森林草原野火風險預警監(jiān)測方法及應用

目錄
第一部分　研究背景及現(xiàn)狀
第1章　森林草原可燃物含水率遙感反演方法研究進展　3
1.1　基于光學-紅外遙感的植被冠層可燃物含水率反演　4
1.2　基于微波遙感的植被冠層可燃物含水率反演　5
主要參考文獻　8
第2章　野火風險評估預警方法研究進展　12
2.1　可燃物含水率的獲取及其與森林火災發(fā)生的關(guān)系　12
2.2　國家火險等級預報系統(tǒng)　13
2.3　森林火險預測預警模型的發(fā)展和應用　14
2.3.1　基于Logistic回歸模型的研究方法　15
2.3.2　基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的研究方法　15
2.3.3　基于無線傳感器的研究方法　16
2.3.4　基于天氣火險數(shù)據(jù)的研究方法　16
主要參考文獻　17
第3章　野火火點檢測與蔓延速率估算研究進展　22
3.1　地球同步衛(wèi)星發(fā)展狀況　23
3.2　野火火點檢測研究進展　24
3.3　野火蔓延速率估算研究進展　26
主要參考文獻　27
第二部分　基于極化SAR數(shù)據(jù)的植被冠層可燃物含水率遙感反演方法
第4章　研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)準備　33
4.1　地面實測植被冠層可燃物含水率數(shù)據(jù)　33
4.1.1　草地可燃物含水率數(shù)據(jù)　33
4.1.2　森林冠層可燃物含水率數(shù)據(jù)　34
4.2　SAR數(shù)據(jù)及其預處理　35
4.2.1　Radarsat-2全極化數(shù)據(jù)　35
4.2.2　Sentinel-1A雙極化數(shù)據(jù)　36
4.3　若爾蓋草原輔助地面實測數(shù)據(jù)　39
4.3.1　若爾蓋草原地表土壤水分數(shù)據(jù)　39
4.3.2　若爾蓋草原植被相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)　39
主要參考文獻　40
第5章　基于全極化特征分解參數(shù)的草地可燃物含水率反演　41
5.1　極化特征參數(shù)提取　41
5.2　草地可燃物含水率反演結(jié)果　44
5.2.1　極化特征參數(shù)與草地可燃物含水率相關(guān)性分析　44
5.2.2　多元線性回歸估算草地可燃物含水率　47
主要參考文獻　49
第6章　基于Dubois模型和比值方法的草地可燃物含水率反演　50
6.1　裸土和植被散射模型　50
6.1.1　Dubois裸土散射模型　50
6.1.2　Topp土壤介電模型　51
6.1.3　比值植被散射模型　52
6.2　反演方法構(gòu)建　53
6.3　反演結(jié)果與分析　54
主要參考文獻　57
第7章　基于線性模型和水云模型的森林冠層可燃物含水率反演　59
7.1　裸土和植被散射模型　60
7.1.1　裸土散射線性模型　60
7.1.2　植被散射水云模型　60
7.2　反演方法構(gòu)建　62
7.2.1　模型耦合　62
7.2.2　模型標定　63
7.2.3　參數(shù)反演　65
7.3　對比實驗：Landsat-8光學遙感數(shù)據(jù)和偏最小二乘回歸方法　66
7.4　反演結(jié)果與分析　67
7.4.1　基于雙極化Sentinel-1A數(shù)據(jù)的反演結(jié)果　67
7.4.2　基于光學Landsat-8數(shù)據(jù)的反演結(jié)果　69
主要參考文獻　71
第三部分　野火風險評估預警方法及應用
第8章　研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)提取　75
8.1　研究區(qū)概況　75
8.1.1　地理位置　75
8.1.2　氣候條件　75
8.1.3　地形狀況　75
8.1.4　植被水文條件　75
8.2　數(shù)據(jù)說明與準備　76
8.2.1　植被數(shù)據(jù)　76
8.2.2　地形數(shù)據(jù)　78
8.2.3　氣象數(shù)據(jù)　81
8.2.4　歷史火點數(shù)據(jù)　85
8.3　基于半變異函數(shù)的數(shù)據(jù)提取　86
8.3.1　半變異函數(shù)模型　86
8.3.2　樣本數(shù)據(jù)提取　87
主要參考文獻　91
第9章　野火及誘發(fā)因子時空特征分析　93
9.1　野火時空分布特征分析　93
9.1.1　野火年度變化分布特征　93
9.1.2　野火月度變化分布特征　93
9.1.3　野火空間分布特征　95
9.2　植被特征分析　96
9.2.1　可燃物含水率分布特征　97
9.2.2　葉面積指數(shù)分布特征　98
9.3　地形特征分析　99
9.3.1　海拔分布特征　99
9.3.2　坡向分布特征　100
9.3.3　坡度分布特征　100
9.4　氣象特征分析　101
9.4.1　空氣溫度分布特征　101
9.4.2　空氣相對濕度分布特征　101
9.4.3　風速分布特征　102
9.4.4　降雨分布特征　102
第10章　基于Logistic回歸模型的野火風險評估　104
