基于modis數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，步驟1：獲取衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)并預(yù)處理；步驟2：識(shí)別并排除水體和云對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)；步驟3：判斷潛在火點(diǎn)；步驟4：判斷絕對(duì)火點(diǎn)；步驟5：利用背景信息判斷火點(diǎn)；步驟6：濾除噪聲點(diǎn)；步驟7：通過(guò)NDVI指數(shù)濾除工業(yè)火點(diǎn)；步驟8：判斷對(duì)輸電線路有影響的火點(diǎn)，并輸出最終的火點(diǎn)位置；本方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、大大降低了異常高溫點(diǎn)的誤報(bào)率；2、成功的識(shí)別工業(yè)用火點(diǎn)；3、大大提高了輸電線路火點(diǎn)識(shí)別準(zhǔn)確率。
【專利說(shuō)明】基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于M0DIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法。M0DIS是指中分 辨率成像光譜儀，即moderate-resolution imaging spectroradiometer，該方法適用于監(jiān) 測(cè)輸電線路附近山火狀況。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著全球氣候變暖，極端氣候天氣頻繁發(fā)生，我國(guó)中南地區(qū)在春耕和清明 期間，越來(lái)越容易發(fā)生連續(xù)高溫晴天天氣。同時(shí)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)村燃料由傳統(tǒng)的枯草和樹(shù) 木為燃?xì)馑娲?，加上退耕還林政策的實(shí)施，山區(qū)地區(qū)植被保持越來(lái)越完好，因此，山火頻 繁發(fā)生。由于，輸電線走廊經(jīng)常經(jīng)過(guò)山區(qū)、農(nóng)區(qū)，輸電線路附近山火發(fā)生次數(shù)呈快速增長(zhǎng)趨 勢(shì)，因山火發(fā)生跳閘的次數(shù)亦明顯增加。頻發(fā)的輸電線路山火跳閘事故，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安 全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003] 利用紅外衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和傳統(tǒng)計(jì)算方法可以大范圍監(jiān)測(cè)火點(diǎn)；但是工業(yè)用火點(diǎn)和 低溫火點(diǎn)難以被識(shí)別。為了及時(shí)正確的發(fā)現(xiàn)輸電線路山火火點(diǎn)以便告警，需要對(duì)工業(yè)用火 點(diǎn)，低溫火點(diǎn)和異常高溫點(diǎn)有著準(zhǔn)確的識(shí)別能力。而按照傳統(tǒng)的計(jì)算方法，由于采用固定的 閾值，閾值過(guò)高會(huì)漏判低溫用火點(diǎn)，由于沒(méi)有結(jié)合地面地理信息而無(wú)法識(shí)別工業(yè)火點(diǎn)與實(shí) 際山火，并且僅考慮單一探測(cè)通道的信息會(huì)將由于太陽(yáng)反射引起的異常高溫點(diǎn)代入火點(diǎn)信 息當(dāng)中，因此，傳統(tǒng)的方法不能滿足輸電線路附近山火實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求，因此，有必要設(shè)計(jì) 一種基于M0DIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于M0DIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān) 測(cè)方法，該基于M0DIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法誤報(bào)率小，對(duì)山火點(diǎn)識(shí)別準(zhǔn)確率 商。
[0005] 發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0006] 一種基于M0DIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1 :獲取衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)并預(yù)處理；
[0008] 步驟2 :識(shí)別并排除水體和云對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)；
[0009] 步驟3 :判斷潛在火點(diǎn)；
[0010] 步驟4 :判斷絕對(duì)火點(diǎn)；
[0011] 步驟5 :利用背景信息判斷火點(diǎn)；
[0012] 步驟6:濾除噪聲點(diǎn)；
[0013] 步驟7 :通過(guò)NDVI指數(shù)濾除工業(yè)火點(diǎn)；
[0014] 步驟8 :判斷對(duì)輸電線路有影響的火點(diǎn)，并輸出最終的火點(diǎn)位置；
[0015] 步驟1中，從M0DIS衛(wèi)星接收站的原始監(jiān)測(cè)圖像的36個(gè)通道值中獲取用于山火識(shí) 別的1、2、7、21、31和32通道的數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行兒何矯正和輻射矯正預(yù)處理；定 義Ti為i通道的亮溫值，Ri為i通道的反射率；i = 1、2、7、21、31和32 ;
[0016] 所述的M0DIS是指中分辨率成像光譜儀。
[0017] 步驟2中，將滿足> 0· 9或者T32 < 265K或者

【權(quán)利要求】
