摘要
近年来，世界各地频繁发生的森林火灾不仅对陆地生态系统构成巨大威胁，而且对人们的生活产生了严重影响。具有更新频率高、监控范围广、效率高等优点的卫星遥感技术已成为森林火灾实时监控、动态跟踪和灾后评估的一种有效手段。针对目前基于单一遥感数据的火点监测算法和火点监测产品存在的时空分辨率低、精度低、适应性差等缺点，本文以“4·20冕宁县森林火灾”为例，基于多源遥感数据，对高时空分辨率森林火场信息中的火点位置及火烧迹地提取方法及应用进行研究。本文主要工作内容如下： (1)针对传统遥感火点监测中数据单一造成火点信息提取的时空局限性问题，研究综合多源遥感数据的火点信息提取方法，实现火点信息提取的时空优化。利用GF-4卫星高时间分辨率特性实现火点信息在白天的实时监控；借助Sentinel-2卫星数据高空间分辨率的优势提取小型火点信息，弥补GF-4数据提取小型火点存在的遗漏；再利用Sentinel-3卫星填补夜间火点监测的空白。 (2)基于Sentinel-2卫星的两个短波红外通道，提出短波红外差异指数(NormalizedShortWaveInfraredIndex,NSWID)，并研究基于NSWID的火点信息提取方法，实验证明该方法在提取中小型火点位置信息上具有独特优势，能将火点信息分辨率提升至10米级。 (3)基于支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)在提取森林火灾火烧迹地范围上的优势，将SVM应用于Sentinel-2数据的火烧迹地提取，其结果与传统遥感指数(NDVI、NBR、BAI)提取的火烧迹地符合程度在80％以上，表明SVM算法在森林火灾火烧迹地提取上具有很好的应用潜力。 (4)针对可见光遥感影像提取火烧迹地受云雨及火灾烟雾遮挡这一问题，本文借助微波遥感对云雨及烟雾的强穿透性，提出基于雷达影像相干性的火烧迹地提取方法。基于Sentinel-1卫星雷达影像，利用火灾发生后雷达影像的相干性系数提取火烧迹地。实验结果表明，利用火灾发生后雷达影像的高相干性可有效提取火烧迹地，该方法可以作为光学遥感的有效补充。 (5)林火模拟软件FlamMap可较好预测短期内森林火灾发展态势，但由于飞火等随机因素影响，模拟精度随时间逐渐下降。本文利用基于多源遥感影像提取的高时空分辨率森林火场信息修正了“4·20冕宁县森林火灾”的FlamMap森林火灾发展模型，有效提高了“4·20冕宁县森林火灾”火场发展态势预测精度。
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