应用3S技术的森林防火信息系统设计与实现

为了推动森林防火工作的现代化、信息化,以3S技术为核心,基于远程视频监控、网络通讯等技术设计实现了集日常事务管理、林火实时监控、林火预测预报、GPS跟踪定位、灾后损失评估等功能于一体的防火信息系统。该系统在某市的试用中已表现出了较好的使用价值。     

林火风险、过程与评估遥感模型与方法研究

世界范围人口数量的急剧增长及人类社会的快速工业化,导致森林生态系统的安全性面临严重威胁。特别是由于人为因素、全球气候变化和政府政策等多种因素共同导致的森林火灾在全球范围内频繁爆发,对森林生态系统和人民生命财产的安全产生着重要影响。因此,基于遥感模型与方法,开展森林火灾风险、过程与评估的相关研究,揭示其时空特征规律,进而制定合理、有效的森林火灾防控和管理措施,已成为本领域当今全球相关研究人员共同面临的科学挑战之一。为此,本文在深入分析目前常规林火风险预测方法相关研究进展的基础上,构建了定量集成基于遥感数据多种指标变量的林火风险预测方法;在传统元胞自动机理论框架下,提出适用于多特征区域林火蔓延过程模拟的元胞自动机模型;在分析目前单时相、差分、相对差分类型光谱指数精度的基础上,构建了基于地表温度和植被特征的新型林火烈度综合评估指数,并从提高林火烈度空间分布制图精度的角度,构建了基于支持向量回归的林火烈度空间分布制图模型。以期为相关的科学研究和应用管理提供一定的理论基础和决策支持。     

基于SuperMap的林火预报与分析系统的设计与实现

森林是人类的重要物质资源,而森林火灾的发生给人民的生命财产带来了重大损失,如何更好地预防森林火灾的发生就显得尤为重要。本文利用SuperMap软件、C#编程语言等最新的GIS技术设计并实现了林火预报与分析系统,该系统实现了二三维地图浏览、数据管理、辅助决策、损失评估等模块,为林业部门的决策提供了有力的科学依据。     

中国林火卫星遥感预警监测技术研究进展

中国目前已形成了地面巡护、近地面监测、航空巡护和卫星监测等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。为对林火预警监测技术研究提供技术借鉴参考,本文从可燃物参数估测、烟区识别、着火点检测、森林大火燃烧动态监测、森林火烧迹地制图、森林火灾受害程度评价、森林燃烧生物量估算和火后植被恢复监测等8个方面,对中国近二十多年来开展的林火卫星遥感预警监测应用技术的研究进展、存在的技术问题和发展趋势进行了分析,并对构建服务于生态文明建设的天—空—地一体化的林火预警监测技术体系建设进行了展望。     

基于ArcEngine的林火监测云图坐标转换及配准功能的研发

采用二次开发语言VB,通过基于ArcEngine的组件开发模式,对林火监测云图进行配准及坐标转换,使其能够与基础地理信息数据叠加显示,准确判断火点的属地信息等相关地理信息以及相关防火、扑火信息,并且可以依托地理信息系统对火点信息进行管理。使林火监测云图与地理信息系统高度融合,增加了地理信息系统数据的来源,提高了云图的使用效率。最终促进了森林防火工作的信息化和现代化。     

旋翼无人机林火点定位技术研究

无人机携带摄像系统在森林防火中应用,林火点的精准定位是该项技术推广应用的关键。本文提出一种基于GPS和微波测距的森林着火点定位方法,通过在南京森林警察学院院内两块实验场地（林地、无林土丘）进行火烧除工作点火试验,以无人机和飞控系统为主要手段获取旋翼无人机现实飞行参数、无人机航空摄影林火数据,以地面精准监测林火实证数据为基础,结合三维地形数据信息,对基于GPS和微波测距的森林着火点定位方法精度进行检验。数据表明,该方法为一项有效的无人机林火点定位技术,且林火定位技术的真误差在10m以内,完全满足林火监测精度要求。该技术能够迅速、准确判断森林着火点位置,为森林防火提供决策性数据支持。     

基于元胞自动机的崂山林火蔓延模拟

采用流行的林火蔓延模型结合元胞自动机理论,对崂山地区进行了给定气象、地形等参数条件下的林火蔓延情况模拟,模拟过程综合考虑了林火在地形、风、植被等因素影响下的蔓延扩散速度及元胞燃烧状态,最后对模拟蔓延结果的可靠性进行了分析.     

林火干扰区全极化SAR影像的散射特性分析

目前,利用合成孔径雷达(synthetic aperture Radar,SAR)影像进行林火监测主要限于从林火前后时相的单极化通道振幅数据或者火后全极化影像振幅数据开展,而从林火对森林散射机制改变角度开展多时相全极化SAR林火监测的研究还较少。以2009年阿拉斯加地区发生的林火为例,以林火发生前后获取的Radarsat-2全极化影像为实验数据,从林火所改变的森林后向散射强度和散射机制角度,对林火发生前后各个极化通道后向散射强度、主导散射机制和去极化作用参数进行了定量分析,并对变化原因给出了解释。研究表明,对于北方森林,林火发生后林火干扰区的后向散射强度在同极化通道相比林火前增加了20%,交叉极化通道也有小幅增加,主导散射由林火前占59%的体散射变为林火后占53%的表面散射,去极化作用相比林火前减小45%。这些结论对于利用多时相全极化SAR数据开展林火燃烧面积或者燃烧强度监测具有参考价值。     

利用NOAA/AVHRR资料监测南方林区森林火灾的研究

本文论述了南方林区森林火灾时间分布集中、发生率高、面积小,并以地表火为主的特征;总结了气象卫星资料的林火信息特征和非林火干扰信息规律;研究了建造林火监测专家系统的理论方法,进而提出了林火宏观实时监测系统的总体设计,并建立了以计算机图像处理为基础的、以林火背景数据库支持的、以专家系统为核心的林火监测系统。并利用南方林火模拟实验和历史林火资料对该监测系统进行了改进。最后讨论了林火监测系统改进方向和研究体会。     

一种耦合元胞自动机的改进林火蔓延仿真算法

针对传统林火蔓延仿真模型在模拟大范围森林火灾时误差大和效率低的问题,对文献[10]的林火模型添加时间修正来提升林火蔓延模拟的准确性,提出耦合地理元胞自动机模拟林火蔓延过程的仿真算法。分析了元胞自动机时间步长对模拟精度的影响,优化时间步长选择,提高了模拟大规模森林火灾的精度及效率。以模拟2006年5月大兴安岭林区森林大火蔓延过程为例验证本算法,发现地理元胞自动机算法中时间步长取整个元胞完全燃烧所需时间的1/8效果最好,林火蔓延模拟结果与实际TM影像解译的火情时空一致性较高,Kappa系数平均为0.6352,准确率平均为87.89%。算法可用于实际林火蔓延过程的重现及趋势预测,且算法可逆。