结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法及装置，获取卫星遥感图像数据，通过卫星遥感图像数据建立火点辨识模型；将实时卫星遥感图像与火点辨识模型对比后得到疑似火点，并将疑似火点形成疑似火点清单；对疑似火点清单内的疑似火点进行周期性监视比对，并得到高疑似火点；取高疑似火点建立火点置信度模型，通过火点置信度模型获取火点的置信概率，同时通过高疑似火点的位置信息确定火点到输电线路的直线距离，若高疑似火点的置信概率大于阈值A且高疑似火点到输电线路的直线距离小于阈值B，则发出山火预警。本发明专利技术的有益效果是：提高了判断火点的准确性，整体降低误报率。

The method and device of mountain fire recognition based on satellite remote sensing and surface elements

【技术实现步骤摘要】
结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法及装置
本专利技术涉及山火监控预警领域，尤其涉及一种结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法。
技术介绍
超高压输电线路距离长、跨度大、地理分布广，气象条件十分复杂，输电通道经行山区、林区，线路走廊附近村民烧荒、祭扫等行为而引燃的山火对线路安全稳定运行造成的威胁也日益加剧，据国家电网故障分类统计资料表明，2012-2017年间，山火引起的跳闸均在总跳闸次数的10％以上。导致超高压输电线路山火跳闸故障的山火具有季节性、隐蔽性和突发性的特点，此前超高压输电线路山火监测主要以卫星监测为主，但卫星监测与地表信息的协同差，输电线路现场的地形复杂，受人文环境、气象环境影响大，山火误报率难进一步提升。中国专利申请CN109509319A公开了一种基于静止卫星监测资料的输电线路山火监测预警方法，利用静止卫星的遥感图像识别出火点，并利用遥感图像得出周围亮温，通过对比得到火点，亦即根据图像本身的亮度差对比得到火点，所以经运算得到的火点很多，干扰很大，无法准确判断哪些火点是真实存在隐患的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法，主要解决现有火点识别技术识别准确率低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法，获取卫星遥感图像数据，通过所述卫星遥感图像数据建立火点辨识模型；将实时卫星遥感图像与所述火点辨识模型对比后得到疑似火点，并将所述疑似火点形成疑似火点清单；对所述疑似火点清单内的所述疑似火点进行周期性监视比对，并得到高疑似火点；取所述高疑似火点建立火点置信度模型，通过所述火点置信度模型获取火点的置信概率，同时通过所述高疑似火点的位置信息确定高疑似火点到输电线路的直线距离，若高疑似火点的置信概率大于阈值A且高疑似火点到输电线路的直线距离小于阈值B，则发出山火预警。更进一步地，所述建立火点辨识模型的过程包括，截取部分所述卫星遥感图像数据作为监测区域，在所述监测区域内取n个点的影响因素，得到n组历史数据[Thoi，T，H，E，G]，其中Thoi为历史亮温阈值，T为气温，H为湿度，E为海拔，G为日照时长，为所述影响因素T、H、E和G分别设定权重值a、b、c和d，建立一次方程组(1)，采用最小二乘估计法对以上方程组进行变换得到等式(2)，S(a,b,c,d)的最小值在各个变量的偏导值为0的时候得到(3)，解方程(3)后得到所述权重值a、b、c和d；定时取各所述监测区域的气温、湿度、海拔以及日照时长，代入方程组(1)得到定时时段内所述监测区域的基础亮温阈值Th。更进一步地，在所述建立火点辨识模型后还包括，将所述实时卫星遥感图像去噪后获取图像每个像素点的亮温值TC，并将所述亮温值TC进行二值化，将TC＞Th的像素点标记为白色，将TC＜Th的像素点标记为黑色，判断二值化后的白色像素点为所述疑似火点，并加入疑似火点清单。更进一步地，所述周期性监视比对包括，判断所述疑似火点的来源，若所述疑似火点源自同步卫星，则继续监测下一同步卫星信号周期是否存在距离1千米内相同热点告警，若出现重复告警，则将所述疑似火点列为高疑似火点，若未重复告警，但极轨卫星在告警前30分钟内存在距离1千米内相关热点告警，则列为高疑似火点；若所述疑似火点源自极轨卫星，且在告警前30分内距离1千米内存在同步卫星相关热点告警，则列为高疑似火点，判断火点监测数据源自极轨卫星，且在告警前30分内距离1千米内存在其他极轨卫星相关热点告警，则列为高疑似火点；其他情况不将所述疑似火点列为高疑似火点。更进一步地，所述同步卫星信号周期为10min。所述建立火点置信度模型的过程包括，获取高疑似火点的经纬度坐标，根据所述经纬度坐标的位置提取附近地区的地表气象要素，并建立所述火点置信度模型(4)；影响卫星辨识山火存在五类因素，其中PA为地表因素对应的山火可信概率，PB为广域气象对应的山火可信概率，PC为人文节气对应的山火可信概率，PD为历史火点对应的山火可信概率，PE为火点聚集度对应的山火可信概率，HA、HB、HC、HD和HE为五个所述山火可信概率PA、PB、PC、PD和PE所对应的权重，所述山火可信概率通过预设的概率表获取。更进一步地，通过所述火点置信度模型，所述山火可信概率与山火可信概率所对应的权重作乘法，确定所述高疑似火点的置信概率P，同时通过经纬度坐标计算得到高疑似火点到输电线路的直线距离，若所述高疑似火点的置信概率P大于所述阈值A且与高疑似火点到输电线路的直线距离小于所述阈值B，则发出山火预警，所述阈值A为60％，所述阈值B为3000米。更进一步地，所述山火预警分为三级，高疑似火点到输电线路的直线距离小于距离0～1000米为一级告警，1000～2000米为二级告警，2000～3000米为三级告警。除上述的识别方式之外，本专利技术还公开了一种结合卫星遥感和地表要素的山火识别装置，接收模块，用于获取卫星遥感图像数据，通过所述卫星遥感图像数据建立火点辨识模型；比对模块，用于将实时卫星遥感图像与所述火点辨识模型对比后得到疑似火点，并将所述疑似火点形成疑似火点清单；检测模块，用于对所述疑似火点清单内的所述疑似火点进行周期性监视比对，并得到高疑似火点；告警模块，用于取所述高疑似火点建立火点置信度模型，通过所述火点置信度模型获取火点的置信概率，同时通过所述高疑似火点的位置信息确定高疑似火点到输电线路的直线距离，若高疑似火点的置信概率大于阈值A且高疑似火点到输电线路的直线距离小于阈值B，则发出山火预警。本专利技术的有益效果为：1.通过建立火点辨识模型和火点置信度模型，提高了卫星监测与地表要素的协同效率，提高了判断火点的准确性，整体降低误报率。2.通过历史亮温、气温、湿度、海拔以及日照时长等要素决定基础亮温，通过每个像素点的亮温值与基础亮温阈值的差值来判断是否火点，提高了判断火点的准确性，过滤掉了大部分的干扰，按照本专利技术所提供的方法进行指导作业，能够有效保障超高压输电线路最大程度上不受山火影响而跳闸。3.利用极轨卫星和同步卫星的数据相互印证，利用同类卫星的周期性重复告警进行印证，提高准确率。4.结合卫星遥感和地表要素，计算高疑似火点的置信概率，超过一定概率才告警，有效降低整体误报率。附图说明图1为本专利技术结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法的流程图一；图2为本专利技术结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法的流程图二；图3为本专利技术结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法的流程图三；图4为本专利技术结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法的流程图四。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法，其特征在于，/n获取卫星遥感图像数据，通过所述卫星遥感图像数据建立火点辨识模型；/n将实时卫星遥感图像与所述火点辨识模型对比后得到疑似火点，并将所述疑似火点形成疑似火点清单；/n对所述疑似火点清单内的所述疑似火点进行周期性监视比对，并得到高疑似火点；/n取所述高疑似火点建立火点置信度模型，通过所述火点置信度模型获取火点的置信概率，同时通过所述高疑似火点的位置信息确定火点到输电线路的直线距离，若所述高疑似火点的置信概率大于阈值A且高疑似火点到输电线路的直线距离小于阈值B，则发出山火预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法，其特征在于，
获取卫星遥感图像数据，通过所述卫星遥感图像数据建立火点辨识模型；
将实时卫星遥感图像与所述火点辨识模型对比后得到疑似火点，并将所述疑似火点形成疑似火点清单；
对所述疑似火点清单内的所述疑似火点进行周期性监视比对，并得到高疑似火点；
取所述高疑似火点建立火点置信度模型，通过所述火点置信度模型获取火点的置信概率，同时通过所述高疑似火点的位置信息确定火点到输电线路的直线距离，若所述高疑似火点的置信概率大于阈值A且高疑似火点到输电线路的直线距离小于阈值B，则发出山火预警。


