环境减灾卫星影像森林火灾监测技术方法研究

卫星遥感技术在森林火灾扑救中的应用作者：刘明贾丹来源：《城市与减灾》 2018年第6期森林火灾是影响森林生态系统最为严重的灾害类型之一。

全球年均发生森林火灾数十万次，森林受灾面积数百公顷，约占全球森林覆盖面积的0.1%。

森林火灾不仅对林业资源造成巨大经济损失，还改变整个生态系统的碳循环过程和碳分布格局，破坏全球生态系统平衡。

同时，林火燃烧释放大量有害物质，不仅加剧气候变化及部分地区的空气污染，还对周边居民的生命财产安全构成了极大威胁。

随着气候变化的不断加剧，受高温、少雨、大风等不利天气影响，森林火灾发生频率和强度不断增大，开展有效的森林火灾监测刻不容缓。

卫星遥感技术具有观测范围广、采集信息丰富、重复观测能力强等特点，可及时发现火点位置及变化，准确评估火灾损失及影响，对于分布范围广且发灾地区不宜接近的森林火灾，卫星遥感具有独特且重要的优势。

通过近半个世纪的应用实践，森林火灾遥感监测业务日渐成熟，由早期主要基于植被覆盖的差异，通过分类、植被指数等方法实现森林火灾火烧迹地监测，发展成为基于地表辐射异常提取等方法开展森林火灾火点监测（图1、图2）。

近年来，随着卫星种类和数量逐渐增多，光学、雷达等各类遥感监测数据日渐丰富，数据空间分辨率逐渐升高，数据获取周期逐渐缩短，多源卫星数据相互协作，为森林火灾监测和损失评估提供更加有力的数据支撑。

森林火灾监测卫星种类现阶段，运行在地球同步轨道、极地轨道等不同轨道的国内外遥感卫星，提供了不同重访周期、空间分辨率、覆盖范围及光谱特性的对地观测数据，在森林火灾监测中发挥了重要作用。

各类遥感卫星数据发挥各自优势，相互协作，弥补不足，共同构建了森林火灾卫星遥感监测体系，实现了针对森林火点、火烧迹地等主要森林火灾要素的监测任务，有效支撑了森林火灾应急扑救工作。

静止轨道卫星，如中国风云二号、风云四号、日本葵花八号等卫星，运行在距地36000 千米的地球同步卫星轨道，可提供分钟级观测数据，有助于及时发现火点并跟踪，为森林火灾监测提供最及时的信息支撑。

