基于遥感数据的林火监测与过火面积估算方法研究

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基于遥感数据的林火监测与过火面积估算方法研究
郏江杰JIA Jiang-jie；王有志WANG You-zhi；穆振娟MU Zhen-juan；张宇涵ZHANG Yu-han；戴忆如DAI Yi-ru
【摘要】摘要：野外森林大火每年造成巨大的经济损失和生态损失，利用遥感技术对森林火灾进行监测与灾后受灾面积的测算已成为重要的技术手段，本文使用Landsat8高分辨率的遥感影像对昆明市西山区2014年4月16日林火发生前后的植被覆盖进行了对比，运用了三种不同的分类方法对西山火灾进行了研究，统计出各种方法算得的过火面积，通过对比分析三种方法的优势与存在的问题，并对可能存在的误差进行分析。【期刊名称】价值工程【年(卷,期】2017(000012 【总页数】4
【关键词】过火面积；遥感；火灾
0 引言
森林是陆地生态系统的重要组成部分之一，对全球气候和生态环境有重大的影响作用。森林可以极大地改善人类生存环境与维护自然生态平衡。然而，中国的森林资源十分匮乏，人均占有量不足的全球平均水平的1/4，且我国森林资源区域分布极度不均匀。除此之外，我国森林资源还经常遭受气候灾害、病虫害的困扰。
野外森林火灾是造成森林破坏的主要原因之一，它不仅会给社会造成巨大的经济损失，而且会对土壤、野生动物和微生物造成巨大的破坏，造成生态环境的持续恶化。据统计，全球森林火灾造成的经济损失约占全球经济的0.1%，部分

火灾频发国家损失甚至超过了经济收入的0.5%。因此，森林火灾因其原因复杂、防治难度大等原因已成为森林资源和自然环境破坏的主要威胁。及时、准确、有效地监测野生森林火灾，及时准确地评估其损失，对于维护生态平衡，保护森林资源具有重要的现实意义。
随着遥感技术的逐步成熟和快速发展，遥感技术因其具有高时空分辨率、覆盖面广、成本低等特点，已被广泛应用于野外火灾监测和灾害评估中。不仅如此，它已成为我国大面积野外火灾监测与过火面积估算的重要手段。
本文对比了三种常用的遥感方法：支持向量机监督分类（SVM）、PC3阈值，和NDVI阈值，利用Landsat 8多光谱遥感数据提取昆明市西山区森林过火面积的信息（研究对象为2014年4月16日昆明市西山区森林火灾）。通过对遥感图像的序列分析和火灾前后图像的对比，本文分析了该区域火灾的程度并估算了森林过火面积。
1 研究对象
西山区位于昆明市西部，地理坐标为东经102°21°至102°45°，北纬24°'到25°'，东西宽36.8公里，南北宽为72公里。西山区靠近五华区和官渡区，毗邻安宁市。西山森林火灾发生在2014年4月16日。
本文使用两幅Landsat8多光谱遥感图像数据，分别拍摄于西山森林火灾之前和之后（2013年4月20日和2014年4月23日），作为研究的基础材料。这些如图1所示。Landsat8是美国NASA于2013年发射升空的陆地卫星（Landsat）计划发射的第8颗卫星，陆地卫星主要是以地球陆地的环境与资源为探测目标，为农业、林业、地质矿产、环境等国民经济各部门源源不断地提供信息和资料。LandSat-8上携带有两个主要载荷：OLI和TIRS。OLI陆地

成像仪包括9个波段，空间分辨率为30m，其中包括一个15米的全色波段，成像宽幅为185×185km。
2 研究方法
2.1 支持向量机监督分类（SVM）
由于Landsat 8多光谱图像具有11条波段，因此寻找最佳的波段组合来表示森林火灾在数据处理中显得尤为重要。经过多次实验，我们最终将波段5（NIR，0.85-0.88μm），波段4（Red，0.64-0.67μm）和波段3（Green，053-0.59μm）组合为假彩色影像地图，反映森林火灾之前和森林火灾后的地表用地变化。
然后通过目视解译选择陆地卫星图像的训练样本和测试样本，利用谷歌地球上更高分辨率的图像进行协助。或在发生前，图像主要有四个土地覆盖类别：水，植被，不透水和裸露的土地，森林火灾之后，我们添加了另外的类别——过火区域。经过支持向量机的监督分类，得到了西山的过火区域，然后对分类结果进行精度评价，得到分类结果的可靠性。 2.2 PC3阈值法
陈等人[2]用PC3阈值的方法提取森林火烧迹地信息在火灾后的TM 5罗源县形象。主成分分析（PCA）方法又称K-L变换，它将高相关多波段图像中的有用信息转化为一些无关的主成分图像，从而大大减少了总数据量，增强了图像信息量。
在对波段1，波段2，波段3，波段4，波段5，波段7进行K-L变换后，陈等人发现第三主成分（PC3）可以增强过火区的信息。PC3成分表达式的原始6个波段的非线性方程：

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/3d8a657131d4b14e852458fb770bf78a65293af7.html