一種自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及林火早期預警監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的 方法。
【背景技術】
[0002] 目前，國內(nèi)外的衛(wèi)星識別林火的方法主要根據(jù)中低空間分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)（如 M0DIS、風云等）的紅外通道的熱異常信息和可見光通道反射率的差異相結(jié)合來構建模型， 通過設定的閾值來識別影像中的著火區(qū)域。由于衛(wèi)星數(shù)據(jù)空間分辨率的限制，該類方法僅 能探測到燃燒時釋放的能量能引起衛(wèi)星紅外通道熱異常的火，而對于初期燃燒的火，或因 火勢較弱或因著火面積較小，在林火衛(wèi)星紅外影像上的熱異?，F(xiàn)象并不明顯而通常被該方 法遺漏。
[0003] 森林植被在開始燃燒直至出現(xiàn)明火的過程中都會因植被自身水分的蒸發(fā)伴隨產(chǎn) 生有煙羽（或煙團）的現(xiàn)象；如果能提前檢測出林內(nèi)的煙羽（或煙團），那樣就可以提前做 出預警和防備，從而降低發(fā)生重大森林火災的可能性。但與火的衛(wèi)星檢測方法、煙擴散及濃 度等參數(shù)衛(wèi)星估測的研究相比，現(xiàn)有技術中關于煙的衛(wèi)星識別方法研究文獻報道甚少，而 利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過煙的識別來發(fā)現(xiàn)林火的研究還未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法，該方法能利用衛(wèi)星數(shù)據(jù) 通過煙的識別來發(fā)現(xiàn)林火，從而解決森林火災預防撲救過程中急需的林火衛(wèi)星早期發(fā)現(xiàn)的 技術問題。
[0005] -種自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法，所述方法包括：
[0006] 首先利用經(jīng)預處理后的高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)，生成用于后續(xù)煙區(qū)與非煙區(qū)檢測 的7種指數(shù)；其中，所述7種指數(shù)分別為：
[0007]
[0008]
[0009] 上式中，P R為高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)第3波段的反射率，P _為高分1號衛(wèi)星寬 幅數(shù)據(jù)第4波段的反射率，P 為高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)第2波段的反射率，P blue為高分 1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)第1波段的反射率；SI為歸一化煙指數(shù)；NDWI為歸一化水體指數(shù)；BAI為 燃燒指數(shù)；GEMI為全球環(huán)境植被指數(shù)；NDVI為歸一化植被指數(shù)；SVI為土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)； R為比值指數(shù)；
[0010]
[0011] 基于上述的7種指數(shù)，當某像元的值滿足預設的條件時，將其判定為云或雪或過 火像元，并去除該像元；
[0012] 當某像元的值同時滿足 0· 17 < Pblue< 0.30, -0· I < SI < 0·02,0·2 < GEMI < 0· 4，
[0013] -I. 0 < NDVI < 0. 2和I. 0 < R < I. 3的條件，且為非云、雪和非過火像元的值時， 將其判定為煙像元，并予以保留；
[0014] 將多個煙像元組成的煙區(qū)的像素按柵格轉(zhuǎn)矢量的方式轉(zhuǎn)換為矢量；
[0015] 將矢量化后的煙區(qū)與合成影像疊加顯示，并輸出該煙區(qū)中每個煙像元的中心經(jīng)煒 度、所在省市和地物類型信息。
[0016] 由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，該方法能利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過煙的識別來 發(fā)現(xiàn)林火，從而解決森林火災預防撲救過程中急需林火衛(wèi)星早期發(fā)現(xiàn)的問題。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹；顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0018] 圖1為本發(fā)明實施例所提供自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒?