火烧烈度-高程积分算法及火后泥石流易发性评估方法技术

本发明专利技术属于泥石流防治工程的技术领域，具体是指火烧烈度

【技术实现步骤摘要】
火烧烈度
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高程积分算法及火后泥石流易发性评估方法


[0001]本专利技术属于泥石流防治工程的
，具体涉及火烧烈度
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高程积分算法以及基于该火烧烈度
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高程积分算法的火后泥石流易发性评估方法。

技术介绍

[0002]火烧迹地受林火的剧烈扰动，而诱发的泥石流，称为火后泥石流。火后泥石流易发性指在不考虑降雨等外力的影响，根据火烧对地表的扰动造成的潜在物源势能的大小，判断某一火烧区域未来发生泥石流的概率。近年来林火频发，也引发了大量的火后泥石流。若能针对未来的火烧迹地快速判断其泥石流的易发性，就能为火烧迹地火后的防灾减灾提供决策支持。
[0003]现有技术中，对常规泥石流和震后泥石流常规泥石流的研究较多，对火后泥石流的研究则比较少。
[0004]针对常规泥石流和震后泥石流常规泥石流，专利号为CN201410342566.2的中国专利技术专利，公开了一种泥石流力学参数监测方法及泥石流预警方法，属于常规泥石流易发性判识方法。另一方面，专利号为CN201710581232.4的中国专利技术专利，公开了一种强震山区泥石流易发性判识方法；专利号为CN201910208242.2的中国专利技术专利，公开了一种震后泥石流早期识别方法；二者均属于震后山区泥石流易发性相关的判识方法。但是，火后泥石流的启动机理与常规泥石流及震后泥石流的启动机理存在较大差异，上述方法均并不适用于火后泥石流易发性判识。
[0005]针对火后泥石流，专利号为CN202210700446.X的中国专利技术专利，公开了适用于火烧迹地火后泥石流综合治理的装置和方法；主要研究的是火后泥石流发生后的综合治理，此技术无法在火后泥石流发生前进行预判。
[0006]随着遥感信息技术的飞速发展，遥感数据获取和处理越来越便捷。现有技术将遥感数据应用于火后泥石流预测，如：专利号为CN202210183676.3的中国专利技术专利，公开了面向高山峡谷地区森林火灾后泥石流的预测方法及系统，其基于与火烧、地形地貌、降雨、植被相关的因子，采用ArcMap叠置分析，构建了火灾过后近两年之后的火后泥石流易发性评估模型，能够进行火后泥石流的预测。但是，山区在林火之后的第一个雨季极易发生火后泥石流，采用该专利公开的预测方法，需要考虑的因子众多，还涉及潜在泥石流沟的近两年内植被恢复面积占比，显然不适用于及时快速地进行火后泥石流易发性评估。
[0007]因此，如何能够快速评估火后泥石流的易发性成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术尚不能快速评估火后泥石流易发性的问题，本专利技术提出了火烧烈度
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高程积分算法以及基于该火烧烈度
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高程积分算法的火后泥石流易发性评估方法，用火烧烈度表征火烧区域地表受火烧扰动而产生潜在物源量的大小，将火烧烈度、面积、高程集成以计算各分级单元对应的火烧烈度归一化值和高差归一化值，从而构建火烧烈度
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高程
积分模型，基于火烧烈度
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高程积分模型计算得到的积分值表征潜在物源势能，进而能够用于火后泥石流易发性评估。
[0009]本专利技术提供了一种火烧烈度
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高程积分算法，即一种火烧烈度
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高程积分的计算方法，是基于遥感数据和目标火烧区域中各子流域的DEM模型进行计算的计算方法；所述计算方法先根据DEM模型中数字高程将单个子流域按子流域高差划分成N个区段，并得到包括子流域最低点高程、子流域最高点高程在内的N+1个分级高程，将各分级高程由低到高依次排序并用i表示序号，DEM模型中高程不低于第i分级高程的部分记为第i分级单元，即N+1个分级高程对应N+1个分级单元；其中，N为正整数且N≥2，i为正整数且i=1,2,
…
,N+1；然后，根据遥感数据计算各分级单元及整个子流域对应的火烧烈度，并通过将火烧烈度和面积
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高程积分集成，得到一个与火烧烈度、面积、高程相关的积分模型，该积分模型记为火烧烈度
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高程积分模型；在火烧烈度
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高程积分模型中，以第i分级单元对应的火烧烈度归一化值和高差归一化值作为一组点坐标( x
i
, y
i
)，并将N+1组点坐标在直角坐标系中拟合成曲线y=f(x)；最后，计算火烧烈度
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高程积分模型中曲线y=f(x)的定积分值，得到火烧烈度
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高程积分值HIF。
[0010]所述计算方法中，DEM模型中高程不低于第i分级高程的部分记为第i分级单元，也就是说，DEM模型中高程在一分级高程与子流域最高点高程之间的部分记为该分级高程对应的分级单元。
[0011]进一步地，为了更好地说明本专利技术，第i分级单元对应的火烧烈度归一化值为第i分级单元对应的分级单元火烧烈度总和与子流域对应的子流域火烧烈度总和的比值。
[0012]进一步地，为了更好地说明本专利技术，所述分级单元火烧烈度总和为分级单元单位火烧烈度指数与分级单元面积的乘积；所述子流域火烧烈度总和为子流域单位火烧烈度指数与子流域面积的乘积。
