本發(fā)明涉及遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行火點(diǎn)檢測(cè)的方法。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星遙感具有較高的時(shí)間和空間分辨率以及覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，可以連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)火災(zāi)發(fā)展的動(dòng)態(tài)過程，可以提供詳細(xì)的火災(zāi)位置，火災(zāi)面積，溫度變化等信息。在遙感信息源方面，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣的是甚高分辨率輻射計(jì)(AVHRR)和中分辨率成像分光輻射計(jì)(MODIS)數(shù)據(jù)，但是AVHRR用于火點(diǎn)監(jiān)測(cè)的主要通道AVHRR-3(3.55～3.93微米)和AVHRR-4(10.5～11.3微米)的空間分辨率為1.1千米；MODIS用于火點(diǎn)監(jiān)測(cè)的主要波段4微米和11微米的空間分辨率為1千米。這樣的分辨率不利于小型火災(zāi)火點(diǎn)的檢測(cè)。

VIIRS傳感器搭載在NPP衛(wèi)星上，于2011年10月28日發(fā)射升空，是掃描式成像輻射儀，可收集陸地、大氣、冰層和海洋在可見光和紅外波段的輻射圖像。VIIRS具有5個(gè)高分辨率I通道，分辨率375米；16個(gè)中分辨率M通道，分辨率750米；一個(gè)白天/夜晚通道。VIIRS數(shù)據(jù)極大地提高了火點(diǎn)檢測(cè)的空間分辨率，有利于檢測(cè)到小范圍秸稈焚燒的火點(diǎn)。但是，如何使用VIIRS數(shù)據(jù)進(jìn)行火點(diǎn)識(shí)別，是一個(gè)需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)方法，利用VIIRS 375m數(shù)據(jù)的空間信息和波譜信息，實(shí)現(xiàn)基于VIIRS 375米數(shù)據(jù)的火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)方法，包含以下步驟：

采集NPP衛(wèi)星VIIRS傳感器I1～I(xiàn)5波段數(shù)據(jù)，I1～I(xiàn)3為像元反射率數(shù)據(jù)，I4～I(xiàn)5為像元亮度溫度數(shù)據(jù)；

根據(jù)亮度溫度確定絕對(duì)火點(diǎn)像元；

根據(jù)相鄰波段亮度溫度差確定潛在火點(diǎn)像元；

用采樣窗口分析方法在所述潛在火點(diǎn)像元中選出候選火點(diǎn)像元；

用上下文分析方法在所述候選火點(diǎn)像元中選出標(biāo)稱置信度火點(diǎn)像元；

用最小采樣窗口分析方法在所述絕對(duì)火點(diǎn)像元中選出低置信度火點(diǎn)像元、高置信度火點(diǎn)像元(除特別標(biāo)注外，以下方案內(nèi)容中涉及的參數(shù)符號(hào)和含義見表1)。

優(yōu)選地，所述火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)方法，還包含排除水體像元和/或排除云像元的步驟；

所述水體像元是根據(jù)I1～I(xiàn)3波段像元反射率下降確定，滿足：

ρ₁>ρ₂>ρ₃；

所述云像元是根據(jù)反射率大且亮度溫度低的特征確定，滿足：

夜間，BT₅<265K&BT₄<295K；

日間，BT₅<265K|ρ₁+ρ₂>0.9&BT₅<295K|ρ₁+ρ₂>0.7&BT₅<285K。

優(yōu)選地，所述確定絕對(duì)火點(diǎn)像元的亮度溫度滿足：

夜間，BT₄>320K&QF₄＝0

日間，BT₄＝367K&QF₄＝0&BT₅>290K&QF₅＝0&ρ₁+ρ₂>0.7。

優(yōu)選地，所述潛在火點(diǎn)像元的相鄰波段亮度溫度差滿足：

夜間，BT₄>300K&ΔBT₄₅>10K；

日間，BT₄>335K&ΔBT₄₅>30K。

優(yōu)選地，所述采樣窗口分析方法是，以所述潛在火點(diǎn)像元為中心的采樣窗口，選出滿足以下條件的潛在火點(diǎn)像元，作為候選火點(diǎn)像元：

