钢铁企业产能变化遥感监测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种钢铁企业产能变化遥感监测方法和系统，该方法利用热红外遥感数据反演钢铁企业热环境场，分析钢铁企业热异常时间变化特征和空间分布变化特征，再利用钢铁企业热异常时间变化特征和空间变化特征，构建钢铁企业产能变化遥感监测算法从而监测钢铁企业产能变化情况。本发明专利技术的方法基于钢铁企业特有的热环境特征及其在热红外波段的光谱响应规律，实现了钢铁企业产能变化的精确遥感监测。

The method and system of remote sensing monitoring for capacity change of iron and steel enterprises

The invention relates to a steel enterprise production change remote sensing monitoring method and system, the method of using thermal infrared remote sensing data inversion of thermal environment of iron and steel enterprises, analysis of distribution characteristics and spatial variation abnormal time of iron and steel enterprises, the iron and steel enterprises abnormal time variation and spatial variation characteristics, construction of iron and steel enterprises capacity change monitoring by remote sensing the algorithm so as to monitor the productivity change of iron and steel enterprises. The method of the invention is based on the specific thermal environment characteristics of iron and steel enterprises and the spectral response rules in the thermal infrared band, and realizes the accurate remote sensing monitoring of the iron and steel enterprise productivity change.

【技术实现步骤摘要】
钢铁企业产能变化遥感监测方法和系统
本专利技术涉及社会经济遥感
，特别是基于热环境时空分布特征的钢铁企业产能变化遥感监测方法和系统。
技术介绍
钢铁去产能状况主要依靠地方政府和企业的上报数据，不排除存在虚报、瞒报、漏报的情况；同时，已经取得的去产能成果尚需稳固、防止反弹。因此，需要充分发挥空间观测技术优势，加强对去产能企业的动态监测、监控，为国家全面掌控去产能实施进程提供信息支撑。遥感技术作为一种非接触的、远距离的探测技术，具有监测范围广、周期短、手段多等特点，可以作为一种客观地获取钢铁产能变化情况的技术手段。当前，遥感技术在钢铁行业的应用较少，主要用于钢铁厂及其主要设施的识别、大气污染治理等，主要使用高分辨率的光学遥感数据。遥感技术应用于钢铁企业产能监测方面的研究未见报道。由于钢铁厂在烧结、炼铁、炼钢、轧钢等生产过程中，伴随有大量的热量释放，形成特殊的热环境场，具有与其他地物类型所不同的光谱特性，在热红外光谱波段表现明显，因此，可以利用热红外遥感技术开展钢铁企业产能变化情况监测。热红外遥感技术在理论、方法和应用方面已经日臻成熟。主要研究包括陆地表面温度反演方法、城市热岛效应、地表蒸散矿产资源探测、灾害预测等方面，使用的遥感数据包括LandsatTM/ETM/TIRS、MODIS、环境卫星、AVHRR等，这些理论研究和实际应用为钢铁企业产能变化遥感监测奠定了坚实的基础。
技术实现思路
本专利技术针对我国产能过剩背景下，钢铁企业去产能情况实地调查面临各种困难、企业上报数据真伪无法辨别的问题，提供一种基于热环境时空分布特征的钢铁企业产能变化遥感监测方法，基于钢铁企业在热红外波段的光谱响应规律和热环境时空分布特征，实现了钢铁企业产能变化的精确遥感监测。本专利技术还涉及一种钢铁企业产能变化遥感监测系统。本专利技术的技术方案如下：一种钢铁企业产能变化遥感监测方法，其特征在于，该方法将采集的热红外遥感数据通过辐射传输方程反演钢铁企业的陆地表面温度用以表达钢铁企业的热环境场；再利用多时相热环境场数据，选取背景温度场，分析钢铁企业热异常时间变化特征；并基于钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法计算生产区域面积，分析钢铁企业热异常空间变化特征；然后利用钢铁企业热异常时间变化特征和空间变化特征，构建钢铁企业产能变化遥感监测算法从而监测钢铁企业产能变化情况。