《《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》及編制說(shuō)明》

ICS33.200

A77

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CWECXXX—2023

土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforremotesensingmonitoringofsoilwater

content

（征求意見(jiàn)稿）

請(qǐng)將你們發(fā)現(xiàn)的有關(guān)專利的內(nèi)容和支持性文件隨意見(jiàn)一并返回

2023-X-XX發(fā)布2023-XX-XX實(shí)施

中國(guó)水利企業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布

T/CWECXXX—2023

土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了基于光學(xué)和合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星遙感的土壤含水量監(jiān)測(cè)基本要求與技術(shù)流程、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

與處理、光學(xué)遙感土壤含水量反演、合成孔徑雷達(dá)遙感土壤含水量反演、精度評(píng)價(jià)、遙感監(jiān)測(cè)專題圖和

報(bào)告編制等，采用其他數(shù)據(jù)源開(kāi)展土壤含水量監(jiān)測(cè)可參照?qǐng)?zhí)行。

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/T15968遙感影像平面圖制作規(guī)范

GB/T20257.3國(guó)家基本比例尺地圖圖式第3部分：1:250001:500001:100000地形圖圖式

GB/T20257.4國(guó)家基本比例尺地圖圖式第4部分：1:2500001:5000001:1000000地形圖圖式

GB/T28923.1自然災(zāi)害遙感專題圖產(chǎn)品制作要求第1部分：分類、編碼與制圖

GB/T36296遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)導(dǎo)則

GB/T39468陸地定量遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)通用方法

GB/T40039土壤水分遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T14950界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

土壤含水量soilwatercontent

本文件特指土壤體積含水量，即指每單位體積土壤的液態(tài)水體積，以cm3/cm3表示。

本文件中，光學(xué)遙感反演的土壤含水量深度為0~20cm，基于C波段合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)反演的土壤含

水量深度為0~5cm，基于L波段合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)反演的土壤含水量深度為0~10cm。

3.2

歸一化差值植被指數(shù)normalizeddifferentvegetationindex，NDVI

近紅外波段反射率和可見(jiàn)光紅光波段反射率之差與二者之和的比值。

1

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3.3

地表溫度landsurfacetemperature，LST

指地表面與空氣交界處的溫度。

本文件特指衛(wèi)星傳感器測(cè)得的亮度溫度，經(jīng)過(guò)大氣校正和地表發(fā)射率修正后得到的數(shù)值，單位為K。

3.4

地表溫度日較差dailyrangeoflandsurfacetemperature

指一日內(nèi)某地地表最高溫度與最低溫度之差。

本文件特指衛(wèi)星傳感器能獲得的白天最高地表溫度和夜間最低地表溫度的圖像亮度溫度的差值，單

位為K。

3.5

雷達(dá)后向散射系數(shù)radarbackscatteringcoefficients

指單位面積上的雷達(dá)散射截面，后向散射系數(shù)越大,表示目標(biāo)的回波越強(qiáng)。

3.6

土壤介電常數(shù)soildielectricconstant

指介質(zhì)電場(chǎng)衰減能力特性的常數(shù)，由實(shí)部和虛部構(gòu)成，大小主要取決于實(shí)部，即取決于土壤含水量，

土壤介電常數(shù)的測(cè)定可被用于確定土壤含水量。

縮略語(yǔ)

4下列縮略語(yǔ)適用于本文件。

ATI：表觀熱慣量指數(shù)（ApparentThermalInertiaIndex）

ABE:地表反照率（Albedo）

MODIS：中分辨率成像光譜儀（ModerateResolutionImagingSpectrometer）

NDVI：歸一化差值植被指數(shù)（NormalizedDifferenceVegetationIndex）

LST:地表溫度（landsurfacetemperature）

VSWI：植被供水指數(shù)（VegetationSupplyWaterIndex）

SAR：合成孔徑雷達(dá)（SyntheticApertureRadar）

RMSE：均方根誤差(rootmeansquareerror)

5基本要求與技術(shù)流程

5.1基本要求

5.1.1空間基準(zhǔn)