夜間，BT₄>295K|ΔBT₄₅>10K；

日間，BT₄>BT_4S|ΔBT₄₅>25K；

其中，BT_4S＝Min[330，Max(325，M)]K；其中M是采樣窗口中像元的BT₄中值。

優(yōu)選地，所述上下文分析方法是，以所述候選火點(diǎn)像元為中心，最小11×11像元、最大31×31像元的采樣窗口中，選出滿足以下條件的像元：

日間：ΔBT₄₅>ΔBT_45b+2×δ_45b&ΔBT₄₅>ΔBT_45b+10&BT₄>BT_4b+3.5×δ_4b&(BT₅>BT_5b+δ_5b-4|δ’₄>5)；

夜間：ΔBT₄₅>ΔBT_45b+3×δ_45b&ΔBT₄₅>ΔBT_45b+9&BT₄>BT_4b+3×δ_4b；

優(yōu)選地，所述最小采樣窗口分析方法是，首先判斷所有絕對(duì)火點(diǎn)是否滿足如下條件：ΔBT₄₅<30K|θ_g<15°，不滿足條件的絕對(duì)火點(diǎn)直接判定為高置信度火點(diǎn)，對(duì)滿足條件的像元，再分析以其為中心的8個(gè)像元構(gòu)成的環(huán)，如果絕對(duì)火點(diǎn)像元在I4波段的亮度溫度比環(huán)中每個(gè)像元的亮度溫度高15K以上；則為高置信度火點(diǎn)，否則為低置信度火點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)方法，還包含排除耀斑像元的步驟，所述耀斑像元滿足：

ρ₁+ρ₂>0.6&BT₅<285K&ρ₃>0.3&ρ₃>ρ2&ρ₂>0.25&BT₄<335K。

優(yōu)選地，所述火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)方法，還包含排除沙漠邊界地區(qū)像元的步驟，所述沙漠邊界地區(qū)像元滿足：以所述候選火點(diǎn)像元為中心的采樣窗口中潛在火點(diǎn)像元的數(shù)量超過了有效背景像元數(shù)目的10％且大于4，且日間：

ρ₂>0.15&BT’₄<345&δ’₄<3&BT₄>BT’₄+6×δ’₄。

優(yōu)選地，所述火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)方法，還包含排除高太陽反射像元的步驟，所述高太陽反射像元滿足：

θ_g<15°&ρ₁+ρ₂>0.35|θ_g<25°&ρ₁+ρ₂>0.4；

其中，θ_g為地表到衛(wèi)星的矢量方向與鏡面反射方向的夾角。

本申請(qǐng)實(shí)施例采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

充分彌補(bǔ)了AVHRR、MODIS數(shù)據(jù)在空間分辨率方面的不足，提高了對(duì)更小火點(diǎn)的檢測(cè)能力，同時(shí)提高了對(duì)大型火災(zāi)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力。本方法針對(duì)白天和夜晚的數(shù)據(jù)分別制定了不同的閾值參數(shù)。方法中加入了對(duì)云、水體、明亮地物，太陽反射等可能導(dǎo)致虛假警報(bào)的因素的檢測(cè)，減少了誤報(bào)；并使用可變的窗口分析的方法，保證了火點(diǎn)提取的精度和算法的空間適用性，減少了漏報(bào)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)方法的實(shí)施例流程圖；

圖2確定火點(diǎn)置信度的采樣窗口方法原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

為了清楚地表述本申請(qǐng)文件中的各個(gè)參數(shù)的含義，對(duì)文中多次出現(xiàn)的部分參數(shù)，列參數(shù)的符號(hào)和含義如表1所示：

