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草原火灾遥感监测与预警方法研究

作　者: 陈世荣
导　师: 王世新；周艺
学　校: 中国科学院研究生院（遥感应用研究所）
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 草原火灾火灾监测火灾预警遥感 GIS MODIS 火点提取算法灾害损失评估草地生产力草原火险等级指数
分类号: S812.6
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 491次
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内容摘要

草原火灾是能给草原生态系统和人类带来一定损失的破坏性草原燃烧。草原火灾突发性强，能给牧区经济特别是畜牧业带来巨大损失，它威胁着牧区人民群众的人身安全。有效地进行草原火灾监测和预警工作，具有重大的现实意义。遥感在草原火灾监测和预警工作中具有特殊的能力和潜力。遥感监测面积广，时间、空间分辨率高，特别是MODIS数据，在设计时便考虑到火灾监测等相关问题，非常适合草原火灾的相关信息提取，且成本低廉，可进行准实时火灾监测。本文针对遥感特别是MODIS数据的草原火灾监测和预警方法，主要作了以下几方面的研究和工作：在分析总结MODIS数据特征以及MODIS火灾产品的火点识别算法基础上，结合我国北方草原的实际情况，修正了原有火点识别算法，进行了分析和全年检验。修正算法具有较好的适应性，适合日间草原火灾监测。利用MODIS数据，探讨了利用基于遥感NPP产品的草地生产力计算方法，并计算了年度的中国各项草地生产力指标分布。本年度的计算结果可以直接运用到下一年度的草原火灾损失评估工作中去。以MODIS为数据源，结合GIS技术和相关数据，构造了基于遥感的草原火险指数，它摆脱了气象数据的束缚，可以按旬生成。草原火险指数通过分级和制图，可以较好地起到对我国北方的草原火灾进行预警的作用。在上述工作基础上，总结归纳了基于MODIS的草原火灾监测和预警技术流程；以此流程为基础，开发了草原火灾遥感监测预警技术系统，并投入业务化运行。本文的成果表明，遥感可以在草原火灾监测和预警工作中发挥重大作用，并且其重要性将日趋加强。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-15
第一章前言  15-24
  第一节研究背景和研究意义  15-17
  第二节国内外研究基本进展  17-18
    2.1 草原火点自动提取国内外研究基本进展  17
    2.2 草原火灾损失评估国内研究基本进展  17-18
    2.3 草原火险遥感预警国内外研究基本进展  18
  第三节研究内容和研究方法  18-21
  第四节论文组织  21-24
第二章基于遥感的草原火点自动提取方法  24-62
  第一节火灾遥感监测原理  24-27
    1.1 物理学基础  24-26
      1.1.1 黑体辐射和普朗克辐射定律  24-25
      1.1.2 比辐射率与亮度温度  25-26
      1.1.3 地物反射波谱  26
    2.2 遥感探火原理  26-27
  第二节国内外研究进展  27-30
  第三节基于AVHRR数据的火点遥感识别  30-43
    3.1 NOAA/AVHRR数据特征  30-32
    3.2 基于AVHRR数据的火点遥感识别模型  32-35
      3.2.1 Dozier模型  32-33
      3.2.2 阈值模型  33-34
      3.2.3 上下文模型  34-35
    2.4 可燃物覆盖模型  35-37
    2.5 多因子评价法  37-38
    3.3 基于AVHRR数据的模型试验研究  38-43
      3.3.1 AVHRR数据的预处理  38
      3.3.2 定标计算  38-39
      3.3.3 太阳高度角订正  39
      3.3.4 临边变暗订正  39-41
      3.3.5 基于 AVHRR数据的火点遥感识别方法  41-43
  第四节基于 MODIS数据的火点识别  43-60
    4.1 MODIS数据特征  43-45
    4.2 基于 MODIS数据的火点识别模型  45-47
    4.3 基于 MODIS数据的模型试验研究  47-60
      4.3.1 MODIS数据的预处理  47-48
      4.3.2 亮温反演  48
      4.3.3 MODIS火灾产品火点自动提取算法  48-51
      4.3.4 火点自动提取模型的修正  51-55
      4.3.5 火点提取修正算法的改进之处  55-58
      4.3.6 草原火灾监测技术流程  58-60
      4.3.7 主要研究结论  60
  第五节小结  60-62
第三章草原火灾损失遥感评估方法  62-84
  第一节自然灾害损失评估  62-66
    1.1 概述  62-64
    1.2 灾度和灾损率  64-66
  第二节草原火灾损失评估  66-70
    2.1 概述  66
    2.2 国内研究概况  66-68
    2.3 遥感和 GIS在火灾损失中的应用现状及前景展望  68-70
  第三节利用基于遥感的 NPP产品计算草地生产力  70-81
    3.1 MODIS的年 NPP产品  71-73
    3.2 干草总量(地上生物量)计算  73-74
    3.3 中国草地理论载畜量的计算  74-75
    3.4 中国草地动物产品的计算  75-76
    3.5 基于遥感的中国草地生产力计算结果及分析  76-81
  第四节草原火灾损失评估的计算方法  81-83
    4.1 受灾面积  82
    4.2 草原地面生物量损失的计算  82
    4.3 财产损失的计算  82
    4.4 灾度  82-83
  第五节小结  83-84
第四章草原火险遥感预警方法  84-104
  第一节草原火险指数的含义及其分类  84-86
  第二节草原火险指数的国内外研究现状  86-90
    2.1 国外对草原火险指数的研究  86-89
      2.1.1 火险指数研究的开始和初步发展  87
      2.1.2 遥感和地理信息系统技术对火险指数研究发展的推动  87-89
      2.1.3 火险指数的网络化发展及展望  89
    2.2 国内的研究现状  89-90
  第三节基于遥感的火险指数的构造  90-102
    3.1 指标的选择  91-100
      3.1.1 枯草率  92-93
      3.1.2 可燃物重量  93-94
      3.1.3 草地连续度  94-95
      3.1.4 植被叶面水分  95-96
      3.1.5 陆地地表温度  96-97
      3.1.6 基于遥感的GFDI计算  97-100
    3.2 草原火险指数的分级与制图  100-102
  第四节小结  102-104
第五章草原火灾遥感监测和预警技术  104-112
  第一节基于 MODIS数据的草原火灾监测和预警技术  104-105
  第二节草火灾害遥感监测预警技术系统  105-111
    2.1 系统目标  106
    2.2 系统功能  106-107
    2.3 系统界面  107-110
    2.4 系统应用  110-111
  第三节小结  111-112
第六章总结和展望  112-115
  第一节论文总结  112-113
  第二节展望和将来的工作  113-115
参考文献  115-122
附录I MODIS仪器特征参数  122-125
致谢  125

草原火灾遥感监测与预警方法研究

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