[發(fā)明專(zhuān)利]基于火點(diǎn)和夜光數(shù)據(jù)的全球熱源重工業(yè)區(qū)域識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811616712.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109670556B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬彩虹;陳甫;楊進(jìn);劉建波;夏瑋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F18/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F18/20;G06F18/23213;G06Q10/063
• 代理公司: 北京億騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

本發(fā)明提供一種基于火點(diǎn)和夜光數(shù)據(jù)的全球熱源重工業(yè)區(qū)域識(shí)別方法。該方法包括：數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括火點(diǎn)和中科院版“火石”夜光產(chǎn)品數(shù)據(jù)的獲取與預(yù)處理；基于長(zhǎng)時(shí)序火點(diǎn)數(shù)據(jù)的全球熱源重工業(yè)區(qū)域初識(shí)別構(gòu)建，包括熱源對(duì)象構(gòu)建、特征提取和初步的全球熱源重工業(yè)區(qū)域構(gòu)建；對(duì)“火石”年度產(chǎn)品，按照像素極值疊加的原則，構(gòu)造全時(shí)間序列的極值夜光數(shù)據(jù)；疊加初步全球熱源重工業(yè)區(qū)域和全時(shí)間序列極值夜光數(shù)據(jù)，構(gòu)建最終的全球的熱源重工業(yè)區(qū)域；進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證與輸出。該方法作為一種新的重工業(yè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)方式，利用主動(dòng)式夜火數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率高、空間覆蓋范圍全的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合同時(shí)間段夜光極值數(shù)據(jù)，有效、準(zhǔn)確地識(shí)別出了全球的重工業(yè)區(qū)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及主動(dòng)式火點(diǎn)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域、空間點(diǎn)聚類(lèi)與目標(biāo)發(fā)現(xiàn)識(shí)別領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種基于火點(diǎn)和夜光數(shù)據(jù)的全球熱源重工業(yè)區(qū)域識(shí)別方法和模型。

技術(shù)背景

重工業(yè)，包括鋼鐵工業(yè)、冶金工業(yè)、機(jī)械、能源(電力、石油、煤炭、天然氣等)、化學(xué)、材料等工業(yè)，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供技術(shù)裝備、動(dòng)力和原材料的基礎(chǔ)工業(yè)，是實(shí)現(xiàn)社會(huì)再生產(chǎn)和擴(kuò)大再生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。一個(gè)國(guó)家/地方重工業(yè)的發(fā)展規(guī)模和技術(shù)水平，是綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。但是，伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，區(qū)域重工業(yè)發(fā)展規(guī)模盲目擴(kuò)張、結(jié)構(gòu)重化同構(gòu)、布局分散無(wú)序等問(wèn)題日益突出，出現(xiàn)了大量重復(fù)建設(shè)、產(chǎn)能過(guò)剩和惡性競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。這不僅威脅到國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，也加劇了區(qū)域性資源環(huán)境壓力。因此，如何準(zhǔn)確、高效、快速的定位全球重工業(yè)區(qū)域，對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源管理、重大工程監(jiān)理、國(guó)防安全等領(lǐng)域發(fā)展具有重要意義。

受資源分布的影響，重工業(yè)區(qū)域分布具有：分布范圍廣、區(qū)域隱蔽、布局分散無(wú)序、規(guī)模形狀各異、不易查證等特點(diǎn)。同時(shí)，受?chē)?guó)家環(huán)保政策以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的博弈影響，致使采用傳統(tǒng)的方式，基本無(wú)法實(shí)現(xiàn)全球熱源重工業(yè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。但對(duì)于大部分重工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)來(lái)說(shuō)，熱源的使用是普遍而又必須的，比如煉鋼廠的煉鋼爐、電解鋁工廠的電解爐等，都會(huì)在生成工作中產(chǎn)生大量的熱輻射。熱源的分布，在一定程度上能夠反映了廠礦企業(yè)的時(shí)空分布格局；熱源的強(qiáng)度，在一定程度上展示了工廠熱排放的強(qiáng)度，反映了工廠生產(chǎn)活動(dòng)情況。同時(shí)，對(duì)于大部分重工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)來(lái)說(shuō)，對(duì)燈光的使用也是普遍而又必須的。因此通過(guò)對(duì)熱源熱輻射和夜光數(shù)據(jù)的監(jiān)控，進(jìn)而反映出重工業(yè)企業(yè)的分布和活動(dòng)，成為間接監(jiān)測(cè)重工業(yè)發(fā)展的一種重要而又有效的技術(shù)手段。NPP(NPOESS?Preparatory?Project)衛(wèi)星，主動(dòng)式火點(diǎn)數(shù)據(jù)(VIIRS?active?fire/hotspot?data)，就是監(jiān)測(cè)全球地面高溫點(diǎn)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)；夜光數(shù)據(jù)(NPP-VIIRS?nighttime?light?data)，就是檢測(cè)全球夜光使用情況的數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)調(diào)查相比，VIIRS?active?fire/hotspot?data和NPP-VIIRS?nighttimelight?data應(yīng)用于重工業(yè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)具有以下優(yōu)勢(shì)：能夠高回訪周期、快速的獲得全球高溫輻射點(diǎn)數(shù)據(jù)，為實(shí)時(shí)監(jiān)控重工業(yè)區(qū)域生產(chǎn)狀況提供了可能；能夠獲取全球陸地和周邊海洋的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)空間觀測(cè)數(shù)據(jù)，相比行政單元統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，具有更加豐富的空間細(xì)節(jié)信息，有利于揭示行政單元尺度以下社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量時(shí)空變化規(guī)律。

本文將主動(dòng)火點(diǎn)數(shù)據(jù)(VIIRS?active?fire/hotspot?data)和夜光數(shù)據(jù)(NPP-VIIRS?nighttime?light?data)應(yīng)用到熱源重工業(yè)區(qū)域的發(fā)現(xiàn)檢測(cè)中，結(jié)合長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)處理方式、改進(jìn)自適應(yīng)的Kmeans分割方法和模式識(shí)別技術(shù)，提出了一種基于改進(jìn)自適應(yīng)Kmeans的全球重工業(yè)時(shí)序熱源區(qū)域發(fā)現(xiàn)模型。針對(duì)熱源重工業(yè)區(qū)域的特點(diǎn)，采用基于改進(jìn)自適應(yīng)的Kmeans算法，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)序主動(dòng)火點(diǎn)數(shù)據(jù)的自適應(yīng)分割，構(gòu)建熱源對(duì)象。然后，輔助Google?Earth高分?jǐn)?shù)據(jù)，建立熱源重工業(yè)區(qū)域訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)，采用基于閾值和極值夜光數(shù)據(jù)的熱源重工業(yè)區(qū)域識(shí)別模型，實(shí)現(xiàn)熱源重工業(yè)區(qū)域的定位識(shí)別。作為一種準(zhǔn)確、有效、快速的熱源重工業(yè)發(fā)現(xiàn)與實(shí)時(shí)監(jiān)督方式，該模型為重工業(yè)資源配置、環(huán)境監(jiān)測(cè)、國(guó)防安全，以及全球區(qū)域資源長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展提供了必要的數(shù)據(jù)支持。

發(fā)明內(nèi)容