發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0020] 目前在軌運行的國產(chǎn)民用中高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)（如本實施例中所述的高分1號衛(wèi) 星寬幅數(shù)據(jù)），大多數(shù)傳感器的波長范圍都設置在可見光、近紅外波段范圍內(nèi)，這些傳感器 對于森林火災引起的熱異常信息并不敏感，但其可見光（尤其是藍光波段）影像對森林火 災釋放出的煙區(qū)（包括煙羽和煙團）有較好地反映，基于這個特點，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 實施例作進一步地詳細描述。如圖1所示為本發(fā)明實施例所提供自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的 方法流程示意圖，所述方法包括：
[0021] 步驟11 :利用經(jīng)預處理后的高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)，生成用于后續(xù)煙區(qū)與非煙區(qū) 檢測的7種植被指數(shù)；
[0022] 在該步驟中，生成的7種指數(shù)分別為：
[0023]
[0024]
[0025] 上式中，P A GF-I (即高分1號衛(wèi)星）寬幅數(shù)據(jù)第3波段的反射率，P Nir為GF-I 寬幅數(shù)據(jù)第4波段的反射率，P &_為GF-I寬幅數(shù)據(jù)第2波段的反射率，P blue為GF-I寬 幅數(shù)據(jù)第1波段的反射率，SI為歸一化煙指數(shù)；NDWI為歸一化水體指數(shù)；BAI為燃燒指數(shù)； GEMI為全球環(huán)境植被指數(shù)；NDVI為歸一化植被指數(shù)；SVI為土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)；R為比值指 數(shù)；
[0026]
[0027] 另外，上述預處理后的高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)為：經(jīng)幾何校正、輻射校正和大氣校 正預處理后的高分1號衛(wèi)星寬幅影像反射率數(shù)據(jù)。
[0028] 步驟12 :基于上述的7種指數(shù)，當某像元的值滿足預設的條件時，將其判定為云或 雪或過火像元，并去除該像元；
[0029] 在該步驟中，所述某像元的值滿足預設的條件具體來說：
[0030] 當某像元的值滿足 P ni，P R> 0· 65 或者 NDVI < 0· Oand NDWI < 0· 0 或者 P R> 0. 28的條件時，將其判定為云或雪；
[0031] 當某像元的值滿足 0· 12 < NDVI < 0· 3and-0.1 < NDWI < 0· Oand BAI > 320and 0· 27 < GEMI < (λ 38and 0 < SVI < (λ 03and (λ 05 < P R< (λ 28 的條件時，將其判定為過 火像元。
[0032] 上述云和雪和過火像元均不參與后續(xù)的判斷。
[0033] 步驟13 :當某像元的值同時滿足指定條件，且為非云、雪和非過火像元的值時，將 其判定為煙像元，并予以保留；
[0034] 該步驟中，指定條件具體為：0· 17 < P blue< 0· 30，-0· I < SI < 0· 02,0· 2 < GEMI < 0· 4，
[0035] -I. 0 < NDVI < 0· 2 和 I. 0 < R < 1. 3。
[0036] 步驟14 :將多個煙像元組成的煙區(qū)的像素按柵格轉(zhuǎn)矢量的方式轉(zhuǎn)換為矢量；
[0037] 步驟15 :將矢量化后的煙區(qū)與合成影像疊加顯示，并輸出該煙區(qū)中每個煙像元的 中心經(jīng)煒度、所在省市和地物類型信息。
[0038] 具體實現(xiàn)中，可以根據(jù)判識出的煙像元的經(jīng)煒度，與行政區(qū)和地物類型結(jié)合，獲得 每個像元對應行政區(qū)（省、縣）及地物類型，并根據(jù)所用圖校正后的空間分辨率，計算出每 個像元的面積。
[0039] 另外，為了去除孤立的小斑點，以檢測出的煙區(qū)像元為中心設置一個3X3窗口， 再對窗口內(nèi)的鄰域8個方向的像元值是否屬于煙像元進行判斷，使得連續(xù)煙像元小于4個 的像元被窗口中像元個數(shù)最多的值替換。
[0040] 按照上述步驟，該自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法能利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過煙的識別來 發(fā)現(xiàn)林火，從而解決森林火災預防撲救過程中急需林火衛(wèi)星早期發(fā)現(xiàn)的問題。
[0041] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范 圍為準。
【主權項】
