一种集森林火险预报和地面火点监测于一体的综合应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种集森林火险预报和地面火点监测于一体的综合应用方法，属于电 网输电线路技术领域。
【背景技术】
[0002] 南方电网公司业务管辖云南、贵州、广西、广东和海南五个省区，是目前国内网架 结构最为复杂、联系最紧密、科技含量最高、驾驭难度最高的电网，也是西电东送规模最大 的电网。其供电总人数达2. 3亿人，占全国总人口的17. 8%。所以保证南方电网能够安全 稳定运行具有非常重要的意义。但是该五省区内多山地分布，地形复杂，微气象显著，自然 灾害频发，对电网的安全稳定运行产生了极大的影响。其中由于自然因素和人为因素等引 起的山火便是危害电网安全稳定的一大重要灾害。
[0003] 南方地区气温偏高，常干旱少雨，再加上当地有炼山等民俗，造成山火频发，输电 线路附近山火严重威胁到了输电线路的安全，导致多条输电线路出现跳闸事故。由于山火 燃烧一般持续时间较长，输电线路因山火跳闸后重合闸往往重合不成功，或重合后重复跳 闸，短时间内线路无法正常运行，严重影响电网的安全稳定运行，威胁到西电东送南通道的 安全，给电网造成的危害较大。近几年来，输电线路因山火引起的跳闸停电事故越来越多， 严重影响电网的安全稳定运行。现有山火引发输电线路跳闸停运的事故统计数据表明，线 路下方的山火可以引发不同电压等级的输电线路，甚至特高压输电线路出现跳闸事故。
[0004] 由于山火的不可预知性和地域广泛性等特点，及时发现火险、及时采取应对措施， 是防范山火引发线路跳闸的最有效的措施。目前，传统的人工巡检防护措施只能监测重点， 且人工监测工作效率低，且事故处理效率低。要做好全面的火险预警工作，需要进一步完善 输电线路监测系统，并积极争取更多的卫星遥感信息。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种监测范围广、事故处理效率高 的集森林火险预报和地面火点监测于一体的综合应用方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
[0007] 本发明的一种集森林火险预报和地面火点监测于一体的综合应用方法，具体包括 以下几个步骤：
[0008] (1)建立森林火险等级预报模型；
[0009] (2)利用所述森林火险等级预报模型，计算得到森林火险气象指数；
[0010] (3)结合历史统计数据，对所述森林火险气象指数进行划分，得到森林火险等级预 报结果，并对所述森林火险等级预报结果进行展示；
[0011] (4)采用卫星接收系统接收AQUA和TERRA极轨卫星上的MODIS数据，并对所述 MODIS数据进行预处理，所述预处理包括数据间融合、大气校正、对经物理量反演后的数据 进行的几何校正；
[0012] (5)在MODIS火灾算法基础上，对预处理后的MODIS数据进行火点识别，即利用 10015数据的4^111、11^111和12^111波段（即21、22、31和32波段）的亮温值和波段1、2、7 的反射率值逐像元对影像进行判识，得到地面火点监测结果；
[0013] (6)通过GIS空间分析功能，将森林火险等级预报结果、地面火点监测结果与电网 输电线路及设备进行图层叠加展示，用于直观分析火灾发生地点、影响范围。
[0014] 步骤（1)中，所述森林火险等级预报模型的建立方法具体包括以下几个步骤：
[0015] (la)利用历史气象、火险数据对《中华人民共和国林业行业标准LY/T1172-95全 国森林火险天气等级》中的模型指数进行统计回归分析和相关因子序列分析，根据实际情 况进行修正，使所述模型指数符合区域的实际地理、气候特征，所述模型指数具体包括气 温、相对湿度、降水、积雪、风速及物候指数；
[0016] (2a)利用地面植被分类卫星数据进行地表覆盖类型进行统计，用于分析地表可燃 物情况；并且，在森林火险等级预报模型中增加对不同季节、不同月份的气候和环境差异的 统计，使得所述森林火险等级预报模型结果真实有效。
[0017] 步骤（2)中，所述森林火险气象指数的计算方法如下：
[0018] (lb)利用中尺度天气预报数值模式预报产品信息，所述产品信息包括气温、湿度、 降水、风速和风向；
[0019] (2b)将所述产品信息和地表覆盖类型统计作为所述森林火险等级预报模型的输 入数据，从而得到森林火险气象指数。
[0020] 步骤（3)中，所述历史统计数据具体包括历史火情信息、植被信息、常规气温、降 水、相对湿度、风速气象信息。
[0021] 步骤（4)中，所述数据间融合的方法如下：
[0022] (lcl)为了保证影像间同名地物点数据间的融合，在扫描方向上需分别利用式 (3. 1)、式（3. 2)和式（3. 3)计算，并采用线性外推法获得边缘像元值，
