CN111311866A - 一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法和系统 - Google Patents

一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法和系统 Download PDF

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王洪武
李俊鹏
文刚
徐真
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Abstract

本发明为一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法和系统，首先利用经过处理分析的气象热点数据，获取目标区域内的火点位置，根据目标位置处的植被分类情况，输出山火监测预警文件，发布预警信息，并根据山火历史数据形成山火风险分布热力图；同时将监测到的火点经纬度输入至火势推演模块中，并根据火点位置的气象、地貌和土地覆盖数据综合判断火势发展速度及方向，输出设定时间内的火势发展范围并发布。本发明通过卫星遥感技术可大范围、全天候监测目标区域的山火情况，能够弥补人工实地观测存在的空档期，在山火发展初期进行预警，并推演预测山火蔓延范围，给为森林消防和相关部门采取措施提供第一手数据资料。

Description

一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法和 系统
技术领域
本发明涉及山火监测和火势推演技术领域，具体为一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法和系统。
背景技术
在全球气候变暖趋势下，山火发生概率逐渐递增，加之我国幅员辽阔，地形复杂，仅仅通过人工监测的方式难以达到全面监测山火的目的，目前采用瞭望塔、人工实地观测、无人机巡航等方式开展山火监测，无法做到全时段、全方位对所有地区进行不间断监测，导致部分山火在未采取任何措施的情况下，火势发展迅速，也不能及时掌握山火发展趋势，造成难以估计的生命和财产损失。
卫星遥感技术是利用一定的技术设备和系统，远距离获取目标物的电磁波信息，并根据电磁波的特征进行分析和应用的技术，具有广覆盖、准实时、高精度的特点，能够弥补人工山火监测效率较差，覆盖范围较窄的缺点，同时基于卫星技术将山火监测和火势推演有机结合起来，在一定程度上能够实时监测目标区域、实时掌握山火发展趋势的目的，为森林消防和相关部门采取措施提供第一手数据资料。
针对于这种情况，本发明的一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法和系统，可实时广域监测山火和火势推演。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法和系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法，包括以下步骤：
通过气象卫星对广域区域内的热点进行实时监测来获取火点的热点数据；
利用经过处理分析的气象热点数据获取目标区域内的火点位置；
叠加全国土地覆盖和地理信息矢量化数据库，输出山火监测预警信息；
结合卫星实时监测到的火点数据，并根据目标区域内的历史山火数据，形成山火风险分布热力图；
将识别出的火点第一时间输入至火势推演模块中，结合气象类、地形类和植被类矢量化数据，综合判断火势发展的速度和方向；
输出设定时间内的火势发展范围，并发布山火蔓延预警信息。
优选的，所述方法步骤中发布预警信息步骤包括：在全国土地覆盖数据库中读取火点位置的植被类型，包含林地、草地和农田所占比例，若林地占比不小于60％，发送预警信息，若林地占比小于60％，不发送预警信息。
优选的，所述方法步骤中发布预警信息步骤还包括：根据该山火火势发展速度和方向，当山火面积超过1000平方米时，为I级预警；当山火面积超过100平方米小于1000平方米时，为Ⅱ级预警；当山火面积超过10平方米小于100平方米时，为Ⅲ级预警；当山火面积小于10平方米时，不预警。
优选的，所述方法步骤中火势推演模块通过Tothermel模型和惠更斯模型计算该山火火势发展速度和方向。
一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警系统，包括
气象卫星，用于对目标区域进行监测来获取火点的经纬度和实时气象信息；
山火监测模块，用于处理分析的气象热点数据获取目标区域内的火点位置信息；
山火预警模块，用于分析处理所接收的信息数据，并输出山火监测预警信息；
卫星山火监测系统，用于根据目标区域内的历史山火数据，形成山火风险分布热力图；
火势推演模块，用于结合气象类、地形类和植被类矢量化数据，综合判断火势发展的速度和方向；
火势发展模块，用于发送火势发展范围信息；以及
全国地理信息数据库，用于提供全国地理信息；
全国土地覆盖数据库，用于提供全国土地覆盖信息。
优选的，所述山火预警模块包括判断模块，用于分析处理所接收的信息；警报模块，用于输出山火监测预警信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过卫星遥感技术可大范围、全天候监测目标区域的山火情况，能够弥补人工实地观测存在的空档期，每十分钟更新一次监测数据，在山火发展初期进行预警，并根据当地气象、地形和植被因素预测山火蔓延范围，给为森林消防和相关部门采取措施提供第一手数据资料。
附图说明
图1为根据本发明一实施方式的基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法流程图；
