2019 年 3 月 30 日，四川省涼山州木里縣發(fā)生森林火災(zāi)，著火點在海拔 3800 米左右，地形復(fù)雜、坡陡谷深，27名森林消防指戰(zhàn)員和 4 名地方干部群眾在撲救中犧牲，火場總過火面積約 20 公頃。

2020年3月份，四川省發(fā)生森林草原火災(zāi)42起，同比增加26起，增幅163%。特別是涼山州西昌市經(jīng)久鄉(xiāng)森林火災(zāi)，造成 19 名地方撲火人員犧牲、3 名地方撲火隊員重傷和部分民房燒毀，給人民群眾生命財產(chǎn)安全造成重大損失。 繼去年 “3·30” 之后時隔一年，涼山州再次發(fā)生撲救森林火災(zāi)中人員重大傷亡，令人痛心，教訓(xùn)極其深刻。

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助較為困難的自然災(zāi)害。目前，由于受到全球氣候異常的影響，我國許多地區(qū)高溫、干旱、大風(fēng)天氣增多，致使火險等級居高不下。四川省是林業(yè)大省，森林覆蓋率接近 40%，同時也是森林火災(zāi)多發(fā)省份。因此，需要加強(qiáng)森林防火應(yīng)急系統(tǒng)的研究和開發(fā)，提高預(yù)防和撲救森林火災(zāi)的綜合能力，將森林火災(zāi)損失降到最小程度。

對森林火災(zāi)進(jìn)行及時、準(zhǔn)確地監(jiān)測和定位尤為重要。依靠地面人工和飛機(jī)進(jìn)行森林火災(zāi)的監(jiān)測，不僅費用高，而且由于監(jiān)測范圍有限，存在著眾多的監(jiān)測盲區(qū)，更無法實現(xiàn)常態(tài)化監(jiān)測。大地量子將遙感＋AI 技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)的預(yù)警、動態(tài)監(jiān)測和災(zāi)后評估中，以其更新速度快、覆蓋面積大等特點成為森林火災(zāi)預(yù)防和監(jiān)測的重要手段。

林草地圖

針對林地面積大、森林類型多樣化的特點，大地量子利用衛(wèi)星遙感＋AI 技術(shù)，采用米級和亞米級高分辨率衛(wèi)星對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行林地信息采集。通過衛(wèi)星影像精校正系統(tǒng)對影像進(jìn)行預(yù)處理， 結(jié)合專業(yè)化的解譯和判讀技術(shù)對林區(qū)地物信息進(jìn)行提取和分類。著重將森林和草地兩種林地資源進(jìn)行高精度分類，并提供林草資源動態(tài)監(jiān)測調(diào)查報告和季度林地變化檢測報告。

大地量子利用基于時序模型的分類算法，對衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行分類處理，得到森林、草地等林地資源的分布情況。下圖為 2020 年第 1 季度木里藏族自治縣項腳蒙古族鄉(xiāng)的森林分布情況，森林面積共 110.432 平方千米。

2020 年第 1 季度木里藏族自治縣項腳蒙古族鄉(xiāng)森林分布

火點位置監(jiān)測

在衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)中不同的電磁波譜范圍對溫度和地物類型有著不同的光譜響應(yīng)，這也是利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行火災(zāi)應(yīng)急監(jiān)測、災(zāi)后損失評估的基礎(chǔ)。

遙感火點判識的基本原理主要依靠溫度升高導(dǎo)致熱輻射增強(qiáng)，以及不同熱紅外通道增長幅度差異這兩個條件。自然界的不同物體由于自身溫度及物理化學(xué)性質(zhì)的不同，它們具有不同的波譜特性。當(dāng)物質(zhì)燃燒時，主要的輻射源是火焰和具有較高溫度的碳化物、水蒸氣、煙等。

衛(wèi)星林火監(jiān)測算法一般將火點按亮溫大小分為絕對火點與相對火點。絕對火點的識別是依據(jù)火點本身中紅外輻射特征，而相對火點的識別則是依據(jù)火點輻射與背景輻射之間的差異。

大地量子的衛(wèi)星火點報警正是應(yīng)用了上述原理，利用不同波長熱輻射的差異性判定火點。若以物體未發(fā)生燃燒時的輻射為背景輻射，利用燃燒輻射與背景輻射的差異，可以從衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)中火點位置和開始時間等重要信息。

下圖為 2020 年 3 月 30 日木里火災(zāi)火點分析圖，可以看到當(dāng)日 18 點實時火點數(shù)量達(dá)到了 154 個。

2020 年 3 月 30 日木里縣森林火災(zāi)的火點分析圖

大地量子的林火監(jiān)測可連續(xù)跟蹤與監(jiān)測森林火災(zāi)發(fā)生與發(fā)展的動態(tài)過程并提供詳盡的災(zāi)情信息，如林火發(fā)生位置、發(fā)生與結(jié)束時間、火點數(shù)量、過火區(qū)域面積、承災(zāi)體地物類型、天氣預(yù)報等。

過火面積監(jiān)測

森林過火面積是指被火燒過的面積，不論火燒程度如何均屬于受災(zāi)面積。過火面積是森林火災(zāi)最基本的描述因子，同時也是林火應(yīng)急響應(yīng)等級評估的重要評估因子。過火面積能反映火災(zāi)對森林植被的影響及其損失信息，評價火災(zāi)對生態(tài)環(huán)境的影響。衛(wèi)星遙感具有成像周期短、覆蓋范圍廣的特點，非常適用于森林火災(zāi)的監(jiān)測和過火面積的估算。

森林火災(zāi)發(fā)生后，其地物的光譜特征與火災(zāi)發(fā)生前相比顯然發(fā)生了明顯的變化，一般來說，由于地物部分或者全部被火燒毀，地物顏色將變深變暗，從而會導(dǎo)致在可見光波段的光譜反射率有明顯的下降。大地量子根據(jù)火災(zāi)前后的植被覆蓋狀況進(jìn)行對比，建立過火面積估算模型。通過本方法，大地量子估算出 2020 年木里縣森林火災(zāi)受影響區(qū)域面積約為 83.370 平方千米。

木里縣 2020 年 4 月 9 日森林火災(zāi)過火面積分析圖

小結(jié)

森林火災(zāi)不易及時發(fā)現(xiàn)，一旦失去控制往往造成較大的后果。利用遙感衛(wèi)星對森林火情進(jìn)行大尺度、準(zhǔn)實時、高頻次的常態(tài)化監(jiān)測具有重大意義，不僅可以盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，減輕災(zāi)害影響；更能減輕防火人員工作壓力，減少不必要的犧牲和損失。

總結(jié)

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