| 标题 | 遥感技术在火情监测中的应用 |
| 范文 | 杨园园 摘 要：随着遥感技术的快速发展，卫星监测森林火灾逐渐向远距离、智能化、信息化方向发展。本文主要介绍了遥感技术在林火预报预警、林火识别、林火行为特征监测及森林火灾灾后评估四个方面的应用，指出了当前卫星监测林火中存在的问题，并对今后火情监测方向进行了展望。 关键词：遥感技术;林火预报;火点识别 中图分类号：P237文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）28-0040-02 Application of Remote Sensing Technology in Fire Monitoring YANG Yuanyuan （School of Earth Science and Resources， Chang'an Universit，Xi'an Shaanxi 710054） Abstract： With the rapid development of remote sensing technology， satellite monitoring of forest fires has gradually developed toward long distance， intelligence， and information. This paper mainly introduced the application of remote sensing technology in the four aspects of forest fire forecasting， forest fire identification， forest fire behavior characteristic monitoring and forest fire post-disaster assessment， pointed out the problems in the current satellite monitoring forest fire， and the future fire monitoring was prospected. Keywords： remote sensing technology;forest fire prediction;fire point identification 1 研究背景 森林火災突发性强、破坏性大、危险性高，是全球发生最频繁、处置最困难、危害最严重的自然灾害之一，是生态文明建设成果和森林资源安全的最大威胁，甚至引发生态灾难和社会危机。而我国总体上是一个缺林少绿、生态脆弱的国家，是一个受气候影响显著、森林火灾多发的国家。目前，我国已形成了地面巡护、近地面监测、航空巡护和卫星监测4级立体林火监测层次，但森林火灾仍是造成中国森林资源损失、森林生态环境安全和人身伤害的主要林业灾害[1]。 传统的地面瞭望和航空护林，不但费用高，工作繁杂，不能全方位、全天时、全天候进行实时监测，而且存在很多盲区，而利用当前快速发展的卫星遥感技术可以克服这些不足。遥感技术自20世纪70年代开始应用以来，因具有宏观性、综合性、可重复性和成本低等显著优势，已成为全国火情日常业务监测的一种重要技术手段。 2 遥感技术在火情监测中的应用 遥感技术在森林防火中主要应用于林火预报预警、林火识别、林火行为特征监测和灾后的评估。 2.1 在林火预报预警中的应用 森林火灾的发生往往具有随机性与突发性特点，但同时还有一定的规律性，当满足一定的天气、森林植被和地形地理等多个条件时，森林火灾才会发生。林火预报预警通过对天气变化、可燃物含水率变化、可燃物类型以及火源出现的危险等因子进行综合考虑，对火灾发生的可能性进行预测预报。目前综合法是林火预测中使用最多的方法。利用该方法时，通常要收集与火灾发生有关的各种因素的相关数据，如气象因素、可燃物状态因素、地形因素、社会经济因素、人为因素、历史火灾数据及一些基础地理数据等。然后，对这些因子构建相应的指数来评价火灾发生的概率，或利用统计分析、人工智能的方法进行火险的预测预报。在这一过程中，遥感数据主要用来反演或获得模型中所需的相关因子，如可燃物的含水率、植被长势、植被类型等。例如，郭广猛等使用神经网络方法从MODIS热红外波段获取了地表温度（LST），使用MODIS短波红外波段来估算可燃物含水率（FMC），使用MODIS短波红外波段和近红外波段的组合来计算植被指数（VI），最后将以上三个变量组合构建了一种新的火险指数（Fire Danger Index，FDI）来进行火险预测预报[2]。FDI使用的是从遥感数据获取的地表温度、可燃物湿度和植被指数来评价火险，没有使用气象数据进行插值。