一种农田火灾遥感监测预警的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生态遥感领域，尤其涉及一种农田火灾遥感监测预警的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 农田过火面积指农田中的作物被火烧过的面积，农田火灾指农田中的作物在时间 和空间上失去控制的燃烧所造成的损害，农田火灾强调由于农田作物燃烧所造成灾害性的 影响。燃烧含水率即初始蔓延含水率指作物点燃后即使移走火源亦能蔓延而不熄灭的含水 率。
[0003] 现有的火灾面积遥感估算方法具有宏观、客观、快速和廉价等特点，并逐步得到广 泛的应用。目前，该方法主要分为热红外异常探测、混合像元分解和监督分类识别等方法。 热红外探测的方法主要基于中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer，M0DIS)等高时间分辨率的特性，探测火灾发生时产生的温度异常信 息，并进一步识别和确定火灾发生的位置，该方法的缺点是热红外波段大多空间分辨率较 低，火灾面积估算精度相对较低;混合像元分解的方法是将火灾燃烧的痕迹作为像元的组 分，并应用相关的模型估算丰度，该方法的缺点是模型比较复杂，而且对端元的选择要求较 高;监督分类识别方法指将燃烧的痕迹作为下垫面一种地物，通过样本训练，进行提取的方 法，缺点是耗时、而且地物类型的选择和样本数等都可能带来很大的不确定性。除此之外， 上述还需要提取土地利用作为灾害面积估算的支撑。
[0004] 关于农田火灾预警的方法多根据作物的物候特征和气象数据，据判断者的经验提 出预警，而应用遥感数据的方法目前还不多见。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是:现有的农田火灾监测预警的方法火灾面积监测复 杂、精确度低及预警效率低的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种农田火灾遥感监测预警的方法， 该方法包括：
[0007] 根据卫星遥感数据获取农田中成熟作物的面积；
[0008] 根据所述成熟期作物的面积，获取农田中一定时间段内火灾发生的次数和每次燃 烧痕迹的面积，根据所述农田中火灾发生的次数和燃烧痕迹的面积计算农田火灾的发生强 度；
[0009] 根据所述农田火灾的发生强度和作物的冠层含水量确定火灾发生的可能性；
[0010]若所述火灾发生的可能性超过预定阈值，则进行农田火灾预警。
[0011] 可选地，所述根据卫星遥感数据获取农田中成熟作物的面积，包括：
[0012] 根据时间序列的卫星遥感数据获取农田中作物及农田周围地物的物候信息；
[0013] 根据作物物候信息和农田周围地物的物候信息差异，提取农田中成熟期作物的面 积。
[0014] 可选地，所述根据时间序列的卫星遥感数据获取农田中作物及农田周围地物的物 候信息，包括：
[0015] 根据卫星遥感数据分别获取农田中作物和农田周围地物的归一化植被指数NDVI; [0016]通过Savitzky-Golay滤波模型分别获取农田中作物和农田周围地物的归一化植 被指数NDVI生长曲线；
[0017] 所述根据作物物候信息和农田周围地物的物候信息差异，提取农田中成熟期作物 的面积，包括：
[0018] 比较农田中作物和农田周围地物的NDVI生长曲线变化趋势和数值的差异；
[0019]确定两个时相的遥感数据NDVI值，获取农田中成熟期作物的面积。
[0020]可选地，所述确定两个时相的遥感数据NDVI值，获取农田中成熟期作物的面积，包 括：
[0021] 根据公式一计算差值植被指数；
[0022] DVI=NDVIref-NDVI_i，公式一
[0023] DVI为差值植被指数；NDVIref为从NDVI生长曲线上确定的参考点的NDVI值； NDVI_i为待监测农田作物成熟期的NDVI值。
[0024]可选地，获取农田中燃烧痕迹的面积，包括：
[0025]根据卫星遥感数据获取光谱特征；