2

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a）坐標(biāo)系統(tǒng)：2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）。

b）高程基準(zhǔn)：1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

c）投影方式：省級(jí)及以上尺度宜采用阿爾伯斯投影，省級(jí)以下尺度宜采用高斯-克呂格投影。

5.1.2監(jiān)測(cè)時(shí)間和頻次

a）監(jiān)測(cè)時(shí)間：應(yīng)選擇地表未凍融的時(shí)段開(kāi)展土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)。

b）監(jiān)測(cè)頻次：10天一次，特殊情況下可加密監(jiān)測(cè)至1~3天1次。

5.2技術(shù)流程

土壤含水量反演主要技術(shù)流程包括數(shù)據(jù)處理、遙感監(jiān)測(cè)指標(biāo)計(jì)算、土壤含水量反演、精度評(píng)價(jià)、監(jiān)

測(cè)報(bào)告制作。

a）對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)完成預(yù)處理后，進(jìn)一步根據(jù)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)類型進(jìn)行土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)：

b）采用光學(xué)遙感反演模型時(shí)，根據(jù)作物種植類型分布圖以及作物生育時(shí)期數(shù)據(jù)，計(jì)算監(jiān)測(cè)區(qū)域土

壤含水量遙感監(jiān)測(cè)指標(biāo)，包括表觀熱慣量指數(shù)（ATI）或植被供水指數(shù)（VSWI）。處在苗期生長(zhǎng)的作物

區(qū)域，宜采用ATI模型；處在苗期生長(zhǎng)以后的作物區(qū)域，宜采用VSWI模型；植被指數(shù)地表溫度回歸模型

則可在整個(gè)生育期內(nèi)適用。

c）采用SAR遙感反演模型時(shí)，根據(jù)SAR的極化方式以及輔助數(shù)據(jù)情況，選擇Dubois模型或者水云模

型。

d）結(jié)合土壤含水量地面調(diào)查數(shù)據(jù)，反演估測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域土壤含水量；

e）對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)；

f）編制土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告。

土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)處理流程見(jiàn)圖1。

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圖1土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)流程圖

6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理

6.1數(shù)據(jù)源

6.1.1衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)

土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)可選用光學(xué)遙感數(shù)據(jù)或SAR衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。

a)光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)具有紅光（620nm~760nm）、近紅外（760nm~1250nm）、熱紅外（10.0μm~14.0

μm）等波段,空間分辨率應(yīng)優(yōu)于1千米，云或濃霧量小于等于10%，常見(jiàn)的用于土壤含水量反演的光學(xué)衛(wèi)

星數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄A。

4

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b）SAR衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)宜選用L波段或C波段數(shù)據(jù)，空間分辨率應(yīng)優(yōu)于100米，常見(jiàn)的用于土壤含水量

反演的SAR數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄B。

6.1.2土壤含水量地面觀測(cè)數(shù)據(jù)

地面觀測(cè)的土壤含水量數(shù)據(jù)，包括觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔高度、5、10、20厘米深度的土壤含水

量等，地面觀測(cè)樣本應(yīng)不少于30個(gè)，按照2：1的比例分為模型率定數(shù)據(jù)集和精度驗(yàn)證數(shù)據(jù)集。

6.1.3其他輔助數(shù)據(jù)

包括行政區(qū)劃、土地利用、土壤類型等數(shù)據(jù)。

6.2數(shù)據(jù)處理

光學(xué)衛(wèi)星遙感影像應(yīng)經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)、大氣校正、投影轉(zhuǎn)換、幾何糾正、配準(zhǔn)、圖像拼接與裁剪、云

和陰影去除等處理。光學(xué)遙感影像存在云或陰影時(shí)，可采用多波段閾值法識(shí)別云和陰影，將其標(biāo)識(shí)為無(wú)

效數(shù)據(jù)像元，不再參與監(jiān)測(cè)計(jì)算。

SAR衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)、多視、濾波、多普勒地形校正，最終得到后向散射數(shù)據(jù)和本地

入射角數(shù)據(jù)。

對(duì)于來(lái)自不同衛(wèi)星傳感器或同一傳感器不同空間分辨率的遙感影像，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)成果要求，將其統(tǒng)

一到同一投影、同一空間分辨率。

遙感影像糾正、融合、鑲嵌、增強(qiáng)等預(yù)處理及質(zhì)量要求參照GB/T15968第3章、第5章執(zhí)行。

7光學(xué)遙感土壤含水量反演

光學(xué)遙感土壤含水量反演方法主要包括3種：表觀熱慣量法、植被供水指數(shù)法、植被指數(shù)地表溫

度回歸模型法。

7.1表觀熱慣量法

按照公式（1）計(jì)算ATI，獲得監(jiān)測(cè)區(qū)域ATI空間分布圖。

（1）

……

式中：

ABE——地表反照率，以百分?jǐn)?shù)（%）表示；

T——每日最高溫度、最低溫度溫差，單位為開(kāi)（K）。

根據(jù)采用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，選擇適宜的方法計(jì)算ABE和T。其中采用EOS/MODIS數(shù)據(jù)計(jì)算ABE和T參