表1、參數(shù)符號(hào)和含義對(duì)照表

參數(shù)符號(hào) 含義

ρ₁ 通道I1反射率數(shù)據(jù)；

ρ₂ 通道I2反射率數(shù)據(jù)；

ρ₃ 通道I3反射率數(shù)據(jù)；

BT₄ 通道I4亮度溫度數(shù)據(jù)；

BT₅ 通道I5亮度溫度數(shù)據(jù)；

BT_4b 通道I4亮度溫度數(shù)據(jù)的均值；

δ_4b 通道I4亮度溫度數(shù)據(jù)的平均絕對(duì)偏差；

BT_5b 通道I5亮度溫度數(shù)據(jù)的均值

δ_5b 通道I5亮度溫度數(shù)據(jù)的平均絕對(duì)偏差；

ΔBT₄₅ 通道I4和I5亮度溫度的差值；

ΔBT_45b 通道I4和I5亮度溫度的差值的均值；

δ_45b 通道I4和I5亮度溫度的差值的平均絕對(duì)偏差；

BT’₄ 通道I4的亮度溫度數(shù)據(jù)在采樣窗口的均值；

δ’₄ 通道I4的亮度溫度數(shù)據(jù)在采樣窗口的平均絕對(duì)偏差；

QF₄ 通道I4的質(zhì)量標(biāo)志；

QF₅ 通道I5的質(zhì)量標(biāo)志。

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本申請(qǐng)各實(shí)施例提供的技術(shù)方案。

圖1為本發(fā)明火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)方法的實(shí)施例流程圖；

步驟101、采集NPP衛(wèi)星VIIRS傳感器I1～I(xiàn)5波段數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)中，I1～I(xiàn)3是反射率數(shù)據(jù)，分別用ρ₁、ρ₂、ρ₃表示，I4～I(xiàn)5是亮度溫度數(shù)據(jù)，分別用BT₄、BT₅表示。

從VIIRS數(shù)據(jù)中心獲取VIIRS I1-I5各個(gè)通道的傳感器記錄數(shù)據(jù)(SDR)，這是原始數(shù)據(jù)經(jīng)過輻射定標(biāo)和地理定位后的輻射亮度或反射率數(shù)據(jù)產(chǎn)品。VIIRS有22個(gè)SDR數(shù)據(jù)集，包括：16個(gè)M通道數(shù)據(jù)集，5個(gè)I通道數(shù)據(jù)集和一個(gè)DNB通道數(shù)據(jù)集。

還需要說明的是，全部數(shù)據(jù)包含日間數(shù)據(jù)和夜間數(shù)據(jù)，在取得數(shù)據(jù)時(shí)，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)區(qū)分為日間數(shù)據(jù)或夜間數(shù)據(jù)；當(dāng)使用日間數(shù)據(jù)時(shí)，適用日間判別公式；使用夜間數(shù)據(jù)時(shí)，適用夜間判別公式。

本方法需要使用5個(gè)I通道數(shù)據(jù)集，其中包括I1～I(xiàn)3反射率數(shù)據(jù)、I4～I(xiàn)5亮度溫度數(shù)據(jù)。詳細(xì)的波段信息見表2。還需要I通道的地理定位數(shù)據(jù)集，其中包括經(jīng)緯度信息、太陽方位角、太陽天頂角、衛(wèi)星方位角、衛(wèi)星天頂角。

表2 I1～I(xiàn)5通道數(shù)據(jù)集

步驟102、排除不合法的數(shù)據(jù)；

不合法的數(shù)據(jù)包括：缺失值65533和填充值65534。

ρ₁＝65533|ρ₂＝65533|ρ₃＝65533|BT₄＝65533|BT₅＝65533

ρ₁＝65534|ρ₂＝65534|ρ₃＝65534|BT₄＝65534|BT₅＝65534

I1～I(xiàn)5通道任何一個(gè)通道含有缺失值或者填充值，或者I4、I5通道的數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志QF₄、QF₅非零，此像元就不能參與后續(xù)運(yùn)算。

步驟103、排除水體像元；

白天水體檢測(cè)，使用多通道結(jié)合的光譜分析法，所有被分成水體的像元都不參與白天火點(diǎn)背景的計(jì)算。所述水體像元是根據(jù)I1～I(xiàn)3波段像元反射率下降確定，滿足：ρ₁>ρ₂>ρ₃。在一個(gè)具體實(shí)施例中，水體像元不再參與后續(xù)運(yùn)算。

