[发明专利]一种基于风云三号卫星的秸秆焚烧火点遥感监测方法

权利要求书

1.一种基于风云三号卫星的秸秆焚烧火点遥感监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：风云三号卫星的数据预处理；风云三号卫星上装载了可见光红外扫描辐射计，所述可见光红外扫描辐射计包括通道一、通道二、通道三、通道四、通道五、通道六、通道七、通道八、通道九和通道十共十个一公里分辨率的观测通道，所述通道一、通道二、通道六、通道七、通道八、通道九和通道十为可见光通道，通道三、通道四和通道五为红外通道；通道一、通道二、通道三、通道四、通道五、通道六、通道七、通道八、通道九和通道十的影像数据共同组成了可见光红外扫描辐射计的L1级影像数据，通过对可见光红外扫描辐射计的L1级影像数据进行预处理得到通道一和通道二的反射率影像、通道三和通道四的地表辐射亮度影像以及通道三的地表亮温影像；

步骤B：基于步骤A预处理得到的影像数据进行疑似火点提取；具体包括步骤B1-B2；

步骤B1：RGB假彩色合成；对于白天影像，将通道三的地表辐射亮度影像赋予红色，通道二的反射率影像赋予绿色，通道一的反射率影像赋予蓝色，在彩色合成图上，正在燃烧的明火区标示为鲜红色，过火区被标示为暗红色；对于夜间影像，将通道三的地表辐射亮度影像赋予红色，通道四的地表辐射亮度影像赋予绿色和蓝色，明火点在图像中仍为鲜红色，其它地表特征很难识别，因为夜间合成图中没有可见光通道参与；

步骤B2：在步骤B1进行影像处理的基础上进行阈值分割；根据人工目视结果对通道三的地表辐射亮度影像进行阈值分割，得到目标为1背景为0的疑似火点提取的初始二值图结果；若用T表示阈值，该过程可以用下式描述：

将初始二值图与假彩色合成影像进行对比，对阈值T进行多次微调，使其接近于最佳阈值，从而得到疑似火点分布图；

步骤C：在疑似火点分布图上进行火点辨识与确定；根据火点像元的土地利用类型和查询固定热源资料剔除伪火点，在疑似火点分布图上分离出秸秆焚烧火点，得到秸秆焚烧火点分布图。

2.如权利要求1所述的基于风云三号卫星的秸秆焚烧火点遥感监测方法，其特征在于：所述步骤A对风云三号卫星的数据预处理进一步包括：

步骤A1：传感器定标；该步的目的是得到通道一和通道二的反射率影像以及通道三和通道四的地表辐射亮度影像；

首先对可见光红外扫描辐射计的L1级影像数据中的通道一和通道二的影像数据进行可见光近红外定标，得到通道一和通道二的反射率影像，定标公式如下：

F＝S·DN+I

其中，F为通道反照率，S为斜率，I为截距，DN为可见光通道的对地观测计数值即亮度值；

其次对可见光红外扫描辐射计的L1级影像数据中的通道三和通道四的影像数据进行红外通道定标，得到通道三和通道四的地表辐射亮度影像，红外通道定标包括星上线性定标和辐亮度非线性订正两个步骤；

星上线性定标的公式为：

N_LIN＝Scale·DN+Offset

式中N_LIN为线性定标辐亮度值，单位为m W/m²·cm^-1·sr，Scale为增益，Offset为截距，DN为红外通道的对地观测计数值；

辐亮度非线性订正，即地面定标，公式为：

N＝b₀+(1+b₁)N_LIN+b₂N_LIN²

式中N为订正后的定标辐亮度值，单位为mW/m²·cm^-1·sr，即地表辐射亮度值，b₀、b₁、b₂为订正系数；

步骤A2：地表亮温计算；该步的目的是计算通道三的地表亮温影像；

亮度温度是指物体在同一波长下的光谱辐射强度与黑体光谱辐射强度相等时的黑体温度；通道三经过步骤A1中的星上线性定标及地面定标，得到了地表辐射亮度值，利用下式可将地表辐射亮度值转换成有效黑体温度：

式中为有效黑体温度，C₁＝1.1910427×10^-5mW/(m²·sr·cm^-4)，C₂＝1.4387752cm·K，V_C是地面定标得到的红外通道中心波数，N为定标后的辐射率；

由于传感器物理方面的原因，用上式求得的还必须根据传感器特性进行数学订正才能得到所要波段的实际探测温度，公式如下：

式中T为所要波段的地表亮温，A、B为常数，分别为温度订正的斜率和截距。