[0023] Y250 =Y500+0. 25 (3. 1)
[0024] Y25〇=Yi〇〇〇-0. 375 (3. 2)
[0025] Y500=Y1000+0. 25 (3. 3)
[0026] 式中：Y25A250 米的列号，0 <Y25Q< 5416 ;
[0027] Y5QQ为 500 米的列号，0 <Y5QQ< 2708 ;
[0028] Y_为 1000 米的列号，0 <Y_< 1354 ;
[0029] (2cl)为了充分利用星下点空间分辨率为250米的MODIS的红光通道和近红外通 道的数据，在数据处理中，将500米和1000米分辨率的数据，根据MODIS不同分辨率的探测 头的排列设置，采用双线性插值法进行插值处理；
[0030] 所述大气校正的方法如下：
[0031] (lc2)首先，假定地表为朗伯体；
[0032] (2c2)然后，使用大气辐射传输模型计算地表反射率；
[0033] (3c2)最后，使用二向性反射模型和数字高程模型数据对地表反射率进行双向反 射和临近效应校正。
[0034] 所述几何校正的方法如下：
[0035] 以经度作为X方向数据，以炜度作为Y方向数据建立经炜度查询表；然后，使用经 炜度查询表对MODIS卫星图像进行校正。
[0036] 步骤（4)中，所述物理量包括反射率、植被指数和亮温，所述反射率反演方法如 下：
[0037] 分别按式（3. 4)和式（3. 5)将MODIS数据存储格式转换为物理值，对于白天所接 收的数据，再按式（3.6)计算大气顶的反射率，
[0038]Refi=Ref_scalejX(SI-Ref_offseti) (3. 4)
[0039] 式中：Refi为传感器接收的数字信号转换为物理值；
[0040]Ref_SCale$i波段中将SI转换为反射率的比例因子；
[0041]Ref^offsetiSi波段的偏移量；
[0042] SI为传感器接收到的数字信号；
[0043]Radiance=Rad-scaleiX(SI-RacLoffseti) (3. 5)
[0044] 式中：Radiance为福亮度；
[0045] Rad_SCale$i波段中将SI转换为辐亮度的比例因子；
[0046] RacLoffsetiSi波段的偏移量；
[0047] Reflectance^RefjX1/cos( 0 EV) (3. 6)
[0048] 式中：Reflectancei为第i波段的反射率；
[0049] 0EVS太阳高度角；
[0050] 所述亮温反演方法如下：
[0051] 分别按式（3. 4)、式（3. 5)和式（3. 6)计算可见光通道的反射率和热红外波段的辐 射率；
[0052] 将热红外通道的辐射率经黑体辐射定律-Planck定律反变换后，由式（3. 7)和式 (3. 8)计算得到地表的亮温值，
[0053]T=C2Xv/lnd+QXv5/L) (3. 7)
[0054] 式中：T为亮温，单位为K;L为辐射率；
[0055] v为中心波长，v= 1/入，单位为CnT1;
[0056] Ci= 1. 1910659*10-5,单位为mWnT2Sr-1Cnr4;
[0057] C2= 1. 438833,单位为CmdK;
[0058] 由于传感器的衰减影响，因而计算得到的亮温值还需利用式（3. 8)进行订正；
[0059] Ts=aXT+b(3. 8)
[0060] 式中：TS为地表亮度修正值；a为比例系数；b为偏移量。
[0061] 所述植被指数反演的方法如下：
[0062] 分别按式（3. 4)、式（3. 5)和式（3. 6)计算可见光通道的反射率和热红外波段的辐 射率；再将1、2通道的反射率由式（3. 9)计算得到归一化植被指数NDVI:
【主权项】
1. 一种集森林火险预报和地面火点监测于一体的综合应用方法，其特征在于，具体包 括以下几个步骤： (1) 建立森林火险等级预报模型； (2) 利用所述森林火险等级预报模型，计算得到森林火险气象指数； (3) 结合历史统计数据，对所述森林火险气象指数进行划分，得到森林火险等级预报结 果，并对所述森林火险等级预报结果进行展示； (4) 采用卫星接收系统接收AQUA和TERRA极轨卫星上的MODIS数据，并对所述MODIS 数据进行预处理，所述预处理包括数据间融合、大气校正、对经物理量反演后的数据进行的 几何校正； (5) 在MODIS火灾算法基础上，对预处理后的MODIS数据进行火点识别，S卩利用MODIS 数据的4 y m、11 y m和12 y m波段的亮温值和波段1、2、7的反射率值逐像元对影像进行判 识，得到地面火点监测结果； (6) 通过GIS空间分析功能，将森林火险等级预报结果、地面火点监测结果与电网输电 线路及设备进行图层叠加展示，用于直观分析火灾发生地点、影响范围。
2. 根据权利要求1所述的集森林火险预报和地面火点监测于一体的综合应用方法，其 特征