一种基于高分四号的火点监测系统及应用的制作方法

本发明涉及一种基于高分四号的火点监测系统及应用，属于火点监测技术领域。

背景技术：

高分四号卫是一颗地球同步轨道卫星，搭载一台多光谱相机(分辨率50m)和中波红外面阵相机(分辨率400m)，幅宽优于400km×400km。其空间分辨率大大优于其他同类卫星，时间分辨率达到分钟级。可以利用其中波红外通道进行火点监测，达到更加准确高效的目的。配合其50m分辨率的多光谱数据融合应用，可精确判识火点位置、过火范围及其动态变化。

利用卫星遥感技术监测火点信息，能够做到早发现，早扑救，动态跟踪的目的，同时也能为灾后受损评估提供依据。当前用于火点探测的卫星可以分为地球同步轨道卫星和太阳同步轨道卫星，基于这两种传感器的算法可以分为基于时间的地球同步轨道卫星算法和基于空间的太阳同步轨道卫星算法。基于空间的火点监测算法空间分辨率高，但时间分辨率低，不能连续监测。基于时间的火点监测算法时间分辨率高，能达到10分钟级，但空间分辨率往往低1km，定位精度和过火面积误差较大。已有的卫星遥感火点监测系统通常采用国外的avhrr、modis、himawari-8，国内的fy系列等卫星，不能同时满足时间和空间上的要求。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于高分四号的火点监测系统及应用，将遥感技术与互联网系统相结合，实现了基于高分四号的数据自动处理发布、火点自动提取发布功能。

本发明解决技术的方案是：

一种基于高分四号的火点监测系统，包括遥感数据获取模块、遥感数据处理模块、火点提取模块和数据发布模块；

遥感数据获取模块，用于查询下载高分四号每天拍摄的影像，并将原始影像数据发送至遥感数据处理模块；

遥感数据处理模块，用于对高分四号原始数据进行数据解压、正射校正，对于区域性监测按照矢量范围裁剪影像，得到pms影像和irs影像，将裁剪后的irs影像传给火点提取模块，将裁剪后的pms影像以及irs影像传给数据发布模块；

火点提取模块，用于提取irs影像中的火点信息，生成geojson文件，并将geojson文件传给数据发布模块；

数据发布模块，用于发布处理好的高分四号影像以及火点信息。

优选的，所述遥感数据获取模块包括：

数据查询单元：可对空间位置、经纬度范围、行政区名、时间进行查询，并保存查询结果；

数据下载单元：按照返回的查询结果，依次下载高分四号原始影像数据，并将原始影像数据发送至遥感数据处理模块。

优选的，所述遥感数据处理模块包括：

数据解压单元：将原始影像数据压缩包解压至对应文件夹；

正射校正单元：以参考影像为基础，采用rpc模型，进行正射校正；

数据裁剪单元：对于区域性的监测，按照矢量范围裁剪影像。

优选的，所述火点提取模块包括：

数据读取单元：采用gdal读取影像数据相关信息；

火点提取单元：采用le＝gain×dn+bise，将正射校正后影像的dn值转为辐亮度，

式中le为卫星载荷通道入瞳处等效辐射亮度，gain和bise分别为定标系数增益、偏移量，dn为像元灰度值；

采用k＝3597.1/log(116315/((le-696.34)/1147.3)+1)-273.15提取火点，火点阈值设置为k，并将火点信息保存成geojson文件，提供给前端系统调用。

