基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法及装置与流程

本申请涉及输电设备状态监测技术领域，尤其涉及基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法及装置。

背景技术：

森林火灾是生态坏境的一种重大自然灾害，全世界每年发生森林火灾达几十万次，给森林生态系统和人类带来严重危害，为减少森林火灾的损失，世界各国非常重视山火监测及预警。目前，卫星遥感是山火监测的重要方法，利用卫星遥感技术监测森林火灾的发生和动态变化，进行准确预警和林火扑救。

卫星按照运行轨道的高度不同，可以分为太阳同步轨道卫星(低轨)和地球同步轨道卫星(高轨)。太阳同步轨道卫星(低轨)的运行轨道高度一般不超过6000千米，由于距离地球表面较近，因此具有很高的空间分辨率。但是，低轨卫星在没有实现星座组网的情况下，重放周期通常为7天左右的时间，即使实现星座组网，也很难实现近实时的对同一地点持续观测。因此，在利用低轨卫星进行山火监测时，存在时间分辨率低的问题。

地球同步轨道卫星(高轨)的运行轨道高度通常为36000千米，高轨卫星可以对同一位置进行连续的观测，可以达到近实时的效果。但是由于高轨卫星轨道距离地球表面非常远，使得高轨卫星的空间分辨率较低。

可见，对于森林山火监测来说，高轨卫星可以10分钟一次预报山火，但是仅可以监测较大规模的山火；而低轨卫星可以监测较小规模的山火(山火初期)，但是受运行轨道限制，对同一区域，每天仅可以监测4次。因此，上述两种卫星均无法对不同规模的山火进行及时、精准的监测。

技术实现要素：

本申请提供了一种基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法及装置，以解决现有的方法无法进行及时、精准的山火监测的问题。

第一方面，本申请提供了一种基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法，包括以下步骤：

在监测周期内，获取高轨卫星拍摄当前输电线路的影像数据；

利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行处理，以确定火点坐标和过火范围；

根据所述火点坐标、过火范围和当前输电线路的区域坐标，判断火点是否在当前输电线路覆盖区域内；

如果火点在当前输电线路覆盖区域内，调用低轨卫星对所述火点进行监测；

获取所述低轨卫星拍摄火点的高分辨率图像，确定火点的目标位置、过火面积和火势发展方向；

利用所述火点的目标位置、过火面积、火势发展方向和火势推演模型，对火点的火势发展进行模拟；

如果在一个监测周期内，根据模拟结果推演出火点的火势发展会危及当前输电线路，判定火点的危险程度为危险情况，并发出预警。

可选地，还包括：

获取下一个监测周期的高轨卫星拍摄的影像数据和低轨卫星拍摄的高分辨率图像；

根据获取的下一个监测周期的影像数据和高分辨率图像，对火势推演模型的模拟结果进行修正，再次判定火点的危险程度。

可选地，所述利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行处理的过程，包括：

利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行校正、增强、镶嵌、融合、自动判读处理，以提高分辨率。

