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秸稈禁燒遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

（1）該項(xiàng)工作的意義隨著農(nóng)村生活水平的提升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的秸稈已經(jīng)不被人們作為燃料所使用，而且由于農(nóng)民環(huán)保意識(shí)欠缺、缺少勞動(dòng)力、管理體制不健全、綜合利用技術(shù)條件差等因素的影響，很多農(nóng)民選擇在收獲農(nóng)作物的時(shí)候直接就地焚燒秸稈，而秸稈露天焚燒會(huì)造成大量煙霧的現(xiàn)象，一方面影響到公路和航空運(yùn)輸，降低運(yùn)輸效率；另一方面，秸稈露天焚燒過程中釋放的大量氮氧化物、二氧化碳和顆粒等污染物，是我國(guó)大氣污染的來源之一，威脅著居民的身體健康。每年在作物收割季節(jié)，是秸稈焚燒最嚴(yán)重的時(shí)節(jié)，此時(shí)對(duì)秸稈焚燒現(xiàn)象的監(jiān)管尤其重要。但禁燒令的執(zhí)行存在一定的難度，究其原因，一是由于焚燒火點(diǎn)具有分散性，實(shí)地人工逐點(diǎn)排查需要耗費(fèi)大量的人力物力；二是由于焚燒火點(diǎn)具有隨時(shí)性，如果沒有掌握一定的證據(jù)很難查處進(jìn)行過秸稈焚燒的農(nóng)民，使得農(nóng)民往往存在僥幸心理；三是由于暫時(shí)沒有研究出有效的措施進(jìn)行秸稈轉(zhuǎn)化，而且隨著農(nóng)村家庭勞動(dòng)力的減少，農(nóng)民迫于下季作物種植的壓力，常常會(huì)選擇秸稈直接焚燒。因此，本文提出利用多源遙感影像預(yù)測(cè)火點(diǎn)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域，提高火點(diǎn)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和自動(dòng)化，同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)區(qū)域秸稈量的估算，提高秸稈轉(zhuǎn)化的效率，利用多種手段提高禁燒令的實(shí)施效果，減少秸稈焚燒對(duì)環(huán)境的污染。（2）算法介紹衛(wèi)星遙感具有實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高分辨率、大范圍覆蓋等特點(diǎn)，將衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用到秸稈焚燒監(jiān)測(cè)上使重點(diǎn)區(qū)域作物信息提取和火點(diǎn)快速監(jiān)測(cè)成為可能。衛(wèi)星火點(diǎn)監(jiān)測(cè)一般采用波長(zhǎng)范圍在3~5μm的中紅外波段遙感影像，中紅外波段對(duì)火災(zāi)、火點(diǎn)、活火山等高溫目標(biāo)的識(shí)別十分敏感，常用于捕捉高溫信息，特別是對(duì)森林火災(zāi)，能夠清楚顯示火點(diǎn)、火線形狀、大小和位置，而且對(duì)很小的隱火、殘火也有很強(qiáng)的識(shí)別能力。在紅外影像上，火點(diǎn)區(qū)與背景地物的亮度值具有明顯差異，火點(diǎn)區(qū)溫度高，圖像灰度值高，呈現(xiàn)亮白色，背景地物則相對(duì)偏暗。利用背景輻射和森林燃燒時(shí)的輻射差異在紅外圖像上灰度值的不同，就可以從衛(wèi)星遙感信息中及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，并監(jiān)測(cè)它們的燃燒狀態(tài)和蔓延趨勢(shì)。火點(diǎn)監(jiān)測(cè)的方法主要有固定閾值法、臨近像元分析法、亮溫與植被指數(shù)結(jié)合法等。固定閾值法是利用紅外通道計(jì)算亮溫，根據(jù)火點(diǎn)區(qū)域背景區(qū)的差異，對(duì)亮溫設(shè)置一定的閾值提取火點(diǎn)區(qū)；臨近像元分析法是對(duì)火點(diǎn)像元與臨近像元的亮溫差異設(shè)置一定的判別閾值，差異大于閾值的判為火點(diǎn)區(qū)；亮溫與植被指數(shù)結(jié)合法是在亮溫固定閾值的基礎(chǔ)上，加上植被指數(shù)閾值作為判別條件。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 秸稈焚燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由一個(gè)中心、兩個(gè)子系統(tǒng)及兩個(gè)終端系統(tǒng)組成，即：監(jiān)測(cè)控制中心、火點(diǎn)提取子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)以及野外調(diào)查app。監(jiān)測(cè)控制中心主要負(fù)責(zé)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理，并提供秸稈焚燒的火點(diǎn)信息與數(shù)據(jù)管理功能。火點(diǎn)提取子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行秸稈焚燒信息的提取工作，并反饋給控制中心。數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)基于底層數(shù)據(jù)庫(kù)提供對(duì)遙感數(shù)據(jù)、火點(diǎn)信息數(shù)據(jù)、野外調(diào)查數(shù)據(jù)的管理功能以及為服務(wù)平臺(tái)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)。監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)主要是提供火點(diǎn)信息的展示與發(fā)布工作。野外調(diào)查app主要負(fù)責(zé)火點(diǎn)信息的接收、野外核實(shí)以及核實(shí)結(jié)果反饋工作，以確保秸稈焚燒的火點(diǎn)信息準(zhǔn)確無誤。

山東科技大學(xué) 2021-04-22

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