[0026] 根据所述光谱特征确定农田中作物燃烧痕迹指数；
[0027] 根据所述作物燃烧痕迹指数获取农田中燃烧痕迹的数量和面积。
[0028] 可选地，所述根据所述光谱特征确定农田中作物燃烧痕迹指数，包括：
[0029] 根据公式二确定作物燃烧痕迹指数；
[0031] 其中，BSI为作物燃烧痕迹指数，m为次方数，m2 0，RRed为光谱的红光位置;Rsw为光 谱的短波红外位置;RCr_为光谱的绿光位置;R Nir为光谱的近红外波段位置。
[0032] 可选地，所述根据所述作物燃烧痕迹指数获取农田中燃烧痕迹的面积，包括：
[0033] 根据公式三确定像元燃烧痕迹的面积比例；
[0035]其中，fB为像元燃烧痕迹的面积比例，BSIb为火灾燃烧痕迹的像元的均值，BSIbc为 火灾燃烧痕迹的像元背景的均值。
[0036]根据各个像元中燃烧痕迹的面积比例，获取农田中燃烧痕迹的面积。
[0037] 可选地，所述根据所述农田中火灾发生的次数和燃烧痕迹的面积计算火灾的发生 强度，包括：
[0038] 根据公式四确定火灾的发生强度；
[0040]其中，Fc为统计时间段内农田中监测单元c中火灾发生的强度;a+b = 1，a 2 0，b 2 〇，a和b分别为统计一定时间段内监测单元c中火灾发生次数和面积的权重;η为监测单元c 中火灾发生的次数;nmax为各监测单元中火灾发生的最大次数;Sn为监测单元c中发生火灾 的面积;Smax为各监测单元中火灾发生的最大面积；
单元c中燃烧痕迹斑块k的面积;r为监测单元中含有燃烧痕迹的斑块数;z为监测单元中像 元中斑块k所涉及的像元数;Pi为像元i的BSI值。
[0041] 可选地，所述根据所述火灾的发生强度和农田作物的冠层含水量确定火灾发生的 可能性，包括：
[0042] 根据公式五确定火灾发生的可能性；
[0043] Rat = Fc · G(CWC)，公式五
[0044]其中，Rat为作物类型a，在t时间点发生火灾的可能性;G(cwc)为燃烧含水率判别函 数，CWC为冠层含水率，当CWC低于燃烧含水率的临界值时，G(CWC) = 1，否则G(CWC) =0 ;CWC = F(WI) · H(VI)，F(WI)为冠层含水率的遥感水分反演函数，H(VI)为反演叶面积指数的函 数，WI为遥感水分指数，VI为遥感植被指数。
[0045]另一方面，本发明提出了一种农田火灾遥感监测预警的系统，该系统包括：
[0046]成熟期作物面积获取单元，用于根据卫星遥感数据获取农田中成熟作物的面积； [0047]火灾发生强度确定单元，用于根据所述成熟期作物的面积，获取农田中一定时间 段内火灾发生的次数和每次燃烧痕迹的面积，根据所述农田中火灾发生的次数和燃烧痕迹 的面积计算农田火灾的发生强度；
[0048]火灾发生可能性确定单元，用于根据所述农田火灾的发生强度和作物的冠层含水 量确定火灾发生的可能性；
[0049] 火灾预警单元，用于当所述火灾发生的可能性超过预定阈值时进行农田火灾预 警。
[0050] 本发明提供的农田火灾遥感监测预警的方法及系统，根据成熟期作物的面积，获 取农田中一定时间段内火灾发生的次数和每次燃烧痕迹的面积，根据所述农田中火灾发生 的次数和燃烧痕迹的面积计算农田火灾的发生强度;根据农田火灾的发生强度和作物的冠 层含水量确定火灾发生的可能性，在统计多年火灾发生强度和作物冠层水分含量遥感反演 的基础上，进行火灾预警，火灾次数和面积遥感监测的方法简单、精确度高及预警效率高。
【附图说明】
[0051] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0052] 图1示出了本发明一个实施例的农田火灾遥感监测预警的方法的示意图；
[0053]图2示出了本发明一个实施例的获取农田中成熟期作物的面积的流程示意图； [0054]图3示出了小麦物候期示意图。
[0055]图4示出了本发明一个实施例的获取农田中燃烧痕迹的面积比例的流程示意图； [0056]图5示出了本发明一个实施例的农田火灾遥感监测预警的系统的结构示意图。
【具体