步驟104、排除云像元；

所述云像元是根據(jù)反射率大且亮度溫度低的特征確定，滿足：

夜間，BT₅<265K&BT₄<295K；

日間，BT₅<265K|ρ₁+ρ₂>0.9&BT₅<295K|ρ₁+ρ₂>0.7&BT₅<285K。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，所有符合上面條件的像元，不再參與后續(xù)運(yùn)算。步驟105、根據(jù)亮度溫度確定絕對(duì)火點(diǎn)像元；

通過屏蔽I4通道的飽和像元，再結(jié)合通道I1，I2，I5數(shù)據(jù)，所述確定絕對(duì)火點(diǎn)像元的亮度溫度滿足：

夜間，BT₄>320K&QF₄＝0

日間，BT₄＝367K&QF₄＝0&BT₅>290K&QF₅＝0&ρ₁+ρ₂>0.7。

其中，QF₄是通道I4的質(zhì)量標(biāo)志，質(zhì)量標(biāo)志為0表示為標(biāo)稱數(shù)據(jù)質(zhì)量。也就是說，在夜間數(shù)據(jù)中，符合以上條件的像元都確定是火點(diǎn)。

所謂絕對(duì)火點(diǎn)，就是理論上一定有明火發(fā)生的像元。有明火發(fā)生的像元在數(shù)據(jù)上有其固定的特征，設(shè)置一定的判斷條件，滿足條件的像元就認(rèn)為是絕對(duì)火點(diǎn)。當(dāng)然，實(shí)際情況要比理論復(fù)雜，所以實(shí)際應(yīng)用中也有可能發(fā)生誤判。所以，即使是絕對(duì)火點(diǎn)，也要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步判斷，體現(xiàn)在步驟112中。

有一種特殊的情況，通道I4像元的亮度溫度值完全飽和(呈現(xiàn)為最大值)，與此同時(shí)，通道I5數(shù)據(jù)質(zhì)量為標(biāo)稱。為了解決通道I4飽和時(shí)數(shù)據(jù)折疊的情形，所述絕對(duì)火點(diǎn)像元的檢測(cè)使用以下條件：

夜間，(ΔBT₄₅<0&BT₅>310K&QF₅)|(BT₄＝208K&BT₅>335K)

日間，ΔBT₄₅<0&BT₅>325K&QF₅＝0

其中，ΔBT₄₅是通道I4和I5的亮度溫度差。兩個(gè)通道之間的負(fù)差異表示像元值的折疊。通常，這種條件只有在非常強(qiáng)烈的火災(zāi)核心區(qū)域觀察到，被認(rèn)為大大超過I4通道的有效飽和溫度。

步驟106、根據(jù)相鄰波段亮度溫度差判斷潛在火點(diǎn)像元；

經(jīng)過上述步驟101～105，圖像上的像元有的會(huì)被判別為缺失值，有的會(huì)被判別為云或者水體，有的會(huì)直接判別為絕對(duì)火點(diǎn)，還有一些像元不滿足以上所有的判別條件。所謂潛在火點(diǎn)像元，就是在不滿足上文提到的所有判別條件的像元中，選擇滿足以下條件的像元作為潛在火點(diǎn)像元，這些像元用于補(bǔ)充后面候選火點(diǎn)上下文分析中的像元特征。潛在火點(diǎn)像元的相鄰波段亮度溫度差滿足：

夜間，BT₄>300K&ΔBT₄₅>10K；

日間，BT₄>335K&ΔBT₄₅>30K。

步驟107、排除耀斑像元；

輻射明亮的目標(biāo)，例如沿著河床的沙洲，可以對(duì)日間VIIRS BT₄造成高像元值的小簇頻帶，其中一些像元可能與火點(diǎn)像元混淆。為了排除這些區(qū)域，日間像元滿足以下條件的可以認(rèn)為是亮目標(biāo)(即耀斑)：

