基于静止气象卫星的草原火实时监测与预警研究
发布时间：2021-03-17 17:53
及时发现、预警及火蔓延准确模拟对阻击、扑灭草原火非常重要。蒙古国是我国北方的重要邻国,与我国共有4676.8km边境线,边境线两侧的地形、气候、植被类型等相近。近年来蒙古国境内频繁发生草原火,火借风势,经常蔓延到边境线处,严重威胁到我国北方草地生态安全及边境地区人民生命财产安全。本文以中蒙边境地区为研究区,利用时间分辨率较高的新一代静止气象卫星HIMAWARI8/9数据,开展了快速判别火点、实时跟踪监测草原火的发展动态、提取火烧迹地等工作,并对现有的火蔓延元胞自动机模型进行改进,结合气象、地形、可燃物等数据,模拟研究了草原火的蔓延趋势。研究结果表明:（1）开展了基于HIMAWARI8/9数据的草原火快速识别和实时跟踪监测研究。对2019年4月29日-30日发生在蒙古国境内的草原火进行了连续动态监测,发现此次草原火共持续11h30min,HIMAWARI8/9卫星共监测70次,火烧面积共3098.09km2。最初监测到火点坐标为东经115°49′,北纬49°2′,时间为29日14:50（UTC）,距离国境线24公里。通过实时跟踪监测发现,火势向东南方向蔓延,直到30...
【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章研究区概况与数据92研究区概况与数据2.1研究区概况2.1.1自然地理概况本文的研究区是中国内蒙古自治区与蒙古国相毗邻的边境地区，包括内蒙古阿拉善盟、巴彦淖尔、包头、乌兰察布、锡林郭勒盟、兴安盟、呼伦贝尔与蒙古国巴彦洪戈尔盛南戈壁盛东戈壁盛苏赫巴托尔盛东方剩研究区位于蒙古高原南部，97°13′E-122°44′E，37°21′N-50°17′N，内蒙古与蒙古国国境线长约3193km，占中蒙两国国境线总长的68%。中蒙边境地区地势平坦，山峦较少，具有完好的自然生态系统，垂直分布着高山冰川、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。研究区内蒙古国和内蒙古地区都表现出独特的地貌特征，蒙古国地势西部高，东部低，从高山和戈壁过渡到草原，而内蒙古地势呈现出两端高，中间低的特征。研究区的气候特征与蒙古高原气候条件大体相同，均是温带大陆性气候，有明显的季节变化，气温自东北至西南逐步升高，年平均气温为3.9℃，最高气温在7月，最低气温在1月。夏季炎热，昼夜温差大；春秋季短促，气温温和；冬季寒冷并伴有大风雪。降水量从东北向西南依次减少，年降水量达到50-450mm，集中在夏季的6、7、8月份，冬季降水最少。图2-1研究区地理位置示意图
内蒙古师范大学硕士学位论文24图3-1基于HIMAWARI8/9数据的火点识别算法流程图本文下载的HIMAWARI8/9数据格式为GEOSS，已经过几何校正、大气校正、亮度温度转化等处理。为了后续工作的开展，首先需要把GEOSS格式的H8数据转换为tif格式，再进行一系列相关预处理。HIMAWARI8/9数据火点判识算法具体如下：(1)云和水体检测：云检测是火灾监测过程中至关重要的一步。在可见光近红外波段，云区对太阳辐射具有高反射特性，在遥感数据上表现为高反射率；而云区的温度一般低于地表温度，在远红外通道上云区亮温小于地表亮温。利用这些特性可以区分非火点与云区。云检测一般是通过选取一个或多个阈值进行识别，而阈值的选取要依赖于先验经验，本研究采用的云检测算法沿用了GuangXu等人（2017）在HIMAWARI8/9野火近实时探测研究中使用的云掩膜法[38]，具体判识条件如下：日间：(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数据0.64μm，0.86μm通道反射率值；12.3是AHI数据12.3μm通道亮温。日间云区通过公式(3-36)判识，符合条件的像元标识为云区，无法检测到火点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球变化背景下野火研究进展[J]. 岳超,罗彩访,舒立福,沈泽昊. 生态学报. 2020(02)
