[发明专利]遥感和地表雷击火环境相结合识别森林雷击火的方法

说明书

本发明公开一种遥感和地表雷击火环境相结合识别森林雷击火的方法，属于森林火灾检测预警技术领域，首先分析与降水相关性较低的云地闪分布特征，为后续森林雷击火的地表干雷电环境奠定基础，然后通过闪电与卫星遥感火点的时空特征，识别森林雷击火区域，最后进行森林雷击火风险等级估测。本发明将高空火灾监测、地表干雷电环境相配合，增加了森林雷击火识别的时空分辨率；通过森林雷击火核密度分析，给出林分尺度森林雷击火预警级别，可针对性地大大提高森林雷击火防御水平，且空间维度上适用性强，成本低，可靠性高。

技术领域

本发明属于森林火灾检测预警技术领域，具体涉及一种遥感和地表雷击火环境相结合识别森林雷击火的方法。

背景技术

遥感，是从地面到空间各种对地球、天体观测的综合性技术系统的总称，可从遥感技术平台获取卫星数据、由遥感仪器以及信息接受、处理与分析。遥感技术已经形成的信息网络，正时时刻刻、源源不断地向人们提供大量的科学数据和动态信息，已成为森林灾害、特别是森林火灾监测的重要手段，大大弥补了人力监测的不足。

但遥感观测无法判别森林火灾类型中的雷击火。随着气候变化，森林雷击火在我国东北(于诗文等，2020)及西南(YanRong Y，et al.，2018)尤为突出，其频发性、灾害性强度加剧，每年的损失触目惊心。卫星遥感观测无法获知林火类型，无法满足多山天然林的雷击火监测任务，使雷击火防御滞后性严重。这些都大大提升了森林雷击火灾的危害。

当前，森林雷击火的预测多基于地表因子的观测，如气象、地形、可燃物等关键影响因子，由此建立统计模型。由于统计模型的地域局限性、时间局限性，在不同地区、不同季节，对森林雷击火预测缺乏适应性；且耗费人力物力。

发明内容

本发明解决的技术问题：本发明在MODIS识别森林火灾位置的基础上，增加地表云地闪位置、降水量等获取地表干雷电信息，将高空遥感与地表雷击火环境相结合，提出识别森林雷击火的新方法。这一方法主要解决的技术问题如下：

1.地表干雷电环境的识别。利用ArcGIS处理WWLLN数据(World-Wide LightningLocation Network，WWLLN)，获得研究区闪电时空分布，结合降水量观测资料，通过Pearson相关系数，得到“少量水、有闪电”的地表干雷电环境信息。

2.森林火灾类型中雷击火的判别。由MODIS获取植被火点数据NASA FIRMS，结合适宜的地表干雷电环境，以时间3小时、范围25Km为依据，对WWLLN资料和MODIS标准火灾数据进行处理，耦合得到雷击火起火点估划由此共同辨识森林火灾中的雷击火分布区域。

3.核密度分析识别森林雷击火等级借助ArcGIS工具的核密度分析模块，计算研究区森林雷击火点密度数值，判别森林雷击火风险级别。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种遥感和地表雷击火环境相结合识别森林雷击火的方法，包括以下步骤：

步骤S1，地表少降水云地闪击区域识别；

步骤S2，植被雷击火区域识别；

步骤S3：森林雷击火风险等级识别。

进一步地，步骤S1的具体实现方法为：

S11：提取地表云地闪空间分布，合成月云地闪数据集；

S12：提取研究区域气象站点的降水量观测数据，合成月总降水量数据集；

S13：计算研究区域每个网格内的月均闪电频数与月降水量之间的皮尔森(Pearson)相关系数R；

S14：研究区域每个网格的月均闪电频数与(1-R²)相乘，得到单位网格内“少降水、无降水”闪电频数分布，并对所有网格进行计算；