基于靜止氣象衛(wèi)星的草原火實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警研究
發(fā)布時(shí)間:2021-03-17 17:53
及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)警及火蔓延準(zhǔn)確模擬對(duì)阻擊、撲滅草原火非常重要。蒙古國(guó)是我國(guó)北方的重要鄰國(guó),與我國(guó)共有4676.8km邊境線,邊境線兩側(cè)的地形、氣候、植被類型等相近。近年來蒙古國(guó)境內(nèi)頻繁發(fā)生草原火,火借風(fēng)勢(shì),經(jīng)常蔓延到邊境線處,嚴(yán)重威脅到我國(guó)北方草地生態(tài)安全及邊境地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。本文以中蒙邊境地區(qū)為研究區(qū),利用時(shí)間分辨率較高的新一代靜止氣象衛(wèi)星HIMAWARI8/9數(shù)據(jù),開展了快速判別火點(diǎn)、實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)草原火的發(fā)展動(dòng)態(tài)、提取火燒跡地等工作,并對(duì)現(xiàn)有的火蔓延元胞自動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行改進(jìn),結(jié)合氣象、地形、可燃物等數(shù)據(jù),模擬研究了草原火的蔓延趨勢(shì)。研究結(jié)果表明:(1)開展了基于HIMAWARI8/9數(shù)據(jù)的草原火快速識(shí)別和實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)研究。對(duì)2019年4月29日-30日發(fā)生在蒙古國(guó)境內(nèi)的草原火進(jìn)行了連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)此次草原火共持續(xù)11h30min,HIMAWARI8/9衛(wèi)星共監(jiān)測(cè)70次,火燒面積共3098.09km2。最初監(jiān)測(cè)到火點(diǎn)坐標(biāo)為東經(jīng)115°49′,北緯49°2′,時(shí)間為29日14:50(UTC),距離國(guó)境線24公里。通過實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),火勢(shì)向東南方向蔓延,直到30...
【文章來源】:內(nèi)蒙古師范大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】:95 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
技術(shù)路線圖
第二章研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)92研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)2.1研究區(qū)概況2.1.1自然地理概況本文的研究區(qū)是中國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)與蒙古國(guó)相毗鄰的邊境地區(qū),包括內(nèi)蒙古阿拉善盟、巴彥淖爾、包頭、烏蘭察布、錫林郭勒盟、興安盟、呼倫貝爾與蒙古國(guó)巴彥洪戈?duì)柺⒛细瓯谑|戈壁盛蘇赫巴托爾盛東方剩研究區(qū)位于蒙古高原南部,97°13′E-122°44′E,37°21′N-50°17′N,內(nèi)蒙古與蒙古國(guó)國(guó)境線長(zhǎng)約3193km,占中蒙兩國(guó)國(guó)境線總長(zhǎng)的68%。中蒙邊境地區(qū)地勢(shì)平坦,山巒較少,具有完好的自然生態(tài)系統(tǒng),垂直分布著高山冰川、高山裸地、山地森林、草甸草原、典型草原、荒漠草原、裸地、沙地、沙漠。研究區(qū)內(nèi)蒙古國(guó)和內(nèi)蒙古地區(qū)都表現(xiàn)出獨(dú)特的地貌特征,蒙古國(guó)地勢(shì)西部高,東部低,從高山和戈壁過渡到草原,而內(nèi)蒙古地勢(shì)呈現(xiàn)出兩端高,中間低的特征。研究區(qū)的氣候特征與蒙古高原氣候條件大體相同,均是溫帶大陸性氣候,有明顯的季節(jié)變化,氣溫自東北至西南逐步升高,年平均氣溫為3.9℃,最高氣溫在7月,最低氣溫在1月。夏季炎熱,晝夜溫差大;春秋季短促,氣溫溫和;冬季寒冷并伴有大風(fēng)雪。降水量從東北向西南依次減少,年降水量達(dá)到50-450mm,集中在夏季的6、7、8月份,冬季降水最少。圖2-1研究區(qū)地理位置示意圖