ρ₁+ρ₂>0.6&BT₅<285K&ρ₃>0.3&ρ₃>ρ2&ρ₂>0.25&BT₄<335K。

步驟108、候選火點(diǎn)檢測(cè)，用采樣窗口分析方法在所述潛在火點(diǎn)像元中選出候選火點(diǎn)像元；

以所述潛在火點(diǎn)像元為中心的采樣窗口，選出滿足以下條件的潛在火點(diǎn)像元，作為候選火點(diǎn)像元：

夜間，BT₄>295K|ΔBT₄₅>10K；

日間，BT₄>BT_4S|ΔBT₄₅>25K；

其中，BT_4S＝Min[330，Max(325，M)]K；其中M是采樣窗口中像元的BT₄中值。

例如，采樣窗口使用21×21像元，則BT_4S是在通道I4采用21×21的窗口算出采樣窗口中心的像元亮度溫度參考值。其中M是21×21的窗口算出的BT4中值。優(yōu)選地，采樣窗口中至少包含10個(gè)有效背景像元，否則BT_4S設(shè)置為330K。BT_4S只用于白天的數(shù)據(jù)，允許候選火點(diǎn)像元在通道I4的亮度溫度在325～330K之間變化，以適應(yīng)依賴場(chǎng)景變化的背景條件。研究發(fā)現(xiàn)，夜間背景條件基本不變，因此，選用一個(gè)固定值295K作為門限值來定于夜間候選火點(diǎn)像元。

需要指出的是，最初的大面積采樣窗口可以容納背景條件的變化，增加了候選火點(diǎn)像元的選擇靈活性。它的目的是改善在較冷高緯度地區(qū)發(fā)生火災(zāi)算法的靈敏度，同時(shí)降低了在溫暖背景的低緯度地區(qū)的誤報(bào)率。

還需要指出的是，所述有效背景像元，不包括歸類為云、水體、潛在火點(diǎn)像元、及任何具有非標(biāo)稱質(zhì)量標(biāo)志的像元。

步驟109、用上下文分析方法在所述候選火點(diǎn)像元中選出標(biāo)稱置信度火點(diǎn)像元；

用于VIIRS 375米火災(zāi)火點(diǎn)檢測(cè)的上下文分析是動(dòng)態(tài)改變采樣窗口大小的分析方法，以便最佳表征候選火像元的背景。初始的采樣窗口是以候選火點(diǎn)像元為中心的11×11的采樣窗口；所述采樣窗口可以增加至最大31×31的尺寸，直到樣本像元中至少25％是由有效像元構(gòu)成、或至少包含10個(gè)有效像元。選出滿足以下條件的像元：

日間：ΔBT₄₅>ΔBT_45b+2×δ_45b&ΔBT₄₅>ΔBT_45b+10&BT₄>BT_4b+3.5×δ_4b&BT₅>BT_5b+δ_5b-4|δ’₄>5

夜間：ΔBT₄₅>ΔBT_45b+3×δ_45b&ΔBT₄₅>ΔBT_45b+9&BT₄>BT_4b+3×δ_4b

其中，BT_4b，δ_4b分別表示通道I4的均值和平均絕對(duì)偏差；BT_5b，δ_5b分別表示通道I5的均值和平均絕對(duì)偏差；ΔBT₄₅表示I4和I5波段亮度溫度的差值；ΔBT_45b表示I4和I5波段亮度溫度的差值的均值；δ_45b表示I4和I5波段亮度溫度的差值的平均絕對(duì)偏差；BT’₄表示I4通道的亮度溫度數(shù)據(jù)采樣窗口的均值；δ’₄表示I4通道的亮度溫度數(shù)據(jù)采樣窗口的平均絕對(duì)偏差。

需要說明的是，如果在所述采樣窗口中，有效像元的最小數(shù)目不能被滿足，那么，作為采樣窗口中心像元的候選火點(diǎn)像元被歸類為“未知”，表示背景條件無法正確表征。

