一种基于植被指数的森林叶片可燃物载荷预测方法及系统

本发明涉及森林保护学森林防火，具体地涉及一种基于植被指数的森林叶片可燃物载荷预测方法及系统。

背景技术：

1、森林可燃物是森林火灾发生的物质基础。可燃物载量主要指烘干可燃物载量，其大小直接影响林火燃烧强度、火焰高度以及蔓延速度等林火行为。我国华南地区森林火灾多以地表火为主，主要可燃物为森林叶片可燃物。森林叶片可燃物载量调查一般采用样地调查法进行，需到现场设置样地，并将样地中的灌木、草本及枯落物分别收集，测量鲜重，并带回样品测量含水率及干重，从而得到森林叶片可燃物载量。

2、然而，现有技术中，多采用线性拟合模型对所有的森林植被指数进行一一计算，在根据所有的计算结果确定森林叶片可燃物载量，其工作量较大，消耗时间较长，而且准确度较低。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种基于植被指数的森林叶片可燃物载荷预测方法及系统，用于全部或至少部分的解决上述现有技术中存在的技术缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于植被指数的森林叶片可燃物载荷预测方法，包括：

3、获取待测区域的植被指数，并从所述待测区域的植被指数中选取目标植被指数，其中，所述目标植被指数的选取取决于森林叶片可燃物载荷的相关性程度；

4、将所述目标植被指数输入至预先构建的随机森林模型进行预测，获得所述森林叶片可燃物载荷。

5、可选的，所述获取待测区域的植被指数，并从所述待测区域的植被指数中选取目标植被指数，包括：

6、基于卫星传感器获取待测区域的遥感数据，并对所述遥感数据进行处理，获得所述待测区域的植被指数；

7、基于随机森林算法，确定待测区域的每一植被指数对应的决定系数和均方根误差；

8、根据所述每一植被指数对应的决定系数和均方根误差，确定每一植被指数与森林叶片可燃物载荷相关性程度，并根据所述相关性程度确定目标植被指数。

9、所述待测区域的植被指数包括ndvi、ndii、evi、ndti、vari、ndwi、gemi、gvmi、msi、gratio、3bsi中的至少一种。

10、可选的，所述随机森林模型的构建过程包括：

11、按照预先设定的规则，生成随机森林中的每棵树；

12、构建训练集，并从所述训练集中随机且有放回的抽取n个训练样本作为每棵树的训练集；

13、设定每个训练样本的特征维度为m，随机从m个特征中选取m个特征子集，当每棵树进行分裂时，从所述m个特征子集中选取目标特征。

14、可选的，所述森林叶片可燃物载荷预测方法还包括：

15、构建训练数据和验证数据，并设置多组训练数据和验证数据的比例；

16、基于随机森林算法，对多组训练数据和验证数据的比例分别进行拟合验证，获得每组训练数据和验证数据的比例对应的决定系数和均方根误差；

17、基于所述每组训练数据和验证数据的比例对应的决定系数和均方根误差，确定所述随机森林模型的训练过程中训练数据和验证数据的目标比例，并根据确定的所述训练数据和验证数据的目标比例，对所述随机森林模型进行训练。

18、另一方面，本发明提供一种基于植被指数的森林叶片可燃物载荷预测系统，其特征在于，包括：

19、获取单元，用于获取待测区域的植被指数，并从所述待测区域的植被指数中选取目标植被指数，其中，所述目标植被指数的选取取决于森林叶片可燃物载荷的相关性程度；

20、预测单元，用于将所述目标植被指数输入至预先构建的随机森林模型进行预测，获得所述森林叶片可燃物载荷。

21、另一方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上进行运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述的森林叶片可燃物载荷预测方法的步骤。

22、另一方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的森林叶片可燃物载荷预测方法的步骤。

23、通过上述技术方案，首先从待测区域的植被指数中选取了与森林叶片可燃物载荷相关程度最大的目标植被指数，缩小了预测范围，然后基于预先构建的随机森林模型，预测森林叶片可燃物载荷，既缩短了预测时间，也提高了预测结果的准确度。

24、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种基于植被指数的森林叶片可燃物载荷预测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的森林叶片可燃物载荷预测方法，其特征在于，所述获取待测区域的植被指数，并从所述待测区域的植被指数中选取目标植被指数，包括：

3.根据权利要求1或2所述的森林叶片可燃物载荷预测方法，其特征在于，所述待测区域的植被指数包括ndvi、ndii、evi、ndti、vari、ndwi、gemi、gvmi、msi、gratio、3bsi中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的森林叶片可燃物载荷预测方法，其特征在于，所述随机森林模型的构建过程包括：

5.根据权利要求1所述的森林叶片可燃物载荷预测方法，其特征在于，所述森林叶片可燃物载荷预测方法还包括：

6.一种基于植被指数的森林叶片可燃物载荷预测系统，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上进行运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任意一项所述的森林叶片可燃物载荷预测方法的步骤。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任意一项所述的森林叶片可燃物载荷预测方法的步骤。

技术总结
本发明实施例提供一种基于植被指数的森林叶片可燃物载荷预测方法及系统，属于森林保护学森林防火领域。该方法包括：获取待测区域的植被指数，并从所述待测区域的植被指数中选取目标植被指数，其中，所述目标植被指数的选取取决于森林叶片可燃物载荷的相关性程度；将所述目标植被指数输入至预先构建的随机森林模型进行预测，获得所述森林叶片可燃物载荷。通过上述技术方案，首先从待测区域的植被指数中选取了与森林叶片可燃物载荷相关程度最大的目标植被指数，缩小了预测范围，然后基于预先构建的随机森林模型，预测森林叶片可燃物载荷，既缩短了预测时间，也提高了预测结果的准确度。

技术研发人员：李明钊,孙元琦,全兴文
受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29