MODIS林火识别算法的验证分析

利用中国境内9起森林火灾事件对MODIS火点识别的理论算法进行验证分析．结果表明：MODIS火点识别的理论算法在中国境内是基本通用的．但受地域和季节变化的影响．应用时可能会遗漏个别低温闷烧的热点;利用火点亮温偏离统计均值标准差的关系来确定阁值．可以避免火点的遗漏;林火点在CH21和CH22上的值比较接近。一般有CH21-CH22〈20K。而噪声点在两个波段上的亮温差异比较大。根据以上知识．提出了改进MODIS林火热点识别算法的建议。     

基于MODIS数据FPI-NDVI火灾监测方法研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理,利用MODIS数据22通道(火点辐射)和31通道(背景辐射)亮温构建了一个火点指数FPI.根据只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况,利用归一化植被指数(NDVI)对其火点提取精度进行了修正,去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域,有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判.就黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况,提取了几种地物的FPI、NDVI值,分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系.其中,云是干扰火点FPI值的最大因素,地表植被是干扰燃烧植被的最大因素.并确定了FPI和NDVI的阈值.经过分析,相对于MODIS绝对火点识别算法,其精度及提取速度都有提高.     

基于MODIS数据的火点监测指数方法研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理,利用MODIS数据22通道（火点辐射）和31通道（背景辐射）亮温构建了一个火点指数FPI。且只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况,利用归一化植被指数（NDVI）对其火点提取精度进行了修正,去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域,有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判。就南方几省2008年3月和黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况,提取了几种地物地FPI、NDVI值,分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系。其中,云是干扰火点FPI值的最大因素,地表植被是干扰燃烧植被的最大因素,并确定这两个地区的FPI和NDVI的阈值。经过分析,相对于MODIS绝对火点识别算法,其精度及提取速度上都有提高。     

基础研究与林火实践

通过介绍森林火灾的双重性分析森林火灾的几个典型现象,探讨了如何对森林火灾进行基础研究和模拟实验。并从着火过程,林火行为,阻炎林带的阻火机理三个方面论述了基础与林火初中之间的关系。     

基于传热分析的林火蔓延特性研究

计算了水平流动的热烟气与大乔木、小乔木、灌木主干及大乔木树叶间的强制对流传热;垂直上升流动的热烟气与各类林木的纵向自然对流、纵向强制对流传热;以及烟气对各类林木的辐射传热。分别比较了它们的热流密度和总换热量。讨论了烟气流速、温度、林木尺寸等因素对换热的影响。在此基础上,对不同林木的火险特性进行了预测。     

基于MODIS热红外辐射的归一化差异火点指数NDTI研究

本研究使用MODIS红外辐射遥感数据在分析了异常热点光谱辐射特性的基础上,提出一个新的火情监测模型NDTI火点指数,并通过几起较大森林火灾对该模型进行了分析和验证,给出了该监测模型的详细算法.这种双通道比值指数和NDVI一样具有衰减仪器噪声和抵消常规大气影响的优点.研究表明,4 μm火点辐射通道和11 μm背景分量通道的组合突出了火点信息,选择合适的NDTI门限,NDTI指数能够准确检测火点,识别率可达到93%.根据对实时接收轨道的有限实测,由于使用极少的数据集数学运算操作,NDTI模型比MODIS推荐火情算法在计算速度上快两倍以上.EOS MODIS探测器具有多光谱和高光谱以及对热点监测动态范围宽的特点,MODIS的下一代多光谱探测器NPOESS NPP VIIRS同样继承了MODIS的优势,为NDTI算法模型提供了广阔的应用前景.     

基于MODIS数据火点监测指数研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理,利用MODIS数据22通道(火点辐射)和31通道(背景辐射)亮温构建了一个火点指数FPI.根据只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况,利用归一化植被指数(NDVI)对其火点提取精度进行了修正,去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域,有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判.就湖南2008年3月1日和黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况,提取了几种地物地FPI、NDVI值,分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系.其中,云是干扰火点FPI值的最大因素,地表植被是干扰燃烧植被的最大因素,并确定了FPI和NDVI的阈值.经过分析,相对于MODIS绝对火点识别算法,其精度及提取速度上都有提高.     

