ICS 13.020.01 CCS Z 10 团 体 标 准 T/CSES 16—2020 城市水体水色遥感分级技术指南 Technical guidelines for water color classification using remote sensing for urban water 2020 - 12 - 29发布 2020 - 12 - 29实施 中国环境科学学会 发布 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CSES 16—2020 I 目 次 前言 ................................ ................................ ................ II 引言 ................................ ................................ ............... III 1 范围 ................................ ................................ .............. 1 2 规范性引用文件 ................................ ................................ .... 1 3 术语和定义 ................................ ................................ ........ 1 4 遥感分级技术流程 ................................ ................................ .. 2 5 质量控制 ................................ ................................ .......... 7 附录A（资料性） 高分2号PMS传感器参数 ................................ .............. 9 附录B（资料性） 城市水体水色遥感分级空间分布专题图 ................................ . 10 全国团体标准信息平台 T/CSES 16—2020 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。 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 生态环境部卫星环境应用中心和 南京师范大学 提出。 本文件由中国环境科学学会归口。 本文件起草单位：生态环境部卫星环境应用中心、南京师范大学。 本文件主要起草人： 朱利、吕恒、申茜、郁建林、周亚明、姚月、孟斌、王雪蕾、冯爱萍、黄莉、 杨子谦、李玲玲、李杨杨、许佳峰、周玲、洪恬林、李建超、王睿 。 全国团体标准信息平台 T/CSES 16—2020 III 引 言 为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国水污染防治法 （2008修订）》，规范和 指导城市建成区 水体监管工作，为 城市水环境管 理提供新的技术手段，制定本 文件。 城市水体是城市生态系统中的重要组成部分 ，随着城市化进程的不断推进，人口的急剧增加以及工 业的迅速发展， 城市流域产生的污染负荷逐渐增加， 造成水体水质下降。 水色作为水体水质的直观体现， 水体组分的差异会令城市水体表现出不同水色 ， 这一定程度上会削弱水体相应的景观功能， 甚至居民的 生活也会受到影响。 本文件采用国际标准 色度转换模型，从水色这一水体光学特征的角度出发，参考 最新的FUI指数量 化水体颜色 并与高空间分辨率的 遥感数据相结合 ，以期为城市水体的监管提供参考资料和技术支持 。 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CSES 16—2020 1 城市水体水 色遥感分级技术指南 1 范围 本文件规定了利用遥感技术进行城市水体分级的 技术流程 和质量控制 。 本文件适用于我国城市水体的遥感监测、分级与管理。 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 —2009 摄影测量与遥感术语 GJB 2700 —1996 卫星遥感器术语 3 术语和定义 GJB 2700 —1996和GB/T 1495 0—2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 3.1 像元 pixel a. 包含空间和光谱两个变量的遥感图像数据单元。其中，空间变量确定了分辨单元的视在尺寸， 光谱变量确定了这个分辨单元在具体信道中的光谱响应的强度； b. 数字图像中由每个数字值代表的地面面积单元。该数字代表按要求的取样间隔对遥感探测器输 出的模拟信号的取样。 [来源：GJB 2700 —1996，3.1.1.8] 3.2 空间分辨率 spatial resolution a. 遥感系统能区分的两个邻近目标之间的最小角度间隔或线性间隔； b. 微波遥感器的天 线主波束宽度所覆盖的地域大小。 [来源：GJB 2700 —1996，3.1.3.2] 3.3 几何校正 geometric correction 为消除影像的几何畸变而进行投影变换和不同波段影像的套合等校正工作。 [来源：GB/T 14950—2009，5.190] 3.4 全国团体标准信息平台 T/CSES 16—2020 2 FUI水色指数 Forel-Ule water color index 通过遥感影像的反射率计算得到的评价水体水色等级的指数 ，用于表征水体的水色信息。 注：适用于海洋或大型湖库水体。 3.5 U-FUI水色指数 urban Forel -Ule water color index 通过遥感影像的反射率计算得到的评价水体水色等级的指数 ，用于表征水体的水色信息。 注：适用于城市水体。 3.6 CIE-三刺激值 XYZ international commission on illumination -tristimulus value XYZ 由CIE-RGB光谱三刺激值经过数学变换得到的以实现颜色的量化表示的三个参数。 注：本文件采用的CIE版本是CIE-1931。 3.7 色度角 chroma angle 经CIE-三刺激值 XYZ经数学运算 ，得到在 CIE色度图中以 等能白光点为 原点的表征颜色的角度 。 3.8 城市水体 urban water 位于城市范围内与城市在景观、建筑艺术、生态环境等方面充分融合的水域，包括流经城市的河 段、城乡结合部的河流及沟渠、城市建成区 （或规划区 ）范围内的河流沟渠、湖泊和其他景观水体。 4 遥感分级技术流程 4.1 技术流程图 遥感分级技术流程包括遥感数据源的选取与预处理 、基于U-FUI水色指数的城市水体遥感分级以及 成果出图三 个步骤，具体流程 见图1。 全国团体标准信息平台 T/CSES 16—2020 3 图1 技术流程 图 4.2 遥感数据源的选取与预处理 4.2.1 概述 随着遥感技术的不断发展， 遥感影像的空间分辨率也不断提高 ，高空间分辨率的 遥感影像能够为城 市水质的评价提供新的数据来源。 区别于传统的 人工地面采样 测量方法， 遥感技术具有大面积同步观测、 多时相、获取数据具有综合性和对比性以及一定的经济效益等优 势，可以满足大规模、大尺度和长时间 序列水质状况的监测需要。本文件 以高分2号遥感影像 为例，介绍基于遥感技术的城市水体分级遥感评 估（有关高分 2号的具体参数见附录 A）。 4.2.2 遥感数据源的选取 由于城市河道水体河宽大多较窄，传统用于大型湖泊水体遥感监测的卫星传感器，如 MERIS（空间 分辨率300 m）、MODIS（500 m）、Landsat8 -OLI（30 m）等都无法捕捉较为细小的城市水体，因此在 遥感数据源的选取上需要 选取空间分辨率较高的传感器，如高分 2号PMS（4 m）。推荐使用的 PMS传感器 搭载于我国自主研制的高空间分辨率民用光学遥感卫星高分 2号，其相关参数见附录 A。 全国团体标准信息平台 T/CSES 16—2020 4 4.2.3 预处理 4.2.3.1 概述 利用遥感影像对城市水体进行分级评估，需要 对原始影像数据 进行预处理，预处理主 要包括四个步 骤，分别是辐射定标、大气校正、几何校正以及水体提取 。 4.2.3.2 辐射定标 遥感卫星辐射定标利用绝对定标公式和 官方公布 的定标参数值进行计算得到，辐射定标 按照公式 （1）进行计算 。影像的辐射定 标是根据其辐 射定标参数在 ENVI软件中完成。 ()()()() L Gain DN Offset     =+ …………………………（