[发明专利]一种火点遥感监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及遥感环境与灾害监测领域。尤其涉及一种基于VIIRS M波段数据的火点遥感监测方法。

背景技术

中国国土面积广阔，及时准确地监测火点的地域分布和动态变化对大气环境和灾害监测工作至关重要，卫星遥感具有探测范围广、观测项目多、迅速反映动态变化、成图迅速、成本低等优点，因此被广泛用于自然灾害监测和环境监测。在遥感信息源方面，国内外应用较广的是甚高分辨率辐射计(AVHRR)和中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据，但是AVHRR用于火点监测的主要通道AVHRR-3(3.55～3.93微米)和AVHRR-4(10.5～11.3微米)的空间分辨率为1.1千米；MODIS用于火点监测的主要波段4微米和11微米的空间分辨率为1千米。这样的分辨率不利于小型火灾火点的检测。

VIIRS传感器搭载在NPP卫星上，于2011年10月28日发射升空，是扫描式成像辐射仪，可收集陆地、大气、冰层和海洋在可见光和红外波段的辐射图像。VIIRS具有5个高分辨率I通道，分辨率375米；16个中分辨率M通道，分辨率750米；一个白天/夜晚通道。VIIRS数据极大地提高了火点检测的空间分辨率，有利于监测到小范围秸秆焚烧的火点。但是，如何使用VIIRS数据进行火点识别，是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明提出一种火点遥感监测方法，利用VIIRS中分辨率(M波段)数据的空间信息和波谱信息，实现基于VIIRS M波段数据的火灾火点检测。

本申请实施例提供一种火点遥感监测方法，包括以下步骤：采集NPP卫星VIIRS传感器M波段数据；根据高反射率、低亮温的特性识别云像元；用多通道阈值方法选择潜在火点像元；以所述潜在火点像元为中心，用采样窗口分析方法区分有效背景像元、背景火点像元；用上下文分析方法在所述潜在火点像元中选出真实火点像元。

优选地，所述火点遥感监测方法，还包含以下步骤：对所述VIIRS M波段数据进行预处理，剔除无效像元；所述无效像元为灰度值超出有效值范围的像元。

优选地，所述火点遥感监测方法，还包含以下步骤：对所述VIIRS M波段数据进行预处理，选出陆地像元；所述陆地像元，是所述像元的地理位置对应的土地利用类型数据为陆地类型。

优选地，所述根据高反射率、低亮温的特性识别云像元的步骤中，所述云像元满足以下至少一个判别公式：ρ₅+ρ₇>0.9；T₁₆<265K；ρ₅+ρ₇>0.7&T₁₆<285K。

优选地，所述多通道阈值方法是指，所述潜在火点像元满足以下判别公式：

白天：T₁₃>310K&ΔT>10K&ρ₇<0.3，

夜晚：T₁₃>305K&ΔT>10K；

其中，ΔT＝T₁₃-T₁₅，T₁₃和T₁₅分别为M13和M15波段的亮温值。

优选地，所述用采样窗口分析方法区分有效背景像元、背景火点像元，进一步包含以下步骤：

以所述潜在火点像元为中心，设置初始采样窗口大小为w×w像元，初值w＝w_min；遍历所述采样窗口中除中心潜在火点像元外的背景像元，如果所述背景像元满足，白天：T₁₃>325K&ΔT>20K；夜晚：T₁₃>310K&ΔT>10K，则所述背景像元为背景火点像元；否则，所述背景像元为有效背景像元；

计算所述采样窗口中有效背景像元占除中心潜在火点像元外全部有效像元比例≥25％、或者有效背景像元数量不小于8、或者w+2≥w_max，则采样窗口大小不变，否则所述采样窗口大小增加至(w+2)×(w+2)像元，并设置w＝w+2，重复以上步骤。

优选地，所述真实火点像元满足，白天：T₁₃>360K；夜晚：T₁₃>320K。

进一步优选地，所述用上下文分析方法在所述潜在火点像元中选出真实火点像元的步骤包含，对潜在火点像元，计算以下条件值TEST2～TEST6