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HJ 1340-2023 生物多样性（陆域生态系统）遥感调查技术指南

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中华人民共和国国家生态环境标准
HJ 1340—2023
生物多样性（陆域生态系统）遥感调查
技术指南
Technical guidelines for biodiversity (terrestrial ecosystem) survey by
remote sensing
本电子版为正式标准文本，由生态环境部环境标准研究所审校排版。
2023-12-29 发布 2024-04-01 实施
生 态 环 境 部
 
发 布
HJ 1340—2023
i
目 次
前 言..................................................................................................................................................................... ⅱ
1适用范围...........................................................................................................................................................1
2规范性引用文件...............................................................................................................................................1
3术语和定义.......................................................................................................................................................1
4调查基本原则...................................................................................................................................................2
5技术流程与工作程序.......................................................................................................................................3
6工作方案编制要求...........................................................................................................................................4
7数据获取和预处理...........................................................................................................................................4
8遥感指标提取...................................................................................................................................................5
9遥感指标分析与应用.......................................................................................................................................9
10 成果及归档.....................................................................................................................................................9
附录 A（规范性附录） 卫星数据收集及预处理.......................................................................................... 10
附录 B（规范性附录） 航空遥感数据获取及预处理...................................................................................12
附录 C（资料性附录） 主要调查指标及遥感获取方法...............................................................................14
