林火卫星遥感监测及早期报警技术研究

以我国林火发生率较高、卫星监测林火难度较大的西南林区为试验区，为大幅度提高林火报准率，开展了微机图像处理技术、地理信息系统（ＧＩＳ）、森林火灾的分布规律、ＡＶＨＲＲ林火信息提取技术和专家系统应用等研究。介绍了该项目的研究方法，叙述了研究成果的技术原理，展望了今后研究的主攻方向。     

基于无线传感器网络的林火监测预警系统

无线传感器网络是科学领域的一个新方向。针对森林火灾发生的严峻形势,提出一种应用无线传感器网络的森林火灾实时监测预警系统,给出系统的框架、关键技术和实施方案,实时监测林区的空气温度、湿度及有林火产生时的烟雾稠密浓度等相关坏境参数,通过林火天气指标系统进行预警,为森林防火、灭火提供重要依据。     

森林火灾远程监测及移动预警系统

针对目前林火监测技术存在的不足,提出并实现一种基于无线传感器网络、GPRS和J2ME技术的森林火灾远程监测及移动预警系统,给出系统架构及实现方案.实验测试表明,系统性能稳定,节点的灵敏度和网络传输达到理想效果,实现了实时监测和移动预警,对林火监测提供了有益的思路.     

TM验证MODIS过火面积产品精度分析——以黑龙江省重大森林火灾为例

鉴于准确估测森林的过火面积对森林火灾的损失评估和过火区植被的恢复所具有的重要作用,选取了2006年～2010年黑龙江省51个重大森林火灾记录,分别利用MODIS的MOD14A2（Terra）火产品数据和TM遥感影像数据估算过火面积,并利用Kappa指数分析过火面积在数量和空间位置上的一致性。结果表明：在单个火场尺度上,小于3.72km2的森林火灾不适于利用MOD14A2产品来估算过火面积,而年过火总面积的相对误差小于15%。MOD14A2火产品可以有效地估测年度尺度上森林的过火面积;数量Kappa指数明显大于位置Kappa指数和标准Kappa指数,位置Kappa指数较低,这可能是由于MODIS数据的空间分辨率较低、林火记录坐标位置不够准确等原因造成的,有待进一步研究。     

森林火灾的气象卫星监测方法

森林火灾是造成森林资源破坏的重大灾害之一。作者根据近年来从事森林火灾卫星监刚的实践，结合国内外有关利用气象卫星监测林火的资料，介绍了林火卫星监测的原理、方法和实用效果。     

TM验证MODIS过火面积产品精度分析——以黑龙江省重大森林火灾为例

鉴于准确估测森林的过火面积对森林火灾的损失评估和过火区植被的恢复所具有的重要作用,选取了2006年~2010年黑龙江省51个重大森林火灾记录,分别利用MODIS的MOD14A2(Terra)火产品数据和TM遥感影像数据估算过火面积,并利用Kappa指数分析过火面积在数量和空间位置上的一致性。结果表明:在单个火场尺度上,小于3.72km2的森林火灾不适于利用MOD14A2产品来估算过火面积,而年过火总面积的相对误差小于15%。MOD14A2火产品可以有效地估测年度尺度上森林的过火面积;数量Kappa指数明显大于位置Kappa指数和标准Kappa指数,位置Kappa指数较低,这可能是由于MODIS数据的空间分辨率较低、林火记录坐标位置不够准确等原因造成的,有待进一步研究。     

基于显著性增强的过火区域提取研究

过火区域信息对灾后评估、保护和恢复生态系统具有重要意义。目前现有的过火区域提取方法实用性较弱。基于FY-3C MERSI卫星数据,充分利用过火区域的多种特征,通过显著性增强,创建了一种新的过火区域提取方法。以美国西北部两个过火区域为研究区,将3种对过火区域敏感的植被指数(NDVI、GEMI和NDVIT)和影像的显著性特征结合起来,对研究区中的过火区域进行增强、提取。通过对研究区中的过火区域人工目视解译,对实验结果进行验证,同时与NBR阈值法提取的结果进行比较。两个研究区中显著性增强法的Kappa系数达到了0.68以上,比NBR阈值法高0.2。实验证明显著性增强法提取的过火区域整体精度较高,非火灾引起的植被变化对其影响较少,与NBR阈值法相比该方法具有一定的稳定性。     

