遙感在森林火災監(jiān)測中的應用【知識薈萃】

1、精彩內容馬上到來.,1,行業(yè)重點,制作小組:,親愛的老師：,田方,賈海東辛帥華 韋晨陽 張康康 田博,2,行業(yè)重點,目,錄,CONTENTS,0105,遙感的概念,Part 1,0608,研究區(qū)概況,Part2,0912,火點類型介紹,Part 3,1315,遙感火險檢測原理,Part 4,1620,著火點定位,Part 5,2125,火災前后研究區(qū).,Part 6,2632,總結,Part 7,3,行業(yè)重點,遙感的概念,YOUR TITLE,4,行業(yè)重點,遙感的概念,廣義的遙感(Remote sensing ) 即遠距離不接觸物體而取得信息的一種探測技術，簡稱“遙遠的感知”，它借助平臺、傳感

2、器、通過電磁波、力場、聲波、地震等記錄各物體的特征，并通過處理、分析、提取和應用其研究對象的信息的一種學科。,5,行業(yè)重點,6,行業(yè)重點,狹義的遙感概念,利用某種裝置，在不與被研究對象直接接觸的情況下，通過電磁波記錄各物體的特征，并通過處理、分析、提取和應用其研究對象的信息的一種學科。 傳感器（sensor)：接收電磁波信息的儀器。 遙感平臺(platform)：安置傳感器的運載工具。,7,行業(yè)重點,8,行業(yè)重點,遙感在森林火災監(jiān)測中的應用,以2002年大興安嶺重大森林火災為例,2015年3月19 日,9,行業(yè)重點,0.引言 :,森林火災不易及時發(fā)現(xiàn)，一旦失去控制往往造成較大的經濟損失。同時，

3、火災對生態(tài)平衡和環(huán)境造成一定的負面影響，它改變植被的物理狀況，向大氣中釋放各種溫室氣體。因此，對森林火災進行及時、準確地監(jiān)測和定位顯得尤為重要。依靠地面人工和飛機進行森林火災的監(jiān)測，不僅費用高，存在盲區(qū)，而且時效性差，監(jiān)測精度不高。遙感（RS）以其動態(tài)實時、更新速度快、覆蓋面積大等特點成為研究森林火災預防和監(jiān)測的重要重要數(shù)據(jù)來源，已被許多學者應用于森林火災的預警、動態(tài)監(jiān)測和災后評估中。,10,行業(yè)重點,1.研究區(qū)概況,11,行業(yè)重點,1.研究區(qū)概況：,大興安嶺位于黑龍江省、內蒙古自治區(qū)北部，北起黑龍江畔，南至西拉木倫河上游谷地，全長1200多公里，寬200-300公里，海拔1100-1400米

4、，面積為835萬hm2，是我國最北又面積最大的林區(qū)（5010-5333N，12112-12700E）。該區(qū)為我國森林火災高發(fā)區(qū)且危害最嚴重，2001-2010年10a評價過火面4.87104hm2，是全國年平均過火面積的3.66倍，其年森林過火面積居全國之首。,12,行業(yè)重點,2002年7月27日，建國以來有記載的最大的一次森林火災在大興安嶺北部林區(qū)蔓延。自2002年6月以來，全球氣候異常，美、加、俄等國相繼發(fā)生多起森林大火。進入7月，我國東北、內蒙古北部地區(qū)持續(xù)高溫干旱，降水量比歷年同期減少六至八成，并出現(xiàn)了異常活躍的干雷暴天氣。經國家林業(yè)局確定，此次大興安嶺森林火災即由雷擊引發(fā)。,13,行

5、業(yè)重點,此次火災爆發(fā)于無通行道路的原始森林，交通不便；且長期干旱使滅火水源短缺；地下火與地表火同時出現(xiàn)，尤其是森林里累積的腐殖層燃燒形成地下火，以致風力滅火機等現(xiàn)代化工具束手無策，只能依靠人工挖開腐殖層直至土層或巖石層，形成隔離帶，才能有效控制地下火。再加上在撲救過程中，當?shù)赜诸l發(fā)干雷暴，引發(fā)新火點，造成火場多而分散，牽制了兵力，給撲救工作增加了更大難度。,14,行業(yè)重點,2.火點類型介紹,15,行業(yè)重點,2.火點類型介紹,衛(wèi)星遙感監(jiān)測到的火點有多種類型,例如森林火災、火山活動、工業(yè)熱點和農作物秸稈焚燒等,為了滿足各種不同應用的需要必須將這些火點加以區(qū)分。對于森林防火應用來說其他類型火點成為必

