基于环境一号卫星数据的小麦秸秆焚烧点提取方法研究

【摘要】：近年来秸秆焚烧问题在我国表现的日益突出,由此引发的空气污染问题也越来越严重,因此对秸秆焚烧的监控与管理越来越重要。目前对秸秆焚烧的监测主要以人工手段为主还不能完全达到信息化监控管理水平。本文分析了国内外地面火点遥感监测的相关理论和方法,以江苏省淮安市为研究区,探究利用国产环境一号卫星监测小麦秸秆焚烧点的方法。研究包括以研究结论： 对典型的森林火灾环境一号IRS影像的分析表明地面燃烧火点的亮温一般在370K左右,小麦收获季节正常地面亮温在320K左右,同时地面亮温会随着地表覆盖类型的不同而具有一定的波动性。 在对典型火点IRS影像采样分析的基础上,提出了基于IRS数据中红外(3.7um)、远红外(11.5um)波段亮温差增长倍数N(3-4),其在火点判定的过程中每个火点像元的N(3-4)增长更加明显。基于这一规律,结合现有的遥感火点提取算法建立了基于环境一号卫星IRS数据的小麦秸秆焚烧点遥感提取算法模型,并利用算法模型提取了淮安市2012年6月12日的地面火点。 利用生长期和成熟期小麦的植被反射率变化特点,结合遥感影像的监督分类技术可以提取出小麦种植空间范围。利用作物种植空间范围来对地面火点进一步判定,这样可以进一步排除由于缺少地面属性而提取出的一些非秸秆焚烧点(工矿热点、草原森林火点及耕地火点以及云反射、太阳耀斑等)。 利用同时间地面秸秆焚烧资料对最终提取的地面秸秆焚烧点进行验证,结果表明此方法在秸秆焚烧点提取方面具有一定的可信度。同时利用相同时间的MODIS火点产品数据和秸秆焚烧点提取结果进行比较,比较结果表明利用环境—号卫星IRS数据结合本文的火点提取方法提取出的火点数要比MODIS火点产品的火点数要多,而且总体上来看两者反映的地面火点分布规律相同。 【关键词】：秸秆焚烧 遥感 火点 环境一号卫星 热红外
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S38;X87
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 图目录10-12
• 表目录12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 选题背景与研究意义13-14
• 1.1.1 选题背景13-14
• 1.1.2 研究意义14
• 1.2 国内外研究进展14-17
• 1.2.1 国外研究进展14-15
• 1.2.2 国内研究进展15-17
• 1.2.3 小结17
• 1.3 研究目标、内容与拟解决的关键问题17-18
• 1.3.1 研究目标17
• 1.3.2 研究内容17-18
• 1.3.3 拟解决的关键问题18
• 1.4 研究步骤与技术路线18-21
• 1.4.1 研究步骤18-20
• 1.4.2 技术路线20-21
• 第二章 研究区与数据源21-31
• 2.1 研究区概况21-22
• 2.2 可用于地面火点监测的遥感数据22-25
• 2.2.1 NOAA/AVHRR数据22
• 2.2.2 MODIS数据22-23
• 2.2.3 环境一号卫星数据23-25
• 2.3 遥感数据与处理25-31
• 2.3.1 遥感数据源25-26
• 2.3.2 辐射定标26-27
• 2.3.3 大气校正27-28
• 2.3.4 几何精校正28-29
• 2.3.5 研究区裁剪29-31
• 第三章 小麦空间范围提取及地面火点特征分析31-51
• 3.1 小麦种植空间分布信息提取31-34
• 3.1.1 地物分类方法31-32
• 3.1.2 分类结果叠加运算32-34
• 3.2 遥感火点提取的原理34-37
• 3.2.1 物体热辐射和维恩定律34-35
• 3.2.2 亮温35-36
• 3.2.3 遥感探火原理36-37
• 3.3 常见火点提取算法37-40
• 3.3.1 固定阈值法37-38
• 3.3.2 上下文法38
• 3.3.3 MODIS火点算法38-40
• 3.3.4 最大类间方差算法40
• 3.4 典型火点影像特征分析40-51
• 3.4.1 典型地面火点IRS影像获取40-42
• 3.4.2 火点特征采样42-46
• 3.4.3 火点特征分析46-51
• 第四章 秸秆焚烧火点提取及方法验证51-62
• 4.1 秸秆焚烧点提取51-59
• 4.1.1 绝对火点提取52-53
• 4.1.2 疑似火点提取53-54
• 4.1.3 背景像元提取54-56
• 4.1.4 疑似火点背景分析56-58
• 4.1.5 秸秆焚烧点提取58-59
• 4.2 方法的验证59-61
• 4.2.1 地面资料验证59-60
• 4.2.2 与MODIS火点数据对比60-61
• 4.3 方法的评价分析61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68

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