衛(wèi)星遙感秸稈焚燒監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(HJ 1008-2018)

目次

前言..........................................................................................................................................ii

1適用范圍...................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.......................................................................................................................1

3術(shù)語和定義...............................................................................................................................1

4總則...........................................................................................................................................1

5監(jiān)測方法...................................................................................................................................2

6監(jiān)測產(chǎn)品制作...........................................................................................................................8

7質(zhì)量控制...................................................................................................................................8

附錄A（資料性附錄）衛(wèi)星秸稈監(jiān)測常見數(shù)據(jù)源.......................................................................9

衛(wèi)星遙感秸稈焚燒監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforstrawburningmonitoring

basedonsatelliteremotesensing

（發(fā)布稿）

i

前言

為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，規(guī)范和

指導(dǎo)秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測工作，防治大氣污染，改善空氣質(zhì)量，制定本標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測的方法、產(chǎn)品制作、質(zhì)量控制等內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A為資料性附錄。

本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。

本標(biāo)準(zhǔn)由生態(tài)環(huán)境部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測司、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)司組織制訂。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心。

本標(biāo)準(zhǔn)驗證單位：江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心、北京市環(huán)境監(jiān)測中心、黑龍江省環(huán)境科學(xué)研究

院。

本標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)環(huán)境部2018年12月26日批準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)自2019年6月1日起實施。

本標(biāo)準(zhǔn)由生態(tài)環(huán)境部解釋。

衛(wèi)星遙感秸稈焚燒監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforstrawburningmonitoring

basedonsatelliteremotesensing

（發(fā)布稿）

ii

衛(wèi)星遙感秸稈焚燒監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

1適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了利用極軌衛(wèi)星開展秸稈焚燒遙感監(jiān)測的方法、產(chǎn)品制作、質(zhì)量控制等內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測工作。

2規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容引用了下列文件中的條款。

GB/T32453-2015衛(wèi)星對地觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級規(guī)則。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

亮度溫度brightnesstemperature

與觀測物體輻射出射度相等的黑體溫度，其在數(shù)值上等同輻射溫度，引自GB/T

32453-2015。

3.2

表觀反射率apparentreflectance

指大氣層頂反射能量與太陽入射能量的比值。

3.3

秸稈焚燒疑似火點suspectedfirepointofstrawburning

指由本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方法反演的待實地核查的秸稈焚燒火點。

3.4

秸稈焚燒疑似火點信度suspectedfirepointconfidenceofstrawburning

指由本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方法監(jiān)測的秸稈焚燒疑似火點為真實火點的概率。

4總則

4.1監(jiān)測原理

基于秸稈焚燒疑似火點像元與背景常溫像元在中紅外和熱紅外波段亮度溫度的差異識

別熱異常點，結(jié)合土地分類數(shù)據(jù)，提取秸稈焚燒疑似火點。

4.2監(jiān)測手段

利用極軌衛(wèi)星的光學(xué)及紅外傳感器開展秸稈焚燒監(jiān)測工作。傳感器應(yīng)具有0.65μm附近

1

的可見光紅波段、0.8μm附近的近紅外波段、4μm附近的中紅外波段、11μm及12μm附近

的熱紅外波段，波段設(shè)置參考見附錄A。

4.3監(jiān)測內(nèi)容

秸稈焚燒疑似火點的位置、數(shù)量、信度。

4.4監(jiān)測流程

秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測流程如圖1所示：

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)

遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理

熱異常點提取

土地利用數(shù)據(jù)秸稈焚燒疑似火點提取

秸稈焚燒疑似火點信度估算

地理信息數(shù)據(jù)監(jiān)測產(chǎn)品制作

圖1秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測流程

5監(jiān)測方法

5.1遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先對衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查、輻射校正及幾何校正，然后計算可見光、近紅外波

段的表觀反射率及中紅外、熱紅外波段的亮度溫度。

表觀反射率計算公式如下：

πLD2

ρ=（1）

ESUNcosθ

式中：

ρ——表觀反射率；

π——常量，sr；

L——輻射亮度，W/(m2·sr·μm)；

D——日地之間距離，天文單位；

ESUN——大氣層頂?shù)钠骄柟庾V輻照度，W/(m2·μm)；

θ——太陽天頂角，°。

亮度溫度計算公式如下：

chc1

T=（2）

?kλ?2hc2

n11?ln?5+

??λL

式中：

2

T——表觀亮度溫度，K；

c——光速，m/s；

λ——中心波長，μm；

L——輻射亮度，W/(m2·sr·μm)；

h——普朗克常數(shù)，取6.626×10-34J·s；

k——玻爾茲曼常數(shù)，取1.38×10-23J/K。

5.2云、水體像元識別與剔除

識別并剔除滿足下列條件的云像元和水體像元。

云像元的判別條件為：

)ρρ<∧ThTTh)>)+∨((<?n∨ρ(ρ)>r+t1ThT12Thρ1nrt212ρ2晝間

?