1. 一種自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法，其特征在于， 利用經(jīng)預處理后的高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)，生成用于后續(xù)煙區(qū)與非煙區(qū)檢測的7種指 數(shù)；其中，所述7種指數(shù)分別為：上式中，PR為高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)第3波段的反射率，P_為高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù) 據(jù)第4波段的反射率，P為高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)第2波段的反射率，Pblue為高分1號 衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)第1波段的反射率；SI為歸一化煙指數(shù)；NDWI為歸一化水體指數(shù)；BAI為燃燒 指數(shù)；GEMI為全球環(huán)境植被指數(shù)；NDVI為歸一化植被指數(shù)；SVI為土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)；R為 比值指數(shù)；基于上述的7種指數(shù)，當某像元的值滿足預設的條件時，將其判定為云或雪或過火像 元，并去除該像元； 當某像元的值同時滿足 〇? 17 <Pblue<0? 30，-0. 1 <SI< 0? 02,0. 2 <GEMI< 0? 4， -1. 0 <NDVI< 0. 2和1. 0 <R< 1. 3的條件，且為非云、雪和非過火像元的值時，將其 判定為煙像元，并予以保留； 將多個煙像元組成的煙區(qū)的像素按柵格轉(zhuǎn)矢量的方式轉(zhuǎn)換為矢量； 將矢量化后的煙區(qū)與合成影像疊加顯示，并輸出該煙區(qū)中每個煙像元的中心經(jīng)煒度、 所在省市和地物類型信息。2. 根據(jù)權利要求1所述自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法方法，其特征在于，所述預處理 后的高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)為：經(jīng)幾何校正、輻射校正和大氣校正預處理后的高分1號衛(wèi)星 寬幅影像反射率數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權利要求1所述自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法方法，其特征在于，所述當某像 元的值滿足預設的條件時，將其判定為云或雪或過火像元，具體包括： 當某像元的值滿足Pni，PR> 〇? 65 或者NDVI< 0?OandNDWI< 0? 0 或者PR> 0? 28 的條件時，將其判定為云或雪； 當某像元的值滿足 〇? 12 <NDVI< 0? 3and-0. 1 <NDWI< 0?OandBAI> 320and0? 27 <GEMI< 0. 38and0 <SVI< 0. 03and0. 05 <PR< 0. 28 的條件時，將其判定為過火像 JL〇4. 根據(jù)權利要求1所述自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法方法，其特征在于，所述方法還 包括： 為了去除孤立的小斑點，以檢測出的煙區(qū)像元為中心設置一個3X3窗口； 對窗口內(nèi)的鄰域8個方向的像元值是否屬于煙像元進行判斷，使得連續(xù)煙像元小于4 個的像元被窗口中像元個數(shù)最多的值替換。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動生成煙區(qū)檢測結(jié)果的方法，首先利用經(jīng)預處理后的高分1號衛(wèi)星寬幅數(shù)據(jù)，生成用于后續(xù)煙區(qū)與非煙區(qū)檢測的7種指數(shù)；基于上述的7種指數(shù)，當某像元的值滿足預設的條件時，將其判定為云或雪或過火像元，并去除該像元；當某像元的值同時滿足特定條件，且為非云、雪和非過火像元的值時，將其判定為煙像元，并予以保留；將多個煙像元組成的煙區(qū)的像素按柵格轉(zhuǎn)矢量的方式轉(zhuǎn)換為矢量；將矢量化后的煙區(qū)與合成影像疊加顯示，并輸出該煙區(qū)中每個煙像元的中心經(jīng)緯度、所在省市和地物類型信息。該方法能利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過煙的識別來發(fā)現(xiàn)林火，從而解決森林火災預防撲救過程中急需林火衛(wèi)星早期發(fā)現(xiàn)的問題。
【IPC分類】G08B17/10
【公開號】CN105096511
【申請?zhí)枴緾N201510468951
【發(fā)明人】覃先林, 祖笑鋒, 尹凌宇, 孫桂芬
【申請人】中國林業(yè)科學研究院資源信息研究所
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月4日