512 ournal of remote sensing( Chinese)遥感学报2020,24(5 的林火卫星遥感预警研究进展进行总结分析 22烟区识别 2.1可燃物参数估测 森林草原等植被在燃烧过程中,会因植被自 森林火险发生预报是指利用气象、可燃物、 身水分的蒸发形成大量烟的现象。浓烟不仅会遮 火源等因子来预测预报森林火灾发生的可能性。挡火场燃烧现状,致使利用卫星影像检测着火点 影响森林火险发生预报的因素主要包括气象、植时发生漏判的现象;而且还常会形成烟区(包括 被以及环境等。中国的林火预报研究工作始于烟羽和烟团),从而为人们根据其在卫星影像上的 1955年,专家学者们结合林区情况,并参考前苏分布状况(如位置、范围和形状)来判定火场的 联、加拿大、美国等国家的预报方法,研究形位置和火蔓延趋势提供了条件。如果能从光学卫 成了利用气象要素预测预报森林火险等级的模星影像上及时发现森林草原等植被燃烧释放的烟 型(覃先林等,2010a)。随着遥感RS( Remote 的分布状况,从而提前做出预警和防备,将有助 Sensing)、地理信息系统CIs( Geographic Informati于预防森林草原火灾的发生,从而降低发生重特 System)、互联网和数据库等技术的发展和应用 大森林草原火灾的可能性。 为及时获取影响森林火险等级的火险预报参数、 自20世纪70年代以来,美国宇航局(NASA)、 开展全国每日的森林火险发生等级预报提供了可欧洲空间局(ESA)、中国等陆续发射了NOAA 行的技术手段;中国学者在森林、草原火险发生EOS、EO-12、FY系列、高分等卫星,这些卫星 预报中也探索了RS、GIS等新技术的应用方法,上搭载的传感器(如AVHR、MODs、VRR 并取得了较好的研究成果。易浩若等(2004)利 等),为人们开展大气、陆地、海洋等领域的研究 用 NOAAⅤHRR数据按旬获得全国植被的长势及 提供了长时间序列的观测数据,但与火的卫星检 绿度信息,每10-15d获取1次全国的植被长势、 测方法研究相比,目前有关烟的卫星识别方法研 植被绿度及雪覆盖等信息,并结合气象数据,建 究文献甚少,也没有类似MODS的全球着火点和 立了以县级为预报单元的全国森林火险发生预报火烧迹地等产品一样的烟产品。中国目前已在轨 模型和应用系统,在1999年和2000年全国春季和运行的高分一号(GF-1)、高分二号(GF-2)、高 秋季防火期内开展了业务运行。郭广猛(2004) 分四号(GF-4)和高分六号(GF-6)等卫星传感 以大兴安岭林区为研究区,基于MODB数据估测器均在可见光和近红外波段内设置了通道,这些 的森林可燃物湿度、植被指数和地表温度来构建通道影像上对植被因燃烧引起的热异常信息反映 火险指数,实现森林火险预警;Wang等(2004)并不明显,但其(尤其是蓝光波段)影像可较好 以中国东北大兴安岭的草原为研究对象,构建了反映植被燃烧形成的烟区的分布状况信息,为利 基于MODE数据的草原火险等级预报模型和系统。用这些高分卫星检测植被燃烧形成的烟区提供了 可行的条件。 覃先林等(2005,2007,2010a)通过在东北林 区、西南林区、广东省、广西壮族自治区和江西 笔者曾选取在黑龙江省黑河市、云南省安宁 省等开展观测试验,探讨了利用 MODIS数据识别 市、四川省甘孜州、澳大利亚等境内发生的森林 火灾为研究对象,开展了利用GF-1n2影像识别烟 森林可燃物类型、估算森林可燃物绿度及湿度的 区的方法研究。通过对烟及典型地物在GF-1/2卫 方法,并与GIS技术和数据库技术相结合,建立了 空间分辨率为1km2的全国林火预警定量估测模 星多光谱影像的可见光和近红外等通道中的特征 分析,获得烟区的影像特征;根据烟区与其他地 型,研建了林火预警系统;该系统于2009年 2012年,在中国及东南亚地区的森林火险发生物在GF-/2不同通道的反射差异特点,构建烟的 报中进行了应用(覃先林等,2012);彭光雄等 决策树判识模型,建立了利用GF-1/2影像识别烟 区的算法技术流程 (2007)利用MoDS数据识别可燃物类型、估测可 燃物湿度,并利用构建的火灾敏感性指数(FS)23着火点检测 来监测和评估马来西亚半岛的森林火险,其研究 热异常是森林草原等植被燃烧的另一典型特 结果表明该指数可有效表征该国的森林火险实际征。利用卫星遥感搭载的热红外传感器对地表热 状况。 异常敏感的特性,则可以检测出比卫星空间分辨Journal of Remote Sensing（Chinese） 遥感学报 2020, 24（5） 的林火卫星遥感预警研究进展进行总结分析。 