?（3）

?夜間

2tt1Th?T12<

水體像元的判別條件為：

()(00)()<∧(ρNDVIn<Thρ3)其中，r+NDVIρ)/(n?ρ=ρr(ρn（4）

式中：

ρr——像元在紅波段的表觀反射率；

ρn——像元在近紅外波段的表觀反射率；

T12——像元在熱紅外波段（12μm附近）的亮度溫度，K；

hThρ1——判別閾值，參考值可取0.9；

hThρ2——判別閾值，參考值可取0.7；

hTht1——判別閾值，參考值可取265K；

hTht2——判別閾值，參考值可取285K；

hThρ3——判別閾值，參考值可取0.15；

NDVI——歸一化植被指數(shù)；

晝間——太陽天頂角小于85°（下文同）；

夜間——太陽天頂角大于等于85°（下文同）。

5.3熱異常點提取

5.3.1提取流程

熱異常點提取流程如下：

3

無云陸地像元

否

初定火點判別

是

否否

初定火點絕對閾值判定初定火點背景閾值判定非火點

是是

間晝間夜

暫定火點虛假火點去除熱異常點

圖2熱異常點提取流程

5.3.2初定火點判別

首先要對遙感像元進行初步分類，以區(qū)分初定火點像元與非火點像元。

初定火點判定條件為：

3t()Tht1)<()Th∧Tt3>?Th∧?(T4>?ρnρ4晝間

?（5）

?

?夜間

)t1()ThTt4?>Th∧?(T4>?