10.1　Logistic回歸模型基本原理　104
10.2　模型參數(shù)預處理　105
10.2.1　相關(guān)性分析　105
10.2.2　顯著性差異分析　106
10.3　模型構(gòu)建　108
10.3.1　離散因子處理　108
10.3.2　模型訓練　109
10.3.3　模型精度評價　112
10.4　野火風險評估結(jié)果及分析　114
10.4.1　野火風險評估結(jié)果　114
10.4.2　野火風險評估因子分析　115
主要參考文獻　117
第11章　野火風險預警方法　118
11.1　野火風險預警可行性分析　118
11.1.1　模型可行性分析　118
11.1.2　植被數(shù)據(jù)　119
11.1.3　GFS氣象預報數(shù)據(jù)　119
11.2　野火風險預警結(jié)果及分析　119
11.3　野火風險指數(shù)時空填補　121
11.3.1　專題圖層時空填補方法　122
11.3.2　填補結(jié)果精度驗證　122
主要參考文獻　124
第四部分　全球森林火災風險時空挖掘及預警預測方法
第12章　可燃物含水率對西南三省森林火災的作用關(guān)系研究　129
12.1　研究區(qū)概況　129
12.2　數(shù)據(jù)說明與準備　130
12.2.1　可燃物含水率野外實測　130
12.2.2　土地覆蓋產(chǎn)品　131
12.2.3　反射率產(chǎn)品　132
12.2.4　火燒跡地產(chǎn)品　132
12.3　可燃物含水率反演、驗證及制圖　132
12.3.1　可燃物含水率反演及驗證方法　132
12.3.2　可燃物含水率驗證結(jié)果及區(qū)域制圖　133
12.4　可燃物含水率對森林火災發(fā)生的短期閾值作用　135
12.4.1　可燃物含水率臨界閾值的確定　135
12.4.2　典型森林火災案例驗證短期閾值作用　137
12.5　可燃物含水率對森林火災發(fā)生的長期控制作用　138
12.6　討論　139
12.6.1　可燃物含水率反演及驗證　139
12.6.2　可燃物含水率對森林火災發(fā)生的影響　139
主要參考文獻　140
第13章　基于深度學習的西南三省森林火災風險時空挖掘　142
13.1　研究區(qū)概況　142
13.2　數(shù)據(jù)說明與準備　143
13.2.1　可燃物數(shù)據(jù)　143
13.2.2　氣象數(shù)據(jù)　145
13.2.3　地形數(shù)據(jù)　149
13.2.4　火點參考信息數(shù)據(jù)　151
13.2.5　誘發(fā)因子提取　151
13.2.6　典型非火點信息提取　152
13.3　深度學習模型構(gòu)建及其性能評價　152
13.3.1　深度學習模型構(gòu)建　152
13.3.2　模型性能評價指標　153
13.3.3　模型性能評價結(jié)果　155
13.3.4　基于Logistic回歸模型的森林火災風險挖掘　156
13.4　西南三省森林火災風險時空挖掘　157
主要參考文獻　158
第14章　全球林火多發(fā)區(qū)域森林火險趨勢分析　159
14.1　研究區(qū)概況　159
14.2　ARIMA時間序列預測模型介紹　160
14.3　森林火險趨勢分析及驗證　161
14.3.1　中國西南三省　161
14.3.2　澳大利亞北部　163
14.3.3　歐洲南部　165
14.3.4　非洲中部　167
14.3.5　美國西海岸　169
14.3.6　森林火險趨勢驗證　171
主要參考文獻　174
第五部分　基于靜止衛(wèi)星的野火火點檢測與蔓延速率提取方法
第15章　研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)處理　177
15.1　研究區(qū)概況　177
15.2　遙感數(shù)據(jù)及預處理　178
15.2.1　Himawari-8數(shù)據(jù)　178
15.2.2　Himawari-8數(shù)據(jù)預處理　180
15.2.3　遙感野火火點產(chǎn)品　180
15.2.4　遙感野火火點產(chǎn)品預處理　182
15.3　氣象數(shù)據(jù)　183
主要參考文獻　184
第16章　Himawari-8數(shù)據(jù)野火火點檢測方法　185
16.1　基于閾值的野火火點方法　185
16.2　基于上下文的野火火點檢測方法　186
16.2.1　基于窗口上下文的野火火點檢測方法　187
16.2.2　基于全局上下文的野火火點檢測方法　187
16.3　基于時間序列的野火火點方法　189
16.4　實驗結(jié)果對比分析　190
主要參考文獻　193
第17章　Himawari-8數(shù)據(jù)野火蔓延速率提取方法　194
17.1　野火蔓延速率提取方法　194
17.1.1　野火過火面積提取　194
17.1.2　野火中心提取　195
17.1.3　野火蔓延速率計算　196
17.2　CSIRO GFS模型及精度評定方法　198
17.2.1　CSIRO GFS模型　198
17.2.2　精度評定方法　199
17.3　基于不同野火火點檢測算法的驗證結(jié)果　200
17.4　野火蔓延速率與植被、地形相關(guān)性分析　206
主要參考文獻　207