多源时序国产卫星影像的森林火灾动态监测

四川省木里县及周边林区是全国林火最为高发和易发区之一,近两年连续发生了扑火人员重大伤亡的事件。利用时序国产卫星影像、无人机影像和现场勘查数据等,从监测火灾蔓延时空过程的角度,对该区林火热点进行了动态监测,并分析了重点火场火灾发展过程,结果表明：以国产GF-4卫星影像为主,辅助以2 m/8 m光学卫星星座影像,可较好地监测林火热点;研究提出林火热点判定阈值为白天亮温值T≥360 K或夜间亮温值T≥330 K;监测发现了该区3月30日至4月6日间共6处火场的25次林火事件,并重点反演了①号木里和②号西昌火灾发展的时空过程。通过将卫星监测热点与现场勘查热点、无人机影像解译热点对比,表明在火灾早期和中期卫星林火热点监测精度可达89%。建议利用时序国产多源卫星影像对该区林火进行持续监测,并结合权威部门现场勘查数据适时发布预警信息,避免造成重大生命财产损失。     

基于粒子系统的林火实时绘制研究及实现

为了满足林火图像实时绘制的需求,在总结近几年国内外对粒子系统的研究及对林火的认识的基础上,提出了一种适合大场景林火实时绘制的新型粒子系统模型。该模型对传统粒子的属性定义、基本粒子的运动及基本粒子的绘制等方面均做了补充和改进,并且采用硬件加速纹理技术提高了绘制的效果和效率,应用结果表明,该模型可以实时绘制出效果逼真的火焰图像,此模型所采用的技术也适用于其他不规则物体(如:烟、云等)的绘制。     

大兴安岭森林火灾遥感调查方法初探

1987年5月,黑龙江省大兴安岭林区东经121°30′—125°,北纬52°30′—53°30′地域内发生了一起特大森林火灾。为搞清火灾区的范围,过火面积及林火的轻重程度,我们利用遥感技术对火区进行了初步调查。一、使用的资料及工作程序 1/20万的火灾期Landsat TM影像、     

深圳将建立林火监控监测预警系统

近日召开的全省森林防火工作紧急电视电话会议透露，深圳市两年内将建成林火监控监测预警指挥系统。     

陆地卫星图象在灾害监测中的应用

1987年5月我国大兴安岭地区发生特大森林火灾。火灾期间，应用TM图像实时监测火情取得良好效果。灾后对过火区继续进行监刚，通过灾前、灾中、灾后TM图像的数值分析、对比，变换处理及目视判读，查明不同受害程度地区林木恢复与生态环境变化均有所不同。
松毛虫害是近年松林的主要灾害。本文概述安徽省全椒县孤山林场应用TM图像监测松毛虫害的试验研究结果，表明只要图像时相选择恰当，并采取各种排除干扰信息，突出有用信息的图象应用处理方法，可以相当准确地把重害、轻害和基本无害区自动识别区分出来。     

基于变形粒子系统的林火可视化技术研究

林火是一种常见的、危害极大的森林灾害.通过可视化手段研究林火的发生、发展的过程具有重要意义.文章分析了近几年来国内外对火焰模拟与可视化的技术发展,根据林火自身的燃烧机理,提出了基于变形粒子系统的林火火焰的可视化表达方法.该方法用不规则的几何图形来代替图元或像元作为基本粒子,加快绘制速度,并通过求解粒子在不同空间分布上的温度获得粒子的颜色和亮度.仿真结果表明,利用该方法可以快速生成逼真的带有烟雾的林火,并能较好地满足林火的实时绘制需要.     

森林火灾蔓延的三维实时仿真

本文着眼于林火行为的预测预报及林火蔓延模拟的三维动态可视化问题,探讨了森林火灾蔓延三维仿真思路,采用了一种适合林火的火焰和烟雾模拟生成方法.作者以福建省漳浦林业地区的实际情况为例,创建了三维林火蔓延模型,利用VEGA三维实时仿真平台,实现了火灾蔓延三维动态仿真.最后,本文就林火蔓延模型和蔓延模拟的发展前景做了简要探讨.     