2.如权利要求1所述的结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法，其特征在于，所述建立火点辨识模型的过程包括，
截取部分所述卫星遥感图像数据作为监测区域，在所述监测区域内取n个点的影响因素，得到n组历史数据[Thoi，T，H，E，G]，其中Thoi为历史亮温阈值，T为气温，H为湿度，E为海拔，G为日照时长，为所述影响因素T、H、E和G分别设定权重值a、b、c和d，建立一次方程组



采用最小二乘估计法对以上方程组进行变换得到等式



S(a,b,c,d)的最小值在各个变量的偏导值为0的时候得到



解方程(3)后得到所述权重值a、b、c和d；
定时取各所述监测区域的气温、湿度、海拔以及日照时长，代入方程组(1)得到定时时段内所述监测区域的基础亮温阈值Th。


3.如权利要求2所述的结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法，其特征在于，在所述建立火点辨识模型后还包括，将所述实时卫星遥感图像去噪后获取图像每个像素点的亮温值TC，并将所述亮温值TC进行二值化，将TC＞Th的像素点标记为白色，将TC＜Th的像素点标记为黑色，判断二值化后的白色像素点为所述疑似火点，并加入疑似火点清单。


4.如权利要求3所述的结合卫星遥感和地表要素的山火识别方法，其特征在于，所述周期性监视比对包括，
判断所述疑似火点的来源，若所述疑似火点源自同步卫星，则继续监测下一同步卫星信号周期是否存在距离1千米内相同热点告警，若出现重复告警，则将所述疑似火点列为高疑似火点，若未重复告警，但极轨卫星在告警前30分钟内存在距离1千米内相关热点告警，则列为高疑似火点；
若所述疑似火点源自极轨卫星，且在告警前30分内距离1千米内存在同步卫星相关热点告警，则列为高疑似火点，判断火点监测数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏浩辉，尚佳宁，孙萌，王奇，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：发明
国别省市：广东;44