浅析东北卫星林火监测发展现状

黄金，李洪双，朱那

(国家林业局北方航空护林总站，黑龙江 哈尔滨 150027)

浅析东北卫星林火监测发展现状

黄金，李洪双，朱那

(国家林业局北方航空护林总站，黑龙江 哈尔滨 150027)

摘要概述了东北卫星林火监测系统的运行现状、技术指标及监测方法，阐述了目前东北地区卫星监测工作有待解决的主要问题，并简要介绍了克服当前问题的一些技术手段及措施。

关键词卫星监测；东北林区；监测方法；现状与发展

东北监测系统主要承担黑龙江、吉林、辽宁及内蒙古东部林区的日常森林火灾卫星监测工作。10年来，东北卫星林火监测工作得到了各级领导及相关省区防火部门的高度评价与肯定，为东北林区森林大火的预防和扑救发挥了重要作用。随着卫星监测技术的迅速发展和配套设备及软件水平的全面升级，卫星监测精度和效率也有了较大进步。

1东北卫星监测系统现状

东北卫星林火监测现主要依靠国家森林防火预警监测信息中心的接收系统通过FTP分发数据方式接收卫星遥感数据。应用于东北卫星林火监测系统的卫星资源主要有我国的风云系列(FY-3A、FY-3B、FY-3C)、美国NOAA系列(NOAA-18、NOAA-19)和EOS系列(TERRA、AQUA)气象卫星。监测系统每天可以对同一区域扫描10次左右，接收处理卫星轨道覆盖东北监测区域10次以上。当前，主要通过人机交互作业提取可疑热点，并将热点信息(包括经纬度、所在地类、行政区域等)发布到中国森林防火网业务系统，同时将热点信息通报相关省区进行实地核查及反馈工作。据统计，2015年度东北卫星林火监测系统共发布监测图像2 037幅，其中东北监测图像1 493幅，黑龙江原始监测图像197幅，内蒙古原始监测图像243幅，吉林原始监测图像35幅，辽宁原始监测图像69幅；共发现热点895个，其中林火66起。

1.1监测卫星主要技术指标

1.1.1FY系列卫星目前，应用于林火监测的我国卫星主要是风云三号系列卫星，它们是我国第二代极轨气象卫星，现由三颗卫星组成(FY-3A卫星、FY-3B卫星、FY-3C卫星)。风云系列卫星星下点分辨率为1.1 km，每天有白天和夜晚两个时次发送云图，多通道扫描辐射仪中第3通道T3(3.55～3.93 μm)，结合T1～T4可见红外波段(对森林植被、温度变化、云水的识别)能够较好地应用于林火监测。风云系列卫星技术的成熟为森林火灾监测、损失及扑救工作提供了丰富、直观的指导性作用[1]。

1.1.2NOAA系列卫星NOAA卫星属近极轨太阳同步卫星，轨道平均高度为833 km，周期约102 min，具有覆盖范围广、时间分辨率高、时效性强的优点。NOAA/AVHRR的第3通道对温度反应较为敏感，适合林区森林火灾的宏观监测和灾后植被恢复情况的跟踪监测。同时在林火持续及蔓延、林火面积和火灾损失等监测方面能够提供完善的服务[2]。虽然NOAA/AVHRR具有时效性强、经济性好、技术成熟等优点使其在国内外林火监测中占据着重要的地位，但也存在着诸多不足之处。例如辐射计中T3饱和度低，阈值地域性较强，容易受云、阴雨天气的影响等。随着NOAA-12、14、15、16、17的相继退役，目前应用于东北林火监测的卫星主要有NOAA-18和NOAA-19两颗。

1.1.3EOS卫星美国地球观测卫星EOS/MODIS目前在轨运行的有TERRA和AQUA。EOS卫星上的最主要仪器是中分辨率成像光谱仪(MODIS)，共有36个通道，分辨率有250 m、500 m和1 000 m三种，用于林火监测的通道有7个，其星下点分辨率为1 000 m。

MODIS仪器与FY系列和NOAA系列气象卫星相比具有良好的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率。MODIS卫星在林火监测中具有广泛的应用前景，如林火类型识别、火头和火烧迹地识别、林火植被种类识别等定性定量分析[3]。

1.2林火监测图像识别方法

用于森林火灾图像识别的方法有自动判识法和手动判识法。东北监测区域受地理情况和天气状况等因素的影响，自动判识法在林火监测中只能作为一种辅助方法。目前，手动判识法是东北卫星林火监测工作采用的主要方法。手动判读热点即工作人员通过肉眼对伪彩色合成图像中的亮红像素点进行直观分析与识别，再结合地理信息系统的植被信息对热点性质进行判读林区火源的方法。手动识别图像能够准确地判读每一个像元，但与自动判识法相比需要花费更多的时间。