优选的，所述数据发布模块包括：

火点信息发布单元：通过tomcat配置文件服务，当查看发布的数据时，互联网访问对应的geojson文件，将geojson文件中的火点信息发布到web端；

遥感数据发布单元：采用统一的接口将高分四号影像数据发布为ogc标准wtms和wms服务。

优选的，所述数据发布模块为部署于互联网服务器上的webservice系统以及对应的前端展示界面。

一种基于高分四号的火点监测系统程序，运行于终端，所述一种基于高分四号的火点监测系统程序实现一种基于高分四号的火点监测系统。

一种终端，所述终端搭载实现基于高分四号的火点监测系统的处理器。

一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行一种基于高分四号的火点监测系统。

优选的,数据查询单元，根据设置的用户名和设定的查询条件，查询条件支持空间位置、经纬度范围、行政区名，每天从8时至18时，每隔10分钟自动查询数据，每天18时至次日8时，每隔1小时自动查询数据，并将查询结果返回保存。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)传统方法不能满足时间和空间上两个要求，本发明在时间和空间上都能够提升，并且集成web前端展示，有利于及时掌握火点信息及其动态变化，为管理者提供决策支持；

(2)相较于传统遥感监测火点系统，本发明采用的数据空间分辨率更高，时间分辨率达到分钟级，实现空间和时间上的高精度；

(3)本发明将遥感技术与互联网技术结合，实现实时、高效的数据发布与信息展现，有利于及时掌握火点信息及其动态变化，为管理者提供决策支持。

附图说明

图1是本发明基于高分四号的火点监测系统的流程示意图；

图2是本发明火点提取模块流程示意图；

图3是本发明实例提供的数据发布模块界面图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

一种基于高分四号的火点监测系统，包括

遥感数据获取模块、遥感数据处理模块、火点提取模块和数据发布模块；

遥感数据获取模块，用于查询下载高分四号每天拍摄的影像，并将原始影像数据发送至遥感数据处理模块；

遥感数据处理模块，用于对高分四号原始数据进行数据解压、正射校正，对于区域性监测按照矢量范围裁剪影像，得到pms影像和irs影像，将裁剪后的irs影像传给火点提取模块，将裁剪后的pms影像以及irs影像传给数据发布模块；

火点提取模块，用于提取irs影像中的火点信息，生成geojson文件，并将geojson文件传给数据发布模块；

数据发布模块，用于发布处理好的高分四号影像以及火点信息。

所述遥感数据获取模块包括：

数据查询单元：可对空间位置、经纬度范围、行政区名、时间进行查询，并保存查询结果；

数据下载单元：按照返回的查询结果，依次下载高分四号原始影像数据，并将原始影像数据发送至遥感数据处理模块。

具体的，遥感数据获取模块中的数据下载单元，根据查询结果，自动生成数据下载订购单，依次下载影像数据，保存在指定位置，并将影像数据发送至遥感数据处理系统；数据解压模块将原始影像数据压缩包解压至对应文件夹；

具体的，遥感数据处理模块中的正射校正单元导入原始影像数据后，以参考影像为基础，采用rpc模型，结合处理后的dem数据遥感影像进行正射校正，具体步骤包括：以采用参考影像控制点为基础，校正控制点残差：残差中误差不大于0.5-2个像元规定，取中误差的两倍为其最大误差；重采样：采样间隔为原始影像的像元大小，采用双线性内插或三次卷积内插法；数据裁剪单元是针对区域性进行监测，系统按照设置的矢量范围裁剪影像。

所述火点提取模块包括：

数据读取单元：采用gdal读取影像数据相关信息；

火点提取单元：采用le＝gain×dn+bise，将正射校正后影像的dn值转为辐亮度，

式中le为卫星载荷通道入瞳处等效辐射亮度，gain和bise分别为定标系数增益、偏移量，dn为像元灰度值；

采用k＝3597.1/log(116315/((le-696.34)/1147.3)+1)-273.15提取火点，火点阈值设置为k，并将火点信息保存成geojson文件，提供给前端系统调用。

