2023年8月夏威夷当地时间8日晚,美国夏威夷州毛伊岛(Maui)突发森林大火,目前已进入燃烧的第三天,消防队员仍在努力控制火势。消防部门表示,目前没有一处燃烧的山火得到100%控制,情况依然难以预测。
截至当地时间8月11日,肆虐的山火已造成至少55人死亡,约1000人失联,大量古建筑被毁,数千人流离失所。专家指出,受气候变化影响加剧的干旱、热浪以及本周经过夏威夷岛南部的飓风“多拉”增加了夏威夷南北部的气压差,引发了异常强劲的信风。以上多种因素是此次火灾伤亡惨重的重要原因。
同时,夏威夷的大片土地曾种植菠萝和甘蔗,而伴随相关企业关停,大量非本土易燃草类入侵,如几内亚草。这些野草能在雨季以每天15厘米的速度生长至3米高,当它变干燥时,就为山火提供了充足的可燃物。
卫星遥感具有实时、动态、高分辨率、大范围覆盖等特点,将卫星遥感技术应用到森林火点监测、秸秆燃烧火点监测成为可能。卫星火点监测一般采用波长范围在3~5μm的中红外波段遥感影像,中红外波段对火灾、火点、活火山等高温目标的识别十分敏感,常用于捕捉高温信息,特别是对森林火灾,能够清楚显示火点、火线形状、大小和位置,而且对很小的隐火、残火也有很强的识别能力。在红外影像上,火点区与背景地物的亮度值具有明显差异,火点区温度高,图像灰度值高,呈现亮白色,背景地物则相对偏暗。利用背景辐射和森林燃烧时的辐射差异在红外图像上灰度值的不同,就可以从卫星遥感信息中及时发现火情,并结合当地气象大数据以及地物情况构建模型从而监测林火的燃烧状态和蔓延趋势。
Figure 1 红外传感器视角下的夏威夷山火
卫星遥感火点判识的基本原理为依靠温度升高导致热辐射增强以及不同热红外通道增长幅度差异这两个条件。根据维恩位移定律,黑体温度和辐射峰值波长成反比,即温度越高,辐射峰值波长向短波方向移动。当生物质燃烧时,温度可达700K以上(约300℃以上),辐射峰值波长位于4um左右。以物体未发生燃烧时的辐射为背景辐射,利用燃烧辐射与背景辐射的差异,可以从卫星遥感信息中及时发现火灾。
零重空间的卫星遥感智慧防火监测平台以GIS地理信息系统为基础进行数字化呈现展示,以卫星遥感图像信息,基础地理信息(土地利用类型、交通、行政区界、居民点、等高线、数字地形模型),露天焚烧信息(火点、正常热源点)为主要信息内容,可以实时处理卫星遥感信息,并结合基础地理信息确定火点及其周边环境信息,可进行点定位、边定位、区域定位,即查找出距火点最近的村、乡、县等居民点、道路及火点距离、方位,快速定位村或火点所属的县、地市,实时入库和发布。同时实现海量数据管理、图像数据管理、火情监测和信息发布等功能。
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