可选地，所述火势推演模型包括燃烧模型、地形条件、植被条件和气象条件。

可选地，所述模拟结果包括火点的火势走向和火势速度。

第二方面，本申请还提供了一种基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测装置，该装置包括：

高轨卫星数据获取模块，用于在监测周期内，获取高轨卫星拍摄当前输电线路的影像数据；

图像处理模块，用于利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行处理，以确定火点坐标和过火范围；

火点判断模块，用于根据所述火点坐标、过火范围和当前输电线路的区域坐标，判断火点是否在当前输电线路覆盖区域内；

低轨卫星调用模块，用于在火点在当前输电线路覆盖区域内时，调用低轨卫星对所述火点进行监测；

低轨卫星数据获取模块，用于获取所述低轨卫星拍摄火点的高分辨率图像，确定火点的目标位置、过火面积和火势发展方向；

火势模拟模块，用于利用所述火点的目标位置、过火面积、火势发展方向和火势推演模型，对火点的火势发展进行模拟；

危险程度判定模块，用于在一个监测周期内，根据模拟结果推演出火点的火势发展会危及当前输电线路，判定火点的危险程度为危险情况，并发出预警。

可选地，还包括：

新数据获取模块，用于获取下一个监测周期的高轨卫星拍摄的影像数据和低轨卫星拍摄的高分辨率图像；

修正模块，用于根据获取的下一个监测周期的影像数据和高分辨率图像，对火势推演模型的模拟结果进行修正，再次判定火点的危险程度。

可选地，所述图像处理模块20进一步用于：

利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行校正、增强、镶嵌、融合、自动判读处理，以提高分辨率。

可选地，所述火势推演模型包括燃烧模型、地形条件、植被条件和气象条件。

可选地，所述模拟结果包括火点的火势走向和火势速度。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法及装置，在监测周期内，根据高轨卫星拍摄的影像数据确定火点坐标和过火范围；在火点在当前输电线路覆盖区域内时，调用低轨卫星对火点进行监测，确定火点的目标位置、过火面积和火势发展方向；利用火势推演模型进行模拟，根据模拟结果推演出火点的火势发展会危及当前输电线路，判定火点的危险程度为危险情况，并发出预警。可见，本发明提供的方法及装置，兼顾高轨卫星的时间分辨率和低轨卫星的空间分辨率的优点，提高地面火点识别准确率和及时性，因此，通过融合高轨卫星数据与低轨卫星数据，可实现对输电线路的火灾监测及预警，以同时满足输电线路火灾监测的时间与空间分辨率的要求，以及时、准确地进行山火监测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测装置的结构框图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法的流程图。

本发明实施例提供的一种基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法，基于卫星遥感山火监测及预警，可用于森林防火、输电走廊、输油管道周边的火灾、火情监测及预警。具体地，根据高轨卫星和低轨卫星两种遥感卫星的在技术特点、业务能力及发展趋势等方面的综合分析比较，将二者相互结合使用，克服或者减少单独使用同轨道卫星监测时候的劣势。当以定位用户切实需求，结合低轨卫星引入较大观测量以及高轨卫星空域覆盖广阔的优势对两者进行优势互补、协同发展，满足山火监测在时间分辨率、空间分辨率的要求，以对不同规模的山火进行及时、精准的监测。

参见图1，本发明实施例提供的一种基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法，包括以下步骤：

s1、在监测周期内，获取高轨卫星拍摄当前输电线路的影像数据；

本实施例采用的高轨道卫星如风云系列、himawari-8等，高轨卫星可进行大时间分辨率上的监测，这种监测是近乎于全天候的监测，每隔十分钟即可获取覆盖监控目标的卫星图像。高轨道卫星可以在时间分辨率上加密监测火点，将火点监测的时间分辨率由逐日提高到逐时，由逐时提高到逐分，以提高山火监测的准确性。

在获取高轨卫星的数据时，是时隔一个监测周期获取一次，本实施例中，监测周期可为10分钟，而根据监测精度和监测区域的面积，监测周期可另行设定，本实施例不做具体限定。

s2、利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行处理，以确定火点坐标和过火范围；

卫星遥感图像在初期获得时候分辨率和准确度均达不到要求，无法直接从影像数据中获取目标信息，因此需要对影像加以处理，提高分辨率并校正误差以达到实用目的。

具体地，利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行处理的过程，包括：利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行校正、增强、镶嵌、融合、自动判读处理，以提高分辨率。

经过处理后的影像数据的分辨率更高，利于获得相应位置的火点信息。根据处理后的图像，可清楚判定出影像数据对应的区域中哪个位置存在火点以及过火范围，但由于高轨卫星的空间分辨率较低，因此，仅可确定大致的火点坐标和过火面积。

s3、根据火点坐标、过火范围和当前输电线路的区域坐标，判断火点是否在当前输电线路覆盖区域内；

影像数据中不仅包括火点信息，还包括输电线路的位置信息，因此，需要根据火点信息和输电线路的位置信息，判定火点的出现位置与输电线路的位置关系，以确定火点是否会对输电线路造成危害。

