[发明专利]地球静止轨道卫星影像山火检测方法、系统及其存储介质

说明书

本发明涉及山火检测方法，尤其为一种地球静止轨道卫星影像山火检测方法、系统及其存储介质，所述地球静止轨道卫星影像山火检测方法利用灰度影像分析的方法，基于红外波段亮温和灰度级数的关联关系，进行红外波段中疑似火点的识别提取；其次，以非局部深度卷积特征编码的方式，对经地理坐标映射所得同地理区域中的多光谱影像信息，以光谱叠加的方式进行红外和多光谱波段影像上的火点识别特征编码，最终实现真实火点的判别与分析。本发明使用波段物理反演，充分借鉴利用红外波段的火点亮温特性进行火点粗判，又利用高分辨率多光谱波段的显著纹理信息，完成高空间分辨率下、显著山火烟雾特性的精确火点空间定位。

技术领域

本发明涉及山火检测方法，尤其是一种地球静止轨道卫星影像山火检测方法、系统及其存储介质。

发明背景

我国云南地区地貌复杂、多高山密林、地势不平，极易引发森林火灾，对国家和群众的生命财产构成重大威胁，传统的山火监测手段主要以人工方式进行，监测效率较差，覆盖范围较窄。以高分4号为代表的地球静止轨道卫星的遥感影像具有空间分辨率高、红外亮温特性敏感、观测范围广、定位精度高等众多优势，成为了弥补人为山火巡检时间、空间覆盖率不足的重要技术辅助手段，对有效监控山地密林等交通不便区域的火灾隐患具有极其重要的意义。

高分4号卫星是中国第1颗地球静止轨道高分辨率对地观则卫星，2015年12月29日0时04分从西昌卫星发射中心，由长征三号乙运输火箭成功发射。轨道高度为36000km，采用面阵凝视方式成像，具备可见光、多光谱和红外成像能力，可见光和多光谱分辨率优于50m，红外谱段分辨率优于400m，设计寿命8年，通过指向控制，实现对中国及周边地区的观测。高分四号观测星下点定位于东经110度的赤道上空，即海南岛的正南方，利用长期驻留固定区域上空的优势，在国际上也处于先进行列。由于优异的空间、时间观测条件，使得高分4号在监测森林火灾、洪涝灾害等方面发挥重要作用，为我国减灾、林业、地震、气象等应用提供快速、可靠、稳定的光学遥感数据，为灾害风险预警预报、林火灾害监测、地震构造信息提取、气象天气监测等业务补充了全新的技术手段，开辟了我国地球同步轨道高分辨率对地观测的新领域。同时，高分四号卫星在环保、海洋、农业、水利等行业以及区域应用方面，也具有巨大潜力和广阔空间。

受数据来源、监测思路的影响，目前的山火监测算法多基于葵花8、MODIS等国外卫星影像进行，这一类卫星影像虽然具有很高的光谱分辨率(葵花8目前开放14个光谱通道，空间分辨率2km，时间分辨率10分钟；MODIS免费开放36个波段，空间分辨率从250m到1km，时间分辨率每天4景图像)，但空间分辨率有限，使得火点检测往往只能通过和温度相关的红外波段亮温值反演推算得到，严重限制了火点检测方法的检测空间精度和识别准确性。以高分4号卫星为代表的地球静止轨道卫星影像，具有精确红外亮温响应值的红外波段，和高空间分辨率的5波段多光谱影像信息，虽然时间分辨率不及葵花8、光谱分辨率不及MODIS，但是高分本身的红外波段对于山火亮温有着明确的亮温值响应效果，对于提高火点检测精度、准确定位起火点和起火范围具有数据精度优势，但也对红外波段火点确定方法、多光谱波段火点特征分析算法提出了较高的要求，需要算法能够充分利用红外和多光谱波段在起火点上的空间关联、波段影像特征关联，进行有效的多源影像数据编码和特征学习，从而实现最终的火点准确识别和定位。

发明内容

为了解决现阶段山火检测方法以高分4号卫星为代表的高分辨率、多光谱波段的地球静止轨道卫星影像在成像光谱分辨率上的不足，以及火点亮温值分析的光谱波段数量少，直接光谱计算分析难度大，空间范围和位置估计准确性不高等问题，本发明目的是提升火点检测算法的火点空间定位精度和识别准确率，为此，本发明提供一种地球静止轨道卫星影像山火检测方法、系统及其存储介质。

为了实现所述目的，本发明的地球静止轨道卫星影像山火检测方法，步骤如下：

步骤S1：红外波段中疑似火点的分析模块：利用灰度影像分析法，基于红外波段亮温和灰度级数的关联关系，实现中等分辨率影像上的疑似火点区域的识别与提取；