內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文24圖3-1基于HIMAWARI8/9數(shù)據(jù)的火點(diǎn)識(shí)別算法流程圖本文下載的HIMAWARI8/9數(shù)據(jù)格式為GEOSS,已經(jīng)過幾何校正、大氣校正、亮度溫度轉(zhuǎn)化等處理。為了后續(xù)工作的開展,首先需要把GEOSS格式的H8數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為tif格式,再進(jìn)行一系列相關(guān)預(yù)處理。HIMAWARI8/9數(shù)據(jù)火點(diǎn)判識(shí)算法具體如下:(1)云和水體檢測(cè):云檢測(cè)是火災(zāi)監(jiān)測(cè)過程中至關(guān)重要的一步。在可見光近紅外波段,云區(qū)對(duì)太陽輻射具有高反射特性,在遙感數(shù)據(jù)上表現(xiàn)為高反射率;而云區(qū)的溫度一般低于地表溫度,在遠(yuǎn)紅外通道上云區(qū)亮溫小于地表亮溫。利用這些特性可以區(qū)分非火點(diǎn)與云區(qū)。云檢測(cè)一般是通過選取一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行識(shí)別,而閾值的選取要依賴于先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),本研究采用的云檢測(cè)算法沿用了GuangXu等人(2017)在HIMAWARI8/9野火近實(shí)時(shí)探測(cè)研究中使用的云掩膜法[38],具體判識(shí)條件如下:日間:(0.64+0.86>1.2)(12.3<265)[(0.64+0.86>0.7)(12.3<285)](3-36)式中,0.64,0.86是AHI數(shù)據(jù)0.64μm,0.86μm通道反射率值;12.3是AHI數(shù)據(jù)12.3μm通道亮溫。日間云區(qū)通過公式(3-36)判識(shí),符合條件的像元標(biāo)識(shí)為云區(qū),無法檢測(cè)到火點(diǎn)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]全球變化背景下野火研究進(jìn)展[J]. 岳超,羅彩訪,舒立福,沈澤昊. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]融合紅邊波段的森林火燒跡地提取方法[J]. 李瑩,于海洋,王燕,李朝亮,江一帆. 遙感信息. 2019(05)
[3]歐空局哨兵衛(wèi)星Sentinel-2A/B數(shù)據(jù)特征及應(yīng)用前景分析[J]. 田穎,陳卓奇,惠鳳鳴,程曉,歐陽倫曦. 北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(01)
[4]基于MODIS遙感影像的火點(diǎn)信息提取算法實(shí)現(xiàn)[J]. 李威,成功. 河南科技. 2019(04)
[5]基于Himawari-8和GF-1衛(wèi)星的林火遙感監(jiān)測(cè)[J]. 武晉雯,馮銳,孫龍彧,紀(jì)瑞鵬,于文穎,袁,張玉書. 災(zāi)害學(xué). 2018(04)
[6]“一帶一路”沿線區(qū)域森林草原防火概述[J]. 楊光,騰躍,舒立福,蔡慧穎,邸雪穎. 世界林業(yè)研究. 2018(06)
[7]利用Himawari-8數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)森林火情初探[J]. 杜品,劉明旭,徐婷婷,宋宇. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(06)
[8]基于QUEST決策樹的火燒跡地自動(dòng)提取[J]. 霍鵬,岳彩榮. 四川林業(yè)科技. 2018(04)
[9]基于顯著性增強(qiáng)的過火區(qū)域提取研究[J]. 單天嬋,王長(zhǎng)林,陳方,于博,李斌,瞿永澤. 遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2018(03)
[10]基于VIIRS影像的秸稈焚燒火點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法[J]. 徐迅,李建松,趙伶俐. 地理空間信息. 2018(06)
博士論文
[1]基于Himawari-8遙感數(shù)據(jù)的火點(diǎn)探測(cè)和自動(dòng)化云檢測(cè)的探索[D]. 謝字希.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
碩士論文
[1]基于地球同步軌道衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)野火蔓延速率估算[D]. 劉向茁.電子科技大學(xué) 2019
[2]森林火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)、蔓延模擬及災(zāi)后評(píng)估研究[D]. 陳云云.內(nèi)蒙古大學(xué) 2018
[3]森林火燒跡地識(shí)別及植被恢復(fù)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)方法[D]. 孫桂芬.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2018
[4]基于多源遙感數(shù)據(jù)的中蒙邊境地區(qū)草原火實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[D]. 麗娜.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2017
[5]基于MODIS數(shù)據(jù)的森林火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)方法研究[D]. 胡堯.成都理工大學(xué) 2015