見(jiàn)附錄C。

通過(guò)公式（2）來(lái)估算土壤含水量：

WabATI(2)

5

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式中，W為估算土壤含水量，ATI為表觀熱慣量，a、b為系數(shù)，針對(duì)不同地區(qū)和不同地表覆蓋類型，

根據(jù)土壤含水量地面觀測(cè)值分別擬合a、b系數(shù)。

7.2植被供水指數(shù)法

植被供水指數(shù)與土壤含水量密切相關(guān)，按照公式（3）可以計(jì)算VSWI，獲得監(jiān)測(cè)區(qū)域VSWI空間分

布圖。

（3）

式中：

LST——地表溫度，單位為開(kāi)（K）；

NDVI——?dú)w一化差值植被指數(shù)（無(wú)量綱）。

根據(jù)采用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，選擇適宜的方法計(jì)算LST和NDVI。其中采用MODIS數(shù)據(jù)計(jì)算ABE和T參見(jiàn)

附錄C。

按照公式（4）反演估算土壤含水量，獲得監(jiān)測(cè)區(qū)域土壤含水量空間分布圖。

（4）

式中，W為遙感反演估算的土壤含水量，VSWI為植被供水指數(shù)，a、b為系數(shù)，針對(duì)不同地區(qū)、不同

土壤和不同作物類型，根據(jù)土壤含水量地面觀測(cè)值分別擬合a、b系數(shù)。

7.3植被指數(shù)地表溫度回歸模型法

植被指數(shù)地表溫度回歸模型法是利用NDVI和LST的多元回歸方程計(jì)算土壤含水量，計(jì)算公式如下：

i2j2

(i)(j)

（）

WaijNDVILST5

i0j0

利用遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算地表溫度LST和NDVI，結(jié)合土壤含水量觀測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)土壤類型的不同分別

擬合得到公式中各個(gè)系數(shù)a00至a22共計(jì)9個(gè)系數(shù)，然后利用擬合得到的系數(shù)和土壤類型圖，反演得到土壤

含水量分布。

8SAR遙感土壤含水量反演

SAR遙感土壤含水量反演方法主要包括2種：Dubois模型法、水云模型法。

8.1Dubois模型法

對(duì)于全極化雷達(dá)數(shù)據(jù)，可選用Dubois模型，基于HH和VV極化后向散射系數(shù)和本地入射角，公式

聯(lián)立即可同時(shí)反演得到土壤介電常數(shù)實(shí)部，見(jiàn)公式（8）?；谕寥澜殡姵?shù)實(shí)部，結(jié)合土壤質(zhì)

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地?cái)?shù)據(jù)，可根據(jù)Topp等介電常數(shù)模型，將土壤介電常數(shù)轉(zhuǎn)為土壤含水量，見(jiàn)公式（9），也可采用Mironov

模型或Dobson模型等其他介電常數(shù)模型。Dubois模型的使用條件為SAR數(shù)據(jù)的本地入射角大于等于

30°、土壤含水量小于等于0.35cm3/cm3、ks小于等于2.5cm，k為自由空間波數(shù)（k=2Π/λ，λ為SAR波

長(zhǎng)），s為均方根高度。

cos3

02.350.046tan1.10.7（6）

vv10310(kssin)

sin

1.5

02.75cos0.028tan1.40.7

hh10510(kssin)（7）

sin

100

14vv(DB)11hh(DB)26.5255lg(cos)130lgsin21lg（8）

3.36tan

W5.31022.921025.510424.31043（9）

8.2水云模型法

對(duì)于單極化、雙極化、全極化雷達(dá)數(shù)據(jù)，可選用水云模型開(kāi)展土壤含水量反演，水云模型的表達(dá)式

為：

tv2s（10）

ppppLpppp

式中：t為總后向散射；v為冠層直接后向散射；s為地表直接后向散射；2為冠層雙程

ppppppLpp

消光系數(shù)。其中

v2（11）

ppAmvegcos()(1Lpp)

2（12）

Lppexp(2Bmvegsec())