[0013]进一步地，为了更好地说明本专利技术，采用归一化差分归一化燃烧指数NDNBR栅格数据作为基础数据计算火烧烈度总和；所述归一化差分归一化燃烧指数NDNBR栅格数据简称为NDNBR栅格数据。
[0014]所述NDNBR栅格数据包括栅格空间分辨率、像元数量、各像元对应的NDNBR值、各像元对应的地物面积，其中各像元对应的地物面积等于栅格空间分辨率的平方；各分级单元、整个子流域对应的像元数量不完全一样，各像元对应的NDNBR值不完全一样，各像元对应的地物面积相等。
[0015]所述分级单元火烧烈度总和为分级单元对应的NDNBR栅格数据中各像元对应的NDNBR值与地物面积的乘积之和，即先单独计算分级单元内每个像元对应的NDNBR值与地物面积的乘积，记为f
q
，再将分级单元包括的所有像元的f
q
相加求和；所述子流域火烧烈度总和为子流域对应的NDNBR栅格数据中各像元对应的NDNBR值与地物面积的乘积之和，即先单独计算子流域内每个像元对应的NDNBR值与地物面积的乘积，记为F
p
，再将子流域包括的所有像元的F
p
相加求和。
[0016]进一步地，为了更好地说明本专利技术，所述归一化差分归一化燃烧指数NDNBR栅格数据中的各像元对应的NDNBR值根据遥感数据中近红外波段和短波红外波段计算，所述近红
外波段用NIR表示，所述短波红外波段用SWIR表示；所述归一化差分归一化燃烧指数NDNBR的具体计算过程如下：通过“NBR = (NIR
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SWIR) / (NIR+SWIR)”分别计算火烧前的归一化燃烧指数NBRpre、火烧后的归一化燃烧指数NBRpost，再由“DNBR = NBRpre
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NBRpost本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.火烧烈度
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高程积分算法，是基于遥感数据和目标火烧区域中各子流域的DEM模型进行计算的计算方法，其特征在于，所述计算方法先根据DEM模型中数字高程将单个子流域按子流域高差划分成N个区段，并得到包括子流域最低点高程、子流域最高点高程在内的N+1个分级高程，将各分级高程由低到高依次排序并用i表示序号，DEM模型中高程不低于第i分级高程的部分记为第i分级单元，即N+1个分级高程对应N+1个分级单元；其中，N为正整数且N≥2，i为正整数且i=1,2,
…
,N+1；然后，根据人工现场勘测的方式获取或者根据遥感数据计算各分级单元及整个子流域对应的火烧烈度，并通过将火烧烈度和面积
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高程积分集成，得到一个与火烧烈度、面积、高程相关的积分模型，该积分模型记为火烧烈度
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高程积分模型；在火烧烈度
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高程积分模型中，以第i分级单元对应的火烧烈度归一化值和高差归一化值作为一组点坐标( x
i , y
i )，并将N+1组点坐标在直角坐标系中拟合成曲线y=f(x)；最后，计算火烧烈度
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高程积分模型中曲线y=f(x)的定积分值，得到火烧烈度
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高程积分值HIF。2.根据权利要求1所述的火烧烈度
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高程积分算法，其特征在于，第i分级单元对应的火烧烈度归一化值为第i分级单元对应的分级单元火烧烈度总和与子流域对应的子流域火烧烈度总和的比值。3.根据权利要求2所述的火烧烈度
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高程积分算法，其特征在于，所述分级单元火烧烈度总和为分级单元单位火烧烈度指数与分级单元面积的乘积；所述子流域火烧烈度总和为子流域单位火烧烈度指数与子流域面积的乘积。4.根据权利要求2所述的火烧烈度
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高程积分算法，其特征在于，采用归一化差分归一化燃烧指数NDNBR栅格数据作为基础数据计算火烧烈度总和；所述归一化差分归一化燃烧指数NDNBR栅格数据简称为NDNBR栅格数据；所述NDNBR栅格数据包括栅格空间分辨率、像元数量、各像元对应的NDNBR值、各像元对应的地物面积，其中各像元对应的地物面积等于栅格空间分辨率的平方；各分级单元、整个子流域对应的像元数量不完全一样，各像元对应的NDNBR值不完全一样，各像元对应的地物面积相等；所述分级单元火烧烈度总和为分级单元对应的NDNBR栅格数据中各像元对应的NDNBR值与地物面积的乘积之和，即先单独计算分级单元内每个像元对应的NDNBR值与地物面积的乘积，记为f
q
，再将分级单元包括的所有像元的f
q
相加求和；所述子流域火烧烈度总和为子流域对应的NDNBR栅格数据中各像元对应的NDNBR值与地物面积的乘积之和，即先单独计算子流域内每个像元对应的NDNBR值与地物面积的乘积，记为F
p
，再将子流域包括的所有像元的F
p
相加求和。5.根据权利要求4所述的火烧烈度
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高程积分算法，其特征在于，所述归一化差分归一化燃烧指数NDNBR栅格数据中各像元对应的NDNBR值根据遥感数据中近红外波段和短波红外波段计算，所述近红外波段用NIR表示，所述短波红外波段用SWIR表示；所述归一化差...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨练兵，葛永刚，曾璐，阮合春，
申请(专利权)人：中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：发明
国别省市：