所述方法包括下述步骤：第一步骤，是利用热红外遥感数据和热红外载荷参数，根据辐射传输方程，反演钢铁企业的陆地表面温度，用于表达钢铁企业的热环境场；第二步骤，通过反演钢铁企业不同季节陆地表面温度作为多时相热环境场数据表达钢铁企业热环境场，选取合适的地物作为背景温度场，分析钢铁企业热异常时间变化特征；第三步骤，基于钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法，构建钢铁企业生产区域空间分布范围提取算法，计算生产区域面积，用于分析热异常空间分布变化特征；第四步骤，利用钢铁企业热异常时间变化特征和空间变化特征，构建钢铁企业产能变化遥感监测算法从而监测钢铁企业产能变化情况。所述第一步骤为利用热红外遥感数据、热红外载荷参数和大气剖面参数，结合NDVI阈值法计算地表比辐射率，根据辐射传输方程，反演钢铁企业的陆地表面温度，用于表达钢铁企业的热环境场。所述第二步骤中通过反演钢铁企业不同季节陆地表面温度表达多时相的钢铁企业热环境场，选取合适的地物作为背景温度场，分别统计钢铁企业和背景温度场的陆地表面温度均值并计算差值作为钢铁企业热岛强度，建立钢铁企业热岛强度时间变化序列，用于表达钢铁企业热异常时间变化特征。所述第三步骤以第二步骤反演的钢铁企业不同季节陆地表面温度为基础，计算钢铁企业范围内陆地表面温度的均值、标准差、最大值和最小值，确定钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法，利用所述温度阈值，构建钢铁企业生产区域空间分布范围提取算法，计算企业生产区域面积，用于分析热异常空间分布变化特征。一种钢铁企业产能变化遥感监测系统，其特征在于，包括依次连接的热环境场计算模块、热异常时间变化特征分析模块、热异常空间变化特征分析模块和产能变化遥感监测分析模块，所述热环境场计算模块将采集的热红外遥感数据通过辐射传输方程反演钢铁企业的陆地表面温度用以表达钢铁企业的热环境场；所述热异常时间变化特征分析模块利用多时相热环境场数据，选取背景温度场，分析钢铁企业热异常时间变化特征；所述热异常空间变化特征分析模块基于钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法计算生产区域面积，分析钢铁企业热异常空间变化特征；所述产能变化遥感监测分析模块利用钢铁企业热异常时间变化特征和空间变化特征，构建钢铁企业产能变化遥感监测算法从而监测钢铁企业产能变化情况。所述热环境场计算模块是利用热红外遥感数据和热红外载荷参数，根据辐射传输方程，反演钢铁企业的陆地表面温度，用于表达钢铁企业的热环境场；所述热异常时间变化特征分析模块通过反演钢铁企业不同季节陆地表面温度表达多时相的钢铁企业热环境场，选取合适的地物作为背景温度场，分析钢铁企业热异常时间变化特征；所述热异常空间变化特征分析模块基于钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法，构建钢铁企业生产区域空间分布范围提取算法，计算生产区域面积，用于分析热异常空间分布变化特征。所述热环境场计算模块为利用热红外遥感数据、热红外载荷参数和大气剖面参数，结合NDVI阈值法计算地表比辐射率，根据辐射传输方程，反演钢铁企业的陆地表面温度，用于表达钢铁企业的热环境场。所述热异常时间变化特征分析模块通过反演钢铁企业不同季节陆地表面温度表达多时相的钢铁企业热环境场，选取合适的地物作为背景温度场，分别统计钢铁企业和背景温度场的陆地表面温度均值并计算差值作为钢铁企业热岛强度，建立钢铁企业热岛强度时间变化序列，用于表达钢铁企业热异常时间变化特征。所述热异常空间变化特征分析模块以所述热异常时间变化特征分析模块反演的钢铁企业不同季节陆地表面温度为基础，计算钢铁企业范围内陆地表面温度的均值、标准差、最大值和最小值，确定钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法，利用所述温度阈值，构建钢铁企业生产区域空间分布范围提取算法，计算企业生产区域面积，用于分析热异常空间分布变化特征。本专利技术的技术效果如下：本专利技术涉及一种基于热环境时空分布特征的钢铁企业产能变化遥感监测方法，利用辐射传输方程和热红外遥感数据反演钢铁企业热环境场，以用来分析钢铁企业热环境场的时间变化以及空间分布特征，构建钢铁企业产能变化遥感监测算法，进而监测钢铁企业的产能变化情况。该方法基于钢铁企业在热红外波段的光谱响应规律和热环境时空分布特征，实现了钢铁企业产能变化的精确遥感监测。本专利技术的遥感监测方法，优选地，利用辐射传输方程反演陆地表面温度的方法，可以在春、夏、秋、冬四个季节各至少选取一期遥感数据，反演钢铁企业及周边的陆地表面温度，选取合适的背景温度场，通过统计钢铁企业和背景温度场的陆地表面温度均值并计算差值作为钢铁企业热岛强度，以此表征钢铁企业的生产状态，通过不同季节的钢铁企业热岛强度建立热环境场时间变化序列，刻画钢铁企业热异常时间变化特征。通过统计钢铁企业范围内温度的均值、标准差、最大值和最小值等统计量，确定生产区域的温度阈值算法形式，利用该阈值划分生产区域和非生产区域，并计算生产区域面积，以此表征钢铁企业的在产规模。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢铁企业产能变化遥感监测方法，其特征在于，该方法将采集的热红外遥感数据通过辐射传输方程反演钢铁企业的陆地表面温度用以表达钢铁企业的热环境场；再利用多时相热环境场数据，选取背景温度场，分析钢铁企业热异常时间变化特征；并基于钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法计算生产区域面积，分析钢铁企业热异常空间变化特征；然后利用钢铁企业热异常时间变化特征和空间变化特征，构建钢铁企业产能变化遥感监测算法从而监测钢铁企业产能变化情况。