附录 D（资料性附录） 生物多样性遥感调查报告编制目录...................................................................... 18
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ii
前 言
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，切实有效推动生态文明建设，统一规范生物多样性（陆域
生态系统）遥感调查技术、方法和指标体系，进一步将遥感技术纳入常规生物多样性调查工作，加强和
完善我国生物多样性观测网络建设，提高区域生物多样性观测和预警能力，制定本标准。各地可结合实
际情况，参考制定本地标准。
本标准规定了生物多样性遥感调查的对象、技术流程与工作程序、工作方案编制、遥感数据获取、
指标提取、指标分析以及成果归档等方面的要求。
本标准的附录 A和附录 B为规范性附录，附录 C和附录 D为资料性附录。
本标准为首次发布。
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、中国科学院植物研究所、中国环境科学研究
院、生态环境部南京环境科学研究所、四川省环境保护科学研究院。
本标准生态环境部 2023 年12 月29 日批准。
本标准自 2024 年4月1日起实施。
本标准由生态环境部解释。
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1
生物多样性（陆域生态系统）遥感调查技术指南
1 适用范围
本标准规定了生物多样性（陆域生态系统）遥感调查的对象、技术流程与工作程序、工作方案编制、
遥感数据获取、指标提取、指标分析以及成果归档等方面的要求。
本标准适用于区域层面利用卫星遥感、航空遥感、地面遥感技术（传感器包括但不限于：多光谱/
高光谱成像仪、高分辨率相机、荧光探测传感器、热红外相机、激光雷达、合成孔径雷达等）进行陆域
范围内的生物多样性遥感调查工作。所指区域包括了生物多样性保护优先区域、自然保护地、行政区域
及其他有类似需求的区域；所涉及生物多样性指标主要为生态系统、重要物种及相关生境，不涉及遗传
多样性。
2 规范性引用文件
本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。
凡是未注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。
GB/T 13989 国家基本比例尺地形图分幅和编号
GB/T 14950 摄影测量与遥感术语
GB/T 15968 遥感影像平面图制作规范
GB/T 34514 陆地观测卫星遥感数据分发与用户服务要求
HJ 1166 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
CH/T 8023 机载激光雷达数据处理技术规范
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
生物多样性 biodiversity
生物（动物、植物、微生物）与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括
生态系统、物种和基因三个层次。本标准中的生物多样性主要指陆域生态系统的生物多样性，遥感指标
不涉及遗传多样性。
3.2
生态系统干扰 ecosystem disturbance
来自于生态系统外部某种因子的突然作用或连续存在因子的超出正常范围的波动，会引起生态系统
结构或者功能发生部分甚至全部的明显变化，包括地质灾害、气象灾害、人类活动等。
3.3
植被覆盖度 fractional vegetation cover
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2
单位面积内植被（包括叶、茎、枝）垂直投影面积所占百分比。
3.4
地上生物量 above ground biomass
植物的叶、茎、枝等组成在土壤以上的生物量。
3.5
净初级生产力 net primary production
绿色植物在单位面积、单位时间内所累积的有机物数量，是由光合作用所产生的有机质总量中扣除
自养呼吸后的剩余部分。
3.6
植被聚集指数 clumping index
表征植被冠层中叶子的随机和聚集分布情况，是生态过程模型中重要的冠层结构参数。
3.7
可见光遥感 visible spectral remote sensing
传感器工作波段限于可见光波段范围内的遥感。
[GB/T 14950, 定义 3.8]
3.8
高光谱遥感 hyperspectral remote sensing
在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取光谱分辨率高于百分之一波长达
到纳米（nm）数量级，光谱通道数多达数十甚至数百的遥感技术。
[GB/T 14950, 定义 3.14]
3.9
微波遥感 microwave remote sensing
传感器工作波段限于微波波段范围之内的遥感。
[GB/T 14950, 定义 3.10]
3.10
激光雷达 lidar
发射激光束并接收回波信息获取目标三维信息的系统。
[GB/T 14950, 定义 4.150]
3.11
重要物种 important species
本标准中重要物种包括但不限于国家一、二级重点保护物种、省级或地方重点保护物种、旗舰种、
