遥感项目书

(4)FPI一△NDVI火点监测指数构建根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIs数据火灾监测原理，利用MODIs数据22通道(火点辐射)和31通道(背景辐射)亮温构建了一个火点指数FPI。根据只有当植被覆盖率达到一定程度时才中南大学硕士学位论文会发生火灾的情况，利用差值归一化植被指数(△NDVI)对其火点提取精度进行了修正，去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域，有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判。
此外，前苏联、澳大利亚和法国等国家针对世纪情况，也不同程度地开展了森林火险预报研究工作我国研究林火预报较晚，1955年才开始，主要在美国、加拿大和前苏联等国家的林火预报方法的究基础上，结合我国实际情况进行研制，如风速补正综合指标法、双指标法以及火险尺法等。1978年以后，我国的林火预报发展较快，已由火险天气预报向林火发生预报和林火行为预报发展。这些成果解释了我国的森林植被条件下的林火发生合火险预报的规律。随着计算机软件与数据库、网络与数据通信、地理信息系统(GIS)和遥感等防火技术的发展。以易浩若研究员为首的研究队伍，以国家林业局资助的“国家森林火险预测预报系统”为依托，从1998年开始开展了在信息技术平台上建立全国森林火险预报系统的方法技术的研究，构建立一个运行系统。该系统根据林业行业标准确定森林火险等级和火险指标，确定预报模型和方法，通过网络获取每日的气象观测数据、数值天气预报、重点区域的天气观测数据和火险因子的观测数据，在基础数据库的支持下，在Gls软件的平台上综合处理、分析各类数据，得出未来24小时和48小时的以县为单位的全国森林火险天气预报和森林火险预报。孙智辉l’0]以连续无降水日数、最高温度、最小相对湿度三要素建立的分级火险天气预报方法;张学艺以日最高气温指标指数，当日14时相对湿度指标指数，连续无雨日数指标指数，日最大风速值指标指数当日降水量指标指数，综合因子(如人为火源、雷电等)指标指数建立宁夏森林火险天气等级预报;傅泽强以日平均风速、日平均相对湿度、日气温日较差、日降水量、前5日平均相对湿度、前5日平均气温日较差、前5日降水量建立内蒙古干草原春季火险预报模型;王建林以农业人口密度、路阿密度、气温、风速、降水量、树种(组)燃烧类型的指标值与立木蓄积量和有林地、未成林面积等火硷因子.求算两个综合得分值，确定永安市森林火险等级火险;谭三清1141以最高气温、最小相对湿度、降雨后的连早日数、最大风力、物候季节等五项因子，作为广州市森林火险性天气预报因子;薛家翠以明日可燃物含水率、标准样组可燃物平均含水率、日照指数、明日最高气温、今日最高气温建立鄂西林地可燃物含水率及火险等级模型;王晓云以实效湿度、当天的日平均相对湿度、前日平均相对湿度建立北京城近郊区火险气象等级预报模型。本文在MODIs数据具有特性基础上，充分利用其特点，利用美国FPI火险预测模型来对我国的火险预报进行应用研究。
森林生态系统是陆地自然生态系统中最大的生态系统，它在整个自然界中的动态平衡中具有重要的作用。根据绿色和平最新的世界森林卫星地图显示，目前中国的未受侵扰森林仅占国内森林资源总量的2%，为55448平方公里，其中受到严格保护的只占0.1%。鉴于我国森林资源实际状况，加强森林火险预报和火灾监测工作，对于提高我国的森林覆盖率、保护生态环境，具有特别重要的现实意义。
第1步通过MODIs数据获取实时气象数据;
第2步通过MODIs数据获取死、活可燃物动态数据;
第3步将获得数据输入FPI火点监测模型中去;
第4步通过FPI模型分析研究火险情况。
③火灾监测模型的构建
就现有的火灾监测模型，分析其优缺点，构建一种新的火点监测方。该火点监测方法应遵从精度高、计算速度快、适应范围广的特点。
1、名称：火灾预警研究
摘要
研究区域：
研究意义：森林生态系统在整个自然界的动态平衡中具有重要的作用，我国是一个森林火灾较多而森林资源匾乏的国家，加强森林火险预警工作，对于提高我国的森林覆盖率、保护生态环境，具有特别重要的现实意义。
火险预警共包括两个方面:即火发生的早期预报(人们常称为火险等级预报)和火发生后的早期发现(即小火点监测)。本文利用MODIs数据的优势，以黑龙江省和南方几省为例，就火险预报和火点监测进行了深入的研究，主要研究内容及结论如下:
意义与目的：林火不仅烧毁森林，降低林分密度，而且破坏森林结构，降低森林的利用价值。林火烧死幼苗、幼树，延长森林更新期;被烧的林地表土岩石裸露，很多地方变成荒山秃岭，森林难以恢复;强烈的火灾不仅烧毁森林，破坏郁闭度，烧毁地被物，使土壤裸露，而且大大降低了森林保持水土、涵养水源、调节气候的作用;林火使森林贮存的大量能量突然释放，破坏了森林生态系统，造成生态系统内生物因子、生态因子的混乱，需要经过几十年或更长时间才能恢复。我国是个少林的国家，森林资源特别宝贵。所以，早期的火险预报和林火监测是减少森林损失的重要途径。我国自1987年5月6日发生的大兴安岭林区大火以来，国家及地方各级部门对森林防火工作更为重视，森林火灾的损失大幅度下降，然而森林防火工作依然面临着严峻的考验，随着社会经济和生产力的不断发展，林区开发森林公园、进山旅游、开矿副业人员增多以及高火险天气的增多，未来全球的森林火灾将呈上升趋势，森林火灾形势日趋严峻。所以，积极开展火险预报及火灾监测研究意义十分重大。
