一种自动生成烟区检测结果的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及林火早期预警监测技术领域，尤其涉及一种自动生成烟区检测结果的 方法。
【背景技术】
[0002] 目前，国内外的卫星识别林火的方法主要根据中低空间分辨率卫星数据（如 M0DIS、风云等）的红外通道的热异常信息和可见光通道反射率的差异相结合来构建模型， 通过设定的阈值来识别影像中的着火区域。由于卫星数据空间分辨率的限制，该类方法仅 能探测到燃烧时释放的能量能引起卫星红外通道热异常的火，而对于初期燃烧的火，或因 火势较弱或因着火面积较小，在林火卫星红外影像上的热异常现象并不明显而通常被该方 法遗漏。
[0003] 森林植被在开始燃烧直至出现明火的过程中都会因植被自身水分的蒸发伴随产 生有烟羽（或烟团）的现象；如果能提前检测出林内的烟羽（或烟团），那样就可以提前做 出预警和防备，从而降低发生重大森林火灾的可能性。但与火的卫星检测方法、烟扩散及浓 度等参数卫星估测的研究相比，现有技术中关于烟的卫星识别方法研究文献报道甚少，而 利用卫星数据通过烟的识别来发现林火的研究还未见报道。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种自动生成烟区检测结果的方法，该方法能利用卫星数据 通过烟的识别来发现林火，从而解决森林火灾预防扑救过程中急需的林火卫星早期发现的 技术问题。
[0005] -种自动生成烟区检测结果的方法，所述方法包括：
[0006] 首先利用经预处理后的高分1号卫星宽幅数据，生成用于后续烟区与非烟区检测 的7种指数；其中，所述7种指数分别为：
[0007]
[0008]
[0009] 上式中，P R为高分1号卫星宽幅数据第3波段的反射率，P _为高分1号卫星宽 幅数据第4波段的反射率，P 为高分1号卫星宽幅数据第2波段的反射率，P blue为高分 1号卫星宽幅数据第1波段的反射率；SI为归一化烟指数；NDWI为归一化水体指数；BAI为 燃烧指数；GEMI为全球环境植被指数；NDVI为归一化植被指数；SVI为土壤调节植被指数； R为比值指数；
[0010]
[0011] 基于上述的7种指数，当某像元的值满足预设的条件时，将其判定为云或雪或过 火像元，并去除该像元；
[0012] 当某像元的值同时满足 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的条件，且为非云、雪和非过火像元的值时， 将其判定为烟像元，并予以保留；
[0014] 将多个烟像元组成的烟区的像素按栅格转矢量的方式转换为矢量；
[0015] 将矢量化后的烟区与合成影像叠加显示，并输出该烟区中每个烟像元的中心经炜 度、所在省市和地物类型信息。
[0016] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，该方法能利用卫星数据通过烟的识别来 发现林火，从而解决森林火灾预防扑救过程中急需林火卫星早期发现的问题。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍；显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0018] 图1为本发明实施例所提供自动生成烟区检测结果的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0020] 目前在轨运行的国产民用中高分辨率卫星数据（如本实施例中所述的高分1号卫 星宽幅数据），大多数传感器的波长范围都设置在可见光、近红外波段范围内，这些传感器 对于森林火灾引起的热异常信息并不敏感，但其可见光（尤其是蓝光波段）影像对森林火 灾释放出的烟区（包括烟羽和烟团）有较好地反映，基于这个特点，下面结合附图对本发明 实施例作进一步地详细描述。如图1所示为本发明实施例所提供自动生成烟区检测结果的 方法流程示意图，所述方法包括：
[0021] 步骤11 :利用经预处理后的高分1号卫星宽幅数据，生成用于后续烟区与非烟区 检测的7种植被指数；
[0022] 在该步骤中，生成的7种指数分别为：
[0023]
[0024]
[0025] 上式中，P A GF-I (即高分1号卫星）宽幅数据第3波段的反射率，P Nir为GF-I 宽幅数据第4波段的反射率，P &_为GF-I宽幅数据第2波段的反射率，P blue为GF-I宽 幅数据第1波段的反射率，SI为归一化烟指数；NDWI为归一化水体指数；BAI为燃烧指数； GEMI为全球环境植被指数；NDVI为归一化植被指数；SVI为土壤调节植被指数；R为比值指 数；
[0026]
[0027] 另外，上述预处理后的高分1号卫星宽幅数据为：经几何校正、辐射校正和大气校 正预处理后的高分1号卫星宽幅影像反射率数据。
[0028] 步骤12 :基于上述的7种指数，当某像元的值满足预设的条件时，将其判定为云或 雪或过火像元，并去除该像元；
[0029] 在该步骤中，所述某像元的值满足预设的条件具体来说：
