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GEOVIS數字地球助力森林草原火情監測|靜止衛星篇


GEOVIS數字地球助力森林草原火情監測|靜止衛星篇

應用背景

我國幅員遼闊,森林草原分佈範圍廣泛,森林草原火災時有發生。據統計,在1970-2017 年間,我國總共經歷了67.6萬次森林草原火災,平均每年要發生1.43萬次,遭受了巨大的社會經濟損失。為此,我國建設了包括衛星監測、航空監測、近地面觀測和地面巡邏4個層次的立體森林草原火情監測體系。其中,衛星遙感監測手段憑藉其覆蓋範圍廣、經濟高效等優勢,已成為全國火情日常業務監測的一種重要技術手段。衛星遙感火情監測通常採取靜止氣象衛星和極軌衛星兩種監測手段,其中靜止衛星具有高時效性,極軌衛星具有較高的空間解析度。然而,過去很長一段時間,由於當時的靜止氣象衛星感測器的空間解析度低、探測通道少,森林火災不得不依賴極軌氣象衛星進行火點監測,而極軌衛星林火監測方法在時效性方面依舊不能夠滿足林火監測的需要。近年來,歐洲MSG/MTG、日本Himawari-8 /9、美國 GOES-16 /17、中國FY-4、韓國GK-2A等新一代靜止氣象衛星相繼投入使用,其搭載的可見光和紅外感測器在空間時間解析度和光譜設置方面有了顯著提高,進一步提升了森林草原火情監測的空間分辨能力。

中科星圖在GEOVIS數字地球基礎平台的基礎上致力於靜止衛星森林草原火情遙感監測服務平台研發與攻關,使用FY-4、Himawari-8、GF-4等靜止衛星數據進行高時效、高精度的火點監測和火行為判別,取得了顯著的成效。

GEOVIS數字地球助力森林草原火情監測|靜止衛星篇

總體思路

使用FY-4、GF-4、Himawari-8等靜止衛星數據,通過數據預處理、火情判識與提取、火情監測產品製作等流程實現對森林草原火情的大範圍、高頻次監測,結合現有的森林草原火情監測體系,為應急管理部、國家森林草原防滅火指揮部辦公室、各省級防滅火指揮部辦公室等單位提供高效、準確的火情監測服務。

系統架構

中科星圖發揮GEOVIS數字地球基礎平台的兼容性、擴展性優勢,結合森林草原火情監測具體業務,採用深度學習、人工智慧等技術,基於FY-4、GF-4、Himawari-8等靜止軌道衛星遙感觀測數據,進行靜止衛星森林草原火情遙感監測服務平台建設,為森林草原火情遙感綜合監測提供支撐。

GEOVIS數字地球助力森林草原火情監測|靜止衛星篇

靜止衛星森林草原火情遙感監測服務平台系統架構圖

靜止衛星森林草原火情遙感監測服務平台主要分為基礎支撐層、數據層、服務支撐層、應用層四層。

基礎支撐層

為系統提供相應的計算、存儲等資源,同時利用數據專線連接中國資源衛星應用中心,申請GF-4衛星數據、定製拍攝申請、下載數據,利用數據專線連接中國氣象局國家氣象信息中心,獲取其推送的FY-4衛星數據和日本Himawari-8衛星數據,預留韓國GK-2A號衛星數據的數據接收介面。

數據層

包括基礎空間資料庫、基礎設施資料庫、衛星觀測資料庫、氣象觀測資料庫、衛星影像歷史資料庫、林區資源區劃資料庫和產品資料庫,為平台運行提供數據支撐。

服務支撐層

GEOVIS數字地球基礎平台具備統一時空的基準以及演算法集成框架,可以承載FY-4數據預處理、GF-4數據預處理、Himawari-8數據預處理演算法以及火點判識與提取演算法、非火情熱異常點排除演算法,同時預留GK-2A數據預處理演算法介面,為上層應用提供服務支撐。

應用服務層

基於服務支撐層,按照「微內核+插件」的技術架構,實現火情監測專題產品製作、火情監測產品發布、火情監測信息綜合展示與核查反饋等應用。

主要功能

靜止衛星數據預處理火情信息判識與提取

火情監測產品製作

通過對衛星林火判識結果進行圖像增強處理,結合基礎地理信息數據,實現火情監測專題產品的製作(包括火情監測專題圖、火點強度專題圖以及火情監測報告等),並依據多時次衛星影像及火情信息,製作火情演變動畫,動態反映重要火情火災發生、發展蔓延過程。

GEOVIS數字地球助力森林草原火情監測|靜止衛星篇

火點監測專題圖1

GEOVIS數字地球助力森林草原火情監測|靜止衛星篇

火點監測專題圖2

火情監測成果發布與推送

與移動終端APP結合,實現火情監測信息的發布和核查反饋信息的上傳,為各級業務部門聯合進行林火監測以及火情核查提供技術支撐。

平台優勢

快速高效的數據處理能力

本平台基於GEOVIS數字地球基礎平台開發,採用存算一體化、混合異構計算等多種并行計算策略,實現了海量靜止衛星數據全自動、高效率、高精度的快速處理和實時響應。

智能精準的火情判識

實時動態的火情推送

平台與安卓APP結合,將熱點監測結果實時、精準的推送給轄區內基層護林員,同時接收護林員的核查反饋信息,更新平台異常火點庫,以進一步提升火情判別演算法準確率。

未來,靜止衛星森林草原火情遙感監測服務平台將與其他包括極軌衛星監測、航空監測、近地面觀測和地面巡邏火情監測系統協作配合,構建立體的森林草原火情監測體系,為各級防火部門實現「打早、打小、打了」提供有力的支撐,為提高森林草原防火能力發揮積極的作用。

本文來源:中科星圖

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