森林火灾微光遥感识别新指数——增强夜光火灾扰动指数

作     者：武晋雯 纪瑞鹏 张玉书 孙龙彧 于文颖 冯锐 幸芳 WU Jin-Wen;JI Rui-Peng;ZHANG Yu-Shu;SUN Long-Yu;YU Wen-Ying;FENG Rui;XING Fang

作者机构：中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁沈阳110166 辽宁省农业气象灾害重点验室辽宁沈阳110166 沈阳市气象局辽宁沈阳110168 沈阳城市建设学院辽宁沈阳110167 

出 版 物：《红外与毫米波学报》 (Journal of Infrared and Millimeter Waves)

年 卷 期：2023年第42卷第2期

页      面：241-249页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 09[农学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0903[农学-农业资源与环境] 0816[工学-测绘科学与技术] 081602[工学-摄影测量与遥感] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：沈阳市中青年科技创新人才支持计划(RC210431) 风云卫星应用先行计划二期(FY-APP-2021.0302) 

主　　题：增强夜光火灾扰动指数 火灾遥感识别 微光 红外 植被指数 饱和 

摘      要：随着光电技术的发展,低照度条件下的微光成像技术及其应用成为近年来的研究热点之一。在微光遥感影像上,很难单纯依靠辐射亮度或温度,将森林火灾与工业燃烧、城市等热源充分地分离,同时由于频繁的数据饱和问题,目前NPP火灾产品仅提供探测位置信息。因此,为了在各种高亮度异质热源中实现森林火灾识别,进一步推进火灾探测产品像素级表征,基于地表温度通过潜热传递随植被密度的增加而降低的原理,提出了一种新的光谱指数—增强夜光火灾扰动指数(ENFDI),并与传统的中红外波段(Tmir)火灾识别方法进行对比分析。结果表明,ENFDI可以增强森林火灾与城市热源之间的光谱差异,提高微光条件下森林火灾识别能力,森林火灾ENFDI明显高于城市热源区;ENFDI能够有效缓解微光波段易饱和的影响,ENFDI不仅可以明显地分辨出潜在饱和区内火光亮度的差异,增强火灾像元的可区分性,而且与中远红外亮温差的相关性R高达0.94~0.97,明显高于微光波段亮度(NTL)与中远红外亮温差的相关性(0.82~0.83);ENFDI具有一定的稳定性,它不受月相变化的影响,在有无月光情况下夜间森林火灾均被识别;ENFDI森林火灾识别精度(87.66%)高于传统中红外波段(Tmir)火灾识别精度(83.91%),与NPP/VIIRS主动火灾产品(VNP14IMG)具有良好的总体对应关系,定位偏差在628 m以内。因此,ENFDI指数对森林火灾的识别具有敏感性、稳定性和准确性,为进一步实现火灾像素级表征提供可行性参考。