式中：A、B分別為依賴于植被類型和頻率的參數(shù)，mveg為植被參數(shù)，可以選用植被含水量、NDVI或

葉面積指數(shù)。得到地表直接后向散射后，可通過(guò)地表直接后向散射與土壤含水量的線性擬合關(guān)系反演土

壤含水量，土壤含水量最終反演公式如下：

(tAmcos()(1exp(2Bmsec())))

Wmppvegvegn（13）

exp(2Bmveg×sec()))

式中：A、B、m、n可以通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合得到。對(duì)于C波段SAR數(shù)據(jù)，水云模型法適用于植被含

水量小于等于2kg/m2的區(qū)域，對(duì)于L波段SAR數(shù)據(jù)，水云模型法適用于植被含水量小于等于5kg/m2的

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區(qū)域。

9精度評(píng)價(jià)

土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果精度評(píng)價(jià)按GB/T40039進(jìn)行，采用直接檢驗(yàn)法進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。

a）像元尺度相對(duì)真值確定。根據(jù)待檢土壤含水量遙感產(chǎn)品的空間分辨率、驗(yàn)證區(qū)土壤含水量空間

異質(zhì)性以及樣本的空間代表性,按照GB/T39468中4.4.1選擇對(duì)應(yīng)情形和方法,將樣本測(cè)量值尺度轉(zhuǎn)換為

與待檢土壤水分遙感產(chǎn)品像元分辨率和空間一致的相對(duì)真值。

b）準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)。按照GB/T36296中6.1規(guī)定的采用RMSE指標(biāo)定量表達(dá)待檢土壤水分遙感產(chǎn)品的準(zhǔn)確

度。RMSE計(jì)算方法參見(jiàn)GB/T36296附錄A.6。

c）RMSE滿足小于等于0.06cm3/cm3，即可認(rèn)為土壤含水量反演精度合格，RMSE滿足小于等于0.04

cm3/cm3，即可認(rèn)為土壤含水量反演精度良好。

10遙感監(jiān)測(cè)專題圖和報(bào)告編制

10.1土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)專題圖

專題圖輸出要求

10.1.土1壤含水量遙感反演成果采用Geotiff格式，專題圖采用Jpeg格式。

專題圖的基礎(chǔ)圖層為土壤含水量遙感反演成果，可疊加行政區(qū)域界線、居民點(diǎn)分布數(shù)據(jù)以及河流、

湖泊、水庫(kù)等地理要素，比例尺不小于1：250000，地理要素的符號(hào)式樣和色值參照GB/T20257.4的對(duì)

應(yīng)要素項(xiàng)。

專題圖編碼與命名要求

10.1.土2壤含水量遙感監(jiān)測(cè)專題圖分類按照GB/T28923.1第4.4執(zhí)行，產(chǎn)品分類編碼為0199。

土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)專題圖圖名的命名格式為：監(jiān)測(cè)時(shí)間+監(jiān)測(cè)地點(diǎn)+土壤含水量遙感反演專題圖，

如2022年6月1日吉林省土壤含水量遙感反演專題圖，圖名字體按照GB/T28923.1第6.2.2執(zhí)行。

專題圖制圖規(guī)范要求

10.1.專3題圖的制圖規(guī)范按照GB/T28923.1第6章執(zhí)行，具體要求如下：

a)制圖內(nèi)容包括必備要素和可選要素，圖名、外圖廓與內(nèi)圖廓、圖例、比例尺、指北針、編制

單位與制圖時(shí)間為必備要素，坐標(biāo)網(wǎng)線及注記、縮略圖、地圖投影等為可選要素；

b)專題圖以A4、A3、A0為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。制圖樣式以A4為基準(zhǔn)，具體參照GB/T28923.1-2012第6.1，

其他尺寸專題圖制作可依此基準(zhǔn)按比例適當(dāng)縮放；

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c)整飾與注記的主要內(nèi)容包括圖名、內(nèi)外輪廓線、坐標(biāo)網(wǎng)線及注記、制作單位、坐標(biāo)系、比例