步驟110、排除沙漠邊界地區(qū)像元；排除沙漠邊界地區(qū)像元的步驟，所述沙漠邊界地區(qū)像元滿足：以所述候選火點(diǎn)像元為中心的采樣窗口中，如果所述采樣窗口中潛在火點(diǎn)像元的數(shù)量超過了有效背景像元數(shù)量的10％且大于4，且

日間：ρ₂>0.15&BT’₄<345&δ’₄<3&BT₄>BT’₄+6×δ’₄；

夜間：無其他附加條件。

這個(gè)檢測(cè)的目標(biāo)是沙漠邊界區(qū)域，其中高、低溫度地表的混合可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的像元分類。所有符合這個(gè)條件的候選火點(diǎn)像元會(huì)被排除。

步驟111、排除高太陽反射像元；

高太陽反射是導(dǎo)致虛假警報(bào)的主要原因。工業(yè)園區(qū)的金屬屋頂，大而明亮的表面，如混凝土路面，水體的鏡面反射會(huì)導(dǎo)致I4通道亮度溫度的局部峰值。為了解決這種情況，使用下面的條件檢測(cè)所有被判定為火點(diǎn)的日間數(shù)據(jù)，所述高太陽反射像元滿足：

θ_g<15°&ρ₁+ρ₂>0.35|θ_g<25°&ρ₁+ρ₂>0.4

其中，θ_g為地表到衛(wèi)星的矢量方向與鏡面反射方向的夾角。

其中，θ_v和θ_s分別為衛(wèi)星高度角和太陽高度角，是相對(duì)方位角。之前被分類為火點(diǎn)的像元，如果條件，將會(huì)被降級(jí)到“與耀斑相關(guān)的虛假警報(bào)”類。

步驟112、用最小采樣窗口分析方法在所述絕對(duì)火點(diǎn)像元中選出低置信度火點(diǎn)像元、高置信度火點(diǎn)像元。所述最小采樣窗口分析方法是，首先判斷所有絕對(duì)火點(diǎn)是否滿足如下條件：ΔBT₄₅<30K|θ_g<15°，不滿足條件的絕對(duì)火點(diǎn)直接判定為高置信度火點(diǎn)；對(duì)滿足條件的絕對(duì)火點(diǎn)，再判斷以其為中心的8個(gè)像元構(gòu)成的環(huán)中，絕對(duì)火點(diǎn)像元在I4波段的亮度溫度是否比環(huán)中每個(gè)像元的亮度溫度高15K以上(此處以上表示≥)。如果是，則為高置信度火點(diǎn)；否則為低置信度火點(diǎn)。

圖2是確定火點(diǎn)置信度的采樣窗口分析方法原理示意圖。首先，整個(gè)算法的輸入數(shù)據(jù)，可以看成是5個(gè)(I1～I(xiàn)5)二維數(shù)組。數(shù)組的每個(gè)元素就是一個(gè)像元。對(duì)于I1～I(xiàn)3波段，每個(gè)元素的數(shù)值表示的是反射率(0-1之間無量綱)，對(duì)于I4和I5波段，每個(gè)元素的數(shù)值表示的亮度溫度，單位是開爾文(K)。所謂采樣窗口，就是以某一像元為中心的邊長(zhǎng)為N個(gè)像元的正方形范圍。如圖2.a，每一個(gè)格子代表一個(gè)像元，以格子1所表示的像元為中心，定義7×7大小的采樣窗口(格子2的范圍)，M就是這48(除了中心像元之外，7×7-1)個(gè)數(shù)值的中值，M的單位也是K。有了M之后，BT_4M取M和325之間的較大的那個(gè)數(shù)，BT_4S取BT_4M和330之間較小的那個(gè)數(shù)。

需要指出的是，所謂上下文分析，就是不再局限于對(duì)單個(gè)波段、單個(gè)像元設(shè)置判別條件，而是綜合該像元的鄰近像元，全面地進(jìn)行分析。方案就是定義采樣窗口，把要檢測(cè)的像元與其周圍像元聯(lián)系起來研究。以圖2.a為例，假如圖中每個(gè)格子代表實(shí)際地面1平方米的面積，如果在圖中格子1中有點(diǎn)火，熱量會(huì)向外輻射，不會(huì)局限在格子1中，格子1周圍的其他格子中也會(huì)有熱量，比如格子3。因此，紅外探測(cè)器會(huì)探測(cè)到很多格子都有熱量，理論上格子1的熱量最大。