6、須加以過濾的噪聲點。識別森林火災的依據(jù)是火點像元所在的地表是否屬于森林類型,包含森林地理信息的地表類型數(shù)據(jù)是識別森林火災的前提。,16,行業(yè)重點,在多年森林火災遙感監(jiān)測的基礎上, 利用3S技術建立了自動化、流程化的河南省森林遙感防火系統(tǒng)。該系統(tǒng)的資料接收、處理、服務等都實現(xiàn)了軟件支持,使火點監(jiān)測圖像、氣象和森林火險預報與地理信息疊加。,17,行業(yè)重點,3.遙感火險監(jiān)測原理,3.1火災點的識別和定位,3.2過火面積的估算,18,行業(yè)重點,3.1火災點的識別和定位,火災發(fā)生點屬于高溫目標，高溫目標遙感影像特征識別是建立在普朗克(Planck)定律、維恩(Wien)位移定律、斯特藩一玻爾茲曼(Ste

7、faBoltzmami)定律和基爾霍夫(Kirchho)均基礎之上。但需要注意的是,它們都只是對于絕對黑體才是正確的,是本文所研究的高溫目標的理想化模型,在實際計算過程中必須針對具體情況進行分析。,19,行業(yè)重點,Wein定律可表述如下： maxT=28978mK(1) 從式(1)可知,黑體輻射能力最大值所對應的波長max與其絕對溫度T成反比,物體的溫度越高所對應的輻射波長就越短。一般地,紅外波段的通道適于火情監(jiān)測。,20,行業(yè)重點,紅外通道探測到的是物體的輻射強度,由StefanBoltzman定律:E=T4(其中=5669310-3Wm-2k-4)可知,物體的輻射能力E與其絕對溫度T的4次

8、方成正比。物體的溫度越高輻射能力就越強,反之亦然。反映在衛(wèi)星圖像上是溫度越高顏色越深。Landsat7遙感中2.082.35m通道的空間分辨率為30m, 主要應用領域是探測高溫輻射源，如監(jiān)測森林火災、火山活動等，區(qū)分人造地物類型，巖系判別。,21,行業(yè)重點,3.2 過火面積的估算,森林火災發(fā)生后，其地物的光譜特征與火災發(fā)生前相比顯然發(fā)生了明顯的變化，一般地由于地物部分或者全部被火燒毀，地物顏色將變深變暗，從而會導致在可見光波段的光譜反射率有明顯的下降，因此經過分析，本研究采用森林火災前后歸一化植被指數(shù)NDVI的變化來建立林火面積估算模型，并通過統(tǒng)計分析確定面積估算的量化判識指標，繼而根據(jù)火災前

9、后的植被覆蓋狀況進行對比，估計其過火面積。 歸一化植被指數(shù) ,使用波段運算即可得出。,22,行業(yè)重點,4.著火點定位,23,行業(yè)重點,PC合成,24,行業(yè)重點,單獨觀察單個通道：,1.波段(著火信息明顯),2.波段（著火信息明顯）,25,行業(yè)重點,3.波段（著火信息明顯）,4.波段（著火信息不明顯）,26,行業(yè)重點,5.波段（著火信息不明顯）,6.波段（著火信息不明顯）,27,行業(yè)重點,彩色合成：,3(R)2(G)1(B)（近似真彩色組合）,1(R)2(G)6(B)彩色合成,28,行業(yè)重點,1(R)4(G)6(B),2(R)3(G)4(B),29,行業(yè)重點,1(R)2(G)3(B),4(R)3(G)2(B)（標準假彩色合成）,30,行業(yè)重點,5.火災前后研究區(qū)歸一化植被指數(shù)NDVI計算比較,31,行業(yè)重點,火災前（2002年5月24日）：PC顯示,32,行業(yè)重點,火災后（2002年9月13日）：PC顯示,33,行業(yè)重點,6.總結,34,行業(yè)重點,總結：,理論研究和應用開發(fā)是環(huán)境和災害監(jiān)測的重要組成部分，在各種算法改進的基礎上,要進行高溫目標預警、