[2]融合红边波段的森林火烧迹地提取方法[J]. 李莹,于海洋,王燕,李朝亮,江一帆. 遥感信息. 2019(05)
[3]欧空局哨兵卫星Sentinel-2A/B数据特征及应用前景分析[J]. 田颖,陈卓奇,惠凤鸣,程晓,欧阳伦曦. 北京师范大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]基于MODIS遥感影像的火点信息提取算法实现[J]. 李威,成功. 河南科技. 2019(04)
[5]基于Himawari-8和GF-1卫星的林火遥感监测[J]. 武晋雯,冯锐,孙龙彧,纪瑞鹏,于文颖,袁,张玉书. 灾害学. 2018(04)
[6]“一带一路”沿线区域森林草原防火概述[J]. 杨光,腾跃,舒立福,蔡慧颖,邸雪颖. 世界林业研究. 2018(06)
[7]利用Himawari-8数据监测森林火情初探[J]. 杜品,刘明旭,徐婷婷,宋宇. 北京大学学报(自然科学版). 2018(06)
[8]基于QUEST决策树的火烧迹地自动提取[J]. 霍鹏,岳彩荣. 四川林业科技. 2018(04)
[9]基于显著性增强的过火区域提取研究[J]. 单天婵,王长林,陈方,于博,李斌,瞿永泽. 遥感技术与应用. 2018(03)
[10]基于VIIRS影像的秸秆焚烧火点监测方法[J]. 徐迅,李建松,赵伶俐. 地理空间信息. 2018(06)
博士论文
[1]基于Himawari-8遥感数据的火点探测和自动化云检测的探索[D]. 谢字希.中国科学技术大学 2019
硕士论文
[1]基于地球同步轨道卫星遥感数据野火蔓延速率估算[D]. 刘向茁.电子科技大学 2019
[2]森林火灾遥感监测、蔓延模拟及灾后评估研究[D]. 陈云云.内蒙古大学 2018
[3]森林火烧迹地识别及植被恢复卫星遥感监测方法[D]. 孙桂芬.中国林业科学研究院 2018
[4]基于多源遥感数据的中蒙边境地区草原火实时监测[D]. 丽娜.内蒙古师范大学 2017
[5]基于MODIS数据的森林火灾遥感监测方法研究[D]. 胡尧.成都理工大学 2015
[6]基于MODIS数据的重庆市森林火灾监测与预警研究[D]. 刘琳.重庆师范大学 2014
[7]基于环境减灾小卫星数据的森林火灾灾情监测方法研究[D]. 朱曦.中国林业科学研究院 2013
[8]基于MODIS数据的森林火点监测算法及迹地面积估算的研究[D]. 缪婷婷.南京信息工程大学 2012
[9]基于FY3A/VIRR数据火情监测系统的设计与实现[D]. 徐拥军.中国地质大学(北京) 2012
[10]基于地理元胞自动机的林火蔓延模型与模拟研究[D]. 张菲菲.汕头大学 2011
本文编号：3087473
【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章研究区概况与数据92研究区概况与数据2.1研究区概况2.1.1自然地理概况本文的研究区是中国内蒙古自治区与蒙古国相毗邻的边境地区，包括内蒙古阿拉善盟、巴彦淖尔、包头、乌兰察布、锡林郭勒盟、兴安盟、呼伦贝尔与蒙古国巴彦洪戈尔盛南戈壁盛东戈壁盛苏赫巴托尔盛东方剩研究区位于蒙古高原南部，97°13′E-122°44′E，37°21′N-50°17′N，内蒙古与蒙古国国境线长约3193km，占中蒙两国国境线总长的68%。中蒙边境地区地势平坦，山峦较少，具有完好的自然生态系统，垂直分布着高山冰川、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。研究区内蒙古国和内蒙古地区都表现出独特的地貌特征，蒙古国地势西部高，东部低，从高山和戈壁过渡到草原，而内蒙古地势呈现出两端高，中间低的特征。研究区的气候特征与蒙古高原气候条件大体相同，均是温带大陆性气候，有明显的季节变化，气温自东北至西南逐步升高，年平均气温为3.9℃，最高气温在7月，最低气温在1月。夏季炎热，昼夜温差大；春秋季短促，气温温和；冬季寒冷并伴有大风雪。降水量从东北向西南依次减少，年降水量达到50-450mm，集中在夏季的6、7、8月份，冬季降水最少。图2-1研究区地理位置示意图