所述数据发布模块包括：

火点信息发布单元：通过tomcat配置文件服务，当查看发布的数据时，互联网访问对应的geojson文件，将geojson文件中的火点信息发布到web端；

遥感数据发布单元：采用统一的接口将高分四号影像数据发布为ogc标准wtms和wms服务。

实施例1，如图1至图3所示：

一种基于高分四号的火点监测系统，包括

遥感数据获取模块、遥感数据处理模块、火点提取模块和数据发布模块；

遥感数据获取模块，用于查询下载高分四号每天拍摄的影像，并将原始影像数据发送至遥感数据处理模块；

遥感数据获取模块，该模块从指定网站下载高分四号影像数据，其数据获取网站为：中国资源卫星应用中心官网

中国资源卫星应用中心提供高分四号标准1级产品，包括50m分辨率多光谱影像以及400m分辨率中红外影像。通过注册用户可在中国资源卫星中心网站免费下载高分四号影像数据。

数据查询单元根据设置的用户名和设定的查询条件，查询条件支持空间位置、经纬度范围、行政区名等，默认为全国区域。每天从8时至18时，每隔10分钟自动查询数据，每天18时至次日8时，每隔1小时自动查询数据，并将查询结果返回保存。

数据下载单元根据查询结果，自动生成数据下载订购单，依次下载高分四号原始影像数据，保存在指定位置，并将原始影像数据发送至遥感数据处理模块。

遥感数据处理模块对高分四号原始影像数据进行标准化处理，包括数据解压，正射校正和裁剪。

数据解压单元将原始影像数据压缩包解压至对应文件夹。

正射校正功能导入原始影像数据后，以参考影像为基础，采用rpc模型，结合处理后的dem数据遥感影像进行正射校正。基本要求及处理方法如下：

第一步：校正模型采用rpc模型，控制点采用参考影像控制点。

第二步：控制点自动提取及区域网平差，校正控制点残差中误差不大于0.5-2个像元规定，取中误差的两倍为其最大误差；

第三步：生成正射校正影像，正射校正影像采样间隔为原始影像的像元大小，方法采用双线性内插或三次卷积内插法；

数据裁剪单元是针对区域性的监测，系统会按照设置的矢量范围裁剪影像。

处理后的影像包含裁剪后的多光谱pms影像和裁剪后的中波红外irs影像。irs影像发送到火点提取模块进行火点提取，同时两种数据发送到数据发布模块进行发布展示。

火点提取模块接收到处理后的irs影像，进行火点信息提取。

第一步：采用gdal读取数据相关信息。

第二步：采用公式1将处理后影像的dn值转为辐亮度。

公式1：le＝gain×dn+bise

式中le为卫星载荷通道入瞳处等效辐射亮度，单位为w·m^-2·sr^-1·μm^-1，gain和bise分别为定标系数增益、偏移量，单位均为w·m^-2·sr^-1·μm^-1。dn为像元灰度值。公式中采用的辐射定标系数gain和bise由中国资源卫星应用中心公布的高分四号卫星绝对辐射定标系数为准。

第三步：采用公式2提取火点，火点阈值设置为k，当反演出的亮温值高于k，判定为火点，低于k则为正常。在本实例中，k取60。

公式2：k＝3597.1/log(116315/((le-696.34)/1147.3)+1)-273.15

第四步：将火点信息保存成geojson文件，geojson数据中包含卫星成像信息，位置信息，时间信息，火点信息等。提供给前端系统调用。

数据发布系统用于发布处理后的影像数据和火点数据。信息发布系统基于geoserver、tomcat和node.js技术，实现影像数据和火点信息展示，用户可以随时查看。

火点信息发布单元：通过tomcat配置文件服务，当查看发布的数据时，互联网访问对应的geojson文件，将geojson文件中的时间信息、位置信息、火点信息等发布到web端。

遥感数据发布单元采用统一的接口模块将处理后的影像数据发布为ogc标准wtms和wms服务。

实施例2：

一种基于高分四号的火点监测系统程序，运行于终端，所述一种基于高分四号的火点监测系统程序实现上述的一种基于高分四号的火点监测系统。

实施例3：

一种终端，所述终端搭载实现上述基于高分四号的火点监测系统的处理器。

实施例4：

一种计算机可读存储介质，包括指令，其特征在于，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述的一种基于高分四号的火点监测系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的方法和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。