珍稀濒危物种、特有种、受威胁物种、极小种群、外来入侵物种以及对气候和环境变化具有指示意义的
物种。
4 调查基本原则
4.1 科学性
生物多样性遥感调查应坚持科学、严谨的技术方法和规范的流程，保证调查结果的一致性，对于调
查和监测的指标，都需要对其进行精度验证。
4.2 可操作性
根据需求和调查区域的具体情况，选取操作性强的指标和计算方法，保障常态化的定期调查。
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4.3 全面与重点相结合
对调查区域进行全面遥感调查，并结合调查区域的具体特点，对重要生态系统、重要物种的生境开
展重点调查。
4.4 最小干扰原则
在对生态系统进行研究和监测时，尽量减少对生态系统的干扰和影响，以确保获取的数据和信息真
实反映自然状态。
5 技术流程与工作程序
生物多样性遥感调查工作，以摸清生物多样性本底、完善生物多样性观测网络、服务保护状况评估
为目标，以遥感技术为主要手段，以生态系统和重要物种及生境为主要对象，开展本底和周期性调查，
结合地面数据，开展深入分析，形成定期报告，服务于生物多样性保护工作。生物多样性遥感调查技术
流程和工作程序见图 1。
图1生物多样性遥感调查技术流程和工作程序
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4
6 工作方案编制要求
生物多样性遥感调查工作应根据工作要求和区域特点，制定科学合理、可操作性强的工作方案，具
体应包括区域概况、数据来源、技术路线、调查内容与指标、质控方法、参加人员、时间进度等方面。
7 数据获取和预处理
7.1 基础资料收集及空间化处理
7.1.1 资料内容
基础资料包括区域内的重要物种资源、关键生态系统、生物多样性保护方面的最新资料，以及气象、
水文、地形等相关自然状况和人口分布、开发建设等相关社会经济状况数据资料。
7.1.2 空间化处理
将可空间化的基础资料进行空间化处理，包括坐标转换、投影转换和数据序列化处理等，统一为一
致的坐标和投影。
7.2 地面调查数据获取及处理
7.2.1 调查内容
地面调查为开展遥感指标提取提供所需要的模型参数，以及为检验和提高遥感指标测量精度提供地
面验证数据。主要内容包括植被遥感参数地面测量、生态系统类型、干扰类型的地面核查等。
7.2.2 固定样地/核查样点设置
固定样地用于进行植被遥感参数的地面测量，布设应遵循以下原则：
a） 在不同海拔、不同地形地貌区设置；
b） 能够反映当地的主要生物多样性特征；
c） 不易被自然灾害或人为破坏；
d） 尽可能与巡护线路、重点调查物种、调查样带（线、点）结合，并根据所在区域生态系统类型，
设置合适的样方大小。
核查样点根据生态系统类型和干扰类型的地面核查要求确定，适当考虑陆域生态系统不同特征，差
别化设定核查样点设置规则，尽量覆盖所有类型。
7.2.3 地面调查数据处理
地面调查数据处理包括以下流程：
a） 进行数据筛选，剔除异常数据，对缺失数据进行插补，确保数据完整和连续；
b） 对数据结构进行标准化、规范化处理，统一数据格式并进行规范化存储，注明数据来源和数据
格式；
c） 对调查数据或采样数据进行加工处理，生成遥感指标提取和验证所需要的数据。
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7.3 遥感数据获取及预处理
生物多样性遥感调查所采用的遥感数据源包括卫星遥感、无人机和有人机等航空遥感数据。
7.3.1 卫星遥感数据
根据调查区域的特点，搜集历史卫星遥感数据，并定期获取不同分辨率的卫星数据。低分辨率卫星
数据以 250 m～1000 m 空间分辨率的卫星数据源为主，中分辨率卫星数据以 15 m～30 m 空间分辨率的
卫星数据源为主，高分辨率卫星数据以优于 10 m 空间分辨率的卫星数据源为主，可根据工作目标进行
调整。具体数据获取及预处理流程见附录 A。
7.3.2 航空遥感数据
航空遥感平台获取的数据能够连接地面调查和卫星遥感，包括无人机和有人机航空平台，可搭载多
种类型传感器。具体数据获取及预处理流程见附录 B。
8 遥感指标提取
结合遥感数据特点和优势，生物多样性遥感调查的重点为生态系统层次和物种层次，具体包括生态
系统空间分布、干扰状况、结构功能和重要物种及生境状况 4个方面，为开展区域内生物多样性保护及
威胁状况评估提供科学一致、长时间序列的空间化信息。同一区域相同指标应采用统一的分辨率，为保
证数据质量，每个指标均应进行质量控制，达到相应精度要求。
8.1 生态系统类型空间分布
8.1.1 指标与方法
8.1.1.1 生态系统类型
生态系统类型参考 HJ 1166 执行，类型划分为两级，一级类型包括森林生态系统、灌丛生态系统、
草地生态系统、湿地生态系统、农田生态系统、城镇生态系统、荒漠生态系统和其他，二级生态系统类
型划分体系见附录 C中表 C.1，可在此框架下，根据区域特点自行定义三级类型。
生态系统类型遥感调查可采用机器分类和人工判读相结合的方法，调查方法及流程可参考附录 C。
对生态系统类型的空间分布，可通过空间专题图、定性或定量描述的方式进行展示和表达。
8.1.1.2 生态系统面积和比例
对各类生态系统，通过计算该类型所有斑块面积之和，统计得到该类型生态系统面积。通过计算该
类型生态系统面积与区域总面积的比例，得到该类型生态系统比例。
8.1.1.3 自然生态系统比例
自然生态系统比例为区域内除农田和城镇之外的所有生态系统类型面积占区域总面积的比例。
8.1.2 遥感数据源
