[發(fā)明專利]一種基于半變異函數(shù)提取非火災(zāi)時(shí)空數(shù)據(jù)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810003693.8
• 申請(qǐng)日: 2018-01-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108230310B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何彬彬;文崇波;全興文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/62;G06F17/18
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種基于半變異函數(shù)提取非火災(zāi)時(shí)空數(shù)據(jù)的方法，本發(fā)明首先確定燃燒區(qū)域數(shù)據(jù)中所有火災(zāi)像元的位置和發(fā)生時(shí)刻，并判斷所有火災(zāi)像元的植被類型，然后提取所有火災(zāi)像元的數(shù)據(jù)以及周圍與火災(zāi)像元植被類型相同的非火災(zāi)像元數(shù)據(jù)，利用半變異函數(shù)對(duì)其進(jìn)行空間相關(guān)性分析，并將變程作為緩沖距離建立相應(yīng)的火災(zāi)緩沖區(qū)，然后再提取火災(zāi)像元相關(guān)時(shí)相的數(shù)據(jù)，重復(fù)建立火災(zāi)緩沖區(qū)的過(guò)程，最后選擇未落入所有緩沖區(qū)中的像元的數(shù)據(jù)作為非火災(zāi)數(shù)據(jù)。本發(fā)明既能消除人為因素帶來(lái)的主觀影響，又能消除地理位置、植被類型等因素造成的差異性，同時(shí)也剔除了火災(zāi)發(fā)生的偶然性因素，提高了非火災(zāi)數(shù)據(jù)和火災(zāi)數(shù)據(jù)的對(duì)比性，有利于提高訓(xùn)練模型的模擬結(jié)果的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明特別涉及一種基于半變異函數(shù)提取非火災(zāi)時(shí)空數(shù)據(jù)的方法。

背景技術(shù)

森林火災(zāi)是一種十分常見(jiàn)且極具破壞力的自然災(zāi)害，全世界每年平均發(fā)生森林火災(zāi)20多萬(wàn)次，燒毀森林面積約占全世界森林總面積的1‰以上。中國(guó)每年平均發(fā)生森林火災(zāi)約1萬(wàn)多次，燒毀森林幾十萬(wàn)至上百萬(wàn)公頃，約占全國(guó)森林面積的5～8‰。森林火災(zāi)不僅燒死、燒傷林木，直接減少森林面積，而且嚴(yán)重破壞森林結(jié)構(gòu)和森林環(huán)境，導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，森林生物量下降，甚至造成人畜傷亡。

對(duì)森林火險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行預(yù)測(cè)是十分有意義且十分必要的一項(xiàng)工作，通過(guò)遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍、高時(shí)空分辨率的森林火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)，對(duì)森林火災(zāi)防護(hù)資源的分配及人員調(diào)動(dòng)具有一定的科學(xué)指導(dǎo)意義。目前對(duì)火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)模型的研究已經(jīng)比較深入，訓(xùn)練模型一般需要輸入氣候參數(shù)、地形參數(shù)和植被參數(shù)，其中植被參數(shù)能反映出植被的物理特性(如類型、覆蓋度等)。訓(xùn)練模型都需要對(duì)比數(shù)據(jù)，即模型的輸入數(shù)據(jù)不僅包括發(fā)生火災(zāi)的數(shù)據(jù)(火災(zāi)數(shù)據(jù))，同時(shí)也要包括未發(fā)生火災(zāi)的數(shù)據(jù)(非火災(zāi)數(shù)據(jù))。輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量對(duì)訓(xùn)練模型的最終模擬效果具有重要影響。

目前，基于遙感技術(shù)獲取火災(zāi)數(shù)據(jù)與非火災(zāi)數(shù)據(jù)方法的主要是通過(guò)如下步驟：首先，根據(jù)火點(diǎn)提取算法進(jìn)行火災(zāi)燃燒面積制圖或者直接利用相關(guān)火災(zāi)產(chǎn)品，然后根據(jù)制圖結(jié)果或者火災(zāi)產(chǎn)品提取發(fā)生火災(zāi)像元的數(shù)據(jù)，由此即可獲取火災(zāi)數(shù)據(jù)；而獲得非火災(zāi)數(shù)據(jù)通常是以火災(zāi)像元為圓心，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定緩沖半徑進(jìn)而建立緩沖區(qū)，在緩沖區(qū)之外區(qū)域隨機(jī)提取一個(gè)非火災(zāi)像元的數(shù)據(jù)作為該火災(zāi)像元的對(duì)比數(shù)據(jù)。這種非火災(zāi)數(shù)據(jù)提取的方法雖然操作簡(jiǎn)單，但是存在諸多問(wèn)題：一是火災(zāi)像元緩沖半徑的確定是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)劃分的，存在人為因素帶來(lái)的主觀影響，同時(shí)，緩沖半徑的大小隨研究區(qū)域、植被類型等的不同而隨之變化，也就是說(shuō)每一個(gè)火災(zāi)像元的緩沖半徑均有所差異，如若緩沖半徑設(shè)置過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致所提取的非火災(zāi)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的火災(zāi)數(shù)據(jù)之間存在空間相關(guān)性，因而缺乏了對(duì)比性，進(jìn)而影響訓(xùn)練模型的模擬效果，無(wú)法很好達(dá)到預(yù)測(cè)目的；如若緩沖半徑設(shè)置過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致非火災(zāi)數(shù)據(jù)提取的區(qū)域過(guò)小。二是非火災(zāi)數(shù)據(jù)的提取方法僅僅考慮了空間相關(guān)性，并未考慮時(shí)間相關(guān)性，比如：某像元某時(shí)相未發(fā)生火災(zāi)，但下一個(gè)時(shí)相發(fā)生了火災(zāi)，這說(shuō)明該像元的數(shù)據(jù)與火災(zāi)數(shù)據(jù)接近，因此采用上述方法提取得到的非火災(zāi)數(shù)據(jù)仍然缺乏對(duì)比性。綜上所述，如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、便捷、高效地提取非火災(zāi)數(shù)據(jù)成為了本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上文所述，本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有非火災(zāi)數(shù)據(jù)提取方法存在對(duì)比性差等問(wèn)題，提供一種利用球狀模型擬合半變異函數(shù)值和利用遙感圖像的多時(shí)相特征相結(jié)合提取非火災(zāi)時(shí)空數(shù)據(jù)的方法，本發(fā)明既能消除人為因素帶來(lái)的主觀影響，又能消除因地理位置、植被類型等因素造成的差異性，提高了非火災(zāi)數(shù)據(jù)和火災(zāi)數(shù)據(jù)的對(duì)比性，有利于提高訓(xùn)練模型的模擬結(jié)果的精度。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下所述：

一種基于半變異函數(shù)提取非火災(zāi)數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：確定燃燒區(qū)域數(shù)據(jù)中火災(zāi)像元的位置和發(fā)生時(shí)刻；

步驟2：確定火災(zāi)像元的植被類型；

步驟3：提取火災(zāi)像元的數(shù)據(jù)以及周圍與火災(zāi)像元植被類型相同的非火災(zāi)像元數(shù)據(jù)；

步驟4：利用半變異函數(shù)對(duì)火災(zāi)像元進(jìn)行空間相關(guān)性分析，將變程作為火災(zāi)像元的緩沖距離并建立相應(yīng)的火災(zāi)緩沖區(qū)；