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十大靠谱网赌遥感专业同学积极开展木里火灾火情监测
2020-04-22 20:32  

1.灾情状况及背景

2020年3月28日,四川省木里藏族自治县项脚乡发生森林火灾。火场(图 1)位于木里县东南部,西侧距离木里县城约5千米,东侧距离西昌市约96千米。

火势蔓延十分迅速,灭火救援力量紧急集结,至4月4日火势得到基本控制,经济损失与人员损失都令人扼腕。利用卫星遥感监测森林火情在我国可追溯至20世纪80年代。从1987年成功利用极轨气象卫星监测大兴安岭“5•6”特大森林火灾开始,我国利用气象卫星数据监测森林火灾已有30多年的历史,其技术已日趋成熟。

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图 1 火场位置

2.遥感技术

3月28日火灾发生时,高分一号卫星、高分四号卫星,日本葵花-8号卫星、Sentinel卫星,风云卫星等均有过境。利用卫星遥感可以大范围监测森林火灾,快速确定火灾的位置,估算火灾面积,目前的卫星遥感林火监测系统是在卫星过境期间将资料接收并存储,卫星过境后再对卫星数据进行预处理、火点判识、火点定位分析等计算及处理。对于森林防火这种时效性敏感的防灾工作,晚半个小时监测到火情,可能会增加巨大损失,有的甚至会错过最佳灭火时机。如果能在卫星过境的同时就进行火点判识及火点定位分析处理,使相关部门实时地获取森林火情的有关信息,将可提高扑救森林大火的快速响应能力。火场卫星影像数据如图 2。

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图 2 遥感影像火情实况

3.方法过程

十大靠谱网赌遥感科学与技术专业17与18级学生,迅速自由成组,在国家遥感卫星中心公布遥感影像数据后,第一时间查看火灾情况并对火情进行监测,成功提取着火点及火点面积等信息。

2017级遥感科学与技术专业唐荣奇小组(成员:唐荣奇、刘晴宇、候冠宇、严燕、王馨悦、魏志民)

唐荣奇小组利用Terra卫星的L0级数据,程序自动读取其中的红外数据集以及地表反照率数据集。程序利用普朗克方程进行亮度温度的计算,利用CID归一化云检测指数去除图像上的云,按照一定的筛选规则识别出火灾像元,并且自动进行重投影输出图像。

以下是程序运行中建立地理查找表的过程图 3:

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图 3 程序建立地理查找表

2017级遥感科学与技术专业王文琦小组(成员:王文琦、陈静、张丽平、李航、严欣钰、陈樟锴、黄坤琳)

王文琦小组利用高分4号卫星数据,通过计算表观反射率和亮温等参数。针对昼间与夜间亮温差异,分别使用阈值进行判别,对火点进行筛选和提取并计算火灾影响范围。

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(1)计算表观反射率

表观反射率(apparent reflectance)是指大气层顶反射能量与太阳入射能量的比值,利用表观反射率能够对火点监测中的非火点信息进行剔除如图 4。

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图 4 地表反射率计算结果

(2)亮温计算

亮温,即亮度温度(brightness temperature),是与观测物体辐射出射度相等的黑体温度,其在数值上等同辐射温度。针对火点像元的监测就是基于火点像元与背景常温像元在红外波段亮温有较大差异而开展,亮温计算结果如图 5。

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图 5 亮温计算结果

(3)火点提取

根据表观反射率和亮温的计算结果,与实际的表观反射率和昼夜亮温的阈值进行对比,对异常点进行判别和筛选,最终提取出火点。

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2018级遥感科学与技术专业程帆小组(成员:程帆、苗云鸿、贺晨、李汶锴)

程帆小组基于风云4号卫星数据采用了监督分类法和提取NDVI分析的方法提取火点。

(1)预处理及火点提取

预处理指对实验数据进行一个合适的配置,使其更符合实际情况和数据处理的条件。用ENVI自带的IDL程序进行编码,对数据利用GLT文件重投影,并通过循环寻找数据中DN值最大的9个点,这些点即为着火点,并通过程序得到这些着火点的经纬度,并输出在csv文件中。

(2)火烧迹地提取

火烧迹地指森林中经火灾烧毁后尚未长起新林的土地。提取方法选择监督分类法和NDVI变化对比两者协同分析的方法。具体步骤为:生成图片-重分类-提取ROI-最小距离法-完成监督分类-进行平滑处理。

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4.成果分析

唐荣奇小组成果:

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图 6 3.30日木里火情火点

图 6结果分析可知,2020年3月30日仍在燃烧的区域如上图红色区域所指示,图上可以看出已经分化形成了两大块火点,根据像元面积以及像元个数可以估算出在燃烧的面积大约为7km²。

王文琦小组成果:

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图 7 过火区域遥感影像

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图 8 3.30日木里火情火点分布及影响范围

如图 8所示,此次森林火灾的主要火点位于木里县东南部,其他区域存在零星火点。3月30日虽然已经组织了消防员进行扑救,但遥感影像监测到的火情影响区域仍然十分明显,且面积较大约为12.9km²。

程帆小组成果:

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图 9 凉山自治州高程

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图 10 西昌市火灾火点

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图 11西昌市火烧迹

对西昌市火灾进行着火点提取,与高分辨率影像数据对比后结果较为准确。由图 10、图 11火情发展情况来看,过火面积较大。火情有向东发展的态势,结合同时间气候数据分析得知其受风向影响导致火势往东蔓延。

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