[发明专利]一种基于时间尺度特征评估的山火同步卫星监测预警方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于时间尺度特征评估的山火同步卫星监测预警方法及系统，将卫星监测影像时间尺度特征分析引入至山火监测判识中，通过对多幅卫星监测图像中同一像素点亮温值进行突变性检测，采用像素点亮温值的变化趋势值置信区间作为火点特征的判断，计算当前时刻像素点亮温特征值与置信区间的距离，实现对像素点是否为火点的判识。不同于传统山火卫星监测识别方法仅对空间尺度上邻近像素点的分析，本发明能够有效准确的提出中同步卫星影像中小面积初发山火像素点，该方法思路清晰，操作方便，实用性强，可有效提高输电线路山火辨识的精度，减少山火跳闸事故。

技术领域

本发明属于电力工程技术领域，具体涉及一种基于时间尺度特征评估的山火同步卫星监测预警方法及系统。

背景技术

随着我国特高压线路及跨区电网规模的不断扩大，输电线路经常需穿过山区、农区，线路走廊附近山火发生次数不断增长。山火发生后，大气条件如温度、密度、湿度等均会发生显著变化，使空气绝缘性大大降低，且通常持续较长时间，导致线路重合闸很难成功。目前，围绕输电线路山火实时监测方面已有一定成果，包括气象卫星遥感、激光探测、烟雾探测以及气象雷达监视等。采用气象卫星进行山火监测具有监测范围广、发现及时、成本低等特点。目前，国家电网公司已建设输电线路山火卫星监测预警系统，但系统接收的极轨卫星信号存在卫星过境时间间隔长(极轨卫星监测时间分辨率2次/天)、扫描覆盖区域有盲区等缺点，使其对山火灾害初期的预警及对灾害的态势感知存在不足。与极轨卫星不同，同步卫星运行在地球同步轨道，运行周期与地球自转一周的时间相等，监测时间分辨率可达4次/小时。因此，研究基于同步卫星的输电线路山火监测技术，可有效提高电网山火监测时间分辨率。

不同于极轨卫星，同步卫星空间分辨率低至2-4km，传统山火卫星监测识别方法都是基于单幅影像进行空间范围中的邻近像素点对比分析，而由于同步卫星空间分辨率低，一百平方米的小面积山火难以使得像素点亮温值明显高于邻近像素，传统山火卫星监测方法难以发现小面积山火。目前，中国风云四号同步卫星每15分钟扫描一次中国区域，具有较好的时间分辨率。考虑到山火的发生是一个突发事件，而卫星影像监测影像是一个动态时间序列，卫星监测影像中每个像素点的亮温值序列是一个渐变的过程，可通过对多幅影像中同一像素点的亮温值时间序列突变特征进行分析，进而实现对火点像素的有效判识。

发明内容

针对同步卫星小面积山火识别率低的问题，不同于传统山火卫星监测识别方法仅对空间尺度上邻近像素点的分析，本发明提出基于一种基于时间尺度特征评估的山火同步卫星监测预警方法及系统，能够有效准确的提出中同步卫星影像中小面积初发山火像素点，有效提高输电线路山火辨识的精度，减少跳闸事故。

本发明的技术方案为：

一种基于时间尺度特征评估的山火同步卫星监测预警方法，系首先提取近一段时间的同步卫星影像，建立相同像素点亮温值时间序列，构建像素点亮温值的变化趋势值置信区间，计算当前时刻像素点亮温特征值与置信区间的距离，实现对像素点是否为火点的判识。

具体包括以下步骤：

步骤一：获取当前同步卫星监测影像，计算当前同步卫星监测影像中各像素点的4微米中红外通道亮温值和11微米远红外通道亮温值；

步骤二：采用固定阈值法，获取同步卫星监测影像潜在火点；

步骤三：提取过去3天的同步卫星监测影像，构建潜在火点像素点中红外与远红外通道亮温值差值的时间序列，计算潜在火点像素点亮温值的变化趋势值置信区间；

步骤四：计算当前卫星影像像素点亮温特征值与置信区间的距离，开展潜在火点像素的再判识。

优选地，步骤一中同步卫星监测影像像素点4微米中红外通道亮温值和11微米远红外通道亮温值计算公式为：