多源时序国产卫星影像的森林火灾动态监测——以四川省木里县及其周边林区为例

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...     

环境减灾卫星影像森林火灾监测技术方法研究

森林火灾是世界性的、频繁发生的重大自然灾害。随着国内外航天科技的迅猛发展,卫星遥感技术特别是红外卫星遥感已成为森林火灾监测的一种有效手段。我国的环境一号卫星A、B星(简称HJ-1A卫星、1B卫星)于2008年9月成功发射,其中的HJ-1B卫星搭载了红外多光谱相机,在森林火灾监测方面具有得天独厚的优势,可在早期的火灾发现、中期的灾害跟踪、后期的灾害损失评估中发挥重要作用。本文主要分析了环境减灾卫星在森林火灾监测方面的优势,对环境减灾卫星森林火灾监测技术和方法进行了研究。     

卫星遥感在智慧森林防火监测预警系统的应用

近年来,气候异常多变,森林火灾频发,森林资源受损严重。森林火灾监测预警的准确和及时是减少森林火灾发生的关键,为切实解决森林防火中“监测预警不及时、不准确”的突出问题,结合森林防火监测预警的现状、面临的形势和存在的问题,研究利用卫星遥感等信息化技术建设智慧森林防火监测预警系统的设计与实现过程。系统的建成,尤其是卫星遥感在系统中的应用,对森林防火监测预警有较大帮助和辅助作用,有利于提升各级林业部门对火情的监测预警统一指挥和协调能力。     

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。     

基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计

灾害性气象的频发不仅给人们的生活带来了极大的影响,而且还危及生态环境的稳定。为减小实测气象数据与真实数据样本之间误差,实现对灾害性气象观测数据的准确监测,设计基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统。设置温湿度传感器及防辐射罩,按照数据信息传输网络布局形式,将风速风向传感器、雨量传感器、太阳能控制器接入既定模块单元之中,完成监测系统的硬件设计。利用多源卫星遥感技术,定义多源影像空间,通过分解数字卫星图像的方式,确定监测极值点所处位置,并计算相似性度量指标的具体数值,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象图像配准处理。根据上位机组网模型,完善WINSOCK控件的连接形式,实现监测系统的执行程序编制,联合相关传感器元件,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计。实验结果表明,多源卫星遥感技术设计系统的湿度测量曲线、气压测量曲线、风速测量曲线与真实气象数据样本之间的误差值均未超过2%,能够准确监测灾害性气象观测数据。     

基于矿井多源信息融合的火灾监测系统研究

针对目前煤矿采空区火灾监测手段单一,存在误差较大、测量范围有限的问题,提出了基于多源信息融合的矿井火灾监测系统.该系统针对温度、烟雾浓度、火灾标志性气体浓度进行监测,采用分层聚簇融合方案对数据进行处理.先将N个同类型传感器采集的原始数据进行一级融合处理,提取出有价值的数据,再将这几种经过簇内融合处理的数据利用灰色关联算...     

北斗卫星系统的森林火灾监测定位系统

本设计方案是基于北斗卫星导航系统来实现森林火灾预警、报警及定位功能。该系统采用太阳能供电,具有可靠性高、实时性强、免维护、方便扩展、功耗低、抗干扰能力强、准确度高、全天候监测等优点。系统通过扩展的3G模块实现远程视频监控及数据传输功能,通过系统中心的GIS平台实时查看各监测点数据,形成云图,有效提高了森林防火监测技术。     

基于多源多时相遥感影像的山地森林分类决策树模型研究

山地是森林重要的分布区,然而山地多样的森林类型、高度异质化的景观格局、突出的地形效应以及云、雾的干扰均不同程度地影响了山地森林类型的遥感自动制图。多源多时相遥感影像提供的季相节律信息是当前提高土地覆被遥感制图精度的重要信息源之一。以岷江上游地区为研究区,以国产环境减灾卫星多光谱CCD(简称HJ CCD)影像和美国Landsat TM影像为数据源,以决策树为分类方法,根据参与分类影像的时相差异设计了5组对比实验(生长季单时相组、非生长季单时相组、生长季多时相组、非生长季多时相组、全时相组),对比论证多源多时相遥感影像对山地森林类型自动制图的贡献和作用。对比结果表明:生长季和非生长季相结合的多时相遥感影像较单时相或单一类型(生长季或非生长季)多时相遥感影像,更能显著提高山地森林类型自动制图精度,且能降低分类决策树的复杂程度,更有利于山地森林类型的自动提取。     

