MODIS及ASTER卫星数据在林火面积估算中的应用

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1、第22卷
第1期干
旱
区
资
源
与
环
境Vo.l22
No.12008年1月JournalofAridLandResourcesandEnvironmentJan.2008文章编号:1003-7578(2008)01-198-03MODIS及ASTER卫星数据在林火面积*估算中的应用11123崔学明,王林和,周
梅,郭广猛,王开云(1.内蒙古农业大学,呼和浩特
010019;2.中科院地理资源所,北京
100081;3.内蒙古水利勘测设计院,呼和浩特
010020)

提
要:用于火点监测的MODIS数据的分辨

2、率是1km,不可避免地存在有混合像元。本文使用Dozier提出的方法,利用卫星数据不同波段对高温目标的不同响应来获取子像素火点温度及面积,并使用同时相高分辨率的ASTER数据进行了验证。结果表明在背景温度估计准确的情况下,MODIS数据可以比较准确地获得子像素火点的面积,对于判断火情火势具有重要意义。关键词:MODIS;ASTER;子像素火点中图分类号:S762






文献标识码:A1MODIS及ASTER数据介绍遥感数据因其扫描范围广、时间分辨率高、成本低等特点而广泛用于森林火灾监测,目前常用的是NOAA/A

3、VHRR数据。我国从1987年开始使用NOAA/AVHRR数据监测森林火灾,至今已有16年历史。1999年12月美国的Terra卫星发射成功,星上搭载的中分辨率成像光谱仪(MODIS)具有36个波段,时间分辨率为1天两次,数据量化精度12bi,t波长范围从0.4um-14.4um,包含了NOAA/AVHRR的全部波段,[1]同时有两个波段分辨率提高到250m,有5个波段提高到500m(表1)。国内蒋岳新、覃先林等人作了使[2,3]用MODIS进行火灾监测的研究。ASTER具有近红外(VNIR)、短波红外(SWIR)、

4、热红外(TIR)三个[4]范围的波段(表2)。2一景ASTER图像的面积是6060km,重复周期为26天,时间分辨率太低,不能应用在实时的火点监2测中。而MODIS用于温度探测的波段分辨率是1km,即100hm,一般刚开始燃烧时明火面积很小,达不到一个像素。目前在林火监测的日常运行中,很难作到子像素火点面积的估算。如果能准确计算子像素明火的面积,对于正确判断火情、火势,决定扑火所需兵力具有重要意义。2使用MODIS数据估算火点面积与温度用于火灾监测时,卫星测得的是一个像素内起火部分和未起火部分的平均辐射强度。为了获

5、取火点温度以及明火面积,1981年Dozier利用AVHRR数据的3、4波段对高温目标的不同响应,提出了获取子像[5]素火点温度及面积的方法。假定火点温度为T,t面积为p,0

6、了很多简化,没有考虑大气透过*收稿日期:2007-3-29。基金项目:本研究由国家自然科学基金项目(项目号:30500393);国家林业局重点项目2001-01资助。作者简介:崔学明(1960-),男,副教授,主要从事农林气象学方向的研究。第1期崔学明等
MODIS及ASTER卫星数据在林火面积估算中的应用199[6]率、地面比辐射率、太阳辐射等影响。实际方程应是:L3=3pB(
3,Tt)+3(1-p)b,3B(
3,Tb)+3(1-p)(1-b,3)(d3Isun,3cos!+Iatm)/∀+Latm3L

7、4=4pB(
4,Tt)+4(1-p)b,4B(
4,Tb)+4(1-p)(1-b,4)Iatm4/∀+Latm4式中:上行大气透过率;d下行大气透过率;b背景比辐射率;Isun太阳辐射;!太阳高度角;Iatm大气下行散射辐射;Latm大气上行辐射强度。以上方程过于复杂,对其做一定简化,得到下式:L3=3pB(
3,Tt)+(1-p)Lb3+pLatm3L4=4pB(
4,Tt)+(1-p)Lb4+pLatm4Latm3、Latm4相对于前两项来说通常很小,可以忽略不计,因此得到下面公式:L3=3pB

8、(
3,Tt)+(1-p)Lb3L4=4pB(
4,Tt)+(1-p)Lb4该方程的优点是可以不必知道背景温度和比辐射率,Lb3、Lb4可以由相邻的未起火的像素估计,3、4由大气状况估计。MODIS具有与AVHRR同样的通道,因此该方法完全可以用于MODIS。本文使用MODIS数据获取了火点面积与温度,并使用同时相ASTER数据进行了验证