图2为根据本发明一实施方式的基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警系统结构框图；
图3为本发明系统中预警模块结构框图；
图4为本发明系统中分析模块的算法图一；
图5为本发明系统中分析模块的算法图二。
图中：100气象卫星、200山火监测模块、300山火预警模块、301判断模块、302警报模块、400卫星火山监测系统、500火势推演模块、600火势发展模块、700全国地理信息数据库、800全国土地覆盖数据库。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法，包括以下步骤：
S101：通过地球静止轨道的气象卫星对广域区域内的热点进行实时监测来获取火点的热点数据，每10分钟更新一次数据；
S102：利用经过处理分析的气象热点数据获取目标区域内的火点位置；
S103：叠加全国土地覆盖和地理信息矢量化数据库，输出山火监测预警信息，其中，确定目标位置处的植被分类情况，在全国土地覆盖数据库中读取火点位置的植被类型，包含林地、草地和农田所占比例，若林地占比不小于60％，发送预警信息，若林地占比小于60％，不发送预警信息；
S104：结合卫星实时监测到的火点数据并根据目标区域内的历史山火数据，自动叠加系统内置的全国地理信息数据库，形成山火风险分布热力图；
S105：同时将山火监测模块识别出的火点，第一时间输入至火势推演模块中，利用气象卫星对目标区域进行监测来获取火点的实时气象信息，并根据火点位置的气象、地貌和土地覆盖数据通过Tothermel模型和惠更斯模型计算该山火火势发展速度和方向；
S106：输出设定时间内的火势发展范围，并发布山火蔓延预警信息，其中，根据该山火火势发展速度和方向，当山火面积超过1000平方米时，为I级预警；当山火面积超过100平方米小于1000平方米时，为Ⅱ级预警；当山火面积超过10平方米小于100平方米时，为Ⅲ级预警；当山火面积小于10平方米时，不预警。
本发明还包括一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警系统，包括气象卫星100，用于对目标区域进行监测来获取火点的经纬度和实时气象信息；山火监测模块200，用于处理分析的气象热点数据获取目标区域内的火点位置信息；山火预警模块300，用于分析处理所接收的信息数据，并输出山火监测预警信息；卫星山火监测系统400，用于根据目标区域内的历史山火数据，形成山火风险分布热力图；火势推演模块500，用于结合气象类、地形类和植被类矢量化数据，综合判断火势发展的速度和方向；火势发展模块600，用于发送火势发展范围信息；以及全国地理信息数据库700，用于提供全国地理信息；和全国土地覆盖数据库800，用于提供全国土地覆盖信息。其中，山火预警模块300包括判断模块301，用于分析处理所接收的信息，和警报模块302，用于输出山火监测预警信息。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过气象卫星对广域区域内的热点进行实时监测来获取火点的热点数据；
利用经过处理分析的气象热点数据获取目标区域内的火点位置；
叠加全国土地覆盖和地理信息矢量化数据库，输出山火监测预警信息；
结合卫星实时监测到的火点数据，并根据目标区域内的历史山火数据，形成山火风险分布热力图；
将识别出的火点第一时间输入至火势推演模块中，结合气象类、地形类和植被类矢量化数据，综合判断火势发展的速度和方向；
输出设定时间内的火势发展范围，并发布山火蔓延预警信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法，其特征在于：所述方法步骤中发布预警信息步骤包括：在全国土地覆盖数据库中读取火点位置的植被类型，包含林地、草地和农田所占比例，若林地占比不小于60％，发送预警信息，若林地占比小于60％，不发送预警信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法，其特征在于：所述方法步骤中发布预警信息步骤还包括：根据该山火火势发展速度和方向，当山火面积超过1000平方米时，为I级预警；当山火面积超过100平方米小于1000平方米时，为Ⅱ级预警；当山火面积超过10平方米小于100平方米时，为Ⅲ级预警；当山火面积小于10平方米时，不预警。
4.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警方法，其特征在于：所述方法步骤中火势推演模块通过Tothermel模型和惠更斯模型计算该山火火势发展速度和方向。
5.一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警系统，其特征在于：
包括气象卫星(100)，用于对目标区域进行监测来获取火点的经纬度和实时气象信息；
山火监测模块(200)，用于处理分析的气象热点数据获取目标区域内的火点位置信息；
山火预警模块(300)，用于分析处理所接收的信息数据，并输出山火监测预警信息；
卫星山火监测系统(400)，用于根据目标区域内的历史山火数据，形成山火风险分布热力图；
火势推演模块(500)，用于结合气象类、地形类和植被类矢量化数据，综合判断火势发展的速度和方向；
火势发展模块(600)，用于发送火势发展范围信息；以及全国地理信息数据库(700)，用于提供全国地理信息；
全国土地覆盖数据库(800)，用于提供全国土地覆盖信息。
6.根据权利要求5所述的一种基于卫星数据融合山火监测和火势推演的预警系统，其特征在于：所述山火预警模块(300)包括判断模块(301)，用于分析处理所接收的信息；
警报模块(302)，用于输出山火监测预警信息。
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