基于北斗卫星的森林火灾监控终端设计

针对传统森林火灾监控方式存在的受地形限制,导致火灾发现不及时和定位难的缺陷,设计了基于北斗卫星的森林火灾监控系统,实现了火灾智能识别和预警,并且可以对火源、火场进行快速定位和信息通报;终端包括烟采集处理模块、图像采集模块、DSP处理模块、ARM主控模块和北斗卫星通信模块五部分,从烟和火焰两个方面对森林实时进行监控,分别采用离子烟雾传感器和DSP火焰识别混合算法,提取火焰图像差值和火焰图像边界参数的方法,提高了识别的准确率;试验证明,系统具有结构简单、使用方便和识别智能化的特点。     

基于TM影像的森林病虫灾害遥感监测系统

利用TM影像可以进行森林病虫灾害的监测,但是操作过于复杂,无法在生产单位进行推广应用。为此,本文根据实际的工作流程,采用ERDAS IMAGINE遥感图像处理软件作为基础平台,设计开发了一个森林病虫灾害遥感监测系统。该系统以安徽省作为示范应用区,依据当地的马尾松毛虫灾害监测经验知识,建立了相应的森林病虫灾害模型,通过输入多时相TM影像,提取灾害信息。系统操作简便实用,较好地实现了森林灾害信息的自动处理,具有很大的实用价值。     

结合Landsat时序遥感干扰检测的福建将乐县森林林龄估算与评价

高精度的森林林龄可以改善森林生物量、蓄积量、碳储存量等的估算精度。为提高频繁发生干扰区域森林年龄估算精度,以森林干扰强度较大的福建省将乐县为例,通过构建将乐县1987～2019年Landsat时序数据集,利用LandTrendr算法获得森林干扰开始时间节点特征,与林龄建模,实现干扰区林龄估算;接着利用GF-1号影像的波段、植被指数、纹理以及地形因子特征,通过递归特征消除的随机森林算法,与林龄建模,实现非干扰区林龄估算;最后将两部分的林龄合并,得到研究区2019年森林年龄。结果表明：(1)将乐县森林干扰总面积为346.37 km2,其中,针叶林、阔叶林干扰面积占比75.06%;(2)利用LandTrendr算法的干扰开始时间节点估算的林龄误差（RMSE=1.91 a）较小,模型精度（R2=0.94）较高;(3)通过递归特征消除的随机森林算法估算的针叶林、阔叶林林龄的R2和RMSE分别为0.64、0.48和4.71 a、12.71 a。研究表明：结合长时间序列的干扰算法可以有效提高干扰区森林年龄估算精度,为亚热带山区的区域尺度上进行森林林龄估计提供参考。     

利用多时相Landsat遥感图像数据对土法炼焦点进行动态监测——以山西省东南部地区为例

国家明确规定对土法炼焦进行取缔,然而,土法炼焦并没有得到有效地控制,形势相当严峻,提高监测的技术水平是解决问题的重要措施之一。以土焦生产大省山西省东南部为试验区,以1999年和2004年Landsat5数据为背景资料,采用TM751和TM721波段组合技术,对土法炼焦进行了信息提取和挖掘。结果表明,TM7通道是土焦的敏感通道,TM5通道次之,在TM7通道上,土焦点呈现出明显地“峰”值特征,温度达到一定值,对应的五波段也出现“峰”值特征,给出了具体的临界值;TM751波段合成图像具有解译标志明显,解译判对率达90％以上;试验区样区土焦点数量增长10倍以上,且主要分布在人口集中的平原区,对环境造成了严重的污染,最后探讨了控制策略。研究结果为大面积、准确监测土法炼焦动态变化奠定了基础,并为土焦监管提供了一种全新、快速的技术手段。     

基于GIS的退耕还林工程区林地动态变化遥感监测研究

以天全河流域中、下游为研究区域,应用分类后检测的方法,利用1997年和2003年的SPOT与TM融合遥感影像,采用监督分类和专家分类相结合的方法获得土地利用分类结果,对结果进行叠加分析,提取变化信息。研究表明:1997~2003年研究区域土地利用结构发生明显变化,耕地大量减少,林地增多量大;土地利用变化动态度大,耕地动态度为-5.1%,林地动态度为0.9%,建筑地动态度最高;研究区域退耕还林地的来源主要是耕地,来源合理。     

基于GEE平台的海岛地表覆盖提取及变化监测——以苏拉威西岛为例

随着海洋在国家政治、经济、资源等方面重要性的提升,对海岛开发利用、管理和保护等具有重要意义的海岛地表覆盖研究逐渐受到关注.针对传统的大范围地表覆盖提取速度慢、效率低的问题,基于Google Earth Engine(GEE)地学大数据平台,以作为生态重点保护区的印度尼西亚的苏拉威西岛为研究区,开展海岛地表覆盖提取及变化...     

