全国生态状况调查评估技术规范 数据质量控制与集成(征求意见稿)

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2020-07-24
简介
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》及相关法律法规,落实生态环境部“开展全国生态状况评估”职责,根据《全国生态状况定期遥感调查评估方案》(环办生态〔2019〕45 号),制定本标准。本标准规定了全国生态状况调查评估数据、数据质量控制指标体系、数据质量评价方法、数据集成与汇交等内容和要求。本标准为首次发布。

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中华人民共和国国家环境保护标准HJ□□□—20□□全国生态状况调查评估技术规范——数据质量控制与集成TheTechnicalSpecificationforInvestigationandAssessmentofNationalEcologicalStatus——DataQualityControlandIntegration(征求意见稿)20□□-□□-□□发布20□□-□□-□□实施生态环境部发布附件12目次前言...............................................................................................................................................ⅱ1适用范围...................................................................................................................................12规范性引用文件.......................................................................................................................13术语和定义...............................................................................................................................14总则...........................................................................................................................................15数据质量控制与集成总体技术流程.......................................................................................26全国生态状况调查评估数据...................................................................................................27数据质量控制指标体系...........................................................................................................28数据质量评价方法...................................................................................................................49数据集成与汇交.......................................................................................................................4iii前言为贯彻《中华人民共和国环境保护法》及相关法律法规,落实生态环境部“开展全国生态状况评估”职责,根据《全国生态状况定期遥感调查评估方案》(环办生态〔2019〕45号),制定本标准。本标准规定了全国生态状况调查评估数据、数据质量控制指标体系、数据质量评价方法、数据集成与汇交等内容和要求。本标准为首次发布。本标准与《全国生态状况调查评估技术规范——生态系统遥感解译与野外核查》《全国生态状况调查评估技术规范——森林生态系统野外观测》《全国生态状况调查评估技术规范——草地生态系统野外观测》《全国生态状况调查评估技术规范——湿地生态系统野外观测》《全国生态状况调查评估技术规范——荒漠生态系统野外观测》《全国生态状况调查评估技术规范——生态系统格局评估》《全国生态状况调查评估技术规范——生态系统质量评估》《全国生态状况调查评估技术规范——生态系统服务功能评估》《全国生态状况调查评估技术规范——生态问题评估》《全国生态状况调查评估技术规范——项目尺度生态影响评估》同属于全国生态状况调查评估系列标准。本标准由生态环境部自然生态保护司、法规与标准司组织制订。本标准主要起草单位:生态环境部卫星环境应用中心、中国科学院生态环境研究中心。本标准生态环境部20□□年□□月□□日批准。本标准自20□□年□□月□□日起实施。本标准由生态环境部解释。数据质量控制与集成技术规范1适用范围本标准规定了全国生态状况调查评估数据、数据质量控制指标体系、数据质量评价方法、数据集成与汇交等内容和要求。本标准适用于全国及省级行政区域生态状况调查评估过程中数据质量控制与集成,其他部分操作环节可参照本标准执行。