卫星遥感火点自动监测系统设计与实现

论文摘要

森林火点卫星遥感监测是气象部门的一项常规业务,在目前的业务中,一般采用的是人工处理+计算机识别的方法,效率低,人工劳动强度大。本文针对目前森林火点遥感监测业务中自动化程度低的问题,重点对遥感资料的自动地理配准和几何纠正方法及遥感火点的自动判识方法进行了研究,并设计开发了卫星遥感火点自动监测系统。本文根据业务中遥感资料分辨率相对固定,几何畸变较小、资料质量较为稳定等特点,提出了基于灰度相关和控制点库的遥感资料自动配准方法。采用灰度相关的方法,基于人工建立的控制点库,对2008年2～5月期间的16个时次的河南省EOS/MODIS资料进行自动地理配准试验,取得了较好的结果。其中白天的配准平均误差0.839个像元,夜间配准平均误差0.319像元,完全可以满足日常业务的精度要求。灰度相关的方法简单、高效,只需建立完备的控制点库,便可以应用于日常业务,是一种经济可行的方法。在上述研究的基础上,引进了简单通用的火点识别和火点面积估算方法,使之可应用白天和夜间及大小不等的火情监测。最后通过计算机编程,建立了河南省卫星遥感火点自动监测系统。该系统采用结构化和面向对象的编程技术,提高了可扩展性和稳定性,同时对其中的几何纠正等关键算法进行了优化,提高了处理速度。系统具有遥感图像显示、自动地理配准、全自动火点监测及火点通报手机短信自动生成等功能,实现了遥感资料的自动监控-自动配准-火点监测-产品布与手机短信通知等过程的自动化。系统在业务中投入试应用,实况调查结果表明,其监测结果具有较高的准确率。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 遥感技术概述
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 遥感资料的自动地理配准和几何纠正
• 2.1 引言
• 2.2 常见的图像自动配准方法
• 2.2.1 基于角点特征的图像自动配准方法
• 2.2.2 基于SIFT 特征的遥感影像自动配准
• 2.2.3 基于互信息的遥感影像自动配准方法
• 2.2.4 线特征的高分辨率遥感影像配准方法
• 2.3 基于灰度相关和控制点库的遥感资料自动配准方法
• 2.3.1 控制点匹配算法
• 2.3.2 控制点库的建立
• 2.3.3 几何纠正算法的设计和优化
• 2.4 自动配准试验及误差分析
• 2.4.1 资料处理过程
• 2.4.2 误差估计方法
• 2.4.3 匹配结果及误差分析
• 第三章 遥感火点自动监测与火点面积估算
• 3.1 遥感火点监测的基本原理
• 3.1.1 遥感资料的通道特性
• 3.1.2 遥感火点的目视解译
• 3.2 遥感火点的自动判识方法
• 3.3 火点亚像元面积的估算
• 3.3.1 CH3（3.7μm）和CH4（11μm） 通道组合计算法
• 3.3.2 CH4、CH5（11μm 和12μm）通道组合法
• 3.3.3 短波红外（1.6μm）和热红外通道（11μm）组合法
• 3.3.4 亚像元火点面积估算时应注意的问题
• 3.4 基于GIS 资料的火点定位方法
• 3.5 非火点异常高温点的识别和剔除
• 3.6 火点自动监测结果与验证
• 第四章 卫星遥感火点自动监测系统
• 4.1 系统的结构
• 4.2 系统主要功能和处理流程
• 4.2.1 遥感图像的显示功能
• 4.2.2 遥感资料的手动地理定位功能
• 4.2.3 遥感资料的自动地理配准功能
• 4.2.4 遥感火点监测功能
• 4.2.5 火点通报手机短信息模板生成功能
• 4.2.6 遥感火点全自动监测功能
• 4.3 系统的程序实现
• 4.3.1 系统使用的开发平台
• 4.3.2 系统数据结构设计
• 4.3.3 系统开发采用的主要技术
• 第五章 总结和下一步工作计划
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 下一步工作计划
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录 系统主要数据结构和类的C++语言描述