尺等，具體樣式可依比例尺按照GB/T20257.3和GB/T20257.4的規(guī)定執(zhí)行；

d)圖例一般位于內(nèi)輪廓線左下角內(nèi)，背景色為白色。輪廓線樣式和字體可按照GB/T28923.1第

6.2.3執(zhí)行；

e)指北針樣式按照GB/T28923.1第6.2.5執(zhí)行；

f)制圖單位與制圖時(shí)間字體、文字位置按照GB/T28923.1第6.2.7執(zhí)行；

g)坐標(biāo)網(wǎng)線及注記、縮略圖按照GB/T28923.1第6.2.5執(zhí)行。

10.2土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告

土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告大綱包括監(jiān)測(cè)背景、監(jiān)測(cè)時(shí)間、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與方法、監(jiān)測(cè)結(jié)果、結(jié)論和附件

（包括圖、表格等）。

報(bào)告附加信息包括報(bào)告所屬期數(shù)（如XXXX年XXX期）、監(jiān)測(cè)單位、制作時(shí)間、報(bào)告編寫人、審核人

和報(bào)送單位。

報(bào)告標(biāo)題格式為監(jiān)測(cè)區(qū)域+監(jiān)測(cè)內(nèi)容，如全國(guó)土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告。報(bào)告輸出格式采用WORD格

式（*.doc）或WPS格式（.wps）。

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附錄A

（資料性）

用于土壤含水量監(jiān)測(cè)的常用的光學(xué)衛(wèi)星（含熱紅外波段）

表A.1常用光學(xué)衛(wèi)星相關(guān)參數(shù)表

衛(wèi)星傳感器發(fā)射時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)

AquaMODIS2002年5月4日在軌運(yùn)行

TerraMODIS1999年12月18日在軌運(yùn)行

LandSat8OLI，TIRS2013年2月11日在軌運(yùn)行

LandSat9OLI-2，TIRS-22021年9月27日在軌運(yùn)行

NPPVIIRS2011年10月28日在軌運(yùn)行

NOAA-19AVHRR/32009年2月6日在軌運(yùn)行

FY-3DMERSI-22017年11月15日在軌運(yùn)行

FY-3FMERSI-32023年8月3日在軌運(yùn)行

HJ-2A/2BCCD、HIS、IRS2020年09月27日在軌運(yùn)行

SDGSAT-1CCD、TIRS2021年11月5日在軌運(yùn)行

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附錄B

（資料性）

用于土壤含水量監(jiān)測(cè)的在軌常用雷達(dá)衛(wèi)星

表B.1在軌常用SAR衛(wèi)星相關(guān)參數(shù)表

衛(wèi)星工作波段(波長(zhǎng)/cm)極化方式入射角/o空間分辨率（m）成像范圍（km）

Radarsat-2C(5.55)HH/VV/HV10-601-10045-500

Radarsat

ConstellationC(5.55)HH/VV/HV10-601-10020-500

Mission

ALOS-2PALSARL(23.6)HH/VV/HV8-601-100m25-350

Sentinel-1A/BC(5.55)VV/VH18-465-4020-410

GF-3、GF-3B、GF-3CC(5.55)HH/VV/HV10-601-50010-650

LT-1A、LT-1BL(23.6)HH/VV/HV10-603-3030-400

11

T/CWECXXX—2023

附錄C

（資料性）

EOS/MODIS數(shù)據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算

C.1ABE計(jì)算

按照公式（C.1）計(jì)算ABE。

ABE=0.16CH1+0.291CH2+0.243CH3+0.116CH4+0.112CH5+0.081CH7-0.0015（C.1）

式中：

CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH7——MODIS數(shù)據(jù)第1、第2、第3、第4、第5、第7通道的反

射率（無(wú)量綱）。

C.2地表溫度差T計(jì)算

按照公式（C.2）和公式（C.3）計(jì)算T。采用MODIS數(shù)據(jù)第31波段的亮度溫度差代替實(shí)際地表

溫度差。

（C.2）

=cos-1(-tgtg)（C.3）

式中：

T(t1)——t1時(shí)間的亮度溫度，單位為開(kāi)（K）；

T(t2)——t2時(shí)間的亮度溫度，單位為開(kāi)（K）；

——當(dāng)?shù)鼐暥?，單位為度（）?/p>

——太陽(yáng)赤緯，單位為度（）。

C.3亮度溫度Ti(t)計(jì)算

按照公式（A.4）計(jì)算Ti(t)。

（C.4）

式中：

Ti(t)——t時(shí)間MODIS數(shù)據(jù)第i（i=31,32）波段的亮度溫度，單位為開(kāi)（K）；

-2-1

Ii——MODIS數(shù)據(jù)第i（i=31,32）波段的輻射亮度，單位為瓦每平方米球面度微米（W?m?sr?