基于CAN总线的工厂电力监测分析网络系统设计

本文介绍了一种基于ＣＡＮ总线的工厂配电实时监测分析网络系统设计。由ＣＡＮ总线监测节点和ＰＣ机构成的高可靠系统能实现对多路模拟量和开关量的检测、通信、显示、报警，并对其中的三相电压和零序电流信号进行故障录波，快速傅利叶变换和数据分析。因此，系统可快速对故障线路做出判断并执行相应的控制。     

基于CAN总线的工厂电力监测分析网络系统设计

本文介绍了一种基于ＣＡＮ总线的工厂配电实时监测分析网络系统设计。由ＣＡＮ总线监测节点和ＰＣ机构成的高可靠系统能实现对多路模拟量和开关量的检测、通信、显示、报警，并对其中的三相电压和零序电流信号进行故障录波，快速傅利叶变换和数据分析。因此，系统可快速对故障线路做出判断并执行相应的控制     

林火巡护与扑救车载定位系统设计

针对林火发生的特点,结合我国林区现状,研究并设计了用于林火地面巡护与早期扑救的车载卫星定位系统和远程管理软件系统,结合卫星定位系统和移动互联网技术,实时精确地采集和回传灾害现场的关键信息,生成地图地形标记,为防火指挥部门提供详细准确的火灾现场数据。实验表明,该系统可以实时可靠地回传现场坐标、海拔、温度等信息,地图位置标注准确。     

森林场景可视化和林火模拟仿真技术研究综述

森林是生态环境系统的重要组成部分。随着气候变暖,恶劣气候气象条件造成全球森林火灾频繁发生,给国民经济和消防救援带来巨大挑战,森林火灾已成为全球主要的自然灾害。因此,森林场景可视化建模、3维场景仿真、林火模拟仿真、火场复现、预测和灾害评估成为林业虚拟仿真研究热点。本文对树木形态结构建模技术、森林场景大规模重建和实时渲染、森林场景可视化、林火模型和林火模拟仿真等前沿技术和算法进行综述。对相关的林木、植被的形态结构表达和真实感可视化建模方法进行归纳分类,并对不同可视化方法的算法优劣、复杂度、实时渲染效率和适用场景进行讨论。基于规则的林木建模方法和基于林分特征的真实场景重建方法对大规模森林场景重建技术进行分类,基于物理模型、经验模型和半经验模型对森林火灾的林火模型、单木林火、多木林火模拟和蔓延进行总结,对影响林火蔓延的不同环境气象因子（如地形地貌、湿度、可燃物等）和森林分布对林火发生、扩散和蔓延的影响进行分析,对不同算法的优劣进行对比、分析和讨论,对森林场景可视化和林火模拟仿真技术未来的发展方向、存在问题和挑战进行展望。本文为基于森林真实场景的森林火灾模拟仿真和数字孪生沉浸式互动模拟系统的构建提供了理论方法基础,该平台可以实现森林场景快速构建、不同火源林火模拟、火场蔓延模拟仿真以及不同气象影响条件的火场预测,可对森林火场救援指挥、火场灾害评估和火场复原提供可视化决策支持。     

NOAA卫星1B磁带的数据处理和墨卡托图像

从1978年开始,TIROS-N/NOAA系列的第三代业务气象卫星,向地面发送定量的多波段数字信息,使气象卫星数据处理和应用研究跃入了新阶段。利用NOAA卫星动态资料经计算机处理得出的图像和各种物理量被广泛用于气象预报、海洋环境要素监测、渔场分析、作物估产以及洪水、林火等灾害性要素的实时监测。NOAA卫星短周期、大范围的定量信息,与陆地卫星等资料的复合利用,推动了遥感动态应用研究的实用化。“七五”期间,为保障海洋经济的开发,正在加强海洋环境的监测和预报工作,筹备建立为海洋服务的气象卫星地面站的同时,NOAA卫星的海洋环境实时监测和业务预报的遥感应用研究也已进入攻关阶段。本文阐述的内容是NOAA卫星海洋环境遥感业务软件系统研究的前导部分。     

利用VC++开发基于ArcGIS的森林防火信息系统

基于地理信息系统的二次开发技术和VC语言,开发了广州市森林防火信息系统.介绍了ArcGIS的主要技术特点及在该平台下开发森林防火信息系统的方法与如何利用AP1函数和MFC类库实现该系统的过程,对系统的设计思想、功能模块及系统的关键技术进行了介绍,并给出了相关的源代码.实现了林火蔓延的计算机模拟和林火指挥扑救,使得对林火的监测更直观、高效,扑救林火更及时,大大减少森林火灾的损失.