基于卫星影像的图像挖掘在林火行为分析中的应用

每天从卫星上获得大量的遥感影像.遥感图像数量巨大、分辨率较低且更难于处理.如何利用遥感影像对森林火灾实施更为有效、实时的监控,一直是研究的热点问题.本文在讨论图像挖掘技术的基础上,应用卫星影像进行林火的行为分析,以提高火灾监测的实时性、准确性.     

基于彩色图像的林火图像火焰分割研究

结合实际林火图像的特点，提出了一种基于彩色图像分割策略的林火图像的火焰分割算法。该算法首先将图像转化为HSI彩色模型，然后根据各个分量的特点进行分割，并且进行了仿真实验，实验结果表明此算法能够很好地将火焰从复杂的背景中分割出来，克服了基于灰度图像分割不能准确分割烟雾和火焰的弊端，为今后对林火图像进一步分析提供了良好的基础。     

森林火灾灾情快速预判模型

为在火灾发生时进行灾情的快速评估,为消防决策提供参考,提出一种简化的林火蔓延模型。通过遥感影像,获取火灾首日燃火点和火场边界,利用风向、风速和USDA蔓延模型数据库中对应植被类型的蔓延速度,进行林火蔓延计算,预判无干扰状态下的林火蔓延范围,以达到灾情快速预判的目的。通过2006年黑龙江省和2009年中蒙边境特大森林草原火灾案例的分析,结合运用卫星遥感图像对逐天火迹和火点解译的结果,验证该模型的可靠性及适用性。研究结果表明,基于实时遥感影像与气象预报信息,运用简化的林火蔓延模型,并结合林火宏观扩散的特征,能够对火灾灾情的发展进行快速研判。     

林火报警图像中火源点确定方法研究

通过分析早期森林火灾烟雾图像的运动特征,提出了一种基于数字图像处理技术的森林火灾火源点确定方法。通过对早期报警图像RGB模型进行分量提取并各自直方图均衡化,获得了其中烟雾区域和背景区域的灰度特征,进而根据烟雾区域的连通性选用区域生长法则,分割出独立的目标图像,最终使用深度优先搜索算法遍历整个烟雾区域,确定其最低像素点,即火源点,完成林火的自动定位。结果表明,此种定位方法的准确率达到90.8%。     

一种基于数据融合的林火火线动态蔓延预测方法的研究

准确预测林火蔓延对于有效防治野火危害具有重要意义。传统林火蔓延速度场经验模型需要可燃物特性、坡度、温度及湿度等众多实测参数,由于参数均具有不同的时空分布,限制了模型的实际应用。因此提出速度场实时测量及水平集法模拟林火蔓延两种技术相结合的方法,通过测定火蔓延锋面的位置获取当前时刻锋面处的速度场分布并对此速度场在未燃烧区域进行延拓,结合水平集法预测林火蔓延,并使用数值模拟及实验数据验证了该方法能够有效预测短期内林火蔓延趋势,得出基于速度场的数据融合方法可满足实际林火蔓延建模的需求。     

山地林火特征与扑救的若干问题

根据火灾科学、流体力学、气象学和地理科学中的一些基本理论以及实际火场经验,分析了山地条件下：（１）坡度对火行为的直接影响;（２）简单地形中局地风特征和火行为特征;（３）典型山地地形—流系地形中的局地风和林火行为特征,提出了扑救山地林火应注意的若干问题     

山地林火特征与扑球的若干问题

根据火灾科学、流体力学、气象学和地理科学中的一些基本理论以及实际火场经验,分析了山地条件下：（１）坡度对火行为的直接影响;２）简单地形中局地风特征和火行为特征;（３）典型山地地形－流系地形中的局地风和林火行为特征,提出了扑救山地林火应注意的若干问题。     

卫星遥感数据在林火排放模型中的应用

火对大气中的温室气体和气溶胶的增加有显著影响,也是植被的一个主要干扰因子.利用精确卫星火产品对中国林火排放量进行量化计算,对于制定正确的减排战略具有参考意义.采用GBA2000的研究结果,分析了不同植被区的过火区分布情况.2000年中国林地上共有8 587个过火斑块,总面积为10 773 212 hm2,其中阔叶落叶林过火面积最大,为3 674 404 hm2;其次为阔叶常绿林,过火面积为1 141 402 hm2.林火排放计算模型采用各植被带平均生物量和燃烧系数估计火烧消耗的生物量和计算森林燃烧释放的温室气体量.我国2000年林火释放CO2 688 Tg,CO和CH4分别为57 Tg和4 Tg.计算精度取决于森林火灾面积、土地类型图、燃烧效率和排放因子.由于采用的卫星火产品没有对中国区域进行精度评估,据此统计的森林过火区有误差.如果采用更精确的卫星遥感数据,将提高林火释放模型的计算精度.     