m-1）；

2

Ki,1——常量。對(duì)于i=31波段，K31,1=729.541636W/(m?sr?m)；對(duì)于i=32波段，K32,1=474.684780

12

T/CWECXXX—202X

W/(m2?sr?m)；

Ki,2——常量。對(duì)于i=31波段，K31,2=1304.41387K；對(duì)于i=32波段，K31,2=1196.978785K。

C.4LST計(jì)算

（C.5）

式中：

T31——MODIS數(shù)據(jù)第31波段（遠(yuǎn)紅外波段）的亮度溫度，單位為開(kāi)（K）；

T32——MODIS數(shù)據(jù)第32波段（遠(yuǎn)紅外波段）的亮度溫度，單位為開(kāi)（K）。

C.5NDVI計(jì)算

按照公式（C.6）計(jì)算基于MODIS數(shù)據(jù)的NDVI。

（C.6）

式中：

CH1——MODIS數(shù)據(jù)第1通道的反射率（無(wú)量綱）；

CH2——MODIS數(shù)據(jù)第2通道的反射率（無(wú)量綱）。

13

T/CWECXXX—2023

參考文獻(xiàn)

[1]LY-T1662.3-2008衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

[2]NY/T3528-2019耕地土壤墑情遙感監(jiān)測(cè)規(guī)范

[3]NY/T3921-2021面向農(nóng)業(yè)遙感的土壤墑情和作物長(zhǎng)勢(shì)地面監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程

[4]SL73.7-2013防汛抗旱用圖圖式

[5]SL750-2017水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)規(guī)范

[6]SL/T364-2015土壤墑情監(jiān)測(cè)規(guī)范

14

《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》

（征求意見(jiàn)稿）

編制說(shuō)明

主編單位：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院

2023年8月

目錄

一、工作簡(jiǎn)況....................................................................................................................................1

1.1任務(wù)來(lái)源.............................................................................................................................1

1.2編制目的............................................................................................................................1

1.3協(xié)作單位.............................................................................................................................2

1.4主要工作過(guò)程.....................................................................................................................3

1.5團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作.............................................................................4

二、確定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)........................................................................................5

2.1確定前提及過(guò)程.................................................................................................................5

2.2主要技術(shù)內(nèi)容.....................................................................................................................5

2.3文件章節(jié)主要內(nèi)容.............................................................................................................5

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果...................6

3.1主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析及綜述報(bào)告.........................................................................6

3.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證....................................................................................................................7

3.3預(yù)期經(jīng)濟(jì)效果....................................................................................................................7

四、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的程度及水平的簡(jiǎn)要說(shuō)明................................................................................8

五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系............................................................8

六、重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)............................................................................................8

七、涉及專利情況說(shuō)明..................................................................................................................10

八、貫徹團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議..........................................................................................10

九、代替或廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議..........................................................................................10

十、其他說(shuō)明事項(xiàng)..........................................................................................................................10

編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)況

1.1任務(wù)來(lái)源

根據(jù)中國(guó)水利企業(yè)協(xié)會(huì)2022年7月19日“關(guān)于批準(zhǔn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《土

壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》《江河湖庫(kù)水體面積衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

規(guī)范》立項(xiàng)的通知”（中水企〔2022〕19號(hào)）、“關(guān)于明確團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《土

壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》《江河湖庫(kù)水體面積衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

規(guī)范》編制任務(wù)的函”（中水企函〔2022〕66號(hào)），編制本標(biāo)準(zhǔn)。

1.2編制目的

干旱災(zāi)害是我國(guó)主要的自然災(zāi)害之一，受全球氣候變化和人口增

長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快等因素影響，近年來(lái)區(qū)域性嚴(yán)重干旱

呈現(xiàn)頻次增加、范圍擴(kuò)大、損失加重趨勢(shì)。旱情監(jiān)測(cè)是抗旱減災(zāi)體系

重要組成部分，而土壤含水量是是旱情監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)之一。由于地

面土壤含水量監(jiān)測(cè)站只能反映離散的點(diǎn)狀信息，具有空間分布不均勻、

數(shù)據(jù)獲取速度慢的缺點(diǎn)，而土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)則具有覆蓋范圍大、

探測(cè)周期短、現(xiàn)時(shí)性強(qiáng)、費(fèi)用成本低等特點(diǎn)，能快速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地