1. 一種基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :獲取衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)并預(yù)處理； 步驟2 :識(shí)別并排除水體和云對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)； 步驟3 :判斷潛在火點(diǎn)； 步驟4 :判斷絕對(duì)火點(diǎn)； 步驟5 :利用背景信息判斷火點(diǎn)； 步驟6 :濾除噪聲點(diǎn)； 步驟7 :通過(guò)NDVI指數(shù)濾除工業(yè)火點(diǎn)； 步驟8 :判斷對(duì)輸電線路有影響的火點(diǎn)，并輸出最終的火點(diǎn)位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 步驟1中，從MODIS衛(wèi)星接收站的原始監(jiān)測(cè)圖像的36個(gè)通道值中獲取用于山火識(shí)別的1、 2、7、21、31和32通道的數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行兒何矯正和輻射矯正預(yù)處理；定義Ti為i通道的亮溫值，Ri為i通道的反射率；i= 1、2、7、21、31和32 ; 所述的MODIS是指中分辨率成像光譜儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 步驟2中，將滿足RJR2 > 0. 9或者T32 < 265K或者
的像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域判斷 為存在z?的區(qū)域，并認(rèn)為其中不可能存在火點(diǎn)； 將同時(shí)滿足R2 < 〇. 15、R7 < 0. 05和
的像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域判斷為水體區(qū)域， 并認(rèn)為該區(qū)域內(nèi)不存在火點(diǎn)；因此，利用本步驟排除圖像中存在的對(duì)應(yīng)水體和云的像素。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 步驟3中，（1)先確定背景閾值Th:第21通道亮溫值的概率分布函數(shù)為
其中a和b為常數(shù)，分別為279和11. 8,e為自然對(duì)數(shù)底，X為亮溫值；累積概率密度為P滿 足
，對(duì)累積密度函數(shù)求逆有X=F1 (P);取P= 0.95,所得X定義為背景 閾值Th; (2)再根據(jù)背景閾值Th判斷潛在著火點(diǎn)：對(duì)在步驟2中已剔除了對(duì)應(yīng)水體和云的像素 的MODIS數(shù)據(jù)，如果像素點(diǎn)滿足T21 >Th,則表示為潛在火點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 步驟4中，針對(duì)步驟3得到的潛在火點(diǎn)，如果像素點(diǎn)滿足：白天時(shí)T21 > 360K，或者夜間時(shí)T2I > 330K，或者
，T21_31為T(mén)21和T31的差值，K為熱力 學(xué)溫度單位開(kāi)爾文，則判斷該像素點(diǎn)為絕對(duì)火點(diǎn)，不滿足條件的像素點(diǎn)轉(zhuǎn)入步驟5進(jìn)行處 理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在 于，步驟5中，利用潛在火點(diǎn)像素點(diǎn)周圍八個(gè)背景像素點(diǎn)信息判斷火點(diǎn)，定義T21b和ST21b為 潛在火點(diǎn)像素點(diǎn)與周圍8個(gè)像素點(diǎn)的T21的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，T21_31為T(mén)21和T31的差值， T21-31b和ST21_31b為潛在火點(diǎn)像素點(diǎn)與周圍8個(gè)像素點(diǎn)的T21_31平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差；對(duì)于步 驟4中不屬于絕對(duì)火點(diǎn)的潛在火點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，如果滿足T21 >T21b+5XST21b和T21_31 > T21_31b+5XST21_31b，則認(rèn)為改潛在火點(diǎn)是火點(diǎn)，記為確認(rèn)后的潛在火點(diǎn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 步驟6中，針對(duì)步驟4中的絕對(duì)火點(diǎn)和步驟5中得到的確認(rèn)后的潛在火點(diǎn)，如果滿足T31-T32 < 8. 0K，這判斷該火點(diǎn)就是非噪聲火點(diǎn)；如果不滿足條件T31-T32 < 8. 0K，則判斷該像素點(diǎn) 為噪聲點(diǎn)，予以濾除。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在 于，步驟7中，針對(duì)步驟6得到的非噪聲火點(diǎn)，若某一非噪聲火點(diǎn)所在位置滿足NDVI> 0. 3， 則該非噪聲火點(diǎn)為實(shí)際火點(diǎn)，否則判定該非噪聲火點(diǎn)為工業(yè)火點(diǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于MODIS數(shù)據(jù)的輸電線路附近山火監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 步驟8中，針對(duì)步驟7判斷出的實(shí)際火點(diǎn)，若某一實(shí)際火點(diǎn)與輸電線路的距離小于3km，則判 斷該實(shí)際火點(diǎn)對(duì)輸電線路產(chǎn)生有發(fā)生山火跳閘的危險(xiǎn)影響，并輸出火點(diǎn)驗(yàn)證結(jié)果，步驟結(jié) 束。
【文檔編號(hào)】G08B25/00GK104269012SQ201410510717
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】晏鳴宇, 江全元 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)