遥感卫星影像辅助的森林火灾监测与预警随着全球气候变暖和人类活动的增加，森林火灾成为了严重的自然灾害之一。

森林火灾不仅给人们的生命和财产带来巨大的威胁，还对生态环境造成了严重的破坏。

因此，森林火灾的监测和预警变得至关重要。

遥感卫星影像的应用在这一领域发挥了重要作用，为森林火灾的监测和预警提供了有效的手段。

遥感卫星影像通过无人机或者卫星获取森林火灾的即时信息，为监测和预警提供了高分辨率的图像数据。

首先，遥感卫星可以提供全球范围内的火灾监测，及时发现和跟踪火灾的发生和蔓延情况。

这些信息对于森林防火和火灾应急响应机构来说至关重要，能够帮助他们及时制定灭火策略和资源调度。

其次，遥感卫星影像可以提供森林火灾的空间分布和燃烧程度，从而评估火灾对生态环境的影响程度，为后续的生态修复和保护提供科学依据。

在森林火灾监测方面，遥感卫星影像可以通过火点探测算法快速识别出火灾发生的位置和范围。

这些算法通过对卫星影像进行图像处理和分析，能够准确地识别出火点，同时排除一些干扰因素（如太阳反射光）的影响。

通过实时更新和热点监测，可以快速掌握火情的发展态势，指导灭火工作和人员撤离。

此外，遥感卫星影像还可以提供火势、烟雾扩散等相关信息，为灭火队伍提供实时反馈，提高灭火效率和减少人员伤亡。

除了火点的探测和跟踪，遥感卫星影像还可以提供火焰温度的反演，从而帮助火灾监测人员了解火源的强度和燃烧程度。

通常，火焰温度与燃烧的热量有关，因此可以通过红外辐射的测量来估计火灾的温度。

这种方式不仅可以检测到明火源的温度，还可以发现隐藏在烟雾中的隐蔽火点。

这对于发现火灾源头、制定火灾扑救方案以及评估灾情的严重程度都起到了十分重要的作用。

在森林火灾预警方面，遥感卫星影像可以通过监测植被的状态来预测火灾的发生概率和燃烧风险。

火灾发生前，植被通常会出现干旱、枯萎的情况，这些变化可以通过遥感卫星影像进行监测和分析。

通过对植被指数和植被盖度的计算，可以判断植被的健康状况和水分状况，进而预测可能的火灾风险。

基于卫星遥感技术的森林火灾监测研究一、引言森林火灾是指森林及其周边地区因火灾而造成火势不易发展的条件包括林分密度大，降雨量足够，天气潮湿，及时进行灭火等，但是由于诸如气候变化、人类活动等因素影响，森林火灾时有发生，给生态环境和人类带来灾害性后果。

随着现代遥感技术的发展，卫星遥感监测技术已成为森林火灾监测的重要手段之一。

二、卫星遥感技术在森林火灾监测中的应用卫星遥感技术在森林火灾监测中的应用主要体现在以下几个方面：1. 火情监测卫星图像能够及时获取森林火灾的位置和范围等信息，从而为救援部门提供较精确的火情资料和情况分析，使其能够采取针对性救援措施。

比如在山火火源探测中，利用高空卫星图像对热源进行探测，通过煤气监测，能够对火源进行有效预测和监测，将危害降到最低。

2. 火势扩散监测传统的方案将仅依靠对流体模型来识别山火和预测山火形态的数值解，但这种方法对于复杂地形来说效果不好。

而利用卫星图像处理技术，可以准确、实时地检测到山火前沿位置信息，并在地图上直接反映出山火运动方向和速度等数据，在很大程度上满足了早期的山火监测和预警工作。

3. 火灾损失评估利用卫星图像不仅可以实时判断火灾损失的程度和范围，同时还可以定期监测整个火灾影响区域，比如卫星图像所获取的图像可以提供受灾面积、烧毁林木、损失面积的详细数据，有助于政府部门采取针对性措施以保障森林的生态平衡。

三、卫星遥感技术在森林火灾监测中的优势相比于传统的森林火灾监测手段，卫星遥感技术有以下几个优势：1. 宽覆盖性卫星技术能够覆盖全球不同地区，并且可以在不同时间段对特定地区进行操作，实现了全球范围内对森林火灾的监测和预警。

2. 实时准确性卫星图像具有卫星自身运动轨迹和运动速度的性质，运用其拍摄的高分辨率图像处理出的数据及时高效、准确地反映出森林火灾的实时情况。

3. 高覆盖率相较于其他监测手段，卫星遥感技术可以覆盖山区、森林等较难进入的地区，从而可以实现对更广广泛的地区的灾害监测。

基于卫星遥感数据的森林火灾监测研究随着全球气候变化的趋势加速，自然灾害的频率和规模不断扩大。

其中，森林火灾是一种非常严重的自然灾害，它不仅会给生态环境、生物多样性等方面带来严重危害，也会对人民生命财产安全带来极大威胁。

但是，如何及时准确地监测和预测森林火灾成为了一个亟待解决的问题。

卫星遥感数据是森林火灾监测和预测的重要手段之一。

卫星遥感数据可以帮助我们获取大范围的地表观测数据，并且可以实现实时、多时相、高空间分辨率的监测。

卫星遥感数据还可以结合地理信息系统（GIS）和遥感图像处理技术进行空间分析和空间模拟。

因此，卫星遥感数据在森林火灾监测和预测中有着无可替代的作用。

一、卫星遥感数据在森林火灾监测中的应用卫星遥感数据在森林火灾监测中的应用主要有两方面：1、森林火灾热点监测森林火灾的热点监测是指通过卫星观测分析，实时监测火灾热点，为森林火灾的火场处置和紧急救援提供实时监测和情报支持。

