一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法、设备及介质技术

本申请公开了一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法、设备及介质，属于遥感应用技术领域。方法包括：采集待研究区域的多光谱卫星遥感影像数据，并对多光谱卫星遥感影像数据进行预处理，以获得多光谱卫星正射影像数据集；在待研究区域发生火灾的情况下，对多光谱卫星正射影像数据集进行假彩色波段合成，以获得假彩色影像，并通过对假彩色影像进行过火像元提取，以确定森林火灾火线轮廓线；基于Arcgis软件对森林火灾火线轮廓线内的面积进行计算，并基于ENVI软件计算灾前灾后的植被归一化指数差值，以进行火灾烈度评估。本申请通过上述方法实现了通过高效、精确的手段识别警森林火灾，以及在火灾发生后及时进行风险评估。估。估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法、设备及介质


[0001]本申请涉及遥感应用
，尤其涉及一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]近年来，森林火灾频发，给环境、生态和社会经济带来巨大破坏。如何通过高效、精确的手段识别警森林火灾，以及在火灾发生后及时进行风险评估，以采取相应的救灾措施，成为保护生态环境和人民群众生命财产安全所迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法、设备及介质，用以解决如下技术问题：如何通过高效、精确的手段识别警森林火灾，以及在火灾发生后及时进行风险评估。
[0004]第一方面，本申请实施例提供了一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法，其特征在于，方法包括：采集待研究区域的多光谱卫星遥感影像数据，并对多光谱卫星遥感影像数据进行预处理，以获得多光谱卫星正射影像数据集；在待研究区域发生火灾的情况下，对多光谱卫星正射影像数据集进行假彩色波段合成，以获得假彩色影像，并通过对假彩色影像进行过火像元提取，以确定森林火灾火线轮廓线；基于Arcgis软件对森林火灾火线轮廓线内的面积进行计算，并基于ENVI软件计算灾前灾后的植被归一化指数差值，以进行火灾烈度评估。
[0005]在本申请的一种实现方式中，在获得多光谱卫星正射影像数据集之后，方法还包括：在需要对待研究区域进行森林火灾灾前预警监测的情况下，对多光谱卫星正射影像数据集进行波段运算，以反演得到预警数据，并对对多光谱卫星正射影像数据集进行植被覆盖分类；其中，预警数据包括：归一化指数、温度—植被干旱指数；将预警数据及植被覆盖分类输入预设的森林火灾预警模型，以确定火险综合预报指数；基于火险综合预报指数，确定森林火险等级。
[0006]在本申请的一种实现方式中，多光谱卫星遥感影像数据包括：Sentinel
‑
2数据、MODIS数据、Landsat
‑
8数据；对多光谱卫星遥感影像数据进行预处理，以获得多光谱卫星正射影像数据集，具体包括：基于ENVI软件对多光谱卫星遥感影像数据进行影像校正、影像融合、坐标转换以及影像配准，以获得配准后的多光谱卫星正射影像数据集。
[0007]在本申请的一种实现方式中，通过对假彩色影像进行过火像元提取，以确定森林火灾火线轮廓线，具体包括：通过高温火点综合阈值判别法，对假彩色影像进行过火像元提取，以确定若干个过火像元；确定若干个过火像元中的任意一个为种子过火像元点，并基于种子过火像元点，通过预设的区域增长法，以确定森林火灾火线轮廓线。
[0008]在本申请的一种实现方式中，基于种子过火像元点，通过预设的区域增长法，以确定森林火灾火线轮廓线，具体包括：确定种子过火像元点邻域的过火像元与种子过火像元
点的像素差值；在像素差值大于预设像素阈值的情况下，确定过火像元为森林火灾火线轮廓线像元点；遍历森林火灾火线轮廓线像元点，以确定森林火灾火线轮廓线。
[0009]在本申请的一种实现方式中，对多光谱卫星正射影像数据集进行波段运算，由以下公式表示：
[0010]NDVI＝(ρ
nir
‑
ρ
red
)/(ρ
nir
+ρ
red
)
[0011]TVDI＝(Ts
‑
TS
min
)/(TS
max
‑
TS
min
)
[0012]其中，NDVI为归一化指数，ρ
nir
为近红外波段反射率，ρ
red
为红光波段反射率；TVDI为温度—植被干旱指数，Ts为任意像元的地表温度值，TS
max
为某一NDVI值对应的最高地表温度，TS
min
为某一NDVI值对应的最低地表温度。
[0013]在本申请的一种实现方式中，森林火灾预警模型，由以下公式表示：
[0014]F＝(NDVI+1
‑
TVDI+0.1*Landuse)/3
[0015]其中，F为火险综合预报指数，Landuse为植被覆盖分类；NDVI与TVDI是0，1化的特征量；Landuse根据植被覆盖类型赋值：当植被覆盖类型为针叶林时Landuse＝1，当植被覆盖类型为灌木林时Landuse＝2，当植被覆盖类型为阔叶林时Landuse＝3，当植被覆盖类型为其它时Landuse＝4。
[0016]在本申请的一种实现方式中，对多光谱卫星正射影像数据集进行假彩色波段合成，以获得假彩色影像，具体包括：将多光谱卫星正射影像数据集中的中红外波段与热红外波段合成以获得假彩色影像。