融合FY-3C号和FY-4A号卫星数据的积雪面积变化研究—以祁连山区为例

祁连山区积雪类型丰富、判识复杂,是中国积雪研究的典型区域。因此,精确地监测祁连山区积雪面积变化及其时空演变,对祁连山区生态环境和社会经济发展等具有重要意义。FY-3C MULSS利用多阈值积雪指数模型提供全球日积雪覆盖产品,FY-4A AGRI传感器每15~60 min提供一景覆盖全球的多光谱影像。基于FY-4A AGRI高时间分辨率的特征,构建适合于FY-4A号数据的动态多阈值多时相云隙间积雪识别方法,很大程度上减小了云对光学数据识别积雪造成的影响,并结合FY-3C MULSS积雪覆盖日产品较高空间分辨率的优势,融合得到去除云后的FY3C4积雪覆盖数据。利用Landsat 8 OLI卫星数据对融合后的积雪数据进行对比验证,结果表明融合FY-3C和FY-4A后的数据能更好地判识祁连山区的积雪覆盖情况。以MODIS MOD10A2积雪产品为真实值,随机检验了2018年3月~2019年3月融合后数据的积雪判识精度,发现无云情况下方法的总体精度可达到85.25%。进一步研究发现祁连山区积雪面积在海拔、气候和坡向等因素的影响下时空分布极不均匀,总体呈现出冬春季节大于夏秋季节,以及东部积雪面积大于西部积雪面积的特征。     

基于无人机激光雷达的森林冠层高度分析

快速准确获取森林结构参数对森林资源调查管理及全球碳汇研究具有重要意义。以祁连山东、中部青海云杉林为研究对象,利用16个无人机激光雷达（LiDAR）点云数据、正射影像数据结合实地样方观测数据,提取样方内青海云杉的单木树高并准确验证树木分割精度;结合实测数据和地形数据,依据统计指标验证提取树高精度并分析原因;基于点云数据提取的各样方树高分析祁连山青海云杉冠层高度在空间上的变化。结果表明：在祁连山山地森林,冠层高度平均值估算精度最高,R²为0.93,RMSE为1.39 m（P<0.05）;地形影响基于点云数据的树高提取,坡度较小的青海云杉树高提取效果更好;从东到西,青海云杉平均树高呈下降趋势;随着海拔高度上升,青海云杉的平均树高先上升后下降,这与祁连山东西水热条件差异和不同海拔树木年龄分布有关。     

基于遥感和GIS的区域土壤侵蚀变化与人类活动关系研究

土壤侵蚀作为全球性的主要环境问题之一,受人类活动的影响日益强烈。在区域尺度上研究人类活动与土壤侵蚀变化的关系,对土壤侵蚀防治宏观决策具有重要意义。通过构建人类活动程度指数,从栅格尺度上分析了人类活动程度对土壤侵蚀变化的影响规律,进而从人口变化、土地利用变化和人类活动对植被覆盖影响程度等多角度综合分析,揭示人类活动对土壤侵蚀变化的驱动机制。结果发现,江西省1990年土壤侵蚀模数平均值841 t/（km²·a）,2018年减少到338 t/（km²·a）,土壤侵蚀明显缓解。平均人类活动程度指数由0.005增加到0.014,空间上呈现出以城市为中心向外辐射状的增加态势;偏远山地丘陵区,人类活动程度变化不大。20 a来,研究区土壤侵蚀的发生有由山地丘陵区向城市及周围地区转移的趋势。远离城市的偏远山地丘陵区,农村人口压力的减弱以及合理的土地利用转变促进江西省植被恢复,进而缓解土壤侵蚀;坡度缓和的城市及周边地区因人类活动程度的显著增强,土壤侵蚀有所加剧。