【技术特征摘要】
1.一种钢铁企业产能变化遥感监测方法，其特征在于，该方法将采集的热红外遥感数据通过辐射传输方程反演钢铁企业的陆地表面温度用以表达钢铁企业的热环境场；再利用多时相热环境场数据，选取背景温度场，分析钢铁企业热异常时间变化特征；并基于钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法计算生产区域面积，分析钢铁企业热异常空间变化特征；然后利用钢铁企业热异常时间变化特征和空间变化特征，构建钢铁企业产能变化遥感监测算法从而监测钢铁企业产能变化情况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：第一步骤，是利用热红外遥感数据和热红外载荷参数，根据辐射传输方程，反演钢铁企业的陆地表面温度，用于表达钢铁企业的热环境场；第二步骤，通过反演钢铁企业不同季节陆地表面温度作为多时相热环境场数据表达钢铁企业热环境场，选取合适的地物作为背景温度场，分析钢铁企业热异常时间变化特征；第三步骤，基于钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法，构建钢铁企业生产区域空间分布范围提取算法，计算生产区域面积，用于分析热异常空间分布变化特征；第四步骤，利用钢铁企业热异常时间变化特征和空间变化特征，构建钢铁企业产能变化遥感监测算法从而监测钢铁企业产能变化情况。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一步骤为利用热红外遥感数据、热红外载荷参数和大气剖面参数，结合NDVI阈值法计算地表比辐射率，根据辐射传输方程，反演钢铁企业的陆地表面温度，用于表达钢铁企业的热环境场。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二步骤中通过反演钢铁企业不同季节陆地表面温度表达多时相的钢铁企业热环境场，选取合适的地物作为背景温度场，分别统计钢铁企业和背景温度场的陆地表面温度均值并计算差值作为钢铁企业热岛强度，建立钢铁企业热岛强度时间变化序列，用于表达钢铁企业热异常时间变化特征。5.根据权利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，所述第三步骤以第二步骤反演的钢铁企业不同季节陆地表面温度为基础，计算钢铁企业范围内陆地表面温度的均值、标准差、最大值和最小值，确定钢铁企业生产区域的温度阈值计算方法，利用所述温度阈值，构建钢铁企业生产区域空间分布范围提取算法，计算企业生产区域面积，用于分析热异常空间分布变化特征。6.一种钢铁企业产能变化遥感监测系统，其特征在于，包括依次连接的热环境场计算模块、热...

【专利技术属性】
技术研发人员：周艺，刘文亮，王世新，王丽涛，朱金峰，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11