[发明专利]煤田火区的机载热红外高光谱遥感定量探测方法

说明书

本发明属于遥感探测技术领域，具体涉及一种煤田火区的机载热红外高光谱遥感定量探测方法；本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种解决煤田火区复杂危险环境下无法快速准确地定位煤火燃烧位置和燃烧范围的难题的煤田火区的机载热红外高光谱遥感定量探测方法；包括以下步骤：步骤一：数据获取；步骤二：几何校正和图像均色镶嵌；步骤三：煤火探测波段选择；步骤四：地表温度反演模型；步骤五：热异常信息提取；步骤六：基于发射率特征精确提取煤田火区范围；实现了煤田火区的定量化探测，探测煤火区范围准确，采用的方法步骤简洁，完全可用于高光谱热红外遥感技术的煤田火区探测当中，为煤田火区灭火工程提供实时性支撑数据。

技术领域

本发明属于遥感探测技术领域，具体涉及一种煤田火区的机载热红外高光谱遥感定量探测方法。

背景技术

我国煤炭资源储量世界第一，然而煤火自燃现象十分严重，不仅造成煤炭资源的巨大浪费，还对环境构成很大污染。国内外学者利用遥感技术开展煤田火区识别与监测主要依靠多光谱和中低分辨率遥感影像，只能定性或半定量地提供火源位置及火区大致范围等信息，难以满足煤田火区监测精度和准确度日益提高的需求。常规遥感煤火探测方法是对根据热红外数据反演的温度采用适当的阈值进行密度分割，达到粗略探测煤火的目的，这种方法探测出的煤田火区范围往往包括非煤火温度异常干扰地物，如水体，热厂房等，难以精确提取煤田火区的范围。如何采用遥感技术准确有效地提取煤火区范围是煤田火区治理中亟需解决的问题。

高光谱热红外遥感的出现为上述问题提供了解决手段。高光谱热红外遥感具有空间、辐射和光谱三维信息，数据量大，信息丰富。包含的地物辐射特征信息更加精细。如何利用其丰富的地物辐射信息精细地区分地物热异常，精细化定量探测煤田煤火，在国内研究尚少。

在此背景条件下，发明了一种航空高光谱热红外遥感煤火定量探测方法。高光谱仪器采用加拿大研制的TASI机载高光谱传感器，其光谱范围：8.0～11.5μm，光谱通道数理论上具有无限可分性，本发明实施例数据具有32个光谱通道，动态范围16bit。该方法充分利用了高光谱热辐射通道多的技术优势，实现煤田火区高效快速地定量化探测，为煤田灭火工程工作部署和火区治理评价提供实时依据。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种解决煤田火区复杂危险环境下无法快速准确地定位煤火燃烧位置和燃烧范围的难题的煤田火区的机载热红外高光谱遥感定量探测方法

本发明的技术方案是：

一种煤田火区的机载热红外高光谱遥感定量探测方法，包括以下步骤：

步骤一：数据获取

采用已知激光发生器和黑体对传感器进行实验室光谱定标和辐射定标，低温黑体参考源设定0℃，高温黑体参考源设定100℃，选择地面线性目标明显的区域进行传感器几何参数校正飞行，获取校正数据；按照设计的飞行航线进行高光谱数据获取，同时，采用高灵敏度的红外辐射点温计进行地面同步温度测量，作为高光谱数据的定标数据；

步骤二：几何校正和图像均色镶嵌；

将POS定位数据、原始IMU数据、DEM数据和地面GPS基站数据输入ITRES系统数据处理模块，对航空高光谱热红外数据进行系统几何差误校正；在此基础上，从高精度地形图上选取大于30个的控制点进行几何精校正，消除地形起伏引起的航带无规律性几何误差；

确定一幅参考航带影像作为输出镶嵌图像的基准，根据相邻航带影像重叠区的统计辐射差异，采用色阶调整方法如公式(1)所示，将具有色差的航带影像调整到参考影像上去，使相邻图像的色调保持一致；最后，采用数据重叠区像元值直方图统计方法进行匀色处理，彻底消除相邻航带辐射差异；

其中，X为待调整的航带数据；R为辐射调整系数，根据相邻影像值差异统计确定；n为原数据辐射量化值，m为数据调整后辐射量化值，通常m＝n；