对于东北监测区域温差较大的特点，一般上午时段森林火灾较少，此时的图像容易识别，森林呈现绿色、湖泊呈现深蓝色、热点呈现红色；中午到下午随着气温的升高，林区热点明显增多，且遥感图像中热源温度较高、热点呈现亮红色；晚间时段的图像随着气温的降低呈现墨绿色，林区热点由亮红色变成暗红色。

2卫星监测存在的问题与不足

2.1地理信息数据库陈旧

由于监测图像处理软件所加载的土地利用信息库与当前实际地类存在差异，加之东北地区有许多农林交错地带，导致部分地区提取土地利用信息有误，热点性质确定不准确，只能通过监测人员的工作经验来进行判别，造成了林火的误报，农业用火、工业用火的多报现象发生。

2.2图像定位存在误差

为了得到较高定位精度的遥感图像，减小因误差对热点判读产生的影响，在热点判读之前工作人员必须进行定位。在进行定位时没有统一标准参照物来比对，导致整个图像定位出现偏差。如内蒙古主要通过呼伦湖、黑龙江通过国境线、吉林通过兴凯湖、辽宁以海岸线进行定位，其定位点单一，使得监测图像定位误差较大，定位精度不高。

2.3卫星数据信息源短缺

由于近几年NOAA系列、FY系列部分卫星的相继退役，使东北卫星监测系统的信息源减少，特别是在下午林火高发期过境东北地区的卫星短缺、造成了监测时间分布不均，给东北卫星林火监测工作带来困难。随着航空航天和卫星制造业的发展将会有越来越多高精度的卫星数据用于森林防火预警监测中，从而解决现有卫星数据信息源短缺的问题。

2.4监测技术的局限性

卫星监测林火具有时效性高、连续性强、覆盖范围广、成本低等优点[4]，同时也存在一些局限性。一是目前使用的气象卫星遥感探测技术还不能穿透较厚云层监测到云下发生的森林火灾，容易受到云、雾的遮挡；二是不能根据热点本身的像素大小简单地确定实际森林大火面积；三是在林区地类、地物信息难以判别的夜间时段对遥感图像定位很难控制将会产生很大定位误差。

3东北卫星林火监测的发展

3.1拟建自主接收地面站

东北林火监测现主要依赖国家林业局森林防火预警监测信息中心的卫星自主接收系统的遥感数据，不能按照东北林区森林火灾发生实际调度接收计划来提高卫星监测的时效与频次。为了提升监测林区热源的响应速度、增强林区热点监测的实效性，更好地为东北、内蒙古林区森林防火工作服务，拟建一座林火监测卫星地面接收站，并与现行DVB-S系统形成双路接收，保证卫星数据源的稳定性。

3.2开展卫星监测热点核查

卫星林火监测工作是森林防火工作中的重要环节之一，为科学指导森林火灾的扑救提供了技术支持，为各级领导和防火部门了解火情提供了信息保障。但在实际监测工作中出现一些不足之处，主要表现：一是监测热点位置与实际着火点存在误差；二是热点像素数量与实际火场面积情况不符；三是监测的热点性质与实际不一致等问题。为了提高林火监测准确度，工作人员对监测区域开展了卫星监测热点现场核查评估工作，调查了解卫星监测通报热点的地类、用火类型、可燃物情况，对卫星监测热点的监测识别精度、热点定位精度进行科学评估。核查工作的开展提高了林火监测火点的准确性，更好地为森林防火工作服务提供了有力保障。

参考文献：

[1] 舒立福,王明玉,赵凤君,等.几种卫星系统监测林火技术的比较与应用[J].世界林业研究,2005(6):49-53

[2] 郭朋勃.卫星林火监测技术原理在我国的应用[J].陕西林业科技,2004(2):35-38

[3] 蒋岳新.应用EOS-MODIS数据进行林火监测的初步探索[J].森林防火,2002(4):25-29

[4] 杨斯导.浅谈气象卫星监测技术在广东森林防火中的应用和发展[J].森林防火,2002(3):39-41

文章编号：1005-5215(2016)06-0099-02

收稿日期：2016-04-12

作者简介：黄金(1982-)，女，大学，工程师，主要从事森林防火及林火预警监测工作.

中图分类号：S762.6

文献标识码：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.06.039