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《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》编制说明

附件3

《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(征求意见稿)》

编制说明

《全国生态状况调查评估技术规范》编制组

二〇二〇年七月

目录

一、项目背景情况 (1)

(一)项目背景 (1)

(二)主要工作过程 (2)

二、标准制修订必要性分析 (5)

三、国内外相关标准情况 (6)

(一)国外相关标准 (6)

(二)国内相关标准 (11)

四、基本原则和技术路线 (21)

(一)基本原则 (21)

(二)技术路线 (21)

五、主要技术内容 (22)

(一)适用范围 (22)

(二)规范性引用文件 (23)

(三)术语和定义 (23)

(四)总则 (25)

(五)遥感解译 (25)

(六)野外核查 (28)

(七)生态系统类型解译结果 (31)

六、与国内外同类标准或技术法规的水平对比和分析 (31)

七、实施本标准的管理措施、技术措施、实施方案建议 (32)

八、实施本标准的环境效益及经济技术分析 (33)

《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(征求意见稿)》编制说明

为落实生态环境部“开展全国生态状况评估”职责,以及《全国生态状况定期遥感调查评估方案》(环办生态〔2019〕45号)“建立技术方法规范和质量控制规范,及时转化提升为行业技术规范和国家技术规范,指导生态状况调查评估规范化开展,保障调查评估成果质量”要求,现开展《全国生态状况调查评估技术规范》编制工作。本标准由生态环境部卫星环境应用中心和中国科学院生态环境研究中心成立编制组,共同编制完成。

一、项目背景情况

(一)项目背景

党的十八大以来,中央对生态文明建设作出一系列决策部署,发布了《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》《生态环境监测网络建设方案》《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》等一系列重要文件。开展生态状况调查评估,是落实党中央、国务院决策部署的重要支撑。

2000年以来,生态环境部(原环境保护部、环境保护总局)联合中国科学院等相关部门完成了3次全国生态状况调查评估。分别是2000年全国生态环境调查、全国生态环境

十年变化(2000-2010年)遥感调查与评估、全国生态状况变化(2010-2015年)调查评估。特别是2018年完成的全国生态状况变化(2010-2015年)调查评估,为生态保护红线划定、中央环境保护督察、“绿盾”国家级自然保护区监督检查专项行动、京津冀和长江经济带等区域生态环境保护规划编制提供了重要支撑。

本标准的任务来源主要是根据生态环境部“三定”职责,以及《全国生态状况定期遥感调查评估方案》(环办生态〔2019〕45号)中“建立技术规范”的要求,制定本标准。由生态环境部卫星环境应用中心和中国科学院生态环境研究中心参与本标准的编制。2020年2月,自然生态保护司将关于技术规范申请绿色通道的请示报请黄润秋副部长,经黄润秋副部长审定,批准技术规范通过生态环境部绿色通道立项流程。

生态系统遥感解译与野外核查是生态状况调查评估的重要前期工作,为全国生态状况调查评估提供重要基础数据,遥感解译的规范化开展对整个调查评估工作具有极为重要的意义。生态系统遥感解译与野外核查技术规范是全国生态状况调查评估技术规范体系之一,规定了遥感数据的处理与解译、生态系统分类体系、野外核查等内容,将为后续野外观测、生态评估提供规范化的基础数据支撑。

(二)主要工作过程

技术规范编制组在前期项目研究、文献资料分析和国内外相关研究成果调研的基础上召开了研讨会,讨论并确定了开展技术规范编制工作的原则、程序、步骤和方法,形成了技术规范初稿。

2016年4月,基于《全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查与评估》项目,编制组形成了《全国生态状况定期调查和评估技术指南(初稿)》(以下简称《技术指南(初稿)》),于27日组织召开了专家咨询会,并根据专家意见进行了修改和完善。

2017年2月,编制组基于《全国生态状况变化(2010-2015年)调查评估》项目实施,对《技术指南(初稿)》进行了修改和完善。

2018年,经过多轮内部讨论,编制组围绕《技术指南(初稿)》的内容和技术方法进行讨论,作了进一步的修改完善。

2019年4月,编制组召开内部讨论会,围绕技术规范内容、技术方法等开展讨论,从技术规范的角度对《技术指南(初稿)》进行完善和格式统一,确定了技术规范编制整体框架。

