應(yīng)滿足遙感制圖比例尺要求和數(shù)據(jù)精度。
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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(相對航高、絕對航高)根據(jù)5.5.1所確定的空間分辨率和成像光譜儀的瞬時視場確定,
按照附錄A中的公式計算。
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中的公式計算。
研究區(qū)航線設(shè)計
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,分區(qū)內(nèi)的地形高差不得大于1/6相對航高。
5.6.1.2根據(jù)研究區(qū)分區(qū)原則,在設(shè)計底圖上將研究區(qū)劃分為若干個分區(qū),并按從左到右、自上而下
的順序進行編號。
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)長軸方向敷設(shè);
b)航線敷設(shè)時,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不同地形類型的航帶旁向重疊率要求
地形類型航帶旁向重疊率
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)、航帶長度、分區(qū)平均高程、分區(qū)最大高差、
各分區(qū)的絕對航高、航帶幅寬、航帶間隔,以及每條航線起始點、進入點、飛出點和終止點的坐標(biāo)。
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6數(shù)據(jù)采集
導(dǎo)航準(zhǔn)備
根據(jù)航線計算結(jié)果,在導(dǎo)航設(shè)備錄入各條航線的起點終點坐標(biāo),并與飛行員或領(lǐng)航員進行充分溝通,
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,安裝過程嚴(yán)格按照設(shè)備使用手冊進行;
c)傳感器鏡頭不能遮擋,電纜連接正確;
d)完成安裝后,進行儀器設(shè)備的運行測試和檢查,儀器設(shè)備運行、數(shù)據(jù)記錄和存儲正常;
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)檢查完成后填寫檢查記錄表,表格式樣見附錄B中表B.1。
基站布設(shè)
基站的布設(shè)和測量應(yīng)符合GB/T27919-2011中5.3.3和5.3.4的要求。
飛行測量
6.4.1基本要求
飛行測量應(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)備各部件相對關(guān)系發(fā)生改變后,均應(yīng)重新進行檢校飛行;
b)在航線內(nèi)航高變化不應(yīng)超過相對航高的5%,分區(qū)內(nèi)實際航高不應(yīng)超過設(shè)計航高的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)滿足:
1)太陽高度角應(yīng)大于30°,飛行時間宜選擇在當(dāng)?shù)貢r間10:00-15:00之間;
2)晴空,大氣潔凈,能見度大于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機上數(shù)據(jù)采集
機上數(shù)據(jù)采集應(yīng)符合以下要求:
a)每日作業(yè)任務(wù)開始前需填寫飛行任務(wù)書,格式見附錄B中表B.2,并由數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場負(fù)責(zé)人向
飛行員(領(lǐng)航員或操作員)詳細(xì)說明當(dāng)日飛行任務(wù),雙方簽字確認(rèn);
b)飛機引擎啟動后,接通電源,啟動儀器設(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)采集過程中,監(jiān)控人員監(jiān)測航跡、航高、航速,同時監(jiān)測氣象條件(云量、能見度),
填寫飛行記錄表,格式見附錄B中表B.3;
d)飛行結(jié)束后,機上定位設(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)閉后及時備份數(shù)據(jù)。
地面基站數(shù)據(jù)獲取
飛行前半小時應(yīng)打開地面基站,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)光譜測量
6.6.1飛行測量過程中,應(yīng)采用地物波譜儀進行定標(biāo)場或同步航線地面光譜測量。
6.6.2明暗地物或黑白布輻射定標(biāo)場的同步或準(zhǔn)同步地面光譜測量,測點應(yīng)均勻分布于定標(biāo)場,每一
定標(biāo)場地光譜測量不少于30個測點。
6.6.3同步或準(zhǔn)同步航線地面光譜測量的采集路線應(yīng)兼顧飛行路線條件與地面地物條件,每條航線范
圍內(nèi)至少一個地面光譜采集點,每個采集點的純凈地物面積應(yīng)不小于3×3像元。
6.6.4地面光譜測量應(yīng)符合DD2014-13中關(guān)于野外波譜測試的相關(guān)規(guī)定。