2.1 可燃物参数估测 森林火险发生预报是指利用气象、可燃物、 火源等因子来预测预报森林火灾发生的可能性。 影响森林火险发生预报的因素主要包括气象、植 被以及环境等。中国的林火预报研究工作始于 1955 年，专家学者们结合林区情况，并参考前苏 联、加拿大、美国等国家的预报方法，研究形 成了利用气象要素预测预报森林火险等级的模 型 （覃先林 等，2010a）。随着遥感 RS （Remote Sensing）、地理信息系统GIS（Geographic Information System）、互联网和数据库等技术的发展和应用， 为及时获取影响森林火险等级的火险预报参数、 开展全国每日的森林火险发生等级预报提供了可 行的技术手段；中国学者在森林、草原火险发生 预报中也探索了 RS、GIS 等新技术的应用方法， 并取得了较好的研究成果。易浩若等 （2004） 利 用 NOAA/AVHRR 数据按旬获得全国植被的长势及 绿度信息，每 10—15 d 获取 1 次全国的植被长势、 植被绿度及雪覆盖等信息，并结合气象数据，建 立了以县级为预报单元的全国森林火险发生预报 模型和应用系统，在 1999年和 2000年全国春季和 秋季防火期内开展了业务运行。郭广猛 （2004） 以大兴安岭林区为研究区，基于 MODIS 数据估测 的森林可燃物湿度、植被指数和地表温度来构建 火险指数，实现森林火险预警；Wang 等 （2004） 以中国东北大兴安岭的草原为研究对象，构建了 基于MODIS数据的草原火险等级预报模型和系统。 覃先林 等 （2005，2007，2010a） 通过在东北林 区、西南林区、广东省、广西壮族自治区和江西 省等开展观测试验，探讨了利用 MODIS 数据识别 森林可燃物类型、估算森林可燃物绿度及湿度的 方法，并与GIS技术和数据库技术相结合，建立了 空间分辨率为 1 km2的全国林火预警定量估测模 型，研建了林火预警系统；该系统于 2009 年— 2012 年，在中国及东南亚地区的森林火险发生预 报中进行了应用 （覃先林 等，2012）；彭光雄等 （2007） 利用MODIS数据识别可燃物类型、估测可 燃物湿度，并利用构建的火灾敏感性指数 （FSI） 来监测和评估马来西亚半岛的森林火险，其研究 结果表明该指数可有效表征该国的森林火险实际 状况。 2.2 烟区识别 森林草原等植被在燃烧过程中，会因植被自 身水分的蒸发形成大量烟的现象。浓烟不仅会遮 挡火场燃烧现状，致使利用卫星影像检测着火点 时发生漏判的现象；而且还常会形成烟区 （包括 烟羽和烟团），从而为人们根据其在卫星影像上的 分布状况 （如位置、范围和形状） 来判定火场的 位置和火蔓延趋势提供了条件。如果能从光学卫 星影像上及时发现森林草原等植被燃烧释放的烟 的分布状况，从而提前做出预警和防备，将有助 于预防森林草原火灾的发生，从而降低发生重特 大森林草原火灾的可能性。 自20世纪70年代以来，美国宇航局 （NASA）、 欧洲空间局 （ESA）、中国等陆续发射了 NOAA、 EOS、EO-1/2、FY 系列、高分等卫星，这些卫星 上 搭 载 的 传 感 器 （如 AVHRR、 MODIS、 VIRR 等），为人们开展大气、陆地、海洋等领域的研究 提供了长时间序列的观测数据，但与火的卫星检 测方法研究相比，目前有关烟的卫星识别方法研 究文献甚少，也没有类似 MODIS 的全球着火点和 火烧迹地等产品一样的烟产品。中国目前已在轨 运行的高分一号 （GF-1）、高分二号 （GF-2）、高 分四号 （GF-4） 和高分六号 （GF-6） 等卫星传感 器均在可见光和近红外波段内设置了通道，这些 通道影像上对植被因燃烧引起的热异常信息反映 并不明显，但其 （尤其是蓝光波段） 影像可较好 反映植被燃烧形成的烟区的分布状况信息，为利 用这些高分卫星检测植被燃烧形成的烟区提供了 可行的条件。 笔者曾选取在黑龙江省黑河市、云南省安宁 市、四川省甘孜州、澳大利亚等境内发生的森林 火灾为研究对象，开展了利用 GF-1/2 影像识别烟 区的方法研究。通过对烟及典型地物在 GF-1/2 卫 星多光谱影像的可见光和近红外等通道中的特征 分析，获得烟区的影像特征；根据烟区与其他地 物在 GF-1/2 不同通道的反射差异特点，构建烟的 决策树判识模型，建立了利用 GF-1/2 影像识别烟 区的算法技术流程。 2.3 着火点检测 热异常是森林草原等植被燃烧的另一典型特 征。利用卫星遥感搭载的热红外传感器对地表热 异常敏感的特性，则可以检测出比卫星空间分辨 512