[0017]第二方面，本申请实施例还提供了一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析设备，其特征在于，设备包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：采集待研究区域的多光谱卫星遥感影像数据，并对多光谱卫星遥感影像数据进行预处理，以获得多光谱卫星正射影像数据集；在待研究区域发生火灾的情况下，对多光谱卫星正射影像数据集进行假彩色波段合成，以获得假彩色影像，并通过对假彩色影像进行过火像元提取，以确定森林火灾火线轮廓线；基于Arcgis软件对森林火灾火线轮廓线内的面积进行计算，并基于ENVI软件计算灾前灾后的植被归一化指数差值，以进行火灾烈度评估。
[0018]第三方面，本申请实施例还提供了一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，计算机可执行指令设置为：采集待研究区域的多光谱卫星遥感影像数据，并对多光谱卫星遥感影像数据进行预处理，以获得多光谱卫星正射影像数据集；在待研究区域发生火灾的情况下，对多光谱卫星正射影像数据集进行假彩色波段合成，以获得假彩色影像，并通过对假彩色影像进行过火像元提取，以确定森林火灾火线轮廓线；基于Arcgis软件对森林火灾火线轮廓线内的面积进行计算，并基于ENVI软件计算灾前灾后的植被归一化指数差值，以进行火灾烈度评估。
[0019]本申请实施例提供的一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法、设备及介质，提出了一种对森林火灾前后态势的全流程分析方法，将火灾前预警、火灾时火势蔓延面积以及火灾后风险程度进行了直接表达。基于NDVI、TVDI等多个遥感指标构建火灾预警模型，并结合实际经验数据划定风险等级，提高了火灾预警准确率。火灾轮廓的提取过程中，将基于多波段假彩色合成的高温火点综合阈值判别法与基于种子点区域增长轮廓提取法相结
合，使得火灾轮廓提取速度快且准确。计算了火灾过火面积并划定了森林过火区域内的燃烧烈度等级，以及不同等级对应的面积占比，定性及定量的提取了森林火灾的相关信息，为决策者和相关人员提供了有利科学依据，以更好地了解火灾后的影响情况。
附图说明
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法，其特征在于，所述方法包括：采集待研究区域的多光谱卫星遥感影像数据，并对所述多光谱卫星遥感影像数据进行预处理，以获得多光谱卫星正射影像数据集；在所述待研究区域发生火灾的情况下，对所述多光谱卫星正射影像数据集进行假彩色波段合成，以获得假彩色影像，并通过对所述假彩色影像进行过火像元提取，以确定森林火灾火线轮廓线；基于Arcgis软件对森林火灾火线轮廓线内的面积进行计算，并基于ENVI软件计算灾前灾后的植被归一化指数差值，以进行火灾烈度评估。2.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法，其特征在于，在获得多光谱卫星正射影像数据集之后，所述方法还包括：在需要对所述待研究区域进行森林火灾灾前预警监测的情况下，对所述多光谱卫星正射影像数据集进行波段运算，以反演得到预警数据，并对对所述多光谱卫星正射影像数据集进行植被覆盖分类；其中，所述预警数据包括：归一化指数、温度—植被干旱指数；将所述预警数据及植被覆盖分类输入预设的森林火灾预警模型，以确定火险综合预报指数；基于所述火险综合预报指数，确定森林火险等级。3.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法，其特征在于，所述多光谱卫星遥感影像数据包括：Sentinel
‑
2数据、MODIS数据、Landsat
‑
8数据；对所述多光谱卫星遥感影像数据进行预处理，以获得多光谱卫星正射影像数据集，具体包括：基于所述ENVI软件对所述多光谱卫星遥感影像数据进行影像校正、影像融合、坐标转换以及影像配准，以获得配准后的多光谱卫星正射影像数据集。4.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法，其特征在于，通过对所述假彩色影像进行过火像元提取，以确定森林火灾火线轮廓线，具体包括：通过高温火点综合阈值判别法，对所述假彩色影像进行过火像元提取，以确定若干个过火像元；确定所述若干个过火像元中的任意一个为种子过火像元点，并基于种子过火像元点，通过预设的区域增长法，以确定森林火灾火线轮廓线。5.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法，其特征在于，基于种子过火像元点，通过预设的区域增长法，以确定森林火灾火线轮廓线，具体包括：确定所述种子过火像元点邻域的过火像元与所述种子过火像元点的像素差值；在所述像素差值大于预设像素阈值的情况下，确定所述过火像元为森林火灾火线轮廓线像元点；遍历所述森林火灾火线轮廓线像元点，以确定森林火灾火线轮廓线。6.根据权利要求2所述的一种基于卫星遥感的森林火灾态势分析方法，其特征在于，对所述多光谱卫星正射影像数据集进行波段运算，由以下公式表示：NDVI＝(ρ
nir
‑
ρ
red
)/(ρ
nir
+ρ
red
)TVDI＝(Ts

【专利技术属性】
技术研发人员：白晓春，景龑，耿明昕，唐洪城，侯从强，俞雷，王俊虎，
申请(专利权)人：北京四象爱数科技有限公司北京国网城乡工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：