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“珠海一号”高光谱卫星监测攀枝花3月5日森林火灾

发布日期:2020-03-11浏览次数:

3月5日下午,四川省攀枝花市东区阿署达至机场路段突发山火。阿署达村山高林密,地形环境复杂,着火地段全是枯草,云南松等植被,由于风干物燥,火势燃烧猛烈,火借风势迅速蔓延。经当地消防救援支队、森林消防支队、应急管理局、公安及环卫等有关部门240余人近12个小时的奋力扑救,截至3月6日凌晨4时30分,终将连绵4座小山丘的山火成功扑灭。

根据攀枝花市森林火灾历史统计资料,火灾频发期为每年12月至次年6月,每年3-5月为攀枝花市火灾高发期。

 "珠海一号“高光谱卫星监测山火区域 

遥感影像具有大范围、时效性强等特点,利用遥感技术对森林火灾进行监测,可在最短的时间内掌握山火的分布位置、范围,及时评估灾损情况。

针对四川攀枝花3.5山火,幸运飞艇下注网站迅速响应调动“珠海一号”高光谱卫星星座对山火区域进行拍摄,并联合攀枝花市科学技术局、高分辨率对地观测系统四川数据与应用中心、高分数据与应用攀枝花分中心(隶属于攀枝花市科技基础条件平台服务中心),基于遥感监测技术对攀枝花市东区阿署达至机场路段进行山火分布识别提取,为相关部门提供数据支持。 



图(1-1)
图(1-2) 四川攀枝花3.5山火过火区局部示意图

图(1-1)为攀枝花3.5山火遥感监测专题产品,图中红色区域为攀枝花市东区阿署达至机场路段过火区域,临近机场航站楼。

 遥感监测技术方案 

卫星遥感数据

本次卫星遥感数据主要采用“珠海一号”高光谱遥感影像。“珠海一号”遥感微纳卫星星座目前在轨运行的卫星中有8颗高光谱卫星,一个轨道面上平均分布4颗,其中每颗高光谱卫星配置1台分辨率优于10 m、幅宽优于150 km的高光谱相机,光谱分辨率优于2.5nm,成像范围在150km×2500km。 

“珠海一号”高光谱卫星数据波段范围在400—1000nm内具有32个波段,其对地面目标光谱的高度敏感性,有利于识别地面目标的细微差别。从图2两张遥感影像进行对比,可以看出火灾后的3月7日与火灾前3月1日的地物颜色有明显区别,呈较暗黑色的火烧痕迹。



(a)3月1日



(b)3月7日

图2 研究区灾前灾后“珠海一号”高光谱卫星数据

图3为成都商报红星要闻针对攀枝花3.5山火报道的山火发生的局部位置,东区阿署达至机场路段,图为该位置2020年1月26日高分辨率遥感影像。



图3 攀枝花3.5山火局部位置


遥感监测方法



图4 攀枝花山火过火区提取技术路线

图4为攀枝花山火过火区提取的整体技术路线,主要包括数据预处理、灾前灾后研究区归一化植被指数反演及灾后研究区燃烧面积指数反演三部分监测内容。

植被指数反演

自然火灾总是与地表植被覆盖变化有关,因此通过分析地表植被指数,是判断火灾情况的重要手段。

植被指数是两个或多个波长范围内的地物反射率组合运算,以增强植被某一特性或者细节。所有的植被指数要求从高精度的多光谱或者高光谱反射率数据中计算。图5为攀枝花东区阿署达至机场路段灾前灾后的植被指数(简称NDVI)变化情况。

分析可得攀枝花东区阿署达至机场路段过火区地表NDVI值由3月1日的0.32骤降至3月7日的-0.16。研究区的NDVI值越低,说明该区植被覆盖率越低。



(a)3月1日



(b)3月7日

图5 研究区灾前灾后过火区NDVI变化

燃烧面积反演指数

燃烧指数和其他光谱指数一样,选择对火灾比较敏感的波段,通过波段间的组合运算增强图像上的火灾区域。经过分析燃烧指数图像,可以获取火灾区域、火灾燃烧程度等信息。

针对攀枝花3.5山火采用燃烧面积指数(简称BAR)进行研究区过火区信息提取。燃烧面积指数使用红波段和近红外波段增强火烧后地表信息,即增强过火后图像上的木炭信号,突出烧焦的区域,这一点也反映在BAR指数的数值上,未焚烧区域的BAR指数值一般在10左右或者更小,焚烧程度一般的区域值在20左右,焚烧较重的区域值迅速增长到100左右或者更高。

图6为研究区灾后3月7日燃烧面积指数反演结果,其中未焚烧区域地表BAR值为13,焚烧区域BAR值为86,焚烧程度较重。





图6 研究区灾后3月7日燃烧面积指数反演结果

监测小结
森林火灾是自然灾害中较为严重的一种,森林一旦发生火灾,会对生态环境带来严重的负面影响。随着卫星遥感技术的深入发展与应用,利用遥感技术进行森林火灾监测应用,取得了许多重要成果。

利用“珠海一号”高光谱卫星进行森林火灾监测,可以快速获取精确的火灾过火面积、植被燃烧指数、地面火线动态变化情况、明火点等信息,能为火灾走势预判、火区面积估算、燃烧程度及灾后财产损失估算等方面,为有关部门提供有力的技术支持。

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