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福建31选7玩法介绍:基于煙霧輪廓的森林火災檢測的解決方案

基于煙霧輪廓的森林火災檢測的解決方案
森林火災是一種世界性的嚴重自然災害,既破壞森林資源,對野生生物和人的生命財產造成損害,又對區域生態環境和全球氣候系統造成嚴重影響。遙感、地理信息系統技術為人類研究防災減災工作提供了有效手段。MODIS影像因具有較廣的光譜覆蓋范圍(0.62~14.385 txm,共36個波段)及每天2次覆蓋全球的動態監測能力、多通道的250 m、500 m和1 km數據為局部(1oca1)、區域(region)和全球(globa1)的火災制圖提供了新的數據源,國內外學者對火災監測和制圖展開了廣泛的研究,基于遙感的火災監測可以分為火點(hotspot)探測和火災后跡地(bum scar)識別兩大類 ,而火點自動識別是提高火災遙感監測響應速度的關鍵。

1.引言

体彩福建31选7历史开奖结果查询 www.llyvtk.com.cn     森林火災是一種世界性的嚴重自然災害,既破壞森林資源,對野生生物和人的生命財產造成損害,又對區域生態環境和全球氣候系統造成嚴重影響。主要表現為:(1)植物燃燒大氣排放大量的溫室氣體(CO2,CO,CH,NO )并形成氣溶膠,不僅改變了大氣化學成分,而且可能直接影響輻射平衡和全球氣候系統口  ;(2)破壞區域生態環境的生產功能,導致動物棲息地和生物多樣性的減少扭  ;(3)改變了植被演替方式和生物營養循環。

    遙感、地理信息系統技術為人類研究防災減災工作提供了有效手段。MODIS 影像因具有較廣的光譜覆蓋范圍(0.6214.385 txm,共 36 個波段)及每天 2 次覆蓋全球的動態監測能力、多通道的 250 m、500 m 1 km 數據為局部(1oca1)、區域(region)和全球(globa1)的火災制圖提供了新的數據源,國內外學者對火災監測和制圖展開了廣泛的研究,基于遙感的火災監測可以分為火點(hotspot)探測和火災后跡地(bum scar)識別兩大類  ,而火點自動識別是提高火災遙感監測響應速度的關鍵。

2.檢測區域及數據準備

    2.1  檢測區域

    本方案將下圖中所示的紅色區域(阿拉斯加)作為實驗區對基于煙霧輪廓的火災檢測方法進行說明。

 

1.實驗區范圍

    2.2  數據準備

    ①.  火災檢測用數據為 MODIS 1B 級技術;

    ②.  用于比較火災檢測精度的 NASA 提供的 MOD14 數據;

    ③.  用于驗證火災發生是否真實發生的 AFS(Alaska Fire Service)2005 年火災記錄數據。

3.技術路線

    3.1  波段提取

    本方案的計算過程主要使用了 MODIS 數據的第 1 和第 21 波段,其中第一波段波長為 620-670nm,空間分辨率為 250m。此波段主要用于提取煙霧使用。第 21 波段波長為 3.660-3.840μm,分辨率為1km,主要用于判斷相元閾值是否具有發生火災的閾值特征。

    3.2  數值的拉伸

    將波段 1 和波段 21 分別轉換為反射率和灰度溫度。使用線形函數將 1 波段的反射率由原來的0.1-0.3 進行數值拉伸轉換成 0-1。

    3.3  煙霧輪廓提取與二值化處理

    本方案在提取煙霧輪廓時使用了 Sobel 邊緣增強方法,將 X 方向上和 Y 方向的值相乘平均后,進行二值化處理。此閾值為輪廓強度的 4 分之 1,再將二值化后的輪廓逐一編號,即:貼標簽。下圖3為煙霧輪廓的提取結果。

3.煙霧輪廓的提取結果

    3.4  輪廓的直線近似

    按照輪廓的每一個標簽,將相元點的坐標值用最小二乘法進行直線近似計算。計算結果如圖 4所示。在圖中可以看到在煙霧的中央出現了一條直線,直線的一端為火點。

4.計算出的直線與實際煙霧影像疊加效果圖

    3.5  火災的判別

    運用計算出的直線判別火災方向的方法首先是在直線上取 4 個點,并用最小二乘法算出輪廓強度的傾斜,強度大的方向可以被視為有火災發生。 最后對在與火災方向一致的直線其端點消失位置周圍的 12 個相元點進行閾值測試,超過 311K 以上的即為火災發生區域。但有兩種情況例外:

    ①. 輪廓相元數量大于 2000

    ②. 到輪廓的最大距離大于 200

4.結果

    經過上述處理最終得到的結果如圖 5 所示。當時阿拉斯加的中心區域云量較少, 可以較容易分辨出因火災而產生出的煙霧,將計算得到的煙霧影像與實際發生火災的記錄數據進行疊加后的結果如圖6 所示。

5.計算得出的檢測結果

(紅色部分為被檢測出的發生火災區域)

    經比較發現計算得出的圖5中所顯示的紅色部分即火災發生區域與火災記錄數據完全吻合,按照本方案所計算出的結果與MOD14和火災記錄數據比較后的吻合率如下圖6和表1所示。

6.計算結果與驗證數據及 MOD14 的比較圖

1.2005 8 10 日驗證結果

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