獲取大范圍地表土壤含水量信息，遙感技術(shù)已經(jīng)成為大范圍土壤水分

監(jiān)測(cè)的重要手段。

土壤含水量遙感反演作為水利遙感的重要應(yīng)用領(lǐng)域，目前水利行

1

業(yè)還沒(méi)有統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)源、遙感模型以及計(jì)算方

法各不相同，給對(duì)比分析評(píng)價(jià)帶來(lái)不確定性，在業(yè)務(wù)應(yīng)用中受到嚴(yán)重

影響。隨著國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源的日益豐富，對(duì)統(tǒng)一衛(wèi)星遙感監(jiān)

測(cè)產(chǎn)品規(guī)范提出了更加迫切的需求。制定土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，

將對(duì)推動(dòng)旱情遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)化意義重大。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基于光學(xué)和合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星遙感的土壤含水量

監(jiān)測(cè)基本要求與技術(shù)流程、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理、光學(xué)遙感土壤含水量遙

感反演、合成孔徑雷達(dá)遙感土壤含水量反演、精度評(píng)價(jià)、遙感監(jiān)測(cè)專

題圖和報(bào)告編制等，采用其他數(shù)據(jù)源開(kāi)展土壤含水量監(jiān)測(cè)可參照?qǐng)?zhí)行。

標(biāo)準(zhǔn)的編制充分考慮了土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)所采用的模型的普適性、

成熟性和可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)的制定，可用于指導(dǎo)基于遙感數(shù)據(jù)的土壤

含水量反演，對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展大范圍農(nóng)作物旱情精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)評(píng)估具有重要

意義和應(yīng)用價(jià)值。

1.3協(xié)作單位

本標(biāo)準(zhǔn)主編單位：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院

本標(biāo)準(zhǔn)參編單位：黑龍江省水利科學(xué)研究院

華北水利水電大學(xué)

江西省水利科學(xué)院

江蘇省水利科學(xué)研究院

內(nèi)蒙古自治區(qū)水文水資源中心

地衛(wèi)二空間技術(shù)（杭州）有限公司

2

福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

北京河湖智慧水利技術(shù)中心

廣東聚晟建設(shè)工程有限公司

1.4主要工作過(guò)程

2022年5月，中國(guó)水利水電科學(xué)研究院組織有關(guān)單位，成立標(biāo)

準(zhǔn)編制組，啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)編制。

2022年7月1日，形成《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》草案。

2022年7月15日，中國(guó)水利企業(yè)協(xié)會(huì)組織專家對(duì)《土壤含水量

遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行了立項(xiàng)審查。

2022年7月19日，中國(guó)水利企業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)

技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行了立項(xiàng)批準(zhǔn)。

2022年8月-11月，編制組經(jīng)過(guò)多次技術(shù)調(diào)研、研討和修訂，形

成《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》初稿，并向各參編單位征求意見(jiàn)。

2022年12月10日，形成《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（初

稿）。

2022年12月15日，中國(guó)水利水電科學(xué)研究院在北京組織召開(kāi)

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（初稿）專家咨詢會(huì)，專

家提出了修改完善意見(jiàn)。

2023年1-2023年7月，編制組根據(jù)專家咨詢意見(jiàn)，形成征求意

見(jiàn)稿初稿，后再次向參編單位征求意見(jiàn)，根據(jù)參編單位意見(jiàn)修改后完

成《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（征求意見(jiàn)稿）。

3

1.5團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人包括：黃詩(shī)峰、馬建威、劉文鍇、臧文斌、孫

亞勇、侯松巖、許小華、王冬梅、龐文臺(tái)、董路、羅火錢、鄭文生、

辛景峰、黃瑞鋒。

起草人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)編制涉及的內(nèi)容進(jìn)行了多次調(diào)研和研討，共同確

定了相關(guān)技術(shù)內(nèi)容并編制了各章節(jié)的內(nèi)容，完成了初稿、征求意見(jiàn)稿。

表1編制單位主要起草人員分工情況表

編制單位主要起草人主要工作

黃詩(shī)峰負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)起草、組織、協(xié)調(diào)和審核工作，

負(fù)責(zé)編寫第1、2、3、4章。

馬建威負(fù)責(zé)收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況

調(diào)研，參與編寫第7章、第8章，參與

編寫標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明等。

中國(guó)水利水電科學(xué)臧文斌負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中的征詢意見(jiàn)，調(diào)研