基于改进GMM算法的林火烟雾识别研究

针对森林火灾烟雾场景光照突变时传统混合高斯模型(GMM)无法适应的问题,提出基于改进GMM的林火烟雾识别算法。通过六足机器人平台上的CCD摄像机读取当前帧图像,与混合高斯模型建立的前一个背景图像作差分得到变化区域,计算二值化后的变化区域中像素值为1的像素点占总像素点的比例,与设定的阈值相比较从而判别森林火灾场景中的光照是否发生突变。若场景内光照发生突变,采用一个较大的更新速率α,保持模型的稳定性;若场景内光照未发生突变,根据不同的情况自适应调整更新速率α的值,保证模型快速收敛。实验表明,改进的GMM算法可检测到场景中相对完整的动态烟雾区域,满足林火烟雾的检测要求,以期为图像处理在森林火灾巡检机器人上的应用和进一步研究提供参考。     

基于层次分析（AHP）的山东林火风险区划研究

利用RS和GIS构建山东森林火险区划模型,模型采取4类指标:第一类是森林火灾发生和蔓延的气象条件,选用代表干湿状态的多年近地面平均气温和近地面空气比湿;第二类是森林燃烧物质基础,林火行为主体的森林植被类型和植被覆盖度;第三类是高程、坡度和坡向等森林火灾发生和蔓延的地形条件;第四类是距居民点距离、距道路距离和人口素质(农民纯收入指数)等火源条件。分析2001-2010年10年间各类指标因子与火点分布关系,利用层次分析法(AHP)确定火险因子权重构建了山东林火风险区划,用2011-2012年火烧迹地信息进行验证,其中火点落在大于或高于三级占到了95%以上。     

基于计算机图形技术的林火蔓延模型

目前用于模拟林火蔓延的模型主要是相邻单元模型和波传播模型,他们的优缺点具有明显的互补性.本文基于计算机图形技术,考虑已有模型的优点,设计了一个新的蔓延模型.本文介绍了新模型的设计方案与实现方法,以及影射变换,拓扑关系的解决方案.研究了它们的优缺点以及火线的失真等问题.通过理论分析和案例研究,新模型大大改进了林火蔓延的计算机模拟过程,因此本模型可不受地理环境和火行为复杂性的限制,提供林火发展的实时全景图象.     

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。     

雷击引起森林火灾的研究

从雷云的结构,闪电的形成与发展过程,闪电的能量与功率等方面介绍了闪电引发森林火灾的过程,提出了采用等效发生器的原则对雷电进行模拟。研究了雷击引发森林火灾的条件,介绍了雷击火的研究与监测现状,提出了雷击火的预防与减灾措施。     

林火对景观格局的影响及其应用

通过查阅国内外有关林火与景观生态学的资料,综述了景观对林火的可能响应过程,从景观尺度上,分析了林火干扰对景观的结构、功能、动态、格局及多样性规律的双重影响。分析了景观格局对林火的影响,阐述了林火与景观的相互关系,列举了林火在景观生态学研究中的作用。     

日本森林火灾相关数据的分布研究

为了构建森林火险分级系统,需要对森林火灾、气象参数、人口和树种参数进行详细分析。这些参数的原始数据都是一些离散的记录,如果将它们合理地分解成详细数据是数据分析中的核心工作之一：该文研究了日本全国范围内森林火灾及其相关数据的分解方法。在日本的格点分级系统中,日本领土按照经纬度分为大小近似相同的格点,一个三级格点的大小约为一平方公里。我们尝试将1999年和2000年的火灾相关参数的原始数据利用简单的三点反距离加权插值方法分解到三级格点上,并对分解的结果进行了分析。本文工作展示了日本森林火灾及其相关参数的基础数据,可供森林火灾研究人员参考;数据分解的结果对进一步的数据处理和火险分级系统的最终构建具有推进作用。     

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。     

森林火灾重灾年(季)灾变原理和机制的研究

根据辩证逻辑和唯物哲学“联系的普遍性和多样性”、“物质运动规律性”及“量变 -质变”原理和13年来对森林火灾与太阳黑子活动异常、海温异常、海陆气压异常、大气环流异常、强地震活动、地球自转速度变化等地球各圈层重大异常变化关系的研究结果和经验积累 ,以及近年来国内外自然灾害研究界共识的“许多自然灾害具有群发性、相关性和连锁性规律”观点 ,研究并提出了一个林区发生大规模森林火灾以至最终形成森林火灾重灾年 (季 )的基本原理———四因素轨迹交叉论理论 ,并同时提出了大规模森林火灾及森林火灾重灾年 (季 )的灾变机制和逻辑过程理论 ,为林火长期管理和科学地预防、控制森林火灾灾害提供了一种全新的理念 ,为森林火灾长期预报和防治决策提供了重要理论和基础