[發明專利]森林火災微光遙感識別方法

在審

• 申請號: 202211200209.3
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN116310779A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 武晉雯;孫龍彧;馮銳;紀瑞鵬;于文穎;張玉書;張淑杰;蔡福;米娜;陳妮娜;趙思文
• 申請（專利權）人: 中國氣象局沈陽大氣環境研究所
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V20/52
• 代理公司: 廣州華智創益知識產權代理有限公司 44568
• 代理人: 韓志功

1.森林火災微光遙感識別方法，其特征在于：包括利用NTL與NDVIpre組合刻畫森林燃燒導致植被指數減小的過程，具體為基于地表溫度通過潛熱傳遞隨植被密度的增加而降低的原理，采用亮度溫度與植被指數比值，以增強夜光火災擾動指數的形式，提高微光下火災識別能力，充分地分離森林火災與工業燃燒、城市熱源。

2.根據權利要求1所述的森林火災微光遙感識別方法，其特征在于：所述增強夜光火災擾動指數的計算公式如下：

ENFDI＝T_mir/(1-NTL×NDVI_pre)；

其中，Tmir代表4um中紅外波段亮溫；NTL代表NPP-VIIRSDNB波段的輻射亮度；為了與NDVI匹配，NTL、Tmir均進行歸一化處理，使其值域在0和1之間；NDVIpre代表火災發生前的NDVI。

3.根據權利要求2所述的森林火災微光遙感識別方法，其特征在于：上述計算公式中，各參數的具體得出方法為：以A時刻森林火災為中軸，提取了NTL、Tmir以及火災前B時刻NDVIpre緯度樣帶，并計算ENFDI，不考慮云污染影響，Tmir值在火點中心偏高，NTL值沿著緯度樣帶向城市中心和火災中心的方向逐漸增加，而NDVIpre值在遠離城市中心的地方較高；

NDVIpre和NTL之間的反比關系在城市中心最為明顯，NDVIpre與NTL乘積在城市中心偏小；NDVIpre和NTL之間的正比關系在火災中心最為明顯，NDVIpre與NTL乘積在火災中心偏大，因此ENFDI在火災中心異常偏高，在城市中心出現小波峰。

4.根據權利要求3所述的森林火災微光遙感識別方法，其特征在于：所述增強夜光火災擾動指數的應用方法為：對比火災前B時刻與火災當時A時刻可知，在火災前的影像上沒有發現這處NTL高值區，因此在火災發生時突增的NTL高值區并非是城區，而是著火點，基于NTL、Tmir和NDVIpre參數，根據ENFDI的計算公式，反演出A時刻火災當時的ENFDI分布圖；

圖中ENFDI低值區為云區，中值區為非城市、無照明區域，通常是植被覆蓋區，高值區為城市和森林火災熱源區域，森林火災ENFDI明顯高于城市，在1.073以上，ENFDI高值對森林火災具有明顯表征；城市ENFDI有一定程度的降低，為0.840～1.073，城市ENFDI略低并呈現明顯的塊狀聚集分布。

5.根據權利要求4所述的森林火災微光遙感識別方法，其特征在于：所述夜光火災擾動指數在低照度條件下對城市與火災差異的增強效果的方法為：進一步對ENFDI高值區的空間細節進行了分析，在微光遙感圖像上，由于火光和燈光使得兩個異質熱源均獲得很高的亮度，從NTL密度分割圖上，看出森林火災與城市燈光像元之間存在混淆，但ENFDI指數能增強森林火災與城市燈光的光譜差異，提高微光下火災識別能力。

6.根據權利要求5所述的森林火災微光遙感識別方法，其特征在于：評估所述夜光火災擾動指數森林火災識別能力的方法為：

S1、從視覺角度對比了NTL和ENFDI反演結果，看出在NTL圖像上森林火災以及城市燈光區混淆在一起難以區分，但是通過ENFDI的反演結果，可直接利用閾值法識別出火點像元，進一步證明了ENFDI指數能夠提高微光下火災識別能力；

S2、由于VNP14IMG僅提供火災發生位置信息，無亞像素火災表征，因此從定位角度對比了VNP14IMG和ENFDI反演結果，發現二者具有良好的總體對應關系，為進一步實現火災像素級表征提供可行性參考；

S3、從月相變化角度驗證了ENFDI森林火災遙感識別適用性，對比有月光圖像和無月光圖像，看出夜間森林火災均被識別，這說明無論有無月光影響，ENFDI在火災遙感識別方面均具有一定的穩定性。

7.根據權利要求6所述的森林火災微光遙感識別方法，其特征在于：所述夜光火災擾動指數去飽和修正方法如下：

火災遙感常用中紅外波段(4um)、遠紅外波段(11um)這對光譜帶進行處理，它可以識別從中等到粗空間分辨率傳感器的熱異常，為驗證ENFDI指數去飽和修正效果，提取火點中心緯度樣帶數據，分別利用ENFDI、NTL與VIIRS中紅外波段、遠紅外波段的亮溫差進行相關性分析，研究發現ENFDI指數與中遠紅外亮溫差的相關性R高達0.94～0.97，明顯高于NTL與中遠紅外亮溫差的相關性(0.82～0.83)，驗證ENFDI指數不僅可以有效緩解夜間NTL數據飽和問題，還可以提高對火災識別的準確性。