热点监测基于卫星遥感数据获取火灾数据，目前主要采用的卫星是美国国家航空航天局（NASA）的“地球观测一号卫星”（EO-1）和国际地球观测卫星（MODIS）等。

这些卫星可以获取火灾的热力学特征，能够实时、准确地监测火灾发展状况，为火场处置和紧急救援提供重要支持。

2、森林火灾烟雾监测森林火灾会产生大量的烟雾，烟雾监测可以通过卫星观测分析获取，为人员安全和日常生活提供支持。

卫星观测森林火灾烟雾可以根据图像处理及地理信息技术，对火灾的烟雾变化进行实时监测和预测。

烟雾监测需要使用较高分辨率的卫星遥感数据，能够建立动态的火灾辐射场模型，实现烟雾上升高度、向外扩张范围、降雨时间等的预测。

二、卫星遥感数据在森林火灾预测中的应用卫星遥感数据在森林火灾预测中也有着非常重要的应用。

1、森林火灾风险评估卫星遥感数据可以获取大面积的地表信息，通过图像处理和GIS分析技术，可以实现火险等级评估和火险区划。

卫星数据可以监测到潜在的火灾发生地，预测火灾在地形、气候、植被等条件的影响下，可能发生的范围和扩散路径，帮助决策者做好相应的火险评估和应对措施。

环境减灾二号卫星林草火灾信息监测应用文|覃先林 胡心雨 杨馨媛 刘倩中国林业科学研究院资源信息研究所/国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室摘 要：利用HJ-2A/B卫星16m多光谱数据和48/96m热红外数据，采用多通道合成并结合目视解译方法判识出多光谱影像中的燃烧点和火烧迹地，并采用阈值方法判识热红外影像中的着火点，对HJ-2A/B在HJ-2A/B 卫星用于接替在轨超期运行的环境减灾一号A、B（HJ-1A/B）卫星，以防灾减灾、环境保护为主要业务，可为自然灾害要素监测、土地利用宏观监测、水资源监管与保护、农作物面积动态监测与产量评估、地震应急救援等提供支撑[9]。

为探究该卫星数据在林业和草原行业的应用潜力，中国林业科学研究院资源信息研究所参与了该卫星的在轨测试工作，结合我国林业和草原行业卫星遥感监测业务需求，分别从森林资源、湿地、荒漠化和森林草原火灾等监测应用领域开展了测试。

本文介绍了利用HJ-2A/B 卫星在轨测试阶段获取到的16m CCD 数据和48/96m 的IRS 数据，对其在森林草原火灾监测中的应用能力进行测试评价。

二、测试数据与方法1. 测试数据为降低森林草原火灾发生，四川省凉山彝族自治州于2020年12月在所辖林区内实施了计划烧除活动，林内可燃物燃烧释放出大量的烟，并形成了火烧迹地。

本文选取了2020年12月覆盖该区域的HJ-2A/B 卫星16m CCD 数据，通过CCD 影像中的烟区分布特征和植被燃烧后特征，对该影像中的燃烧点和火烧迹地进行判识；利用覆盖云南省华坪县2021年2月2日发生森林火灾的HJ-2A/B 卫星的48/96m IRS 数据获取影像中的燃烧点，从而对HJ-2A/B 卫星这两种传感器在森林草原火灾监测中的应用能力进行测试评价。

所选取的HJ-2A/B 卫星数据见表1。

在分析中，为对比HJ-2A/B 卫星数据林火灾情信息提取的能力，还选取了2020年4月16日的高分六号（GF-6）卫星2/8m 多光谱高分辨率相机（PMS）影像，及其获取的火烧迹地边界数据作为参考数据，因该数据可清晰显示出2020年3月30日发生在四川省凉山彝族自治州西昌市内森林火灾形成的火烧迹地。

基于遥感卫星影像的森林火险监测【摘要】本文提出利用低分辨率但覆盖面积广且重访周期短的气象卫星发现着火点，再利用高分辨率微型卫星星座进行定点跟踪拍摄的组合模式，不仅能实现对火险的快速识别，并能对着火区域及火势蔓延趋势进行详细跟踪和预测，这些数据还可以与消防人员的工作部署联系起来，他们可以在火灾发生时快速获得数据，从而更好地针对目前的火灾类型做出反应，并可在灾后对灾损区域及损失进行定量评估。

【关键词】遥感卫星影像；森林火险；监测Forest Fire Danger Monitoring Based on Remote Sensing Satellite ImagesYaxun LvBeijing Qiancheng Exploration Technology Co., Ltd.,Beijing, 100190, China【Abstract】This paper proposes a combined mode of using low-resolution meteorological satellites with wide coverage area and short revisit period to find the fire point, and then using high-resolution micro-satellite constellation for fixed-point tracking and shooting. Detailed tracking and prediction of the fire area and the spread of fire. These data can also be linked to the work deployment of firefighters. They can quickly obtain data when a fire occurs, so as to better respond to the current fire type, and Quantitative assessment of the damaged area and losses can be made after the disaster.【Keywords】remote sensing satellite imagery; forest fire risk; monitoring1 技术流程具体技术流程如图1所示。

