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ENVI下的秸秆焚烧实时遥感监测.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.78M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    ENVI下的秸秆焚烧实时遥感监测
    1、数据获取
    2、火点提取
    第一步：MOD14数据的地理定位
    第二步：火点提取
    3、农用地提取
    第一步：数据读取
    第二步：数据地理定位
    第三步：投影变换与镶嵌
    4、结果输出
    5、IDL定制开发
    ENVI 下的秸秆焚烧实时遥感监测 每年夏收与秋收后，部分城市始终笼罩着浓浓的烟雾。这些烟雾不是来自重工业污染，也 不是化工产品爆炸，而是来自秸秆焚烧。秸秆焚烧已经成为影响这些城市空气质量的重要因素， 不仅如此，持续大雾还会使得重点城市的交通运输效率降低，甚至引发交通事故。秸秆焚烧严 重影响大气环境质量，导致空气中总悬浮颗粒物数量明显升高，而焚烧产生的浓烟中含有大量 的 CO、CO2 等气体，这样的气体刺激呼吸道，对人体健康产生不良影响。 鉴于秸秆焚烧带来的种种危害，秸秆焚烧的监测已经引起了各级人民政府的高度关 注，利用实时监测结果并依照相关法律法规对其即时制止是杜绝秸秆焚烧的首要手段。而传统 的监测手段（如逐点人工排查）具有效率低、覆盖率低、成本高等缺点。 卫星遥感手段以其时效性、覆盖面广、分辨率高等优势使得快速大面积监测焚烧情况成为 可能。MODIS 是先进的多光谱遥感传感器，具有 36 个观测通道，覆盖了当前主要遥感卫星的 主要观测数据。利用 MODIS 的陆地产品提取秸秆焚烧火点的处理流程如下： 图 2：技术流程图 流程涉及到影像的光谱处理和几何处理。ENVI/IDL 遥感影像处理软件能对 MODIS 数据进 行快速精确的光谱和几何处理，给更快速、更准确的监测秸秆焚烧现状提供了技术保障。其中 大气校正模块 FLAASH 是采用精度最高大气校正算法，是基于光谱信息提取相关专题产品的
    必要前提；其面向对象信息提取工具 ENVI EX 能有效的对地表进行分类，提取土地覆盖信息； 其强大的波段运算工具是提取各种专题数据的有效手段。 由于 MODIS 的 MOD14 热异常数据可供直接获取使用，能够探测比气象卫星更小更多的火 点（面积 50 平方米），是监测秸秆焚烧理想的数据源。下面从数据源获取、火点提取、农用 地提取、结果输出等几个方面来介绍 ENVI 在秸秆焚烧监测中的应用方案。 1、数据获取 MODIS 数据下载地址：http://ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html。 (一) 首先打开网页，选中需要的数据源类型。其中，日期类型为：月/日/年 时:分:秒， 其中，网页中显示的时间为 UTC 时间。 (二) 在“spatial selection” 选项中选择“latitude/longtitude”，按监测区域的经纬度选 择影像范围。点击“search”查到需要的数据，勾选需要的数据，点击“order files now”， 输入你接收信息的邮箱，点“order”开始订购该数据。(如果要搜索多天数据，可以 选“add files to shopping cart”继续搜索其他日期的数据。 (三) 所订购数据的存放位置信息： 点击“Data->Track Orders ”可以查看所有已订购的 数据的状态。如果“state”显示“avalable”即可开始下载。本实验数据覆盖范围： 图 3：数据覆盖范围示意图 2、火点提取
    图 4：Modis 数据 说明：在这个步骤中，一般情况下，如果不是采用 MOD14 数据，而是由 MOD02 数据以及 MOD03 数据进行热异常信息提取，则需要用到 ENVI 的 FLAASH 大气校正模块进行大气校正。在这里， 我们简化地采用 MOD14 数据。 第一步：MOD14 数据的地理定位 MOD14 热异常数据地理定位必须要用到 MOD03 数据。 1、 “MOD14.A2012163.0305.005.2012163094359.hdf”显示如下： 图 5：MOD14 热异常数据集 2、 选择 MOD03 的经纬度数据打开：
    图 6：MOD03 数据集信息 3、利用经纬度构建 GLT 地理查找表 图 7：GLT 文件构建 “X Geometry Band”即为“Longitude”， “Y Geometry Band”即为“Latitude”：选 择输出坐标系,设置 GLT 参数，创建完成后，在 Available Band List 出现。
    图 8：GLT 文件构建 4、利用 GLT 地理查找表对 MOD14 数据进行地理定位。 利用上一步生成的 GLT 地理查找表对 MOD14 进行地理定位，坐标系为 WGS-84，结果如 下：
    图 9：地理定位后的 MOD14 热异常数据 第二步：火点提取 对 MOD14 地理定位后的波段进行波段信息统计，统计信息如下： 图 10：MOD14 统计结果 0-9 分别代表的含义如下表所示： 图 11：MOD14 数据像元值分类
    可见，像素值为 7，8，9 的地方为火点。利用波段运算窗口进行火点提取： BandMath 表达式：(b1 ge 7)*0+(b1 lt 7)*1 注：就是讲 7、8、9 像元值变成 1，其余为 0，对 MOD14 数据进行二值化处理。 图 12：提取火点信息的 BandMath 表达式 在表达式窗口中输入二值化表达式对图像进行二值化，火点区赋值为 0，非火点区赋值为 1. 得到的结果如下图所示： 图 13：MOD14 二值化结果 利用感兴趣区域将火点影像转化为矢量，结果（红色三角形点）如下：
    图 14：疑似火点矢量化结果 3、农用地提取 说明：在此步骤中，一般情况下，需要使用实时 MOD02 数据进行农用地提取，此时需要用 到 ENVI EX 面向对象信息提取工具对土地覆盖进行分类提取。在这里我们简华地采用现势性不 强（2009 年）的 MCD12Q1 数据作为替代。 火点提取出来后，接下来需要判定火点是否在农用地之上，在此，我们认为在农用地之上 的火点为秸秆焚烧造成的火点。农用地的提取方法有多种，在此我们重点介绍由 MODIS 三级数 据土地覆盖类型产品提取农用地的方法，其余方法则不一一列举。 MODIS 三级数据土地覆盖类型产品（Land Cover data）是根据一年的 Terra 和 Aqua 观测 所得的数据经过处理，描述土地覆盖的类型。该土地覆盖数据集中包含了 17 个主要土地覆盖 类型，根据国际地圈生物圈计划（IGBP），其中包括 11 个自然植被类型，3 个土地开发和镶 嵌的地类和 3 个非草木土地类型定义类。 MODIS Terra + Aqua 三级土地覆盖类型年度全球 500 米产品 MCD12Q1 采用五种不同的土地 覆盖分类方案，信息提取主要技术是监督决策树分类。下面是该数据中包含的五个数据集，五 个分类方案如下：
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