2规范性引用文件本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是不注明日期的引用文件,其有效版本适用于本标准。GB/T2260中华人民共和国行政区划代码GB/T13989国家基本比例尺地形图分幅和编号GB/T15968遥感影像平面图制作规范GB/T35643光学遥感测绘卫星影像产品元数据GB/T35764公开地图内容表示要求3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1质量控制qualitycontrol指为达到生态状况调查评估数据质量要求,所采取的通过监视数据形成过程、消除质量环上所有阶段引起数据偏差或数据不合理的因素等的作业和活动。3.2质量评估qualityassessment指通过构建精度分析与质量评价体系,对调查评估成果的精度、可信度等进行评估的活动。3.3集成控制integrationcontrol指把生态状况调查评估中数据源、过程数据与成果数据的数据格式、数据精度等按照规定方式检查的过程,以保证数据集成过程中的数据格式、精度等规范统一。4总则4.1原则本标准规定的内容遵循规范性、可操作性、全过程控制的原则。4.2内容1本标准根据调查评估环节和区域的具体情况,对每个环节过程数据和结果数据的质量要求选取可操作性的指标,明确评估各环节数据质量的评估方法,并根据生态状况调查评估成果要求,确定数据集成与汇交的内容、格式等。5数据质量控制与集成总体技术流程本标准制定了数据质量控制指标体系构建、明确数据质量评价方法、数据集成与汇交要求等技术流程,具体如下。图1数据质量控制与集成总体技术流程6全国生态状况调查评估数据确定生态状况调查评估数据采集、数据生产加工及数据应用全过程涉及的主要数据,包括遥感影像数据、生态系统类型数据、生态参数数据及野外调查/核查数据。7数据质量控制指标体系本标准规定了全国生态状况调查评估中数据源、数据生产过程及数据产品的质量指标,贯穿了数据源、数据采集、数据生产加工及数据应用的全过程。根据数据类型特征,本标准构建包括遥感影像数据质量、生态系统类型数据质量、生态参数数据质量及野外调查/核查数据质量等四项内容的数据质量控制指标体系(表1)。23表1数据质量控制指标体系内容一级指标二级指标具体要求遥感影像数据质量影像数据基础质量噪音控制除常年积雪地区,一般要求单景影像平均云量、雪量小于10%。受人为干扰影响小、地表景观不易发生变化的区域,可适当放宽时相选择原则上,东北、内蒙古、西北和青藏高原地区采用的遥感影像时相要求在该年6-9月,华北、华中、华东、华南等地区遥感影像时相要求在该年5-10月信息直观效果目标地物的大小、形状、阴影、色调、纹理等解译标志信息突出、明显影像重叠率相邻景影像之间的重叠在4%以上,特殊情况下不少于2%视角选择山区、平地地区的影像侧视角分别不宜大于16°和20°数据资料完备性包括数字影像数据、遥感器参数(遥感器类型、扫描带宽、空间分辨率、光谱分辨率以及其他特征参数)、遥感数据获取时的参数(太阳高度角、轨道高度、太阳倾角、重复周期等)等影像处理质量辐射校正影像辐射校正精度达到85%以上,光谱信息丰富,目标物清晰可见几何纠正对于平原和丘陵、山地,中分辨率和中高分辨率影像控制点残差应分别≤1倍、≤2倍影像分辨率;高分辨率影像控制点残差应分别≤1倍、≤3倍影像分辨率影像配准配准精度要求平原为1个像元,山地2个像元,高山区可放宽到3个像元影像镶嵌影像镶嵌以前接边误差小于1倍像素分辨率,镶嵌后影像要求清晰、色彩均匀影像融合融合结果影像要求目视无重影、无模糊及光谱失真现象,边界清晰、无明显错位,能够反映细部特征遥感影像成果质量数学基础平面坐标系:2000国家大地坐标系;投影方式:以Albers投影为主,区域范围较小可采用高斯-克里格投影;高程基准:1985国家高程基准校正精度对于平原和丘陵、山地,中分辨率影像校正精度分别≤2倍、≤3倍影像分辨率;中高分辨率影像校正精度分别≤2倍、≤5倍影像分辨率;高分辨率影像校正精度分别≤2倍、≤10倍影像分辨率数据完整性遥感数据名称、格式、内容等完整生态系统类型数据质量分类精度属性精度包括地类界、地类属性赋码(三位组合编码)、重要线状地物及其属性代码(两位编码)总体分类精度生态系统分类数据的总体精度>85%,一级分类精度>95%,二级分类精度>85%接边精度对于平原和丘陵、山地,中分辨率影像接边限差分别≤2倍、≤3倍;中高分辨率影像接边限差分别≤3倍、≤7.5倍;高分辨率影像接边限差分别≤3倍、≤15倍分类成果数据数学基础平面坐标系:2000国家大地坐标系;投影方式:以Albers投影为主,区域范围较小可采用高斯-克里格投影;高程基准:1985国家高程基准空间精度行政区划到县级行政单位,具体依据GB/T2260相关要求执行生态参数数据质量反演精度反演精度要求在大规模进行产品生产前完成算法适用性检验与精度分析,针对每个待反演的参数,分别对其反演模型算法进行参数检验、模型拟合能力检验,要求算法通过置信度为95%的假设检验验证精度验证精度最大/平均植被覆盖度、累积净初级生产力、最大/平均叶面积指数、蒸散发、生物量的反演精度应依次大于等于85%、80%、85%、85%、80%2-/REE=实测值反演值反演值验证点数P1REE=-4内容一级指标二级指标具体要求野外调查/核查数据质量生态系统类型野外核查点数量根据生态系统类型及其空间分异特征布设野外核查点,平均每100km2不少于1个核查点,在生态交错带和其他生态系统类型空间异质性大的地区增加核查点数量,在生态系统单一的区域,适当减少野外核查点数量空间外业标定精度优于15m,地面核查GPS空间定位精度优于2m,高程数据精度优于5m时间野外核查与影像获取时间间隔小于1年核查路线根据典型核查点的位置,设置合理并易到达的核查路线数据完整性调查表格要求各项属性填写完整、正确,对漏测项进行解释说明,照片要求目标清晰且命名规范,空间数据格式按照规定提交生态系统参数野外观测样地空间样地空间位置应在生态系统类型一致的平地或相对均一的缓坡坡面上数量根据生态系统类型及其空间分异特征布设野外观测样地,平均每10000km2不少于1个观测样地,在生态交错带和其他生态系统类型空间异质性大的地区增加观测样地数量8数据质量评价方法数据质量评价方法是检验数据质量的手段,一般通过合格/不合格或分值进行质量度量,通过质量报告反应数据质量的整体状况。