[6]基于MODIS數(shù)據(jù)的重慶市森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警研究[D]. 劉琳.重慶師范大學(xué) 2014
[7]基于環(huán)境減災(zāi)小衛(wèi)星數(shù)據(jù)的森林火災(zāi)災(zāi)情監(jiān)測(cè)方法研究[D]. 朱曦.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2013
[8]基于MODIS數(shù)據(jù)的森林火點(diǎn)監(jiān)測(cè)算法及跡地面積估算的研究[D]. 繆婷婷.南京信息工程大學(xué) 2012
[9]基于FY3A/VIRR數(shù)據(jù)火情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 徐擁軍.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2012
[10]基于地理元胞自動(dòng)機(jī)的林火蔓延模型與模擬研究[D]. 張菲菲.汕頭大學(xué) 2011
本文編號(hào):3087473
【文章來源】:內(nèi)蒙古師范大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】:95 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
技術(shù)路線圖
第二章研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)92研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)2.1研究區(qū)概況2.1.1自然地理概況本文的研究區(qū)是中國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)與蒙古國(guó)相毗鄰的邊境地區(qū),包括內(nèi)蒙古阿拉善盟、巴彥淖爾、包頭、烏蘭察布、錫林郭勒盟、興安盟、呼倫貝爾與蒙古國(guó)巴彥洪戈?duì)柺⒛细瓯谑|戈壁盛蘇赫巴托爾盛東方剩研究區(qū)位于蒙古高原南部,97°13′E-122°44′E,37°21′N-50°17′N,內(nèi)蒙古與蒙古國(guó)國(guó)境線長(zhǎng)約3193km,占中蒙兩國(guó)國(guó)境線總長(zhǎng)的68%。中蒙邊境地區(qū)地勢(shì)平坦,山巒較少,具有完好的自然生態(tài)系統(tǒng),垂直分布著高山冰川、高山裸地、山地森林、草甸草原、典型草原、荒漠草原、裸地、沙地、沙漠。研究區(qū)內(nèi)蒙古國(guó)和內(nèi)蒙古地區(qū)都表現(xiàn)出獨(dú)特的地貌特征,蒙古國(guó)地勢(shì)西部高,東部低,從高山和戈壁過渡到草原,而內(nèi)蒙古地勢(shì)呈現(xiàn)出兩端高,中間低的特征。研究區(qū)的氣候特征與蒙古高原氣候條件大體相同,均是溫帶大陸性氣候,有明顯的季節(jié)變化,氣溫自東北至西南逐步升高,年平均氣溫為3.9℃,最高氣溫在7月,最低氣溫在1月。夏季炎熱,晝夜溫差大;春秋季短促,氣溫溫和;冬季寒冷并伴有大風(fēng)雪。降水量從東北向西南依次減少,年降水量達(dá)到50-450mm,集中在夏季的6、7、8月份,冬季降水最少。圖2-1研究區(qū)地理位置示意圖
內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文24圖3-1基于HIMAWARI8/9數(shù)據(jù)的火點(diǎn)識(shí)別算法流程圖本文下載的HIMAWARI8/9數(shù)據(jù)格式為GEOSS,已經(jīng)過幾何校正、大氣校正、亮度溫度轉(zhuǎn)化等處理。為了后續(xù)工作的開展,首先需要把GEOSS格式的H8數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為tif格式,再進(jìn)行一系列相關(guān)預(yù)處理。HIMAWARI8/9數(shù)據(jù)火點(diǎn)判識(shí)算法具體如下:(1)云和水體檢測(cè):云檢測(cè)是火災(zāi)監(jiān)測(cè)過程中至關(guān)重要的一步。在可見光近紅外波段,云區(qū)對(duì)太陽輻射具有高反射特性,在遙感數(shù)據(jù)上表現(xiàn)為高反射率;而云區(qū)的溫度一般低于地表溫度,在遠(yuǎn)紅外通道上云區(qū)亮溫小于地表亮溫。利用這些特性可以區(qū)分非火點(diǎn)與云區(qū)。云檢測(cè)一般是通過選取一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行識(shí)別,而閾值的選取要依賴于先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),本研究采用的云檢測(cè)算法沿用了GuangXu等人(2017)在HIMAWARI8/9野火近實(shí)時(shí)探測(cè)研究中使用的云掩膜法[38],具體判識(shí)條件如下:日間:(0.64+0.86>1.2)(12.3<265)[(0.64+0.86>0.7)(12.3<285)](3-36)式中,0.64,0.86是AHI數(shù)據(jù)0.64μm,0.86μm通道反射率值;12.3是AHI數(shù)據(jù)12.3μm通道亮溫。日間云區(qū)通過公式(3-36)判識(shí),符合條件的像元標(biāo)識(shí)為云區(qū),無法檢測(cè)到火點(diǎn)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]全球變化背景下野火研究進(jìn)展[J]. 岳超,羅彩訪,舒立福,沈澤昊. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]融合紅邊波段的森林火燒跡地提取方法[J]. 李瑩,于海洋,王燕,李朝亮,江一帆. 遙感信息. 2019(05)