2019年5月,编制组召开内部讨论会,继续对技术规范格式、相关定义和内容设置作了进一步明确。

2019年8月,编制组组织召开专家咨询会,主要邀请地方生态环境保护技术单位从事生态状况评估的专家开展咨

询与讨论,从指导生态状况定期调查评估的各项具体工作角度出发,详细梳理和讨论了技术规范中规定的具体内容、指标和技术方法等。

2019年11月,编制组组织召开专家研讨会,主要邀请高校、科研单位和相关行业的技术单位从事生态状况评估的专家开展咨询与论证,从技术规范编制的流程、形式,以及与行业已有标准的衔接等角度,对技术规范的定位、内容等进行了进一步明确。

2019年11月,编制组在“全国生态状况定期遥感调查评估技术培训班”上征求了省市级生态环境保护单位及下属技术支撑单位的意见,结合地方工作实际情况,从指标体系、技术方法和具体内容等方面对技术规范进行了修改完善。

2020年2月,自然生态保护司将关于技术规范申请绿色通道的请示报请黄润秋副部长,经黄润秋副部长审定,批准技术规范通过生态环境部绿色通道立项流程。

2020年3-4月,自然生态保护司以视频会议形式,不定期组织召开了4次技术规范编制讨论会,标准所技术负责相关同志参会并对现有标准存在问题和下一步工作流程进行了专题指导。编制组根据规范体系的内容对标准征求意见稿和编制说明进行修改完善,并形成工作时间计划表。

2020年5月,自然生态保护司以视频会议的形式召开了全国生态状况调查评估技术规范征求意见稿专家技术审查

会,标准所技术负责相关同志参会。经专家审查打分,技术规范征求意见稿全部通过,同时,专家对技术规范征求意见稿提出了修改建议,编制组根据专家意见和建议对技术规范和编制说明征求意见稿进行了修改完善。

二、标准制修订必要性分析

全国生态状况调查评估技术规范包括生态系统遥感解译与野外核查技术规范;森林、草地、湿地和荒漠生态系统野外观测技术规范;数据质量控制与集成技术规范;生态系统格局、质量、服务功能和问题评估技术规范;以及项目尺度生态影响评价技术规范。生态系统遥感解译与野外核查技术规范是全国生态状况调查评估技术规范体系之一,本标准的制定具有极为重要的意义,主要体现在以下几个方面:(1)定期开展全国生态状况调查评估的要求

全国生态状况调查评估是一项重要的基础国情调查,对于全方位支撑生态环境监督管理、推动优化国土空间开发布局、有针对性地实施生态保护修复工程、维护国家和区域生态安全、建设美丽中国具有重要意义。机构改革后,调查评估是生态环境部的重要职责之一。因此,统一规范技术体系,明确任务分工,可为定期开展生态状况调查评估提供有力保障。

(2)完善生态状况调查评估指标体系与制度的要求

研究建立遥感解译、野外观测与验证、生态状况评估、

项目尺度生态影响评估、数据质量控制与集成等技术体系,可以及时转化提升为行业技术规范和国家技术规范,指导生态状况调查评估规范化开展,保障调查评估成果质量。

(3)规范化开展生态系统遥感解译与野外核查的要求

遥感解译技术具有较强的主观性,不同的解译方法,得到不同的解译结果,对后续野外观测和生态评估具有重要影响,所以需要对解译步骤、分类体系和野外核查等进行规范化,尽可能使解译结果具有一致性。目前急需制定一套针对生态系统类型,服务于全国生态状况调查评估的遥感解译与野外核查技术规范。

三、国内外相关标准情况

(一)国外相关标准

目前,国际上先后实施了生态系统或土地利用长期研究计划。国际地圈生物圈计划(IGBP)和国际全球环境变化人文因素计划(IHDP)共同推进完成了一套全球土地覆被分类体系和解译数据。美国和欧洲共利用遥感手段研制了5套全球地表覆盖数据产品,其中的三套全球1 km地表覆盖产品分别由美国地质调查局(USGS),马里兰大学(UMD)和波士顿大学等美国机构开发,第四套1 km产品是由欧洲开发的GLC2000。欧洲航天局(ESA)通过全球合作完成了300 m 分辨率的全球地表覆盖测图(GLOBCOVER)。

国际地圈生物圈计划(IGBP)于1995年共同拟定并发

表了《土地利用/土地覆被变化科学研究计划》。美国国家航空航天局(NASA)发布的土地覆被数据,主要基于MODIS 数据,运用先验知识和决策树的分类方法,进行计算机解译生成;1992-1993年的数据主要运用非监督分类的方法对12个月NDVI月最大合成数据进行了分类。MCD12Q1数据前两个波段为地表覆盖数据,对植被的分类较为细致,第一波段为IGBP全球植被分类,定义了17个类别,包括11个自然植被类别,3个人为改变类别和3个非植被类别,具体分类体系见表1。