内蒙古师范大学硕士学位论文24图3-1基于HIMAWARI8/9数据的火点识别算法流程图本文下载的HIMAWARI8/9数据格式为GEOSS，已经过几何校正、大气校正、亮度温度转化等处理。为了后续工作的开展，首先需要把GEOSS格式的H8数据转换为tif格式，再进行一系列相关预处理。HIMAWARI8/9数据火点判识算法具体如下：(1)云和水体检测：云检测是火灾监测过程中至关重要的一步。在可见光近红外波段，云区对太阳辐射具有高反射特性，在遥感数据上表现为高反射率；而云区的温度一般低于地表温度，在远红外通道上云区亮温小于地表亮温。利用这些特性可以区分非火点与云区。云检测一般是通过选取一个或多个阈值进行识别，而阈值的选取要依赖于先验经验，本研究采用的云检测算法沿用了GuangXu等人（2017）在HIMAWARI8/9野火近实时探测研究中使用的云掩膜法[38]，具体判识条件如下：日间：(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数据0.64μm，0.86μm通道反射率值；12.3是AHI数据12.3μm通道亮温。日间云区通过公式(3-36)判识，符合条件的像元标识为云区，无法检测到火点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球变化背景下野火研究进展[J]. 岳超,罗彩访,舒立福,沈泽昊. 生态学报. 2020(02)
[2]融合红边波段的森林火烧迹地提取方法[J]. 李莹,于海洋,王燕,李朝亮,江一帆. 遥感信息. 2019(05)
[3]欧空局哨兵卫星Sentinel-2A/B数据特征及应用前景分析[J]. 田颖,陈卓奇,惠凤鸣,程晓,欧阳伦曦. 北京师范大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]基于MODIS遥感影像的火点信息提取算法实现[J]. 李威,成功. 河南科技. 2019(04)
[5]基于Himawari-8和GF-1卫星的林火遥感监测[J]. 武晋雯,冯锐,孙龙彧,纪瑞鹏,于文颖,袁,张玉书. 灾害学. 2018(04)
[6]“一带一路”沿线区域森林草原防火概述[J]. 杨光,腾跃,舒立福,蔡慧颖,邸雪颖. 世界林业研究. 2018(06)
[7]利用Himawari-8数据监测森林火情初探[J]. 杜品,刘明旭,徐婷婷,宋宇. 北京大学学报(自然科学版). 2018(06)
[8]基于QUEST决策树的火烧迹地自动提取[J]. 霍鹏,岳彩荣. 四川林业科技. 2018(04)
[9]基于显著性增强的过火区域提取研究[J]. 单天婵,王长林,陈方,于博,李斌,瞿永泽. 遥感技术与应用. 2018(03)
[10]基于VIIRS影像的秸秆焚烧火点监测方法[J]. 徐迅,李建松,赵伶俐. 地理空间信息. 2018(06)
博士论文
[1]基于Himawari-8遥感数据的火点探测和自动化云检测的探索[D]. 谢字希.中国科学技术大学 2019
硕士论文
[1]基于地球同步轨道卫星遥感数据野火蔓延速率估算[D]. 刘向茁.电子科技大学 2019
[2]森林火灾遥感监测、蔓延模拟及灾后评估研究[D]. 陈云云.内蒙古大学 2018
[3]森林火烧迹地识别及植被恢复卫星遥感监测方法[D]. 孙桂芬.中国林业科学研究院 2018
[4]基于多源遥感数据的中蒙边境地区草原火实时监测[D]. 丽娜.内蒙古师范大学 2017
[5]基于MODIS数据的森林火灾遥感监测方法研究[D]. 胡尧.成都理工大学 2015
[6]基于MODIS数据的重庆市森林火灾监测与预警研究[D]. 刘琳.重庆师范大学 2014
[7]基于环境减灾小卫星数据的森林火灾灾情监测方法研究[D]. 朱曦.中国林业科学研究院 2013
[8]基于MODIS数据的森林火点监测算法及迹地面积估算的研究[D]. 缪婷婷.南京信息工程大学 2012
[9]基于FY3A/VIRR数据火情监测系统的设计与实现[D]. 徐拥军.中国地质大学(北京) 2012
[10]基于地理元胞自动机的林火蔓延模型与模拟研究[D]. 张菲菲.汕头大学 2011
本文编号：3087473
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