[3]歐空局哨兵衛(wèi)星Sentinel-2A/B數(shù)據(jù)特征及應(yīng)用前景分析[J]. 田穎,陳卓奇,惠鳳鳴,程曉,歐陽倫曦. 北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(01)
[4]基于MODIS遙感影像的火點(diǎn)信息提取算法實(shí)現(xiàn)[J]. 李威,成功. 河南科技. 2019(04)
[5]基于Himawari-8和GF-1衛(wèi)星的林火遙感監(jiān)測(cè)[J]. 武晉雯,馮銳,孫龍彧,紀(jì)瑞鵬,于文穎,袁,張玉書. 災(zāi)害學(xué). 2018(04)
[6]“一帶一路”沿線區(qū)域森林草原防火概述[J]. 楊光,騰躍,舒立福,蔡慧穎,邸雪穎. 世界林業(yè)研究. 2018(06)
[7]利用Himawari-8數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)森林火情初探[J]. 杜品,劉明旭,徐婷婷,宋宇. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(06)
[8]基于QUEST決策樹的火燒跡地自動(dòng)提取[J]. 霍鵬,岳彩榮. 四川林業(yè)科技. 2018(04)
[9]基于顯著性增強(qiáng)的過火區(qū)域提取研究[J]. 單天嬋,王長(zhǎng)林,陳方,于博,李斌,瞿永澤. 遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2018(03)
[10]基于VIIRS影像的秸稈焚燒火點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法[J]. 徐迅,李建松,趙伶俐. 地理空間信息. 2018(06)
博士論文
[1]基于Himawari-8遙感數(shù)據(jù)的火點(diǎn)探測(cè)和自動(dòng)化云檢測(cè)的探索[D]. 謝字希.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
碩士論文
[1]基于地球同步軌道衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)野火蔓延速率估算[D]. 劉向茁.電子科技大學(xué) 2019
[2]森林火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)、蔓延模擬及災(zāi)后評(píng)估研究[D]. 陳云云.內(nèi)蒙古大學(xué) 2018
[3]森林火燒跡地識(shí)別及植被恢復(fù)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)方法[D]. 孫桂芬.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2018
[4]基于多源遙感數(shù)據(jù)的中蒙邊境地區(qū)草原火實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[D]. 麗娜.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2017
[5]基于MODIS數(shù)據(jù)的森林火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)方法研究[D]. 胡堯.成都理工大學(xué) 2015
[6]基于MODIS數(shù)據(jù)的重慶市森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警研究[D]. 劉琳.重慶師范大學(xué) 2014
[7]基于環(huán)境減災(zāi)小衛(wèi)星數(shù)據(jù)的森林火災(zāi)災(zāi)情監(jiān)測(cè)方法研究[D]. 朱曦.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2013
[8]基于MODIS數(shù)據(jù)的森林火點(diǎn)監(jiān)測(cè)算法及跡地面積估算的研究[D]. 繆婷婷.南京信息工程大學(xué) 2012
[9]基于FY3A/VIRR數(shù)據(jù)火情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 徐擁軍.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2012
[10]基于地理元胞自動(dòng)機(jī)的林火蔓延模型與模擬研究[D]. 張菲菲.汕頭大學(xué) 2011
本文編號(hào):3087473
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