在林火预测中，可燃物含水率是森林火灾预测预报的重要因子，其直接影响着火的难易程度，间接影响林火强度及林火蔓延速度。因此，对可燃物含水率的准确预测是做好森林火险天气预报和火行为预报的关键。 2.2 在林火识别中的应用 由遥感探火的原理可知，高温火点的辐射能在传感器的中红外通道被强吸收，由此来识别火点和非火点[3]。由黑体辐射和斯蒂芬玻尔兹曼定律可知，林火、地表火等高温热源目标会引起辐射地急剧变化，这种变化将十分有利于高温热源的识别。应用遥感技术可以实时监测火点的出现，监测中心的工作人员结合信息下发正确指令，可将火源及时扑灭，减小经济损失。当前用于火点识别的卫星遥感平台主要有两类，即同步卫星和极轨卫星。其中，同步卫星具有实时性、探测位置稳定的优点，能实时连续地对森林火灾进行监测并获取火场的信息。这对于提早发现火情、及时扑救森林火灾、减轻灾害具有十分深远的意义。当前，世界上最先进的地球同步静止气象卫星时间分辨率达10 min，可以实现高时间分辨率的火点密集监测。但目前的火点探测算法大部分只是独立地利用极轨卫星的空间信息或同步卫星的时间信息，未综合利用这两种信息。 2.3 在林火行为特征监测中的应用 林火行为特征是指森林可燃物从起火开始，发展、蔓延、减弱到熄灭的整个过程中表现出来的特征。林火行为特征是进行及时有效的林火预防和扑救的重要技术参考，其中蔓延对林火预防和扑救的意义最大。美国的Rothermel模型、加拿大的国家林火蔓延模型、澳大利亚的McArthur模型是当前较为主流的地表火模型[4]，此外我国的王正非模型也是其中之一。遥感技术可以直接从地面获取信息，并提供独特的、具有低成本效益的信息来源，其可以在空间和时间上实现对林火行为非常直观的监测。目前，MODIS全球野火火点产品（MCD14ML）和野火火烧迹地（MCD64A1和 MCD45A1）产品已被广泛用于提取林火火蔓延速率。随着地球同步静止轨道卫星的快速发展，此类数据产品在空间分辨率与时间分辨率上都有较大的改善，使得提取近实时野火蔓延速率成为可能。但近年来，林火蔓延预报仍然存在许多问题，最突出的问题是预报结果与实际情况的误差在许多情况下仍然较大。 2.4 在森林火災灾后评估的应用 利用传统的地面人工调查方式进行林火灾后评估，虽然可以精确地测量燃烧过火面积，但需要耗费大量的人力、物力、财力，并且局限于区域尺度范围，也无法保证数据的准确性。卫星遥感数据的多光谱、多时相、大尺度等特点，为露天生物质燃烧提供了更为方便、及时的监测手段，弥补了传统地面测量方式的不足。遥感技术根据地面目标对象在光谱波段内引起的异常与周围地物或先前状态的明显反差来构建算法模型。很多研究表明，利用卫星遥感技术进行火区识别和火灾损失评估是一种非常有效的方法，可以实现火区面积统计，表征地面燃烧的真实面积，准确提取火灾区域。同时，利用遥感技术还可以对灾后林火烈度进行评价，监测植被恢复，估算气溶胶与痕量气体。 3 当前存在的问题及展望 森林防火是一项综合性协同业务，汇聚了来自不同行业、不同部门、不同结构的数据，如何将这些具有不同功能和层次的数据统一在一起，有效整合多源异构的海量森林防火数据[5]，实现信息资源的无缝集成共享，满足森林防火工作统一调度、协同作战的需求是目前面临的主要问题。当前，我国学者已经在林火监测中取得了一定的成果，但研究成果与实际应用还有一定的差距，研究成果有待进一步转化，以解决当前林火日常监测主要采用人工目视的方式的问题，实现遥感火情监测业务化。 卫星遥感技术在林火监测中发挥着重要的作用，随着全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、人工智能等高新技术的发展，今后构建天、空、地一体化的林火预警监测技术体系是主要的目标。同时，还要利用这些先进技术提升林火卫星遥感预警监测业务应用系统的性能，以生产具有高效、高精度的火情预报、火点识别等专题产品，实现森林防火的科学预防扑救。 参考文献： [1]吴雪琼，覃先林，李程，等.我国林火监测体系现状分析[J].内蒙古林业调查设计，2010（3）：69-72. [2]郭广猛，曹云刚，龚建明.使用MODIS和MOPITT卫星数据监测震前异常[J].地球科学进展，2006（7）：695-698. [3]周永宝，韩惠.基于遥感数据的森林火灾监测研究概述[J].测绘与空间地理信息，2014（3）：134-136. [4]单延龙，金森，李长江.国内外林火蔓延模型简介[J].森林防火，2004（4）：18-21. [5]覃先林，陈小中，钟祥清，等.我国森林火灾预警监测技术体系发展思考[J].林业资源管理，2015（6）：45-48. |
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