實(shí)際上，在野外發(fā)生森林火災(zāi)或者農(nóng)田發(fā)生秸稈焚燒，不只有一處火點(diǎn)。比如，格子4中可能也有明火，這樣會(huì)導(dǎo)致格子1和格子4之間的格子也有很高的熱量，但實(shí)際上并沒有明火。上下文分析可以區(qū)分這些格子中有沒有明火、對(duì)應(yīng)的像元是不是真正的火點(diǎn)。

還需要說明的是，通過采樣窗口，還可以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)火點(diǎn)的置信度檢測(cè)。分為兩步：第一步，判斷ΔBT₄₅<30K|θ_g<15°是否成立，如果成立，則進(jìn)行第二步，如果不成立，則判斷為高置信度火點(diǎn)。第二步，以絕對(duì)火點(diǎn)為中心開辟3×3大小采樣窗口(如圖2.b所示)，判斷所述采樣窗口內(nèi)其他像元的I4通道的亮度溫度是否都比本像元的亮度溫度低15K以上，只要窗口內(nèi)有一個(gè)像元不滿足條件，本像元就被分配為低置信度。如圖2.b，假設(shè)各格子中的數(shù)字表示亮度溫度，中心像元(格子5)為待判斷的絕對(duì)火點(diǎn)像元，假設(shè)它已經(jīng)滿足了第一步的條件，現(xiàn)在進(jìn)行第二步判斷，因?yàn)?6-15＝41，所以其3×3采樣窗口內(nèi)的除了中心像元以外的環(huán)形區(qū)域的8個(gè)像元(格子6)的溫度都要低于41K。假如有一個(gè)高于41K，那么這個(gè)中心像元就判定為低置信度火點(diǎn)，否則，就是高置信度火點(diǎn)。

需要說明的是，本發(fā)明的核心創(chuàng)新點(diǎn)是利用分辨率更高的VIIRS數(shù)據(jù)進(jìn)行火點(diǎn)檢測(cè)，其特點(diǎn)是提高了對(duì)更小火點(diǎn)的檢測(cè)能力，同時(shí)提高了對(duì)大型火災(zāi)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力。

特別是，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于每個(gè)步驟檢測(cè)條件的閾值設(shè)置，由于VIIRS是MODIS的替代傳感器，其在波段設(shè)置上與MODIS有相似之處，所以本發(fā)明的核心思路還是繼承了MODIS的上下文算法。但是在每個(gè)步驟的閾值設(shè)置中，與MODIS上下文算法都有不同。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于對(duì)虛假火點(diǎn)的排除方法，步驟107，排除了一部分河床的沙洲等可以對(duì)I4通道造成峰值、可能與動(dòng)態(tài)火災(zāi)混淆的虛假火點(diǎn)；步驟110，排除了浮云，沙漠等容易與候選火點(diǎn)混淆的虛假火點(diǎn)；步驟111，排除了工業(yè)園區(qū)的金屬屋頂、混凝土路面，水體的鏡面反射等導(dǎo)致I4通道峰值的虛假火點(diǎn)。

還需要說明的是，在本說明書的全部公式中，邏輯運(yùn)算符“&”表示“與”，邏輯運(yùn)算符“|”表示“或”；除非特別說明，本申請(qǐng)中與程序設(shè)計(jì)的運(yùn)算符號(hào)優(yōu)先級(jí)規(guī)則一致，數(shù)學(xué)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)高于邏輯運(yùn)算符；括號(hào)內(nèi)的運(yùn)算式優(yōu)先級(jí)高于沒有括號(hào)的運(yùn)算式；在相同條件下，運(yùn)算符“&”的優(yōu)先級(jí)高于“|”。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

還需要說明的是，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本申請(qǐng)的實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。