基于VIIRS火点数据和FARSITE系统的森林火灾蔓延模拟

针对森林火灾模型模拟、预测火灾蔓延结果精度随时间增加而降低的问题,提出了使用卫星遥感火监测数据重初始化火灾模型降低模拟结果误差的方法。使用FARSITE（Fire Area Simulator）火灾模拟系统模拟内蒙古自治区一场森林火灾,并使用375 m的VIIRS（Visible infrared Imaging Radiometer Suite）火监测数据对FARSITE重初始化,探究该方法在中国林火蔓延模拟中的应用。使用SC（S?rensen’s Coefficient）值,辅以多源卫星遥感数据,评估该方法模拟结果精度。结果显示,各模拟过程中,模拟结果精度均随模拟时间的增加而降低,重初始化的模拟结果与实际过火区一致性更高,VIIRS重初始化模拟结果SC值最高提高56.89%,最终SC值提高了45.45%;最终模拟结果的SC值从最初的54.14%经过VIIRS火点修正后提高到78.76%;模拟过程中的VIIRS火点重初始化的模拟结果SC值最高为87.8%。使用VIIRS火监测数据重初始化FARSITE火灾模拟系统,将火灾分为多次进行模拟,缩短模拟时间,有效控制模拟误差的传递,提高了森林火灾蔓延模拟的精度,这种方法提高了火灾模型在大规模、长时间森林火灾应用中的可靠性。     

森林火灾可燃物信息系统的设计与实现

设计和开发了利用遥感影像提取森林火灾可燃物信息方法的原型系统,通过构建不同的森林火灾场景,对森林火灾蔓延进行模拟和分析。实验表明,该系统能够为森林火灾的应急管理提供决策支持。     

耦合Rothermel模型与粒子系统的林火蔓延模拟方法北大核心CSCD

科学准确地模拟分析森林火灾蔓延动态对防灾减灾救灾工作具有重要意义。现有的林火蔓延模拟方法在林火蔓延计算和可视化表达上,耦合程度低且难以将动态物理模型计算结果实时可视化表达。针对这一问题,本文在综合考虑国内外各种火灾蔓延模型优缺点的基础上,选取应用广泛的Rothermel模型作为物理模型。通过惠更斯理论优化了火灾演进范围边界点割裂的不足,采取着火点密度阈值控制种子点数量与模拟可视化效率的平衡;利用布尔运算提高多着火点蔓延范围计算效率,将火灾模型与Open Scene Graph的粒子系统进行紧密耦合,完成火灾演进可视化表达。本文方法实现了对森林火灾蔓延的精确计算和实时、逼真模拟,为灾害应急部门提供信息化支撑。     

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。     

基于植被冠层含水量反演数据的森林易燃程度评价

近年来凉山彝族自治州森林火灾频发,且蔓延迅速,扑救难度大。本文选择传统遥感手段,利用遥感卫星和无人机相关数据,以木里藏族自治县森林火灾为背景,明确了可燃物识别及其易燃性的意义;选择地形、地表温度、植被含水情况等因子对目标区域进行评价,并引入生态水(层)概念,将植被生态水作为一种重要的参数因子;分析研究区的自然环境特点,研究森林植被可燃物易燃程度的重要性及其空间分布,并构建一种适用于森林植被茂密地区的可燃物易燃程度评价体系,为降低研究区森林火灾风险提供防控依据。     

平行系统支撑的林火仿真与协同灭火研究

为了能够为突发的森林火灾提供科学预案与精准决策,本文以时空大数据为基础,提出了以平行系统为骨架,以广域HLA协议为准则,在搭建林火发生、蔓延及灭火等全过程模拟与应急演练模型设计基础上,采用粒子系统和修正的Rothermel模型分别进行林火及其蔓延过程模拟,在对各对象类和交互类设计的基础上,完成了应急模拟与协同演练的原型系统开发,并以漳浦县为例,对该系统进行验证。结果表明,平行系统的引入与时空大数据的耦合可以很好地克服模拟场景与实时场景的关键脱节,实测应急响应模块的导入,能够为实时灭火决策提供高精准信息化服务,使得该协同模拟与应急演练更具实用性与推广性。     