[0030] 当某像元的值满足 P ni，P R> 0· 65 或者 NDVI < 0· Oand NDWI < 0· 0 或者 P R> 0. 28的条件时，将其判定为云或雪；
[0031] 当某像元的值满足 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 的条件时，将其判定为过 火像元。
[0032] 上述云和雪和过火像元均不参与后续的判断。
[0033] 步骤13 :当某像元的值同时满足指定条件，且为非云、雪和非过火像元的值时，将 其判定为烟像元，并予以保留；
[0034] 该步骤中，指定条件具体为：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] 步骤14 :将多个烟像元组成的烟区的像素按栅格转矢量的方式转换为矢量；
[0037] 步骤15 :将矢量化后的烟区与合成影像叠加显示，并输出该烟区中每个烟像元的 中心经炜度、所在省市和地物类型信息。
[0038] 具体实现中，可以根据判识出的烟像元的经炜度，与行政区和地物类型结合，获得 每个像元对应行政区（省、县）及地物类型，并根据所用图校正后的空间分辨率，计算出每 个像元的面积。
[0039] 另外，为了去除孤立的小斑点，以检测出的烟区像元为中心设置一个3X3窗口， 再对窗口内的邻域8个方向的像元值是否属于烟像元进行判断，使得连续烟像元小于4个 的像元被窗口中像元个数最多的值替换。
[0040] 按照上述步骤，该自动生成烟区检测结果的方法能利用卫星数据通过烟的识别来 发现林火，从而解决森林火灾预防扑救过程中急需林火卫星早期发现的问题。
[0041] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。
【主权项】
1. 一种自动生成烟区检测结果的方法，其特征在于， 利用经预处理后的高分1号卫星宽幅数据，生成用于后续烟区与非烟区检测的7种指 数；其中，所述7种指数分别为：上式中，PR为高分1号卫星宽幅数据第3波段的反射率，P_为高分1号卫星宽幅数 据第4波段的反射率，P为高分1号卫星宽幅数据第2波段的反射率，Pblue为高分1号 卫星宽幅数据第1波段的反射率；SI为归一化烟指数；NDWI为归一化水体指数；BAI为燃烧 指数；GEMI为全球环境植被指数；NDVI为归一化植被指数；SVI为土壤调节植被指数；R为 比值指数；基于上述的7种指数，当某像元的值满足预设的条件时，将其判定为云或雪或过火像 元，并去除该像元； 当某像元的值同时满足 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的条件，且为非云、雪和非过火像元的值时，将其 判定为烟像元，并予以保留； 将多个烟像元组成的烟区的像素按栅格转矢量的方式转换为矢量； 将矢量化后的烟区与合成影像叠加显示，并输出该烟区中每个烟像元的中心经炜度、 所在省市和地物类型信息。2. 根据权利要求1所述自动生成烟区检测结果的方法方法，其特征在于，所述预处理 后的高分1号卫星宽幅数据为：经几何校正、辐射校正和大气校正预处理后的高分1号卫星 宽幅影像反射率数据。3. 根据权利要求1所述自动生成烟区检测结果的方法方法，其特征在于，所述当某像 元的值满足预设的条件时，将其判定为云或雪或过火像元，具体包括： 当某像元的值满足Pni，PR> 〇? 65 或者NDVI< 0?OandNDWI< 0? 0 或者PR> 0? 28 的条件时，将其判定为云或雪； 当某像元的值满足 〇? 12 <NDVI< 0? 3and-0. 1 <NDWI< 0?OandBAI> 320and0? 27 <GEMI< 0. 38and0 <SVI< 0. 03and0. 05 <PR< 0. 28 的条件时，将其判定为过火像 JL〇4. 根据权利要求1所述自动生成烟区检测结果的方法方法，其特征在于，所述方法还 包括： 为了去除孤立的小斑点，以检测出的烟区像元为中心设置一个3X3窗口； 对窗口内的邻域8个方向的像元值是否属于烟像元进行判断，使得连续烟像元小于4 个的像元被窗口中像元个数最多的值替换。
【专利摘要】本发明公开了一种自动生成烟区检测结果的方法，首先利用经预处理后的高分1号卫星宽幅数据，生成用于后续烟区与非烟区检测的7种指数；基于上述的7种指数，当某像元的值满足预设的条件时，将其判定为云或雪或过火像元，并去除该像元；当某像元的值同时满足特定条件，且为非云、雪和非过火像元的值时，将其判定为烟像元，并予以保留；将多个烟像元组成的烟区的像素按栅格转矢量的方式转换为矢量；将矢量化后的烟区与合成影像叠加显示，并输出该烟区中每个烟像元的中心经纬度、所在省市和地物类型信息。该方法能利用卫星数据通过烟的识别来发现林火，从而解决森林火灾预防扑救过程中急需林火卫星早期发现的问题。
【IPC分类】G08B17/10
【公开号】CN105096511
【申请号】CN201510468951
【发明人】覃先林, 祖笑锋, 尹凌宇, 孙桂芬
【申请人】中国林业科学研究院资源信息研究所
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月4日