森林火灾监测与预报技术研究与应用森林火灾是一种危害极大的自然灾害，由于其火势猛烈、扩大迅速，不仅会对野生动植物的生存和生态环境造成毁灭性的影响，还会给人类带来极大的经济损失和人员伤亡。

因此，研究和应用森林火灾监测与预报技术显得尤为重要，通过及时准确的火情监测和预报，能够有效地控制火势，减小火灾对生态环境和经济发展的影响。

一、森林火灾监测技术1.卫星监测卫星监测是目前较为广泛应用的监测技术，通过对森林火灾区域的卫星图像进行分析，可以有效地提高火情监测的准确性和时效性。

利用卫星遥感技术可以对火点进行实时监测，进而对火点进行定位，判断火源的类型和大小等情况，为灾害救援提供宝贵的信息支持。

2.气象监测气象监测是另一种常用的监测技术，通过监测和分析森林火灾周围的气象环境，如风速、温度、湿度等因素，判断火势的扩散情况和可能的方向，从而对火情实行预报和应急管理。

此外，还可以对森林干燥度和风力等进行实时监测，提前预警可能发生的火情。

3.传感器监测传感器监测通过安装在森林中的传感器，实时地记录温度、湿度、雨量等数据，对森林进行实时监测。

传感器网络可以实现数据的及时共享和信息的互通，对集群化数据的处理可以快速准确地判断出火情。

二、森林火灾预报技术1.数值模型预报数值模型预报利用计算机技术和数学模拟方法，通过对森林火灾相关因素的数值计算和预测，来进行火情预报。

数值模型预报技术精度较高，同时利用大量历史数据，对于短期和长期预测具有很高的准确性和可信度。

2.灰度预测灰度预测是一种利用灰色系统理论进行火情预测和分析的方法。

该方法不需要复杂的数值计算和繁琐的数据处理，只需要根据历史火情数据和当时的气象环境，综合分析得出预测结果。

该方法简单易行，而且具有很高的实用性和准确性。

3.人工预测人工预测是指通过人工观察和识别火情，结合周围气象环境和地理环境等因素，进行火情预测的方法。

这是一种常见的、直接的预测方法，通过人工判断火情的趋势、扩散速度和发展方向，对森林火灾进行及时预报和管理。

测绘技术在森林火灾监测与防控中的应用指南引言：近年来，森林火灾频发，给人们的生命财产安全造成了严重威胁。

如何及时发现森林火灾、有效防控成为亟需解决的问题。

测绘技术以其高精度、高分辨率的特点，为森林火灾监测与防控提供了重要支持和帮助。

本文将重点探讨测绘技术在森林火灾监测与防控中的应用指南。

一、遥感技术在森林火灾监测中的应用森林火灾监测是及时发现火灾发生、确认火灾范围和燃烧状况的关键环节。

在遥感技术的支持下，森林火灾监测能够实现快速、准确的结果。

1. 遥感影像的获取与处理遥感卫星可以通过获取高分辨率的影像，实时更新森林火灾信息。

利用遥感软件对这些影像进行预处理、分类和分析，可以快速提取火灾的边界、强度和燃烧动态等信息。

2. 火灾点的检测与识别遥感技术能够通过红外传感器检测火灾点与周围植被的温度差异，进而实现火灾点的准确识别和定位。

结合地理信息系统（GIS），可实现火灾点的可视化展示。

3. 火灾发展趋势的预测与分析通过分析遥感影像序列，可以发现火势扩展的趋势和速率，为森林火灾的预测和防控提供重要参考。

同时，结合气象数据进行火险评估，有助于预测火灾发生的可能性。

二、激光雷达技术在森林火灾监测中的应用激光雷达技术以其高精度、高分辨率的特点，成为森林火灾监测中不可或缺的工具。

1. 火灾烟雾的监测利用激光雷达仪器的散斑效应，可以对火灾烟雾进行监测。

通过分析烟雾的浓度和密度等指标，可以判断火灾的强度和燃烧状况，为灭火工作提供依据。

2. 燃烧物质的识别与分析激光雷达技术可以对燃烧物质进行识别和分类。

通过光谱分析，可以判断燃烧物质的种类和含量，有助于了解火灾的燃烧特点和趋势。

3. 火灾热力图的生成激光雷达技术可以获取火灾现场的三维点云数据，并利用这些数据生成火灾的热力图。

通过热力图，可以直观地展示火势的分布和强度，为灭火策略的制定提供参考。

三、无人机技术在森林火灾防控中的应用无人机技术的出现，为森林火灾的快速响应和防控提供了新的手段和途径。