美国马里兰大学(UMD)于1998年制作了土地覆盖分类体系,并基于监督分类方法,共解译分出14个不同土地覆盖类型。美国国家航空航天局(NASA)的MODIS数据第二波段为马里兰大学(UMD)植被分类,相较于IGBP,少了永久湿地、农用地/自然植被的镶嵌体、雪和冰三类,其他分类参考表1。IGBP和马里兰大学的分类体系均侧重于植被的类型,将林地和草地分了10多种类型,而弱化了城镇、水体等体系分类。

《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》编制说明

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美国地质调查局(USGS)全球土地覆盖数据(GLCC),是在国际上广泛被用于陆面过程模式的土地覆盖分类数据,该数据的分类体系是美国地质调查局( USGS)于1990年代初综合了土地利用类型和植被覆盖类型,运用计算机自动化解译技术,形成全球24 种类型的分类体系,具体见下表。还在2002年启动了一个为期5年的“地理分析和动态监测计划(GAM)”项目,利用影像数据完成森林、草地、灌木、水体和湿地、冰雪和裸地等6类全球土地覆盖类型制图,并每年更新。

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欧盟科学中心(EC)开发的全球土地覆被产品(GLC2000),在2000年提供全球范围内统一的土地覆被数据库,GLC2000项目的分类体系使用粮农组织土地覆被分类系统(LCCS),基于遥感数据,运用非监督分类的方法,共分为了22个类别,植被类型和洪泛区分类较为细致,人工表面、水体、荒地等分类相对较粗,具体见下表。

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欧洲航天局(ESA)通过全球合作完成了300 m分辨率的全球地表覆盖测图(GLOBCOVER),分辨率300 m,采用“美国食品和农业组织的地表覆盖分类系统”作为分类标准。

分类体系包括22个类别,更加侧重森林等植被及农田的分类,对于人工利用的土地分类相对较粗,具体见下表。

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(二)国内相关标准

中国在地表覆盖遥感解译方面做了大量的工作,主要有自然资源部门(国土部门)开展的国土调查,形成的数据产品,并发布了相应的标准规范;中国科学院基于土地覆被遥感监测工作,形成了中国土地资源分类体系和相应的数据产品;原国家测绘部门牵头形成的地理国情普查分类体系与数

据产品,更加侧重土地利用和土地属性。此外,根据相关研究和项目需要,国家基础地理信息中心形成了30 m全球地表覆盖遥感制图数据产品(GlobeLand30-2010);清华大学宫鹏研究团队完成了30 m分辨率全球土地覆盖数据(FROM-GLC)。此外,还有北京师范大学成功绘制1:10万全南极洲土地覆盖图;中国林业科学研究院和中国科学院地理科学与资源研究所等单位在东南亚开展土地覆盖变化监测项目;中国农业科学院等单位与西亚国家联合开展荒漠化监测项目等等。

自然资源部门(国土部门)在第二次和第三次全国土地调查时,发布了《GDPJ 06-2013 遥感影像解译样本数据技术规定》《TD/T 1014-2007 第二次全国土地调查技术规程》《TD/T 1055-2019 第三次全国国土调查技术规程》等技术规范。分类体系在第二次国土调查时采用了二级分类,包括一级类12个、二级类57个;第三次国土调查在《GB/T 21010-2017土地利用分类体系》的基础上进行了归并,共分为13个一级类和56个二级类,具体见表5。国土部门主要基于遥感影像和样本数据,运用人工解译提取的方式,对土地利用进行了解译,解译数据更加侧重于土地利用的属性。

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中国科学院形成的一套土地资源分类体系,包括6个一级类,26个二级类,以及部分三级类。中国科学院的分类体系较为详细,但生态系统类型与已开展的2000年全国生态环境调查、全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查与评估、全国生态状况变化(2010-2015年)调查评估等工作内容存在差别。

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地理国情普查分类体系更加侧重土地利用和土地属性,类型较多,除地理单元及界线和地形两大类外,共分为10大类,44个二级类,54个三级类。地表覆盖数据涉及6大类,26个二级类,35个三级类;地理国情要素数据涉及4大类,18个二级类。

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