6.6.5測量過程中應(yīng)記錄采集點位置、時間和對應(yīng)的架次及航帶。
6.6.6地物采集避免房屋建筑、樹木等遮擋,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《飛行同步地物波譜采集記錄表》,表格樣式見附錄C中表C.1。
地物光譜測量
6.7.1應(yīng)在航拍期間進行研究區(qū)內(nèi)地物的光譜采集。
6.7.2地面光譜測量應(yīng)符合DD2014-03中關(guān)于野外波譜測試的相關(guān)規(guī)定。
6.7.3地物采集避免房屋建筑、樹木等遮擋,每個采集點的純凈地物面積應(yīng)不小于3×3像元,同一地
物采集光譜不少于3條。
6.7.4光譜測量同時應(yīng)進行坐標(biāo)測量和現(xiàn)場拍照。
6.7.5采集地物光譜應(yīng)填寫《地物光譜采集記錄表》,表格樣式見附錄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)計的一致性;
b)飛行航跡數(shù)據(jù)與飛行方案設(shè)計航跡的一致性;
c)對每架次的慣導(dǎo)定位數(shù)據(jù)進行完整性、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、影像亮度有過飽和或過暗的現(xiàn)象;
c)統(tǒng)計各條帶的云量、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)波長范圍660nm處的信噪比應(yīng)大于400,波長范圍2120nm處的信噪比應(yīng)大于100,信噪比
的計算方法參見附錄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,檢查記錄表填寫的完整性。
6.9.5對質(zhì)量不合格航帶應(yīng)及時補飛或重飛。
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,進行大氣校正去除大氣影響,完成地物反射率計算。進行航空高光譜影
像數(shù)據(jù)的反射率計算可采用經(jīng)驗?zāi)P突蜉椛鋫鬏斃碚撃P汀?/p>
幾何校正
7.3.1進行坐標(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將機上定位與姿態(tài)測量數(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)測量文件,文件應(yīng)包含以下信息:時間、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)測量文件,結(jié)合數(shù)字高程模型進行正射校正,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,利用采集的控制點對所有航帶進行幾何精校正。
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幾何位置應(yīng)對齊。
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)沒有嚴(yán)重的變形和缺失,幾何中誤差小于3個像元。如不符合
需要重新進行幾何校正。
7.5.2在每條航線選取應(yīng)不少于3種地物的檢查點,獲取檢查點的光譜反射率曲線,與實測地面光譜
或光譜庫中的標(biāo)準(zhǔn)光譜進行對比,要求二者光譜曲線形態(tài)和變化趨勢一致、譜帶位置和譜帶特征無明顯
變異。如不符合需要重新計算光譜反射率。
8數(shù)據(jù)解譯
影像分類
8.1.1分類體系
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根據(jù)調(diào)查目標(biāo)的光譜屬性和自然特征,對生態(tài)地質(zhì)環(huán)境要素進行科學(xué)分類,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)專題研究實際情況確定分類種類,分類類別體系見附錄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兩個途徑:
a)通過實地采樣獲取訓(xùn)練樣本和測試樣本,同步實測建立光譜數(shù)據(jù)庫;
b)航空高光譜影像中提取地物端元作為訓(xùn)練樣本;
c)采用交叉驗證的方法,訓(xùn)練樣本和測試樣本的比例設(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)實時
自適應(yīng)光譜辨識系統(tǒng)(ORASIS)算法、自動形態(tài)學(xué)端元提取(AMEE)等。
8.1.4分類計算
航空高光譜影像分類可采用光譜角制圖(SAM)、光譜信息散度(SID)、支持向量機(SVM)、卷
積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)等算法進行計算,并結(jié)合專家解譯和判別,得到地物精細(xì)分類圖。
8.1.5分類精度評價
8.1.5.1通過測試樣本與分類結(jié)果的符合程度建立混淆矩陣,計算精度指標(biāo),完成分類精度評價。
8.1.5.2測試樣本采樣方法、樣本容量和混淆矩陣參見附錄F、附錄G和附錄H。
8.1.5.3精度指標(biāo)對應(yīng)的評價結(jié)果如下:
a)總體分類精度大于80%時,表示分類結(jié)果較好;介于50%~80%時,表示分類結(jié)果一般;小于
50%時,表示分類結(jié)果較差。
b)Kappa系數(shù)大于0.80時,分類數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)的一致性較高;當(dāng)Kappa系數(shù)介于0.50~0.80
時,表示精度一般;當(dāng)Kappa系數(shù)小于0.50時,分類精度較差。
8.1.5.4根據(jù)工作需求,對分類結(jié)果中的主要地物類型進行野外查證,人工解譯查證點的地物類別,
并現(xiàn)場拍照。查證結(jié)果按DD2011-03中相關(guān)規(guī)定,并填寫野外查證記錄表。
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行信息提取,航空高光譜影像空間分辨率應(yīng)
滿足相應(yīng)專題工作要求。
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)開展地表水水質(zhì)參數(shù)反演,水域包括河流、湖泊、水庫、坑塘等;
b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集與地面水樣采集應(yīng)同步進行;
c)地面同步采集滿足工作要求的水體光譜樣和表層水樣;
d)采集的表層水樣進行實驗室分析測試,水質(zhì)參數(shù)包括懸浮物、葉綠素a、有色可溶性有機物、
總磷含量、總氮含量、濁度等;水體樣品的采集和測試根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行;
e)水質(zhì)參數(shù)反演采用經(jīng)驗?zāi)P?、輻射傳輸模型或機器學(xué)習(xí)等方法;
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f)對參數(shù)反演結(jié)果進行驗證,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;
b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集與海上觀測站點數(shù)據(jù)采集應(yīng)同步進行;
c)海上觀測站點數(shù)據(jù)采集和測試根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行;
d)海上觀測站點相應(yīng)參數(shù)測定包括懸浮物、葉綠素a、有色可溶性有機物、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?zāi)P?、輻射傳輸模型或機器學(xué)習(xí)等方法;
f)對參數(shù)反演結(jié)果進行驗證,決定系數(shù)(R2值)大于或等于0.7為合格,解譯成果形成各類專題
圖。
8.2.4巖性識別與基質(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)開展巖性識別和填圖,用于構(gòu)造劃分、巖性與礦物識別、生態(tài)地質(zhì)功能
分區(qū)等;
b)應(yīng)同步開展研究區(qū)內(nèi)地面調(diào)查和地物高光譜測量;
c)巖性參數(shù)反演采用經(jīng)驗?zāi)P突驒C器學(xué)習(xí)等方法;
d)對反演結(jié)果進行驗證,決定系數(shù)(R2值)大于或等于0.7為合格;
e)基于GIS平臺,綜合多元信息開展生態(tài)地質(zhì)專題研究工作;
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%時進行,應(yīng)同步進行地面表層土樣采集;如需開
展耕地肥力調(diào)查,應(yīng)在施肥前進行;
c)土壤采樣點應(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)測定包括有機質(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?zāi)P?、輻射傳輸模型或機器學(xué)習(xí)等方法。
f)對參數(shù)反演結(jié)果進行驗證,決定系數(shù)(R2值)大于或等于0.7為合格,解譯成果形成各類專題
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)開展農(nóng)作物調(diào)查,包括農(nóng)田面積及作物品種識別、產(chǎn)量估算、長勢及品
質(zhì)監(jiān)測、作物災(zāi)損評估等;
b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集和地面樣品采集應(yīng)同步進行;根據(jù)任務(wù)需要選擇合適的作物生育期進行
數(shù)據(jù)采集;
c)地面采集滿足工作要求的作物地面高光譜數(shù)據(jù),采樣點應(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;
d)農(nóng)作物參數(shù)測定包括作物品種、生物量、長勢、葉綠素、葉面積指數(shù)、災(zāi)情信息等;
e)對參數(shù)反演結(jié)果進行驗證,決定系數(shù)(R2值)大于或等于0.7為合格,解譯成果形成各類專題