基于ArcEngine的次生火灾蔓延模拟及评估系统

次生火灾对人类的危害极大。分析次生火灾的产生原因,研究次生火灾的起火点预测模型、火灾蔓延影响因素和蔓延模型、影响评估模型。基于ArcEngine组件开发了次生火灾蔓延模拟及评估系统分析评估系统。该系统可以模拟单个或多个起火点的动态蔓延和分析评估次生火灾对人类生命财产造成的损失。     

基于Skyline的森林防火辅助决策系统的研建

森林防火是森林资源保护中的重要工作,利用三维GIS技术辅助决策是提高森林防火工作效率的一个有效手段。本文整合莆田市多年积累的森林防火专题数据,集成各种高分辨率航拍影像、数字高程模型、林班数据、基础数据等,基于Skyline三维软件平台,实现了森林防火资源管理、快速查询定位、作战指挥部署、火情态势模拟、灾后损失评估等功能,为莆田市林业部门建立了一个直观、可视化的三维森林防火辅助决策平台。     

近实时中高空间分辨率森林火灾监测系统展望

森林火灾是最为常见的灾害之一,严重危及人类生命安全。及时准确监测森林火灾的发生及火场状况,对应对火灾及减少损失至关重要。当前,森林火灾卫星遥感监测主要以低空间分辨率的卫星遥感为主,空间分辨率过低导致无法探测规模较小火灾及掌握详细火场态势。针对这一问题,结合近些年中高空间分辨率卫星观测、共享及处理能力的发展,本文从森林火灾卫星遥感监测的基本原理、当前可用中高空间分辨率卫星数据及其特点、中高分辨率森林着火区监测算法,以及数据共享与云端存储与计算等4个技术环节,对森林火灾中高分辨率卫星遥感监测当前研究现状与存在问题进行了总结,阐述了近实时中高空间分辨率森林火灾监测系统的可行性。近实时中高空间分辨率森林火灾监测系统可对已有低空间分辨率森林火灾监测体系形成重要补充,依托其空间分辨率的优势有助于及早、准确发现小规模火情,进而为森林火灾的防治与管理提供更好支撑。     

卫星遥感应急监测信息服务框架设计与应用——以四川木里森林火灾为例

构建及时、有效的卫星遥感应急监测信息服务框架,是开展自然灾害应急救援能力建设的重要内容。本文以数据统筹管理、多源数据处理、应灾信息分析及信息服务快速发布等关键技术为核心,依托高效互联机制和高速数据通道,构建了卫星遥感应急监测信息服务框架。通过在四川木里森林火灾应急遥感监测中的具体应用,实现了对灾前灾后数据的实时推送,以及灾区遥感解译图、三维地形、救援通达性及火灾变化等综合信息服务的及时发布,为四川省火灾一线救援工作提供了科学指导,为新时期国家应急能力建设提供了探索性技术途径。     

卫星遥感火点监测应用和研究进展

卫星遥感在自然灾害管理和应对中发挥了越来越多的作用。火点遥感在火灾频发的时候也被寄予厚望。梳理了火山、环境、气候、火灾等方面对火点遥感的需求,中国火灾监测的行业用户对时空分辨率需求迫切程度不同;概述了用于火点遥感监测的卫星数据源特点,光谱维度上以热红外敏感波段最重要,卫星轨道特点也是影响火点遥感监测能力重要因素;在分析火点遥感物理原理和方法的基础上,综述了当前火点遥感方法的研究进展及优缺点。按照火灾发生的灾前、灾中、灾后3个阶段,分别讨论了当前火点遥感提供信息支撑的能力。火点遥感用于发现火灾仍需要与地面监测等手段联合使用。     

基于国产遥感数据的秭归县地质灾害区域危险性评价

以位于三峡库区的秭归县为研究区,选择国产2 m全色高分辨率遥感数据进行地质灾害范围信息提取,选用国产HJ-1A/B CCD数据提取NDVI、土地利用分类、土壤含水量等动态地质灾害致灾因子,结合坡度、坡向、降水量、沟壑密度等静态因子,采用单因素叠加的信息量模型进行了区域地质灾害危险性评价,对利用国产遥感数据进行区域地质灾害信息提取和评价进行了有效探索。     

利用动态阈值的森林草原火灾火点检测算法

针对传统固定阈值的森林和草原火灾火点遥感检测算法因时空环境变化而导致的火点漏检和误检问题,提出了一种综合季节、地理位置和土地覆盖类型等影响因素的时空动态阈值火点检测算法。实验结果表明,时空动态阈值火点检测算法能有效改善火点检测结果,具有时空自适应性。     