输电线路通常会经过一段地区，在该地区的范围内，均会对输电线路造成威胁，因此，需判断火点是否位于输电线路的覆盖区域内，若输电线路的覆盖区域内存在火点，需要进行进一步的监测。

s4、如果火点在当前输电线路覆盖区域内或附近，调用低轨卫星对火点进行监测；

s5、获取低轨卫星拍摄火点的高分辨率图像，确定火点的目标位置、过火面积和火势发展方向；

在输电线路的覆盖区域内存在火点时，需利用较高空间分辨率的低轨卫星对火点进行监测。本实施例中，低轨卫星可选用高分系列、landsat系列、modis系列等，可以更加准确地监测到火点的移动、更全面地了解到山火的蔓延方向、蔓延速度及过火区的变化。

利用低轨卫星对火点进行特定监测，获得高分辨率图像，再利用遥感数据处理系统对高分辨率图像进行校正、增强、镶嵌、融合、自动判读处理，以进一步提高分辨率。

对火点信息进行进一步处理后，可更加准确地确定火点的坐标位置、过火面积和火势发展方向，因此，在判断火点的火势是否在输电线路的覆盖区域内时，准确率更高。

s6、利用火点的目标位置、过火面积、火势发展方向和火势推演模型，对火点的火势发展进行模拟；

在确定火点信息后，需要预测该处火点是否会对输电线路造成危险，以判定是否需要预警，因此，需要根据火点信息进行推演，推断出在未来的一端时间内火势的走向和发展速度。

本实施例采用火势推演模型实现对火点的火势进行推演，火势推演模型包括燃烧模型、地形条件、植被条件和气象条件。燃烧模型用于模拟火点的火势情况，再结合周围环境因素，如地形、植被和气象等，对火点的火势进行模拟。模拟结果包括火点的火势走向和火势速度，即火势的移动方向和移动速度。

火势的移动方向、移动路径以及过火区面积轮廓的形成，均与当时的风向风速以及周围环境实际情况有关，也与通过高轨卫星和低轨卫星实时监测到的火点位置相一致。并且，多源多时相数据间的相互检验以及高时间分辨率数据的利用，使得实时山火监测方法的精度高、时效性强提高，监测结果与实际情况吻合度高。

因此，在模拟出火势变化后，可准确地判断出火点的危险程度，根据未来一段时间内的火点危险程度，判断是否需要进行预警。

s7、如果在一个监测周期内，根据模拟结果推演出火点的火势发展会危及当前输电线路，判定火点的危险程度为危险情况，并发出预警。

火点的危险程度是指火点的发展是否会威胁到输电线路的正常运作。根据对火点的火势发展进行模拟后的结果，可以推演出在一个监测周期内，火点的火势发展是否会危及当前输电线路。如果火点的发展会危及当前输电线路的正常运作，那么即可判定火点的危险程度为危险情况，需要发出预警；否则不判定为危险情况。

由于高轨卫星是每隔一个监测周期均会产生新的影像数据，即影像数据每隔一个监测周期会更新一次，因此，在推演火点的火势发展是否会危及当前输电线路时，需在当前监测周期内判断。

如果推演结果中，在当前监测周期内火势会危及输电线路，此时即为危险情况，需利用系统对相应监管人员发出预警。

由于影像数据每隔一个监测周期会更新一次，因此，为动态监测火点的火势发展，需要根据下一个监测周期对应的数据进行实时判定危险情况，以及时、准确地进行山火监测。为此，本发明实施例提供的山火监测方法，还包括：

