[發(fā)明專利]基于連續(xù)時(shí)序遙感態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的林火蔓延預(yù)測(cè)方法及電子設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010835467.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN112307884A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝東海;牟風(fēng)濤;王永威;劉金龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天圖景（北京）科技有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/34;G06K9/62;G06K9/20;G06N3/04;G06N3/08;G06T17/00;G06T15/04;G06T3/40
• 代理公司: 北京力量專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 姚遠(yuǎn)方

本發(fā)明涉及林火蔓延預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于連續(xù)時(shí)序遙感態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的林火蔓延預(yù)測(cè)方法及電子設(shè)備，所述方法包括以下步驟，S1利用無人機(jī)等遙感態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)獲取小時(shí)級(jí)連續(xù)時(shí)序的火場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)；S2采用深度學(xué)習(xí)語(yǔ)義分割技術(shù)和NDVI指數(shù)，對(duì)S1中獲取的態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)或衛(wèi)星與航拍遙感歷史數(shù)據(jù)識(shí)別分割得到火場(chǎng)的地勢(shì)與地物分類信息；S3采用紅外溫度圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)S1中獲取的態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)識(shí)別提取各過程時(shí)序的監(jiān)測(cè)火線，并解析火線的蔓延方向和速度；S4采用深度學(xué)習(xí)全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，綜合S2中獲取的火場(chǎng)地勢(shì)與地物分類信息和S3中獲取的各過程時(shí)序火線蔓延方向和速度，解算未來時(shí)刻火線蔓延的方向、速度和方差，擬合獲取小時(shí)級(jí)火線預(yù)測(cè)帶，并逐時(shí)序和短周期迭代提高預(yù)測(cè)精度。本發(fā)明應(yīng)用人工智能深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于無人機(jī)等遙感態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)獲取的小時(shí)級(jí)連續(xù)時(shí)序的火場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來小時(shí)級(jí)火線蔓延趨勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)更高精度和時(shí)效的林火態(tài)勢(shì)評(píng)估和應(yīng)急救援。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及林火蔓延預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于連續(xù)時(shí)序遙感態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的林火蔓延預(yù)測(cè)方法及電子設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來全球變暖趨勢(shì)導(dǎo)致世界各地森林火情頻繁發(fā)生，如何連續(xù)快速監(jiān)測(cè)火場(chǎng)態(tài)勢(shì)并預(yù)測(cè)蔓延趨勢(shì)，對(duì)提高消防救援效能、降低經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)災(zāi)害具有重要的意義。

林火態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)方面，目前廣泛應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)，美國(guó)NASA的Modis衛(wèi)星提供全球范圍內(nèi)的火點(diǎn)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，日本新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星Himawari-8具有高頻率連續(xù)對(duì)地觀測(cè)的能力，可持續(xù)對(duì)發(fā)生的火點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于衛(wèi)星影像的空間分辨率一般較低，只能獲取宏觀的火場(chǎng)態(tài)勢(shì)；同時(shí)受到回歸周期、云霾等影響，難以實(shí)現(xiàn)小時(shí)級(jí)連續(xù)的高分辨率監(jiān)測(cè)。飛機(jī)航拍也是目前常用的手段，可以實(shí)現(xiàn)小時(shí)級(jí)連續(xù)的高分辨率監(jiān)測(cè)。因衛(wèi)星遙感和飛機(jī)航拍均需要下載后專業(yè)處理，尚未發(fā)展實(shí)時(shí)接收快速處理技術(shù)，還沒有小時(shí)級(jí)連續(xù)時(shí)序的高分辨率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)處理的能力。

火情蔓延預(yù)測(cè)方面，因?yàn)榛鹎榘l(fā)展受到多種因素的影響，包括氣象的風(fēng)速風(fēng)向、溫度濕度，地勢(shì)的構(gòu)型、布局、尺度，地物的類型、分布、密度，特別是植被的季節(jié)型含水量變化等，加之衛(wèi)星和航拍沒有小時(shí)級(jí)連續(xù)時(shí)序的高分辨率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)處理的局限，目前火情蔓延的研究主要集中在林火蔓延的模型構(gòu)建，按模型類型可以分為統(tǒng)計(jì)模型、物理模型和半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ａ只鹇幽Ｐ退俣葓?chǎng)的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^實(shí)際觀測(cè)的數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律，得到林火蔓延速度與地形、可燃物特性等參數(shù)之間的關(guān)系，主要代表有美國(guó)Rothermel模型、加拿大林火蔓延模型、澳大利亞MrArthur模型和中國(guó)王正非林火蔓延模型等。林火蔓延模型的數(shù)據(jù)來源主要是衛(wèi)星數(shù)據(jù)，近年來有學(xué)者在融合航拍實(shí)時(shí)觀測(cè)的火蔓延數(shù)據(jù)，并根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)與模型結(jié)果的對(duì)比修正模型參數(shù)，尚未有基于小時(shí)級(jí)連續(xù)時(shí)序態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)研發(fā)小時(shí)級(jí)林火蔓延預(yù)測(cè)技術(shù)。

針對(duì)現(xiàn)有衛(wèi)星和航拍林火監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)的技術(shù)與應(yīng)用瓶頸，本發(fā)明提出一種基于連續(xù)時(shí)序遙感態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的林火蔓延預(yù)測(cè)技術(shù)，該技術(shù)以無人機(jī)等遙感態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)獲取的小時(shí)級(jí)連續(xù)時(shí)序的火場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用人工智能深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，綜合衛(wèi)星和航拍遙感數(shù)據(jù)識(shí)別分割得到的火場(chǎng)地勢(shì)與地物分類信息，解析火場(chǎng)各過程時(shí)序的蔓延方向和速度，并預(yù)測(cè)未來小時(shí)級(jí)火線蔓延的方向和速度，并逐時(shí)序和短周期迭代提高預(yù)測(cè)精度，以實(shí)現(xiàn)更高精度和時(shí)效的林火態(tài)勢(shì)評(píng)估和應(yīng)急救援。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的局限，本發(fā)明公開了一種基于連續(xù)時(shí)序遙感態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的林火蔓延預(yù)測(cè)方法及電子設(shè)備，用于解決現(xiàn)有衛(wèi)星和航拍林火蔓延態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的技術(shù)與應(yīng)用瓶頸。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明公開一種基于連續(xù)時(shí)序遙感態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的林火蔓延預(yù)測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：

S1利用無人機(jī)等遙感態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)獲取小時(shí)級(jí)連續(xù)時(shí)序的火場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)；

S2采用深度學(xué)習(xí)語(yǔ)義分割技術(shù)和NDVI指數(shù)，對(duì)S1中獲取的態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)或衛(wèi)星與航拍遙感歷史數(shù)據(jù)識(shí)別分割得到火場(chǎng)的地勢(shì)與地物分類信息；