基于MODIS影像的内蒙古草原积雪监测

光学遥感源MODIS具有高光谱分辨率、高时间分辨率、高空间分辨率、全球范围内免费接收等优势,被广泛应用于洪涝、干旱、森林草原火灾、雪灾等自然灾害的动态监测领域。MODIS数据用于内蒙古草原积雪监测,提取积雪信息在国内尚属空白。本文利用MODIS L1B 500m分辨率数据,经过几何校正、去"双眼皮"预处理,根据归一化差分积雪指数(NDSI)算法和综合阈值判别法对内蒙古自治区2008年1月下旬大范围降雪进行积雪信息提取,制作积雪覆盖图。利用内蒙古生态与农业气象中心发布的雪情遥感监测信息验证积雪覆盖图的准确度。验证结果表明,MODIS数据用于大范围积雪监测非常有效。     

An integrated virtual geographic environmental simulation framework: a case study of flood disaster simulation

Dynamic flood disaster simulation is an emerging and promising technology significantly useful in urban planning, risk assessment, and integrated decision support systems. It is still an important issue to integrate the large assets such as dynamic observational data, numerical flood simulation models, geographic information technologies, and computing resources into a unified framework. For the intended end user, it is also a holistic solution to create computer interpretable representations and gain insightful understanding of the dynamic disaster processes, the complex impacts, and interactions of disaster factors. In particular, it is still difficult to access and join harmonized data, processing algorithms, and models that are provided by different environmental information infrastructures. In this paper, we demonstrate a virtual geographic environments-based integrated environmental simulation framework for flood disaster management based on the notion of interlinked resources, which is capable of automated accumulating and manipulating of sensor data, creating dynamic geo-analysis and three-dimensional visualizations of ongoing geo-process, and updating the contents of simulation models representing the real environment. The prototype system is evaluated by applying it as a proof of concept to integrate in situ weather observations, numerical weather and flood disaster simulation models, visualization, and analysis of the real time flood event. Case applications indicate that the developed framework can be adopted for use by decision-makers for short-term planning and control since the resulting simulation and visualization are completely based on the latest status of environment.     

Quantifying local fire regimes using the Landsat data-archive: a conceptual framework to derive detailed fire pattern metrics from pixel-level information

Free and open access to the Landsat archive has enabled the detection and delineation of an unprecedented number of fire events across the globe. Despite the availability and potential of these data, few studies have analysed residual vegetation patterns and/or partial mortality of fire across the Canadian boreal forest, and those available, are either incomplete or inaccurate. Further, they all differ in the methods and spatial language, which makes it difficult for managers to interpret fire patterns over large areas. There is an urgent need for methods to help unify fire pattern observations across the Canadian boreal forest. This study explores the capacity of the Landsat data archive when coupled with a recently developed fire mapping approach and a robust spatial language to characterize and compare tree mortality patterns across the boreal plains ecozone, Canada. With 507 fires 2.5?Mha mapped, this study represents the most comprehensive analysis of mortality patterns for study area. Summaries from this demonstration generated an accurate characterization of the fire patterns the various ecoregions based on seven key fire metrics. The comparison between ecoregions revealed differences in the amount of residual vegetation, which in turn suggested various climate, topography and/or vegetation ecosystem drivers.     

Monitoring of forest fires in Bhadra wildlife sanctuary

The Western Ghats constitute one of the three biodiversity hot spots in India, which is under constant threat from various quarters. Among the several anthropogenic causes, fire is one of the important anthropogenic factor, which plays a pivotal role in vegetation succession and ecosystem processes. It is very important to understand the ecological changes due to fire and other anthropogenic factors for conservation and management of biodiversity. Because of its synoptic, multi-spectral and multi-temporal nature remote sensing data can be a good source for forest fire monitoring. In the present study, an effort has been made to monitor the burnt areas using March 2000 and 2004 IRS LISS — III data. The study revealed that an area of 2.15 km² and 4.46 km² was affected by fire in 2000 and 2004 respectively. Repeated drought, followed by mass flowering and dying of bamboo accelerated the spread of fire from ground to canopy in areas with high bamboo density.