[發明專利]一種森林火災的監測方法

有效

• 申請號: 202010583774.7
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111753900B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 譚三清;熊得祥;張貴;吳鑫;楊志高
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V10/764;G06V10/774
• 代理公司: 長沙思創聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 43215
• 代理人: 夏興友

1.一種森林火災的監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)數據獲取與預處理；

2)確立最優波段組合；具體為，通過對FY4遙感數據的14個波段進行火點樣本的波段特征、波段間相關系數、波段組合OIF指數計算，分析典型地物光譜曲線，篩選出判別森林火災最優的波段組合，最后采用支持向量機對所選波段組合進行精度驗證；

①波段間相關系數反應波段之間的相關程度，由波段間的協方差與標準差決定，其計算公式如下：

為兩個波段i與j的協方差，δ_ii與δ_jj為i與j波段的標準差；

②利用OIF指數篩選出波段組合的候選組合，OIF指數計算公式如下：

S_i表示第i個波段的標準差；R_ij表示第i、j兩波段的相關系數，n表示波段組合個數；

③利用云圖探針采集的樣本數據進行典型地物光譜分析，觀察波段之間地物的可分離性與火點的光譜特征，進一步篩選最優的波段組合；

④利用ENVI軟件對OIF指數排名前10的波段組合通過支持向量機計算其地物的分類精度，驗證OIF指數篩選出的波段組合是否為最優波段組合；

3)計算光譜指數；

4)構建模型；構建的決策樹模型的判別規則是通過云、水體、林地、火點四類參數進行具體分析，將森林火災通過層層判斷進行篩選；森林火災判別過程分為云檢測、水體檢測、林地檢測、火點判別4個階段；火點判別又分成3個階段，分別為絕對火點判別、時空火點判別與條件火點判別；

對各地物訓練樣本進行光譜指數研究，得到研究區各地物的CDI云指數；令CDI云檢測指數小于300為云，NDVI小于-0.1且NDWI大于0.1為水體，NDVI大于0.3為林地；

進行絕對火點判別時，當B7波段亮溫T₇高于360K時，直接判別為火點；進行條件火點判別時，當滿足條件A和B其中之一，并且同時滿足條件C和D其中之一時，根據森林火災輻射亮溫與背景亮溫的差異，判別為火點，其中條件A是B12波段的亮溫T₁₂大于320K，夜晚大于315K；條件B:T₇像元值大于影像平均值與4倍影像標準差之和；條件C：T_7-12大于20K，夜晚大于10K；條件D：T_7-12的像元值大于影像平均值與4倍影像標準差之和；進行時空火點判別時，根據地物溫度在常態下10-15分鐘內只能產生±1.5K的變化，當地物的升溫變化在5～15分鐘內達到5K以上，且B7與B12兩個波段的亮溫差T_7-12大于10K，就認為是火點；在發生森林火災的位置只需檢測T_7-12大小，就可判斷森林火災狀態是否為連續森林火災，當T_7-12小于10K時判斷為森林火災熄滅；

利用模型判別出來的火點后再排除虛假火點；虛假火點包括固定熱源、水面反射、云層反射、農用火源，如果有火點在3個月內在同一個地方反復出現，將其認為是固定熱源；水面反射與農用火源造成的虛假火點只需將火點疊加到地表覆蓋類型圖上，如果火點在水體或農作物種植區域，則為水面反射或農用火源造成的虛假火點；云層反射造成的虛假火點需要通過云檢測，如果云層與火點重合，則該火點為云層反射所造成的虛假火點；5)利用模型進行火災識別。

2.根據權利要求1所述森林火災的監測方法，其特征在于，步驟1)數據獲取和預處理為采集風云四號衛星FY4的云、水體、林地、火點數據并進行預處理。

3.根據權利要求1所述森林火災的監測方法，其特征在于，步驟1)數據獲取和預處理后還將FY4遙感數據經過投影轉換將標稱投影轉化成WGS84大地坐標。

4.根據權利要求1所述森林火災的監測方法，其特征在于，步驟3)計算光譜指數為計算不同地物的光譜指數，以有效地進行地物判別。

5.根據權利要求1所述森林火災的監測方法，其特征在于，步驟4)采用全混交度、角尺度和交角競爭指數作為模型參數構建空間結構綜合指數模型構建模型為構建決策樹模型。

6.根據權利要求5所述森林火災的監測方法，其特征在于，還對決策樹模型設置模型精度評價方法，運用判別精度、多分誤差和漏分誤差進行綜合評價。