利用红外图像法测量林火过火面积

对获取的红外图像进行处理,建立图像与拍摄物的坐标关系,并对摄像机进行标定,提取林火蔓延的边缘轨迹,利用图像计算出林火过火面积,并计算测量结果的误差,结果表明测量结果最大误差控制在4.5%以内,红外图像测量图像法可以应用到森林防火的火灾控制和灾后评估中。     

应用经济学原理进行林火管理计划决策的理论研究

本文介绍并分析了西方林火管理经济学的基本理论,提出了用传统的经济学理论研究分析林火管理计划决策的具体方法和措施,对林火管理经济学的基本概念进行了定义,介绍了林火管理经济学的研究内容与研究范围,给出了林火管理计划进行决策的过程与方法。通过对林火管理经济学的研究使林火管理计划决策更具有科学性,从而进一步提高我国的林火管理水平。     

森林特殊火行为格局的卫星遥感研究

由于多变的天气条件,复杂的地形和植被分布,引起火行为格局的变化,借助GIS和卫星遥感技术,以1987年大兴安岭5．6大火为对策,进行火行为变化规律和火行为的时空格局研究,环境风对火行为具有决定性作用,大风期间火强度极高,过火区为火蔓延的廓道,较大的山脉对林火有阻隔作用,森林采伐改变可燃物连续性,可以改变火行为,人类扑火对大火作用不明显,小地形可产生不同火烧强度的细微结构。     

西藏森林火灾时空分布规律研究

根据1992～2005年西藏藏族自治区森林火灾统计,分析了森林火灾发生的时间和空间规律.森林火灾的年际间波动较大,2001以来火灾次数呈明显的上升趋势,但主要是火警次数增多.西藏的森林火灾主要发生在春季和冬季,特别是12月～翌年5月,2月和3月份的森林火灾最为严重.从森林火灾的空间分布来看,森林火灾主要发生在藏东南地区,特别是芒康、察隅、林芝和米林等县的森林火灾较多.引起森林火灾的火源主要是由生产用火和生活用火引起的.文中还对西藏森林火灾发生的火环境进行了分析,气候特点和可燃物分布特征决定了西藏的森林防火期为冬春季,火灾多发生在海拔2800 m～3600 m的阳坡针叶林和阔叶林中,以地表火最多,大多火场面积少于10 hm2.根据西藏森林火灾的发生特点,建议今后在防火基础建设、火源管理、可燃物管理、林火预防和扑救等方面加强工作,提高森林防火的能力.     

基于风暴识别算法的森林火灾识别

采用风暴识别算法对森林火灾进行了识别。首先根据参数阈值调整后的风暴识别算法,得到二维分量,结合不同云回波与火灾回波的差异,对火灾回波进行识别。根据算法对浙江省温州市三次森林火灾过程进行识别,结果显示:对于三次火灾过程都能够有效识别。对于火灾发生初期和熄灭时,由于回波强度较弱,回波结构松散,与小范围弱回波混合,导致漏识别。当回波中存在小范围地物杂波时,由于其尺度与小面积火灾接近,最终导致误识别。在森林火灾发生时,该算法可以帮助识别发生火灾的位置,为消防人员提供及时可靠的火灾地点及起火时间。     

小尺度森林火灾的渐近幂律分布

森林火灾系统是一个自组织临界性系统，它的表现之一就是火灾的尺度分布满足幂律规律。然而实际数据分析表明，在尺度最大和最小的两个区域，火灾分布与幂律规律存在较大的差异。对小尺度火灾的偏离现象，研究者通常猜测是由于小面积火灾记录数据遗漏较多造成的，目前尚没有一个理论上的依据，而小尺度火灾的分布规律对大尺度火灾的预测起看关键作用。为了解释这种偏离现象，该文将火灾看作一个生灭过程，并对火灾蔓延和熄灭的机理进行了分析，最终得到了森林火灾分布与火灾尺度的定量依赖关系及其机理。将该文的结果与日本近年来全国范围内的森林火灾统计数据进行了对比，表明该文得到的结果与真实数据得到较好符合，并且成功解释了小尺度森林火灾分布与幂律关系的偏离现象。该研究可望对深入认识火灾系统的自组织临界性和防治火灾具有一定的实际意义。     

基于ArcEngine的森林防火气象因子监测系统的设计与实现

森林火灾的发生对森林资源造成了巨大的危害和损失,但是它的发生与气象因子的状况具有密切的关系。因此,通过对各气象因子进行监控,结合林火风险预测模型,对于及时发现森林火源并进行科学决策具有重要意义。项目对GIS、RS、GPS及GPRS等技术进行集成,研制开发了基于ArcEngine开发组件的森林防火气象因子监测系统,通过对研究区的气象因子进行监控,最终实现森林火险等级的预测预报。     

基于人工神经网络的火灾图象探测方法

提出了一种新型的火灾探测方法,基于ＢＰ神经网络的火灾图象探测方法。该方法利用了早期火灾火焰的形体变化特性,用图象处理的方法提取特征信息,最后利用人工神经网络来进行火灾判,别。     

人口密度对森林火灾发生频率的影响

人类活动是引发森林火灾的主要原因之一，在中国、日本等国家，90％以上的森林火灾是由人为因素引起的。为了量化人类活动对森林火灾的影响，本文基于日本的三级网格系统，对日本全国范围内近年来的森林火灾数据、土地利用率数据和人口密度数据进行了综合分析，研究了人口密度对火灾发生频率的定量影响规律。结果表明：森林火灾发生频率与人口密度之间呈现出幂律关系，经过一步的分析，发现两者之间存在具有边界效应的简单关系，即渐近幂律分布。本文的研究结果对于森林火灾的防治，特别是对于火险的预测具有实用意义。     

林火对土壤理化性质影响综述

林火是森林的重要干扰因子之一。在林火发生、发展过程中森林土壤的理化性质会产生变化,并且这种变化会随着林火严重程度的不同产生或增或减的趋势。综述了国内外大量关于林火对森林土壤的研究报道或成果,将对林业生产及林火管理工作起到一定的借鉴或指导作用。