【摘要】：傳統(tǒng)的火點檢測算法通常利用高溫地物在中紅外波段或熱紅外波段的高發(fā)射率特性來提取火點,然而受制于影像空間分辨率的限制如MODIS、AVHRR等,使得很多小規(guī)模火情現(xiàn)象被漏檢.研究發(fā)現(xiàn)短波紅外數(shù)據(jù)也同樣能被用于高溫地物的識別和檢測,并且相較于熱紅外波段數(shù)據(jù)對低溫和高溫地物的區(qū)分度更大,在精確識別和定位高溫目標方面更加準確.文章利用空間分辨率為30米的Landsat-8 OLI傳感器數(shù)據(jù),根據(jù)高溫火點在近紅外及短波紅外波段的波譜特性,利用改進的歸一化燃燒指數(shù)(NBRS)結(jié)果自適應(yīng)地確定閾值來提取疑似火點,然后再利用高溫火點在短波紅外的峰值關(guān)系進行誤檢點剔除,從而得到最終的火點產(chǎn)品.提出的算法能檢測到所占像元面積10%左右的火點,并能夠有效地排除云層及建筑物的干擾,在保證較低漏檢率的同時還能達到90%左右的準確率,相比于傳統(tǒng)算法的火點提取精度有很大的提高.
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圖片說明： 亞靜等人則利用短波紅外反演地表溫度來識別高溫地物，驗證了短波紅外也具有高溫目標識別的優(yōu)勢，能夠避免云層的干擾，并且對于小火點的檢測能取得更高的精度［16］，因此本文中用于火點檢測的波段主要是使用了短波紅外波段．主要利用了Landsat-8OLI傳感器兩個短波紅外的影像數(shù)據(jù)，首先計算改進的歸一化燃燒指數(shù)NBＲS值，然后通過燃燒區(qū)域在其灰度直方圖中的分布規(guī)律自適應(yīng)地確定閾值提取疑似火點，最后再根據(jù)火點在短波紅外的發(fā)射率關(guān)系進行誤檢點剔除，從而得到最終的火點檢測產(chǎn)品，其技術(shù)流程如圖1所示．圖1技術(shù)流程圖Fig．1Flowchartoffiredetectionmethod1．1改進的歸一化燃燒指數(shù)(NBＲS)LopezGarcia等人最早提出用Landsat影像的近紅外波段(NearInfrared:NIＲ)和短波紅外(Short-waveInfrared:SWIＲ)計算歸一化燃燒指數(shù)(Normal-izedBurningＲatio:NBＲ)［17］．Holden等人將NBＲ指數(shù)進行改進得到了改進的歸一化燃燒指數(shù)(Nor-malizedBurningＲatio-Thermal:NBＲT)［18］，其在NBＲ指數(shù)的基礎(chǔ)之上加上Landsat數(shù)據(jù)的熱紅外波段數(shù)據(jù)作為權(quán)值進行計算，能比NBＲ指數(shù)在區(qū)分燃燒區(qū)域上取得更加優(yōu)秀的結(jié)果［19］．但是由于Land-sat-8熱紅外波段(TIＲS)數(shù)據(jù)飽和溫度為360K［20］，對于一些高溫非火點的識別效果差于短波紅外波段，并且熱紅外波段數(shù)據(jù)的分辨率也小于短波紅外波段的分辨率，故本文提出了一種改進的歸一化燃燒指數(shù)，即NBＲS來計算燃燒指數(shù)(見公式2)．其最大的改進就是將NBＲT(見公式1)中的熱紅外波段替換成短波紅外波段來計算燃燒指數(shù)．nbrt=ρ5－kρ6ρ10ρ5+kρ6ρ10，(1)nbrt=ρ5－kρ6ρ7ρ5+kρ6ρ7．(2)其中，為近紅外波段，為熱
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圖片說明： 率也小于短波紅外波段的分辨率，故本文提出了一種改進的歸一化燃燒指數(shù)，，即NBＲS來計算燃燒指數(shù)(見公式2)．其最大的改進就是將NBＲT(見公式1)中的熱紅外波段替換成短波紅外波段來計算燃燒指數(shù)．nbrt=ρ5－kρ6ρ10ρ5+kρ6ρ10，(1)nbrt=ρ5－kρ6ρ7ρ5+kρ6ρ7．(2)其中，為近紅外波段，為熱紅外波段，分別為兩個短波紅外數(shù)據(jù)，k為控制數(shù)值大小的參數(shù)．1．2自適應(yīng)火點分割閾值在得到NBＲS燃燒指數(shù)圖之后，要分離出火點檢測結(jié)果還需要確定一個合適的閾值．如圖2左圖所示，其中橫坐標的分別代表藍、綠、紅、近紅外、SWIＲ2和SWIＲ1波段，觀察可知燃燒區(qū)短波紅外要遠遠大于近紅外波段的數(shù)值，根據(jù)公式2可知，燃燒區(qū)域的NBＲS指數(shù)值趨向于;對于非燃燒區(qū)域(見圖2右圖)，如農(nóng)田、草地、林地、水域及裸地等，其短波紅外和近紅外波段數(shù)值相差不大，從而計算出的NBＲS指數(shù)離相對較遠;但對于部分建筑區(qū)域以及云層，NBＲS指數(shù)值與燃燒區(qū)域指數(shù)值比較接近，容易產(chǎn)生混淆，本方法后續(xù)會對這些誤檢點進行過濾剔除(見1．3．2)．圖2燃燒區(qū)域(左圖)和非燃燒區(qū)域(右圖)典型地物的波譜曲線Fig．2Spectralcurveofburningarea(left)andnon-burn-ingarea(right)如圖3中所示，左圖為火點、建筑、土壤、植被、602
【作者單位】： 中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所;中國科學(xué)院大學(xué);
【基金】：中國科學(xué)院135突破項目~~
【分類號】：TP79;TP212

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本文編號：2512831