s201、获取下一个监测周期的高轨卫星拍摄的影像数据和低轨卫星拍摄的高分辨率图像；

无论在当前监测周期内，火点的火势发展是否会危及当前输电线路，均需要利用下一个监测周期内的数据再次对火点进行监测，以实现动态的火点监测，提高监测的准确性。

因此，需在下一个监测周期内时，再次利用高轨卫星拍摄的影像数据重新确定火点，并利用低轨卫星拍摄的高分辨率图像重新确定该火点的更准确的相关信息。

s202、根据获取的下一个监测周期的影像数据和高分辨率图像，对火势推演模型的模拟结果进行修正，再次判定火点的危险程度。

利用新获取的影像数据和高分辨率图像，对前一监测周期内利用火势推演模型的模拟结果进行修正和精度验证。高轨卫星和低轨卫星每隔监测周期传回一次新的图像，用新得到的卫星数据重新导入火势推演模型，对模拟结果进行验证和修正，以此进行持续性动态监测，直到火点消失或者不会再对输电线路造成危害为止。

修正的主要内容是修正人为因素或者其他因素导致的山火发展情况改变，如人工灭火、区域降雨等，以重新判断火情，如包括火点面积，火的发展走向和速度等，以及时、准确地进行山火监测。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测方法，在监测周期内，根据高轨卫星拍摄的影像数据确定火点坐标和过火范围；在火点在当前输电线路覆盖区域内时，调用低轨卫星对火点进行监测，确定火点的目标位置、过火面积和火势发展方向；利用火势推演模型进行模拟，根据模拟结果推演出火点的火势发展会危及当前输电线路，判定火点的危险程度为危险情况，并发出预警。可见，本发明提供的方法，兼顾高轨卫星的时间分辨率和低轨卫星的空间分辨率的优点，提高地面火点识别准确率和及时性，因此，融合高轨卫星数据与低轨卫星数据，可实现对输电线路的火灾监测及预警，以同时满足输电线路火灾监测的时间与空间分辨率的要求，以及时、准确地进行山火监测。

另外，本发明实施例提出的高低轨卫星融合监测输电线路山火的方法，克服原有单一轨道监测方法中的不足，这种方法兼顾高轨卫星的时间分辨率和低轨卫星的空间分辨率优点，利用低轨卫星分辨率高特点，提高地面火点识别准确率，利用高轨卫星定点监测特性，提高火点识别时间分辨率，通过多卫星搭配策略，国内外卫星互补，高低轨卫星搭配，既满足监测准确性，又满足时效性要求，以能准确定位明火位置、火场范围。

如图2所示，本发明实施例提供的基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测装置，用于执行如图1所示的山火监测方法的相关步骤，该装置包括：

高轨卫星数据获取模块10，用于在监测周期内，获取高轨卫星拍摄当前输电线路的影像数据；

图像处理模块20，用于利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行处理，以确定火点坐标和过火范围；

火点判断模块30，用于根据所述火点坐标、过火范围和当前输电线路的区域坐标，判断火点是否在当前输电线路覆盖区域内；

低轨卫星调用模块40，用于在火点在当前输电线路覆盖区域内时，调用低轨卫星对所述火点进行监测；

低轨卫星数据获取模块50，用于获取所述低轨卫星拍摄火点的高分辨率图像，确定火点的目标位置、过火面积和火势发展方向；

火势模拟模块60，用于利用所述火点的目标位置、过火面积、火势发展方向和火势推演模型，对火点的火势发展进行模拟；

危险程度判定模块70，用于在一个监测周期内，根据模拟结果推演出火点的火势发展会危及当前输电线路，判定火点的危险程度为危险情况，并发出预警。

可选地，还包括：

新数据获取模块，用于获取下一个监测周期的高轨卫星拍摄的影像数据和低轨卫星拍摄的高分辨率图像；

修正模块，用于根据获取的下一个监测周期的影像数据和高分辨率图像，对火势推演模型的模拟结果进行修正，再次判定火点的危险程度。

可选地，所述图像处理模块20进一步用于：

利用遥感数据处理系统对所述影像数据进行校正、增强、镶嵌、融合、自动判读处理，以提高分辨率。

可选地，所述火势推演模型包括燃烧模型、地形条件、植被条件和气象条件。

可选地，所述模拟结果包括火点的火势走向和火势速度。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于基于高轨低轨卫星数据的输电线路山火监测装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。