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)開展?jié)裆脖徽{(diào)查、灘涂資源調(diào)查,包括濕地范圍、植物種類與分布、
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)同步進行;
c)地面采集滿足工作要求的地物光譜樣,采樣點應(yīng)包含濕地所有地物類型,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)對參數(shù)反演結(jié)果進行驗證,決定系數(shù)(R2值)大于或等于0.7為合格,解譯成果形成各類專題
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)開展森林資源調(diào)查,包括森林物種識別與分布、健康狀況、病蟲害調(diào)查
等;
b)航空高光譜數(shù)據(jù)采集和地面樣品采集應(yīng)同步進行;根據(jù)研究區(qū)森林資源特點、調(diào)查目的和調(diào)
查等級確定航空飛行參數(shù);
c)地面采集滿足工作要求的地物高光譜數(shù)據(jù),采樣點應(yīng)合理分布于研究區(qū),能夠代表區(qū)域森林
特點;
d)實地參數(shù)測定包括葉面積指數(shù)、郁閉度、葉綠素含量、病蟲害脅迫狀況等;
e)對參數(shù)反演結(jié)果進行驗證,決定系數(shù)(R2值)大于或等于0.7為合格,解譯成果形成各類專題
圖。
9專題圖制作
專題圖制作按照DD2011-02中有關(guān)制圖部分內(nèi)容執(zhí)行。
10報告編制
生態(tài)地質(zhì)環(huán)境航空高光譜調(diào)查成果報告應(yīng)包括以下內(nèi)容:項目概況、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
測區(qū)代號:成像光譜儀型號
飛行機型:光譜波段范圍:
項目參數(shù)
根據(jù)劃分的分區(qū)圖上量測計算;
分區(qū)編號(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)相對航高根據(jù)?空=間?分/?辨?率、機載成像光譜儀的視場角等確
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),視場角;
飛行地速(4)km/h—FOV—
?_??????
(6)絕對平均平面相對;
相對航高(5)m
?=?+?
(7)根據(jù)垂直飛行方向空間分辨率D和機載成像光譜儀視場
絕對航高(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)計人:審核人:技術(shù)負(fù)責(zé)人:
注:附錄A-表A.1引用《DD2014-14機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)
飛行測量記錄表
表B.1儀器檢查記錄表
測區(qū)號:工作日期:年月日架次號:
檢查項目狀態(tài)備注
供電□蓄電池供電電壓伏
系統(tǒng)□飛機電源供電電壓伏
短波紅外相機鏡頭□打開□封閉
可見光相機鏡頭□打開□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
短波紅外相機狀態(tài)□正常□異常
設(shè)備
可見光相機狀態(tài)□正?!醍惓?/p>
加電
慣導(dǎo)設(shè)備狀態(tài)□正?!醍惓?/p>
狀態(tài)
穩(wěn)臺狀態(tài)□正常□異常
檢查
數(shù)據(jù)收錄電腦系統(tǒng)啟動□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
測區(qū)名稱:飛行日期:年月日
起降坪位置架次號飛行路線示意圖
航線公里飛行時長
飛行高度飛行速度
飛行任務(wù):
注意事項:
任務(wù)編制者:接收任務(wù)者:項目負(fù)責(zé)人:
表B.3飛行記錄表
測區(qū)名稱:測區(qū)代號:分區(qū)編號:
起飛時間:著陸時間:日期:
天氣情況:能見度:溫度:
飛行員:飛機編號:操作員:
序地速航高掃描速率空間分辨率光譜分辨率
航線號飛行方向備注
號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
測區(qū)名稱:
起飛時間:著陸時間:日期:
天氣情況:能見度:溫度:
操作員:記錄員:審核人:
坐標(biāo)位置
點號記錄時間地物名稱波譜文件名照片編號備注
XYZ
表C.2地物光譜采集記錄表(增加采樣編號)
日期:天氣:溫度:風(fēng)力:能見度:
設(shè)備型號:儀器平臺:波長范圍:視場角:標(biāo)定日期:
操作員:記錄員:預(yù)處理人:審核人:
觀測時目標(biāo)名坐標(biāo)位置測量方式
文件名描述照片編號
間稱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
分別對航帶波長為660nm、750nm、1100nm、1310nm、1640nm、2120nm幾個波段進行信噪比計
算,計算公式如下:
························································(D.1)
?
?=??
··················································(D.2)
1?
?=?