(4)将火灾预警模型应用到黑龙江地区和冰灾过后火灾频发的湖南、江西等南方省市，将理论研究和实际应用紧密结合起来，为南方火灾救险工作做出应有的贡献。
(3)火险潜在指数应用研究分析FPI模型利用了可燃物模型图和活、死地被物的负荷量及湿度来预估林火发生的可能性。利用MooxS遥感数据提取 Fpl(FirepointIndex)模型所需因素，包括:相对湿度、温度、10小时时滞可燃物湿度、归一化植被水指数、植被绿度等信息。将通过MODIs数据获得的2004年10月黑龙江和2008年3月的南方几省的气象、植被数据分析了FPI中的模型因子在火险预报中的应用，并输入潜在火险指数FPI(FirePotentinnlndex)模型中去得到火险指数图，由潜在火险指数得到火险等级划分，取得了很好的效果。
加拿大的学者自20世纪20年代末就开始了火烧试验和森林火险预报方法的研究，并于1972年提出“加拿大森林火灾天气指标系统”。该系统是在大量的火灾资料和天气资料以及野外试验的基础上，利用水热平衡原理，预报全国统一的三种可燃物湿度码，每天只需测定其气温、相对温度、风速和降水量等四个气象因子就可以进行三天预报。近年来，随着信息技术的发展，加拿大的学者仍在对该系统进行开发和完善。
本研究的目的正是在现有的科学技术基础上，利用实时遥感数据对森林火灾进行预警研究分析，低成本、高效率，直观准确的对现在的火险等级和己经发生的森林火灾进行监测研究。尽管MODIS从设计上就己经考虑到对火险预报和火灾监测的有关问题，然而国内在这方面的研究甚少，也不够深入。
3、国内外研究状况
遥感森林火险等级预报国内外研究状况：森林火险预报的技术发展和实际应用己有近80年的历史，其中发展最快的是美国和加拿大。美国的森林火险预报工作始于20世纪初，美国在扑火方面投入了大量的经费，但对1910年落基山脉北部林区的场火灾仍无法控制的情况下，才意识到研究和建立一种预测火灾的系统，以帮助更好地准备扑火必要性。美国早期的火险预报来源于野外观测、人们对环境的经验判断。1958年建立一个包括火险、燃烧、蔓延和可燃物能量等四方面内容的全国使用的火险系统。1968年美国林务局开始研究建立基于物理原理的森林火险等级预报系统，这是美国国家级森林火险预报系统的起源。1972年建成的国家级火险系统，仅具森林火险预报的雏形。该系统需人工输入许多数表，主要通过计算着火分量、蔓延分量和能源释放分量，并确定萨格独立指标，即雷击火发生指标、人为火发生指标和燃烧指标，进行火险等级预报。1987年形成了美国第一个“国家森林火险预报系统”。该系统在经过10年的世纪应用后从定性预报向定量预报迅速发展，形成了“国家最新火险等级预报系统”。1993年，建立WIMs系统，2001年对wIMS系统进行改造，使该系统可以分别预测地方级、区域级和国家级的森林火险等级，该系统使全美日常森林防火指挥的一项重要依据。近年来，美国的学者仍在不断地引进遥感、地理信息系统、网络等新技术、新方法，对该系统进行开发和完善。
自80年代初开始，随着航天遥感技术和遥感应用技术的发展，美国、加拿大、巴西和墨西哥等国家先后开展了利用NOAA一AVHRR、TM和国防卫星(DMSP)等卫星数据探测森林火灾的实验和研究。随着搭载MODIs仪器的卫星发射成功，MODIs数据在森林防火中的应用研究日益增多。例如，以美国航空航天局戈达德宇航中心的科夫曼博士为首的研究小组，对MODIs数据的火灾监测算法进行了模拟研究，并分别对巴西和非洲的森林火灾的监测进行了野外实验验证;美国马里兰大学和NASA等单位联合用MODIs对全球的火灾进行日常监测，并通过WebGIs技术将监测结果发布到公共网上。国内在利用遥感手段进行火灾监测方面已经展开了研究，如杨兰芳等用NoAA卫星资料监测了甘肃省森林草原火灾I’7];周咏梅等利用No从卫星资料对青海省森林草场火险的遥感监测进行了研究口。国内学者也开始利用MODIS数据进行研究，但许多都只对大致方法做笼统描述，而很少对MODIS的火灾监测模型做详细应用与分析。国外在该方面的研究相对来说发展较快，以美国NASA戈达德宇航中心的Kau加an博士为首的研究小组对MoDIs数据的火灾监测算法进行了模拟研究，并分别对巴西、非洲的森林火灾的监测进行了野外实验验证 ;LouisGiglin等人在此基础上进一步深入，并对算法进行了加强。后续的研究学者不断深入，对应用MODIs进行火灾监测的相关问题(如烟雾、环境影响、损失评估)等做了研究。
2、研究背景及目的意义：
背景：森林生态系统在整个自然界的动态平衡中具有重要的作用，我国是一个森林火灾较多而森林资源匾乏的国家，鉴于我国森林资源实际状况，加强森林火险预警工作，对于提高我国的森林覆盖率、保护生态环境，具有特别重要的现实意义。火险预警共包括两个方面:即火发生的早期预报和火发生后的早期发现。本文利用遥感数据的优势，以黑龙江省和南方几省为例，就火险预报和火点监测进行了深入的研究。