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“珠海一號”高光譜衛(wèi)星監(jiān)測攀枝花3月5日森林火災

發(fā)布日期:2020-03-11瀏覽次數(shù):

3月5日下午,四川省攀枝花市東區(qū)阿署達至機場路段突發(fā)山火。阿署達村山高林密,地形環(huán)境復雜,著火地段全是枯草,云南松等植被,由于風干物燥,火勢燃燒猛烈,火借風勢迅速蔓延。經(jīng)當?shù)叵谰仍ш?、森林消防支隊、應急管理局、公安及環(huán)衛(wèi)等有關部門240余人近12個小時的奮力撲救,截至3月6日凌晨4時30分,終將連綿4座小山丘的山火成功撲滅。

根據(jù)攀枝花市森林火災歷史統(tǒng)計資料,火災頻發(fā)期為每年12月至次年6月,每年3-5月為攀枝花市火災高發(fā)期。

 "珠海一號“高光譜衛(wèi)星監(jiān)測山火區(qū)域 

遙感影像具有大范圍、時效性強等特點,利用遙感技術對森林火災進行監(jiān)測,可在最短的時間內(nèi)掌握山火的分布位置、范圍,及時評估災損情況。

針對四川攀枝花3.5山火,歐比特迅速響應調(diào)動“珠海一號”高光譜衛(wèi)星星座對山火區(qū)域進行拍攝,并聯(lián)合攀枝花市科學技術局、高分辨率對地觀測系統(tǒng)四川數(shù)據(jù)與應用中心、高分數(shù)據(jù)與應用攀枝花分中心(隸屬于攀枝花市科技基礎條件平臺服務中心),基于遙感監(jiān)測技術對攀枝花市東區(qū)阿署達至機場路段進行山火分布識別提取,為相關部門提供數(shù)據(jù)支持。 



圖(1-1)
圖(1-2) 四川攀枝花3.5山火過火區(qū)局部示意圖

圖(1-1)為攀枝花3.5山火遙感監(jiān)測專題產(chǎn)品,圖中紅色區(qū)域為攀枝花市東區(qū)阿署達至機場路段過火區(qū)域,臨近機場航站樓。

 遙感監(jiān)測技術方案 

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)

本次衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要采用“珠海一號”高光譜遙感影像。“珠海一號”遙感微納衛(wèi)星星座目前在軌運行的衛(wèi)星中有8顆高光譜衛(wèi)星,一個軌道面上平均分布4顆,其中每顆高光譜衛(wèi)星配置1臺分辨率優(yōu)于10 m、幅寬優(yōu)于150 km的高光譜相機,光譜分辨率優(yōu)于2.5nm,成像范圍在150km×2500km。 

“珠海一號”高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)波段范圍在400—1000nm內(nèi)具有32個波段,其對地面目標光譜的高度敏感性,有利于識別地面目標的細微差別。從圖2兩張遙感影像進行對比,可以看出火災后的3月7日與火災前3月1日的地物顏色有明顯區(qū)別,呈較暗黑色的火燒痕跡。



(a)3月1日



(b)3月7日

圖2 研究區(qū)災前災后“珠海一號”高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)

圖3為成都商報紅星新聞針對攀枝花3.5山火報道的山火發(fā)生的局部位置,東區(qū)阿署達至機場路段,圖為該位置2020年1月26日高分辨率遙感影像。



圖3 攀枝花3.5山火局部位置


遙感監(jiān)測方法



圖4 攀枝花山火過火區(qū)提取技術路線

圖4為攀枝花山火過火區(qū)提取的整體技術路線,主要包括數(shù)據(jù)預處理、災前災后研究區(qū)歸一化植被指數(shù)反演及災后研究區(qū)燃燒面積指數(shù)反演三部分監(jiān)測內(nèi)容。

植被指數(shù)反演

自然火災總是與地表植被覆蓋變化有關,因此通過分析地表植被指數(shù),是判斷火災情況的重要手段。

植被指數(shù)是兩個或多個波長范圍內(nèi)的地物反射率組合運算,以增強植被某一特性或者細節(jié)。所有的植被指數(shù)要求從高精度的多光譜或者高光譜反射率數(shù)據(jù)中計算。圖5為攀枝花東區(qū)阿署達至機場路段災前災后的植被指數(shù)(簡稱NDVI)變化情況。

分析可得攀枝花東區(qū)阿署達至機場路段過火區(qū)地表NDVI值由3月1日的0.32驟降至3月7日的-0.16。研究區(qū)的NDVI值越低,說明該區(qū)植被覆蓋率越低。



(a)3月1日



(b)3月7日

圖5 研究區(qū)災前災后過火區(qū)NDVI變化

燃燒面積反演指數(shù)

燃燒指數(shù)和其他光譜指數(shù)一樣,選擇對火災比較敏感的波段,通過波段間的組合運算增強圖像上的火災區(qū)域。經(jīng)過分析燃燒指數(shù)圖像,可以獲取火災區(qū)域、火災燃燒程度等信息。

針對攀枝花3.5山火采用燃燒面積指數(shù)(簡稱BAR)進行研究區(qū)過火區(qū)信息提取。燃燒面積指數(shù)使用紅波段和近紅外波段增強火燒后地表信息,即增強過火后圖像上的木炭信號,突出燒焦的區(qū)域,這一點也反映在BAR指數(shù)的數(shù)值上,未焚燒區(qū)域的BAR指數(shù)值一般在10左右或者更小,焚燒程度一般的區(qū)域值在20左右,焚燒較重的區(qū)域值迅速增長到100左右或者更高。

圖6為研究區(qū)災后3月7日燃燒面積指數(shù)反演結果,其中未焚燒區(qū)域地表BAR值為13,焚燒區(qū)域BAR值為86,焚燒程度較重。





圖6 研究區(qū)災后3月7日燃燒面積指數(shù)反演結果

監(jiān)測小結
森林火災是自然災害中較為嚴重的一種,森林一旦發(fā)生火災,會對生態(tài)環(huán)境帶來嚴重的負面影響。隨著衛(wèi)星遙感技術的深入發(fā)展與應用,利用遙感技術進行森林火災監(jiān)測應用,取得了許多重要成果。

利用“珠海一號”高光譜衛(wèi)星進行森林火災監(jiān)測,可以快速獲取精確的火災過火面積、植被燃燒指數(shù)、地面火線動態(tài)變化情況、明火點等信息,能為火災走勢預判、火區(qū)面積估算、燃燒程度及災后財產(chǎn)損失估算等方面,為有關部門提供有力的技術支持。

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