8.1生态系统类型数据的精度评价通过野外调查/核查数据集,进行全国生态状况调查评估的生态系统类型核查与精度评估。生态系统类型数据的分类精度评价采用混淆矩阵方法评价,根据混淆矩阵能够计算出总体精度和Kappa系数。Kappa系数能够评价整个分类图的精度,条件Kappa系数能够评价单一类别的精度。Kappa系数在<0.00、0.00-0.20、0.20-0.40、0.40-0.60、0.60-0.80、0.80-1.00区间内对应的分类质量分别为很差、差、一般、好、很好、极好。混淆矩阵方法的验证样本数据包括野外核查点、高空间分辨率遥感影像,野外核查点属性指标应包括空间坐标、属性、照片等信息,遥感影像的空间分辨率一般应优于2m。8.2生态参数数据的精度评价生态参数数据包括植被指数、植被覆盖度、净初级生产力、叶面积指数、生物量、蒸散发,通过将地面调查数据与反演结果采用平均相对误差模型REE定量测度,获取评价区内各类型生态参数的反演精度。计算模型如下。式中,P表征生态参数反演精度。根据最大/平均植被覆盖度、累积净初级生产力、最大/平均叶面积指数、蒸散发、生物量的反演精度应依次大于等于85%、80%、85%、85%、80%的要求,判断生态参数的合格情况。9数据集成与汇交9.1数据内容要求按照数据内容完备性要求,提交内容数据类型应完整、准确。生态环境基础数据完备性,包括基础地理数据、环境监测与统计数据、社会经济统计数据以及相关行业数据。生态遥感数据完备性,包括卫星遥感精校正影像、生态系统类型、生态系统参数、生态系统服务功能等数据。地面野外调查/核查数据完备性,包括生态系统实地观测数据、生态系统长期监测数据。调查评估成果数据完备性,包括遥感调查评估报告、图集、中间数据、成果数据。9.2数据格式要求9.2.1基础数据9.2.1.1地面野外调查/核查数据:依据野外数据采集模板,提交Excel(.xls/.xlsx)格式的采集表格,同时提交附带的野外照片数据,采用JPEG(.jpg)格式,照片名称应与Excel文件中的数据记录一致。9.2.1.2全国生态系统长期监测数据:采用Excel(.xls/.xlsx)格式提交。9.2.1.3生态专题空间数据:分为矢量、栅格、表格三类方式提交。对于矢量数据,采用.shp格式;栅格数据采用标准GeoTIFF(.tif)格式,同时包括元数据信息、索引信息(例如.mxd文件)和快视图;表格数据采用Excel(.xls/.xlsx)格式,并应附带提供元数据说明文件。9.2.1.4基础地理数据:采用1:25万国家基本比例尺标准分幅方式存储,矢量数据采用.shp格式;DEM数据采用标准GeoTIFF(.tif)格式。9.2.1.5环境监测与统计数据:主要以文档、表格方式提交。文档格式数据采用Word(.doc/.docx)格式,表格数据采用Excel(.xls/.xlsx)格式,且都应附带提供元数据说明文件。9.2.1.6社会经济统计数据:主要为文档、表格方式。文档格式数据采用Word(.doc/.docx)格式,表格数据采用Excel(.xls/.xlsx)格式,且都应附带提供元数据说明文件。9.2.2遥感相关数据9.2.2.1卫星遥感数据:提交格式为GeoTIFF(.tif)格式,并应附带有元数据说明文件和缩略图文件,具体元数据要求可参考GB/T35643。9.2.2.2生态系统类型数据:采用.shp矢量格式,接边检查具体依据GB/T15968相关要求执行。9.2.2.3生态系统参数数据:主要为栅格方式,采用GeoTIFF(.tif)格式提交。9.2.2.4生态系统服务功能数据:主要为栅格方式,采用GeoTIFF(.tif)格式提交。9.2.3空间数据要求9.2.3.1坐标系:平面坐标系采用2000国家大地坐标系。9.2.3.2高程基准:采用“1985国家高程基准”。9.2.3.3投影方式:根据空间尺度可采用不同的投影方式,以Albers投影为主,如区域范围较小也可采用高斯-克里格投影。9.2.3.4分幅和编号:采用国家基本比例尺地形图的分幅和编号,具体依据GB/T13989相关要求执行。59.2.3.5主比例尺:省级数据主比例尺为1:25万-1:100万;典型区域数据主比例尺为1:1万-1:100万;全国级数据主比例尺为1:100万-1:400万。9.3数据汇交要求9.3.1数据格式:以栅格、矢量数据为主,矢量方式采用.shp格式提交;栅格方式采用标准GeoTIFF(.tif)格式提交。9.3.2报告格式:以文档文件为主,采用Word(.doc/.docx)格式。报告中的图片,采用JPEG(.jpg)格式,分辨率不得低于300dpi,需要单独提交电子版,电子版图片按照图片在文档中的图号进行命名。9.3.3图集格式:以矢量和图片文件为主,矢量成果采用.shp格式,应同时提交全国、各省、各专题的最终制图成果,工程文件以.mxd文件提交,制图成果输出为JPEG(.jpg)格式图片,输出分辨率不低于1200dpi。公开内容地图表示要求具体依据GB/T35764相关要求执行。9.3.4提交方式:以各省级行政区域生态状况调查评估数据提交到国家尺度。省级数据提交以文件夹格式提交,一级文件夹以“XX省数据集”为名,二级文件夹以生态系统类型、格局、质量、功能、问题、野外调查等分别命名,三级文件夹以数据存储的主要内容命名,如“社会经济发展统计数据”等。文件夹路径不宜过深,最好不超过五级文件夹。6
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