生态系统一级类型所采用的卫星遥感数据源空间分辨率优于 30 m，二级类型所采用的卫星数据源
空间分辨率优于 10 m，对于植被类型复杂区域采用的影像空间分辨率优于 2 m。所采用卫星数据源的
时相以植被生长季为宜，针对具体类型可采用多时相的卫星数据，也可结合高光谱或合成孔径雷达等载
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荷数据。
8.1.3 调查时间和频次
生态系统类型信息提取频次可每年 1次，尽量选取不同年份同一时间段的数据，涉及不同调查目标
和任务的特殊类型调查可适当增加调查频次。
8.1.4 数据精度
生态系统类型遥感调查结果需根据实地调查数据或更高分辨率更高精度影像开展质量控制和精度
评估，要求一级类型总精度高于 90%，二级类型总精度高于 80%。
8.2 生态系统干扰状况
8.2.1 指标与方法
8.2.1.1 干扰类型
生态系统干扰包括自然干扰和人为干扰，类型参见附录 C中表 C.2，干扰类型一般通过人工解译、
计算机分类或地面监测的方法获得。
8.2.1.2 干扰面积和分布
干扰面积指一次干扰中生态系统所受到直接影响的面积大小。
干扰分布指不同干扰类型的空间分布，可通过空间专题图、定性或定量描述的方式进行展示和表达。
8.2.1.3 干扰起止时间
干扰起止时间指一次干扰从开始到结束的时间，干扰持续时间表现为生境发生变化开始至生境变化
稳定之间持续的时间。
8.2.1.4 干扰强度
干扰强度是指一定面积的区域受某种外界影响而产生的扰动程度，可通过单位面积受干扰生境面积、
干扰持续时间等相关指标来评估干扰强度。
8.2.2 遥感数据源
生态系统干扰所采用的遥感数据源应为优于 5 m 空间分辨率的可见光遥感数据，时相无固定要求，
可采用多时相数据。激光雷达、合成孔径雷达数据可作为光学遥感数据的补充。
8.2.3 调查时间和频次
对于人类活动干扰，调查频次应保证每年 1次；对于自然干扰和重点关注的人类活动干扰，需要在
干扰发生后的最短应急时间内进行调查。
8.2.4 数据精度
干扰类型的遥感识别结果需根据实地调查数据开展精度评估和质量控制，要求二级类型总精度高于
90%，三级类型总精度高于 80%，最小上图图斑为 6×6个像元。
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8.3 生态系统结构和功能遥感参数
8.3.1 指标与计算方法
8.3.1.1 植被覆盖度
植被覆盖度主要反映了植被的覆盖比例，具体计算方法见附录 C。
8.3.1.2 地上生物量
地上生物量是林分、林龄、密度、演替阶段以及生产力的一个间接反映指标，是影响生物生境选择
和生物多样性的重要指标，具体计算方法见附录 C。
8.3.1.3 净初级生产力
净初级生产力是生产者能用于生长、发育和繁殖的能量值，也是生态系统中其他生物成员生存和繁
衍的物质基础，具体计算方法见附录 C。
8.3.1.4 植被聚集指数
植被聚集指数描述叶片在空间上的分布特征,比如是随机分布、有规律的分布还是聚集分布，是反
映冠层结构的重要参数，具体计算方法见附录 C。
8.3.1.5 冠层高度
冠层高度是指树木冠层顶端相对于地面的高度，用来反映生境范围内植被在垂直维度的总体情况。
冠层高度模型（CHM）基于数字表面模型（DSM）和数字高程模型（DEM）二者的差值得到，具体计
算方法见附录 C。数字表面模型（DSM）表示地表及地表以上所有物体的高度信息，一般通过激光雷
达、立体摄影测量等技术获取点云数据生成。数字高程模型（DEM）表示地表的高程信息，是不考虑
地表以上物体的高程数据模型，主要通过激光雷达、雷达干涉测量、遥感数据解译、地面测量等手段得
到。
8.3.1.6 冠层高度剖面
冠层高度剖面是指冠层在垂直方向的分布情况，反映了林分垂直结构的复杂性，也是预测鸟类、昆
虫及其他生物的生境和生物多样性的重要指标。冠层高度剖面的计算是基于激光雷达数据，用一定高度
间隔内（如 0.5 m）点云数量/能量占总点云数量/总能量的比值表示，即分层覆盖度随高度变化的分布。
8.3.2 遥感数据源
植被覆盖度、地上生物量、净初级生产力调查需采用低分辨率遥感数据源，重点区域采用中高分辨
率的遥感数据源。
冠层高度和冠层高度剖面的数据源为卫星或航空平台的激光雷达遥感数据。当有经济可行的数据源
时可全陆域开展此项工作，否则可考虑使用无人机平台针对局部重点区域开展监测。
8.3.3 调查时间和频次
生态系统结构和功能参数的遥感调查时间需覆盖调查区域内的植被生长季节。
植被覆盖度调查频次为每月 1次；草地和湿地地上生物量调查频次为每年 1次，森林地上生物量调
查频次最低为每 5年1次；净初级生产力的调查频次为每年 1次；冠层高度和冠层高度剖面调查频次为

标签： #技术

摘要：

中华人民共和国国家生态环境标准HJ1340—2023生物多样性（陆域生态系统）遥感调查技术指南Technicalguidelinesforbiodiversity(terrestrialecosystem)surveybyremotesensing本电子版为正式标准文本，由生态环境部环境标准研究所审校排版。2023-12-29发布2024-04-01实施生态环境部 发 布HJ1340—2023i目次前言....................................................................................................

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