研究院匯總國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況工作，參與編寫第

3、4、5章，參與編寫標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明等。

孫亞勇參與收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況

調(diào)研，參與編寫第7章、第8章。

辛景峰參與收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況

調(diào)研，參與編寫第7章。

黑龍江省水利科學(xué)侯松巖、鄭文參與土壤含水量光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)模型的確

研究院生定，參與編寫第5章、第7章。

華北水利水電大學(xué)劉文鍇參與土壤含水量光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)模型的確

定，參與編寫第5章、第7章。

江西省水利科學(xué)院許小華參與土壤含水量SAR遙感監(jiān)測(cè)模型的確

定，參與編寫第6章、第8章。

江蘇省水利科學(xué)研王冬梅參與土壤含水量SAR遙感監(jiān)測(cè)模型的確

究院定，參與編寫第6章、第8章。

內(nèi)蒙古自治區(qū)水文龐文臺(tái)參與土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果精度評(píng)價(jià)

水資源中心方法的確定和遙感監(jiān)測(cè)專題圖和報(bào)告編

制，參與編寫第9章、第10章。

地衛(wèi)二空間技術(shù)（杭董路參與土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)中數(shù)據(jù)準(zhǔn)備于

州）有限公司處理的確定，參與編寫第5章，第6章。

福建水利電力職業(yè)羅火錢參與土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)中數(shù)據(jù)準(zhǔn)備于

技術(shù)學(xué)院處理的確定，參與編寫第5章，第6章。

廣東聚晟建設(shè)工程黃瑞鋒參與土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果精度評(píng)價(jià)

4

編制單位主要起草人主要工作

有限公司方法的確定，參與編寫第9章。

二、確定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)

2.1確定前提及過(guò)程

充分考慮當(dāng)前國(guó)內(nèi)外土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)方法、模型的現(xiàn)狀，以

及水利、農(nóng)業(yè)等行業(yè)用戶需求，并在多次調(diào)研、討論的基礎(chǔ)上確定了

本標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程中，就技術(shù)參數(shù)和要求在行業(yè)

內(nèi)開(kāi)展了廣泛的調(diào)研，確保技術(shù)參數(shù)和要求的普適性、成熟性和可操

作性，符合當(dāng)前土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)的技術(shù)發(fā)展水平。

2.2主要技術(shù)內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基于光學(xué)和合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星遙感的土壤含水量

監(jiān)測(cè)基本要求與技術(shù)流程、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理、光學(xué)遙感土壤含水量遙

感反演、合成孔徑雷達(dá)遙感土壤含水量反演、精度評(píng)價(jià)、遙感監(jiān)測(cè)專

題圖和報(bào)告編制等，采用其他數(shù)據(jù)源開(kāi)展土壤含水量監(jiān)測(cè)可參照?qǐng)?zhí)行。

2.3文件章節(jié)主要內(nèi)容

（1）范圍，規(guī)定了《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

的適用范圍。

（2）規(guī)范性引用文件，規(guī)定了《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中涉及的規(guī)范性引用文件。

（3）術(shù)語(yǔ)和定義，規(guī)定了《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》團(tuán)

體標(biāo)準(zhǔn)中使用的術(shù)語(yǔ)和定義。

5

（4）縮略語(yǔ)，規(guī)定了《土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)

準(zhǔn)中需要使用的縮略語(yǔ)。

（5）基本要求與技術(shù)流程，規(guī)定了土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)的基本

要求和技術(shù)流程。

（6）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理，規(guī)定了土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)

備與處理，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備包括衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、土壤含水量地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、

其他輔助數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理包括光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理和合成孔徑雷達(dá)

衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理。

（7）光學(xué)遙感土壤含水量遙感反演，規(guī)定了3種光學(xué)遙感土壤

含水量反演模型，包括表觀熱慣量法、植被供水指數(shù)法、植被指數(shù)地

表溫度回歸模型法。

（8）合成孔徑雷達(dá)遙感土壤含水量反演，規(guī)定了2種合成孔徑

雷達(dá)遙感土壤含水量反演模型，包括Dubois模型法、水云模型法。

（9）精度評(píng)價(jià)，規(guī)定了對(duì)土壤含水量遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果開(kāi)展精度評(píng)

價(jià)的內(nèi)容。

（10）遙感監(jiān)測(cè)專題圖和報(bào)告編制，規(guī)定了根據(jù)土壤含水量遙感

監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行專題圖繪制和報(bào)告編制的內(nèi)容

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)

濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

3.1主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析及