[發(fā)明專利]一種火點遙感監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611153968.3
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106855943A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范萌;陳良富;李令軍;李莘莘;李倩;鄒銘敏;姜磊;余超;趙文慧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所;北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G08B17/12
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11315
• 代理人: 許志勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域。尤其涉及一種基于VIIRS M波段數(shù)據(jù)的火點遙感監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

中國國土面積廣闊，及時準(zhǔn)確地監(jiān)測火點的地域分布和動態(tài)變化對大氣環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測工作至關(guān)重要，衛(wèi)星遙感具有探測范圍廣、觀測項目多、迅速反映動態(tài)變化、成圖迅速、成本低等優(yōu)點，因此被廣泛用于自然災(zāi)害監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測。在遙感信息源方面，國內(nèi)外應(yīng)用較廣的是甚高分辨率輻射計(AVHRR)和中分辨率成像光譜儀(MODIS)數(shù)據(jù)，但是AVHRR用于火點監(jiān)測的主要通道AVHRR-3(3.55～3.93微米)和AVHRR-4(10.5～11.3微米)的空間分辨率為1.1千米；MODIS用于火點監(jiān)測的主要波段4微米和11微米的空間分辨率為1千米。這樣的分辨率不利于小型火災(zāi)火點的檢測。

VIIRS傳感器搭載在NPP衛(wèi)星上，于2011年10月28日發(fā)射升空，是掃描式成像輻射儀，可收集陸地、大氣、冰層和海洋在可見光和紅外波段的輻射圖像。VIIRS具有5個高分辨率I通道，分辨率375米；16個中分辨率M通道，分辨率750米；一個白天/夜晚通道。VIIRS數(shù)據(jù)極大地提高了火點檢測的空間分辨率，有利于監(jiān)測到小范圍秸稈焚燒的火點。但是，如何使用VIIRS數(shù)據(jù)進行火點識別，是一個需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種火點遙感監(jiān)測方法，利用VIIRS中分辨率(M波段)數(shù)據(jù)的空間信息和波譜信息，實現(xiàn)基于VIIRS M波段數(shù)據(jù)的火災(zāi)火點檢測。

本申請實施例提供一種火點遙感監(jiān)測方法，包括以下步驟：采集NPP衛(wèi)星VIIRS傳感器M波段數(shù)據(jù)；根據(jù)高反射率、低亮溫的特性識別云像元；用多通道閾值方法選擇潛在火點像元；以所述潛在火點像元為中心，用采樣窗口分析方法區(qū)分有效背景像元、背景火點像元；用上下文分析方法在所述潛在火點像元中選出真實火點像元。

優(yōu)選地，所述火點遙感監(jiān)測方法，還包含以下步驟：對所述VIIRS M波段數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，剔除無效像元；所述無效像元為灰度值超出有效值范圍的像元。

優(yōu)選地，所述火點遙感監(jiān)測方法，還包含以下步驟：對所述VIIRS M波段數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，選出陸地像元；所述陸地像元，是所述像元的地理位置對應(yīng)的土地利用類型數(shù)據(jù)為陸地類型。

優(yōu)選地，所述根據(jù)高反射率、低亮溫的特性識別云像元的步驟中，所述云像元滿足以下至少一個判別公式：ρ₅+ρ₇>0.9；T₁₆<265K；ρ₅+ρ₇>0.7&T₁₆<285K。

優(yōu)選地，所述多通道閾值方法是指，所述潛在火點像元滿足以下判別公式：

白天：T₁₃>310K&ΔT>10K&ρ₇<0.3，

夜晚：T₁₃>305K&ΔT>10K；

其中，ΔT＝T₁₃-T₁₅，T₁₃和T₁₅分別為M13和M15波段的亮溫值。

優(yōu)選地，所述用采樣窗口分析方法區(qū)分有效背景像元、背景火點像元，進一步包含以下步驟：

以所述潛在火點像元為中心，設(shè)置初始采樣窗口大小為w×w像元，初值w＝w_min；遍歷所述采樣窗口中除中心潛在火點像元外的背景像元，如果所述背景像元滿足，白天：T₁₃>325K&ΔT>20K；夜晚：T₁₃>310K&ΔT>10K，則所述背景像元為背景火點像元；否則，所述背景像元為有效背景像元；

計算所述采樣窗口中有效背景像元占除中心潛在火點像元外全部有效像元比例≥25％、或者有效背景像元數(shù)量不小于8、或者w+2≥w_max，則采樣窗口大小不變，否則所述采樣窗口大小增加至(w+2)×(w+2)像元，并設(shè)置w＝w+2，重復(fù)以上步驟。

優(yōu)選地，所述真實火點像元滿足，白天：T₁₃>360K；夜晚：T₁₃>320K。

進一步優(yōu)選地，所述用上下文分析方法在所述潛在火點像元中選出真實火點像元的步驟包含，對潛在火點像元，計算以下條件值TEST2～TEST6