ICS 07.040 CCS A 77 15 内蒙古自治区 地方 标准 DB15/T 3864—2025 高分系列卫星 遥感监测水体面积技术规范 Technical specification for remote sensing monito ring of water area by Gaofen series satellites 2025-01-22发布 2025-02-22实施 内蒙古自治区市场监督管理局 发布 DB15/T 3864 —2025 I 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 陆地水体面积监测技术方法 ................................ ........................... 2 5 水体面积监测流程 ................................ ................................ ... 4 附录A（资料性） 高分一号卫星有效载荷技术指标 ................................ ......... 6 附录B（资料性） 高分二号卫星有效载荷技术指标 ................................ ......... 7 参考文献 ................................ ................................ .............. 8 DB15/T 3864 —2025 II 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。 本文件由内 蒙古自治区 气象标准化技术委员会（ SAM/TC 23 ）提出并归口。 本文件起草单位：内蒙古自治区生态与农业气象中心、内蒙古自治区水利事业发展中心。 本文件主要起草人：孙小龙、李经伟、郭春燕、高健、张稼乐、李彬、李杨、武江伟、宋海清、卢 士庆、皇彦、吕迪波。 DB15/T 3864 —2025 1 高分系列卫星遥感监测水体面积技术 规范 1 范围 本文件规定了基于高分系列卫星遥感监测陆地水体面积、提取陆地水体信息的技术方法和流程。 本文件适用于利用我国高分一号、高分二号以及具有类似波段范围的国内外高分卫星遥感数据， 开 展陆地水体面积提取、陆地水体监 测及评价工作。 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。 GB/T 14950 摄影测量与遥感术语 GB/T 17278 数字地形图产品基本要求 GB/T 50095 水文基本术语和符号标准 3 术语和定义 GB/T 14950 、GB/T 50095 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 归一化差异水体指数 normalized dif ference water body index ；NDWI 绿光波段反射率与近红外波段反射率之差和这两个波段反射率之和的比值。 改进阴影水体指数 modification shade water body index ；MSWI 在阴影水体指数算法的基础上，将水体与阴影的分离程度拉大，用反射率最高的蓝光波段减去反射 率最低的近红外波段，再除以近红外波段，使水体与阴影两者区分更为明显。 谱间关系法 multi-band spectrum -photometric method 通过分析地物光谱曲线，计算不同 波段间的灰度值比值，扩大水体与 其他地物的亮度差距，综合多 波段特征对水体进行判识。 阈值 threshold 在遥感图像处理中，决定输出遥感图像特征的某一参数的数值或取值范围。 DB15/T 3864 —2025 2 像元 pixel 组成卫星遥感图像的最小单元。 陆地水体 inland water body 陆地表面的江河、湖泊、水库等天然或人工水体。 反射率 reflectivity 地表的反射波辐射能与入射波总辐射能的比值。 4 陆地水体面积监测技术方法 数据要求 卫星遥感图像选择要在适当年份、适当季节，区别丰枯水季，保证遥感图像 场景中水体最大出露， 水体上空少云或无云覆盖。 选择满足时相要求 的多光谱数据，特别是应满足包括蓝光波段、绿光波段、 红光波段、近红外波段，空间分辨率尽量保持一致。其中，高分一号卫星、高分二号卫星有效载荷技术 指标见附 录A和附录B。 高分卫星图像处理 4.2.1 空间基准 卫星遥感图像及陆地水体面积产品，平面坐标系统采用 2000国家大地坐标系（ China Geodetic Coordinate System 2000 ；CGCS2000 ）；高程系统采用“ 1985国家高程基准”。 4.2.2 处理步骤 对高分卫星遥感数据进行辐射校正、 大气校正、 正射校正 /几何校正 /几何精校正、 地理配准、 拼接、 镶嵌、裁切等预处理步骤。 水体面积提取方法 4.3.1 归一化差异水体指数 适用于地势平坦地区水体信息的提取，例如湖泊、水库和坑塘等受其他地物影响小的水体，以及河 流、渠道等受其他地物影响大的水体。 若依式（ 1）计算， 当NDWI≥T时，则为水体。 𝑁𝐷𝑊𝐼 =(𝐵𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛 −𝐵𝑛𝑖𝑟) (𝐵𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛 +𝐵𝑛𝑖𝑟) ……………………………………………………(1) 式中： NDWI ——归一化差异水体指数； 𝐵𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛 ——绿色波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 2通道； 𝐵𝑛𝑖𝑟 ——近红外波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 4通道。 DB15/T 3864 —2025 3 注： T——经验阈值，建议取值 0.078。 4.3.2 改进阴影水体指数 适用于丘陵地区、山区水体信息提取。若依式 （ 2） 计算，当MSWI≥C时，则为水体， 否则为非水体。 𝑀𝑆𝑊𝐼 =(𝐵𝑏𝑙𝑢𝑒 −𝐵𝑛𝑖𝑟) 𝐵𝑛𝑖𝑟 ……………………………………………………(2) 式中： MSWI ——改进阴影水体指数； 𝐵𝑏𝑙𝑢𝑒 ——蓝色波段 地表反射率 ，对应高分一号、高分二号卫星 数据的第1通道； 𝐵𝑛𝑖𝑟 ——近红外波段 地表反射率 ，对应高分一号、高分二号卫星 数据的第4通道。 注： C——经验阈值，建议取值 0.00。 4.3.3 谱间关系法 通过分析地物光谱曲线，计算不同波段间的灰度值比值，扩大水体与其他地物的亮度差距，综合多 波段特征对水体进行判识，适用于高分一号、高分二号卫星数据，满足以下条件则为水体。 𝐵𝑏𝑙𝑢𝑒 +𝐵𝑛𝑖𝑟<𝐵𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛 +𝐵𝑟𝑒𝑑……………………………………………………(3) 式中： 𝐵𝑏𝑙𝑢𝑒——蓝色波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 1通道； 𝐵𝑛𝑖𝑟——红色波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 3通道； 𝐵𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛 ——绿色波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 2通道； 𝐵𝑛𝑖𝑟𝐵𝑟𝑒𝑑——近红外波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 4通道。 为提高对水体和阴影的识别能力，采用改进谱间关系法，适用于高分一号、高分二号卫星数据，满 足以下条件则为水体。 𝐵𝑟𝑒𝑑+𝐵𝑛𝑖𝑟<0.18……………………………………………………(4) 式中： 𝐵𝑟𝑒𝑑——近红外波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 4通道。 𝐵𝑛𝑖𝑟—红色波段 地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 3通道； 𝐵𝑟𝑒𝑑——经验阈值 0.18，可根据卫星图像城乡时间、水体特征等进行微调。 4.3.4 经验阈值法 应用高分一号、高分二号卫星遥 感监测湖泊、水库等水体面积，同时提升对浅水区的识别能力，满 足以下条件则为水体。 𝐵𝑛𝑖𝑟 𝐵𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛<1 & 𝐵𝑛𝑖𝑟<0.12……………………………………………………(5) 式中： 𝐵𝑛𝑖𝑟——红色波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 3通道； 𝐵𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛——绿色波段地表反射率，对应高分一号、高分二号卫星数据的第 2通道。 DB15/T 3864 —2025