基于多源卫星数据的秸秆焚烧监测研究

每年夏秋收获时期,中国农业大省的有关政府部门都会采取多种措施监测并严惩秸秆焚烧行为。利用卫星遥感技术监测秸秆焚烧可以弥补传统人工方法的不足,提高监测效率并降低成本。本文在总结国内外遥感探火的理论方法及实例应用的基础上,综合利用多源卫星数据和其他辅助数据展开河南省2015年秋收时期的秸秆焚烧监测研究。本文研究内容如下:(1)秸秆焚烧火点提取方法研究。首先结合风云三号MERSI(Medium Resolution Spectral Imager)影像和美国陆地卫星八号星OLI(Operational Land Imager)影像等,采用监督分类方法得到河南省的耕地分布信息;其次提出了一种改进的基于风云三号VIRR(Visible and Infrared Radiometer)影像的秸秆焚烧火点提取方法流程;最后以2015年10月1日为例,将提取的秸秆焚烧火点分别与VIRR影像火点目视解译特征、已知焚烧市县资料、环境小卫星B星CCD(Charge Coupled Device)影像焚烧迹地目视解译特征、环保部秸秆焚烧监测日报数据进行对比分析,以验证本文方法的有效性。结果表明,提取的秸秆焚烧火点与验证数据在空间分布上具有很好的一致性:当日秸秆焚烧主要集中在周口市、驻马店市和开封市,三市秸秆焚烧火点总数占全省的64.63%,其中周口市秸秆焚烧最严重,秸秆焚烧火点个数占全省总数的30.49%。(2)秸秆焚烧动态监测研究。首先基于本文秸秆焚烧火点提取方法,利用风云三号VIRR影像提取河南省2015年秋收时期的多日秸秆焚烧火点,与利用同期的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)热异常数据得到的火点进行对比分析,并利用OLI、CCD等影像的焚烧迹地目视解译特征验证火点提取结果。其次,针对秸秆焚烧现象最严重的周口地区,综合利用提取的多日秸秆焚烧火点和空气质量指数AQI(Air Quality Index)数据,采用缓冲区分析的方法研究局地秸秆焚烧对空气质量的影响,并分析可能的影响因子。结果表明,提取火点与对比数据在时空分布上具有很好的一致性:时间上,秸秆焚烧现象主要集中于9月28日至10月2日,10月9日至10月14日;空间上主要集中于行政区划交界的监管薄弱地带,周口、驻马店、开封、南阳地区的秸秆焚烧火点占全省火点总数的72.18%。周口地区秸秆焚烧火点时空分布与AQI具有中等程度的相关性,受空气扩散及降雨、风等气象因子的影响,该市空气污染存在1至2天的滞后现象。