多星火点综合处理云平台

多卫星 火点 林火

1 背景

森林防火主要通过地面和卫星两种渠道。地面渠道主要是在山顶建立瞭望高塔架设红外望远镜对周边区域加以监控，这种方法的有点是不受云雨的影响，缺点是维护成本高（设施和人工），管理范围较小（受地形和地球曲率影响）。卫星渠道主要是通过光学卫星系统的红外波段分析高温地物形成火点产品，这种方法优点是范围大，成本低，缺点是容易受云雨等大气情况影响。在中国森林资源非常珍贵，通过两种渠道共同防治林火是非常必要的。

目前卫星产业发展迅速，各国新卫星资源不断涌现。然而不少林业系统所使用的火点信息基本上还是依赖十几年发射的TERRA/AQUA两颗卫星上的MODIS传感器，没有充分融合挖掘全世界卫星资源对林火观测的信息。

2 系统介绍

中科院遥感地球所多星火点综合处理云平台是综合了多种卫星资源、多种先进算法开发的云计算平台。

2.1 平台纳入的卫星资源：

2.1.1 高时频卫星族

TERRA/AQUA的MODIS卫星火点产品，1000米，上午、下午过境
NPP的VIIRS卫星火点产品，375米，下午过境
SENTINEL3（待接入），1000米，清晨过境
高分四号（待接入），400米中红外，在地球同步轨道上运行，可以任意时间对中国周边区域成像
风云气象卫星，大于1000米

这些卫星融合可以形成一日对全球的多次观测（晚上还有对应次数的观测）

Daily fire spread mapped by 1km Aqua/MODIS (left), 750 m VIIRS (center) and 375 m VIIRS (right) data at the Taim Ecological Reserve in southern Brazil. The data cover the period 26 -31 March 2013. The white outline shows represents the burned area mapped using 30m Landsat-7 on 31 March. This figure is reproduced here courtesy of Wilfrid Schroeder, University of Maryland.

这是MODIS的1000米火点产品和VIIRS的750米和375米两种火点产品之间的比较差别。其中每张小图的左边图例栏中是几次过境的时间点和颜色表示，右边的图不仅观测的次数最多，而且火线非常细腻符合林火燃烧的实际情况。

因此VIIRS的375米的新火点产品相对于之前常用的MODIS的1000米产品有强得多的火场描述能力，非常需要引入我们的林火观测的日常工作中来。中科院中国遥感卫星地面站大科学装置每日例行接收该卫星的数据。

2.1.2 高空间分辨率卫星族

LANDSAT8/7的短波红外火点产品，30米，8天过境一次
SENTINEL2A/B的的短波红外火点产品，20米，6天过境一次

这些卫星虽然不能每天过境，但是一旦捕获火点就可以准确定位火点火线的位置和状态，因此是高时频卫星族的有效补充。而且他们的高分辨率和波段组合对火灾后的灾情调查很有帮助。

这是今年大兴安岭火灾期间，2017年5月18日11时哨兵二号（SENTINEL2）拍摄的火场红外波段合成影像，可以准确看到过火的面积和目前还在燃烧的高温火线位置。

2.1.3 高分卫星底图

将火点位置标注在亚米级的高分卫星底图上，可以清楚分析火点周边的地物状态

2.2 云平台

2.2.1 火点提取算法

针对不同卫星的波段特点，设定不同的火点提取算法，自动提取火点位置和温度等信息。

2.2.2 多源数据的融合

多卫星火点信息形成一日多次的扫描
通过历史火点分析，找出哪些是长期火点（工厂锅炉或者窑厂），那些是突发火点（林火、秸秆焚烧）
实时火点信息和高分卫星底图、地物分类图的融合，确定哪些是锅炉，哪些是秸秆，哪些是林火