森林草原野火風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警監(jiān)測(cè)方法及應(yīng)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(jìn)展　3
1.1　基于光學(xué)-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(xiàn)　8
第2章　野火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警方法研究進(jìn)展　12
2.1　可燃物含水率的獲取及其與森林火災(zāi)發(fā)生的關(guān)系　12
2.2　國(guó)家火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)　13
2.3　森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警模型的發(fā)展和應(yīng)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(luò)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(xiǎn)數(shù)據(jù)的研究方法　16
主要參考文獻(xiàn)　17
第3章　野火火點(diǎn)檢測(cè)與蔓延速率估算研究進(jìn)展　22
3.1　地球同步衛(wèi)星發(fā)展?fàn)顩r　23
3.2　野火火點(diǎn)檢測(cè)研究進(jìn)展　24
3.3　野火蔓延速率估算研究進(jìn)展　26
主要參考文獻(xiàn)　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(zhǔn)備　33
4.1　地面實(shí)測(cè)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(yù)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(shí)測(cè)數(shù)據(jù)　39
4.3.1　若爾蓋草原地表土壤水分?jǐn)?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(xiàn)　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(xiàn)　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(xiàn)　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(biāo)定　63
7.2.3　參數(shù)反演　65
7.3　對(duì)比實(shí)驗(yàn)：Landsat-8光學(xué)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(xué)Landsat-8數(shù)據(jù)的反演結(jié)果　69
主要參考文獻(xiàn)　71
第三部分　野火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警方法及應(yīng)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(zhǔn)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(diǎn)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(xiàn)　91
第9章　野火及誘發(fā)因子時(shí)空特征分析　93
9.1　野火時(shí)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(duì)濕度分布特征　101
9.4.3　風(fēng)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估　104
10.1　Logistic回歸模型基本原理　104
10.2　模型參數(shù)預(yù)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(xùn)練　109
10.3.3　模型精度評(píng)價(jià)　112
10.4　野火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果及分析　114
10.4.1　野火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果　114
10.4.2　野火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估因子分析　115
主要參考文獻(xiàn)　117
第11章　野火風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方法　118
11.1　野火風(fēng)險(xiǎn)預(yù)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(yù)報(bào)數(shù)據(jù)　119
11.2　野火風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警結(jié)果及分析　119
11.3　野火風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)時(shí)空填補(bǔ)　121
11.3.1　專題圖層時(shí)空填補(bǔ)方法　122
11.3.2　填補(bǔ)結(jié)果精度驗(yàn)證　122
主要參考文獻(xiàn)　124
第四部分　全球森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空挖掘及預(yù)警預(yù)測(cè)方法
第12章　可燃物含水率對(duì)西南三省森林火災(zāi)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(zhǔn)備　130
12.2.1　可燃物含水率野外實(shí)測(cè)　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(yàn)證及制圖　132
12.3.1　可燃物含水率反演及驗(yàn)證方法　132
12.3.2　可燃物含水率驗(yàn)證結(jié)果及區(qū)域制圖　133
12.4　可燃物含水率對(duì)森林火災(zāi)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(zāi)案例驗(yàn)證短期閾值作用　137
12.5　可燃物含水率對(duì)森林火災(zāi)發(fā)生的長(zhǎng)期控制作用　138
12.6　討論　139
12.6.1　可燃物含水率反演及驗(yàn)證　139
12.6.2　可燃物含水率對(duì)森林火災(zāi)發(fā)生的影響　139
主要參考文獻(xiàn)　140
第13章　基于深度學(xué)習(xí)的西南三省森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空挖掘　142
13.1　研究區(qū)概況　142
13.2　數(shù)據(jù)說明與準(zhǔn)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(diǎn)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(diǎn)信息提取　152
13.3　深度學(xué)習(xí)模型構(gòu)建及其性能評(píng)價(jià)　152
13.3.1　深度學(xué)習(xí)模型構(gòu)建　152
13.3.2　模型性能評(píng)價(jià)指標(biāo)　153
13.3.3　模型性能評(píng)價(jià)結(jié)果　155
13.3.4　基于Logistic回歸模型的森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)挖掘　156
13.4　西南三省森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空挖掘　157
主要參考文獻(xiàn)　158
第14章　全球林火多發(fā)區(qū)域森林火險(xiǎn)趨勢(shì)分析　159
14.1　研究區(qū)概況　159
14.2　ARIMA時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型介紹　160
14.3　森林火險(xiǎn)趨勢(shì)分析及驗(yàn)證　161
14.3.1　中國(guó)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(guó)西海岸　169
14.3.6　森林火險(xiǎn)趨勢(shì)驗(yàn)證　171
主要參考文獻(xiàn)　174
第五部分　基于靜止衛(wèi)星的野火火點(diǎn)檢測(cè)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(yù)處理　178
15.2.1　Himawari-8數(shù)據(jù)　178
15.2.2　Himawari-8數(shù)據(jù)預(yù)處理　180
15.2.3　遙感野火火點(diǎn)產(chǎn)品　180
15.2.4　遙感野火火點(diǎn)產(chǎn)品預(yù)處理　182
15.3　氣象數(shù)據(jù)　183
主要參考文獻(xiàn)　184
第16章　Himawari-8數(shù)據(jù)野火火點(diǎn)檢測(cè)方法　185
16.1　基于閾值的野火火點(diǎn)方法　185
16.2　基于上下文的野火火點(diǎn)檢測(cè)方法　186
16.2.1　基于窗口上下文的野火火點(diǎn)檢測(cè)方法　187
16.2.2　基于全局上下文的野火火點(diǎn)檢測(cè)方法　187
16.3　基于時(shí)間序列的野火火點(diǎn)方法　189
16.4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析　190
主要參考文獻(xiàn)　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(jì)算　196
17.2　CSIRO GFS模型及精度評(píng)定方法　198
17.2.1　CSIRO GFS模型　198
17.2.2　精度評(píng)定方法　199
17.3　基于不同野火火點(diǎn)檢測(cè)算法的驗(yàn)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(xiàn)　207