遥感卫星助力火灾、火情监测
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自20世纪80年代以来，受全球气候变化及人类活动的双重影响，森林火灾的发生次数和规模都呈明显上升趋势 。
森林火灾不仅会破坏森林的结构、引发相应的自然灾害，还对社会安定造成一定的影响。因此及时准确掌握火灾地理位置、过火区面积、火灾蔓延形势以及火烧强度信息，对火灾扑救力量部署、应急决策实施以及林火管理和预防尤为重要。
图片来源于网络
然而，林火多发于偏远、道路稀疏、可进入性差的原始林区，这给林火监测带来了很大的挑战。依靠人工探查或飞机航拍进行森林火灾监测，不仅覆盖面积小，存在盲区，而且费用高。
卫星遥感具有监测面积大、光谱信息丰富、成本低的优势，可实现快速更新、广覆盖、多信息的监测。也正是因为它的这些优势，使得近年来遥感卫星在火灾火情监测领域发挥着越来越重要的作用，并逐渐成为林火的主要监测手段。
下面，我们就通过两个应用案例，简单介绍一下遥感卫星在火灾、火情监测方面的应用。
美国加州大火
2018年11月8日，一场名为“CampFire”的林火在美国加利福尼亚州北部比尤特县天堂镇附近燃起，凶猛的火势甚至造成罕见的“火龙卷”。CampFire过火面积超过15万英亩，造成约2.6万居民被迫撤离家园。
该事件发生后，我们用遥感卫星影像监测了这场大火。通过11月8日火灾当日的真彩色影像，可以看到此时的小镇已完全被大火覆盖。
火灾当日真彩色影像
但由于火势过大，烟雾遮挡，通过可见光影像无法辨别地面的情况。随后，我们调取了火灾前、时、中、后四期短波红外影像，借助短波红外波段穿透云雾特性强的特点分析火势情况。
如上图短波红外影像所示，11月4日未见异常，11月8日火灾当天火势汹汹且呈蔓延趋势，11月11日火灾中期火势已经明显减弱。11月16日火灾后期的影像显示火势已基本得到控制，但地表仍有余温。
地表温度的探测也是监测火灾火情重要的一部分，通过热红外波段影像可以探测地表温度的分布情况，以此掌握火灾发生时的燃烧情况。
火灾当日地表温度反演结果
如上图，经过地表温度反演，我们可以看到地表温度的分布情况，其中红色区域温度最高，约为92到99摄氏度，橙色、黄色次之，绿色、蓝色温度最低。分析得知地表温度由西南向东北方向递减，可以推断出火势较大的区域主要集中在西南部。
四川木里火灾
真彩色影像对比图（四期）
火灾当日真彩色影像
2020年03月28日，木里县乔瓦镇的锄头湾村与项脚乡项脚村交界处的山头发生森林火灾。我们选取了火灾前、火灾前期、火灾末期、火灾后四个不同时期的多源卫星影像，从火灾蔓延方向、过火区域、明火区域、地表温度、植被损坏多方面分析本次火灾情况。
1、火灾蔓延方向
火灾蔓延方向示意图
从图中可以看出，由于受到风向、河流等影响，火灾主要朝北方和东北方向蔓延。
2、过火区域定位
通过火灾前期、末期、火灾后三组影像的对比，确定火灾过火区位置，并对过火区范围变化进行分析。
火灾当日地表温度反演结果
经估算，2020年03月30日11时45分（火灾前期）过火区面积约为9.8平方千米，2020年04月05日11时46分（火灾末期）过火区面积约为231.8平方千米，2020年04月14日11时45分（火灾后）过火区面积约为232.4平方千米。由于火灾末期的过火面积与火灾后的过火面积相差很小，由此可推断2020年04月05日时大火已经基本得到控制。
*以上面积的计算中包含建筑物和裸地面积
3、明火区域分析
通过过火区域的分析我们得知2020年04月05日火灾已基本得到控制，但局部可能仍存在明火。结合多源影像分析，最终锁定了几处明火区域的具体位置（A、B、C三个区域）。
明火区域分布图
C区 | 区域内存在1处明火
4、地表温度
通过火灾前温度图可知，火灾发生前温度较高的位置基本为裸地和建筑物区域。
火灾前可见光影像&温度图（2020年03月20日）
火灾发生后，过火区存在一定的热量，大部分区域温度高于周边裸地和建筑物的温度，有复燃的可能，需重点关注。
火灾后可见光影像&温度图（2020年04月05日）
5、植被损坏
植被情况四期对比
图中绿色越深，表明植被生长越好。如上图所示，火灾前该区域植被生长较好，火灾后过火区绿度明显降低，植被损坏严重，可见此次火灾对当地植被造成了不小的损害。
* 由于受到云层干扰，图中植被损坏区域有细微误差。
通过以上“美国加州大火”、“四川木里火灾”案例分析可以看出，挖掘遥感影像的光谱信息，可以使我们借助“第三只眼”快速准确的发现肉眼无法获取的信息。
遥感卫星除了可以监测森林火灾外，还可以对火山活动、工业热点、农作物秸秆焚烧等进行监测。相信随着遥感技术的不断进步，它在火灾、火情监测中的应用会越来越多，遥感卫星也将为相关部门提供更多快速、有效的信息支撑。
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