式中：

T4——像元在中紅外波段（4μm附近）的亮度溫度，K；

?T——像元在中紅外波段（4μm附近）與熱紅外波段（11μm附近）的亮度溫度的差值，

K；

hThρ4——判別閾值，參考值可取0.3；

hTht3——判別閾值，參考值可取300K；

hTht4——判別閾值，參考值可取305K；

hTh?t1——判別閾值，參考值可取10K。

5.3.3初定火點絕對閾值測試

若初定火點在晝間情況下，滿足公式（6）即可判定為暫定火點。在夜間情況下，滿足

公式（7）即可標(biāo)識為熱異常點。其他不滿足條件的初定火點需進入背景閾值測試過程，進

一步加以判別。

5t5ThT4>（6）

6t6ThT4>（7）

式中：

hTht5——判別閾值，參考值可取360K；

hTht6——判別閾值，參考值可取320K。

5.3.4初定火點背景閾值測試

以初定火點為中心，建立大小為N×N的背景窗口，對窗口中的背景像元進行分類并統(tǒng)計

4

其亮度溫度特征。背景像元包括背景火點像元和有效背景像元兩種類型。

其中，背景火點像元在晝間和夜間分別滿足以下條件：

)t2()晝間：ThTt7Th∧>(?T4>?（8）

)t3()夜間：ThTt8Th∧>(?T4>?（9）

式中：

hTht7——判別閾值，參考值可取325K；

hTh?t2——判別閾值，參考值可取20K；

hTht8——判別閾值，參考值可取310K；

hTh?t3——判別閾值，參考值可取10K。

窗口中背景火點像元之外的無云陸地背景像元為有效背景像元。如果有效背景像元數(shù)量

滿足窗口內(nèi)總像元數(shù)的25%，且多于8個，則統(tǒng)計窗口的背景像元溫度特性，窗口起始大小

為3×3。若有效背景像元不夠，則增大窗口（如：5×5、7×7……21×21），并繼續(xù)進行上述

分類和統(tǒng)計，直到窗口中有足夠的有效背景像元。如果當(dāng)N＝21時仍未選出足夠有效背景

像元，則該初定火點被標(biāo)識為非火點。

如果上述背景火點像元和有效背景像元溫度特性被成功提取，則將其與初定火點的溫度

特性（T4、T11及?T）進行多個閾值條件的判別，如下所示：

×ThT>+?Te1δ?T（10）

hThT+>??T?t4（11）

244e2Th×4TT+4>δ（12）

hTht91111?T11+>Tδ（13）

t10δ4′>Th（14）

式中：

?T——有效背景像元在中紅外波段（4μm附近）與熱紅外波段（11μm附近）的亮度溫

度差值的均值，K；

有效背景像元在中紅外波段（附近）亮度溫度的均值，；

T4——4μmK

T11——像元在熱紅外波段（11μm附近）的亮度溫度，K；

T11——有效背景像元在熱紅外波段（11μm附近）亮度溫度的均值，K；

δ4——有效背景像元在中紅外波段（4μm附近）亮度溫度的平均絕對偏差；

δ11——有效背景像元在熱紅外波段（11μm附近）亮度溫度的平均絕對偏差；

δ?T——有效背景像元在中紅外波段（4μm附近）與熱紅外波段（11μm附近）的亮度

溫度差值的平均絕對偏差；

δ4′——背景火點像元在中紅外波段（4μm附近）亮度溫度的平均絕對偏差；

hThe1——判別閾值，參考值取3.5；

hTh?t4——判別閾值，參考值取6K；

hThe2——判別閾值，參考值取3；

hTht9——判別閾值，參考值取4K；

hTht10——判別閾值，參考值取5K。

如果初定火點在晝間滿足公式（10）~（12）中所有條件，同時滿足公式（13）或（14）

5

中條件之一，則初定火點被標(biāo)識為暫定火點；在夜間滿足公式（10）~（12）中的所有條件

時，則初定火點被標(biāo)識為熱異常點，否則被標(biāo)識為非火點。

將晝間標(biāo)識為暫定火點進行虛假火點去除，得到熱異常點。

5.3.5虛假火點去除

5.3.5.1太陽耀光引起的虛假火點去除

計算火點像元的耀光角：

sφθvθsθ?cossinsinθvcoscosθg=（15）

式中：

θg——火點像元的耀光角，°；

觀測天頂角，°；

θv——

太陽天頂角，°；

θs——

φ——相對方位角，°。

判別太陽耀光的閾值條件為：

aθg<Th1（16）

)nρ()>Thρ(∧r)>Tha∧(θg<Th2ρ5ρ6（17）

0w)>a∧(θNg<Th3（）（18）

式中：

hTha1——判別閾值，參考值取2°；

hTha2——判別閾值，參考值取8°；

hTha3——判別閾值，參考值取12°；

hThρ5——判別閾值，參考值取0.1；

hThρ6——判別閾值，參考值取0.2；

Nw——統(tǒng)計窗口中水體像元的個數(shù)。

如果暫定火點像元滿足公式（16）~（18）中條件之一，則判定為太陽耀光引起的虛假

火點。

5.3.5.2沙漠邊緣的虛假火點去除

針對沙漠邊緣的輻射特點設(shè)置識別虛假火點的閾值條件：

vTh?NNf≥e3

?

Th?Nf≥n1

?ρ>Th

?nρ7

?（19）

1t11Th?T4′<

?δ′<Th

1t12?4

?

444e4Th′4T?T4′+<δ

式中：

Nf——統(tǒng)計窗口中背景火點的個數(shù)；

6

Nv——統(tǒng)計窗口中有效背景像元個數(shù)；

T4′——背景火點像元4μm附近波段亮度溫度的均值，K；

hThe3——判別閾值，參考值取0.1；

hThn1——判別閾值，參考值取4；

hThρ7——判別閾值，參考值取0.15；

hTht11——判別閾值，參考值取345K；

hTht12——判別閾值，參考值取3K；

hThe4——判別閾值，參考值取6。

如果暫定像元滿足公式（19）中的全部條件，則被判定為沙漠邊緣的虛假火點。

5.4秸稈焚燒疑似火點提取

結(jié)合土地分類數(shù)據(jù)，把位于農(nóng)田范圍內(nèi)的熱異常點提取出來作為秸稈焚燒疑似火點。

5.5秸稈焚燒疑似火點信度估算

統(tǒng)計分析秸稈焚燒疑似火點像元的亮度溫度特征，估算其火點信度，評判的依據(jù)是：火

點像元的T4及)-(11T4越大，火點信度越高；火點像元T4及)-(11T4與周圍常溫背景的差別越大，

火點信度越高；在晝間的情況下，火點像元鄰近的云或水體像元越少，火點信度越高。具體

步驟如下：

a）計算火點與有效背景像元溫度特性的差異統(tǒng)計參數(shù)Z4和Z?T：

TT?

44（）

Z4=20

δ4

T???T（）

Z?T=21

δ?T

b）基于信度判別斜坡函數(shù)),xS,(αβ計算單項信度指數(shù)5C2C...1,：

11t14t134)SThTC,1=,(（22）

5ee7e54Th)SZThC,2=,(（23）

6ee7e6)ThThSZC,3=,(?T（24）

7e7ThNS),0,C4(?=1ac（25）

7e7ThNS),0,C5(?=1aw（26）

其中斜坡函數(shù)定義為：

?0;x≤α

?

x);βx)/(ααβ(<<α),Sx,?(αβ?=?（27）

?

?1;x≥β

c）總體信度指數(shù)定義為單項信度指數(shù)的幾何平均數(shù)，如下所示：

53

CCCCCC=521...（晝間）或CCC=321（夜間）（28）

式中：

7

hTht13——判別閾值，參考值晝間取300K，夜間取305K；

hTht14——判別閾值，參考值晝間取340K，夜間取320K；

hThe5——判別閾值，參考值取2.5；

hThe6——判別閾值，參考值取3；

hThe7——判別閾值，參考值取6；

目標(biāo)火點像元最臨近的個像元中水體像元的個數(shù)；

Naw——8

目標(biāo)火點像元最臨近的個像元中云像元的個數(shù)。

Nac——8

基于C值（0≤C≤100%）將火點分為低、中、高三種信度，如表1所示：

表1火點信度分級方法

C值范圍信度等級

0≤C＜30%低

30%≤C＜80%中

80%≤C≤100%高

6監(jiān)測產(chǎn)品制作

監(jiān)測產(chǎn)品包括日、月、季、年報等，報告里應(yīng)包括文字、專題圖及統(tǒng)計表格等形式。文

字信息是描述衛(wèi)星遙感秸稈焚燒結(jié)果的有關(guān)信息，包括時間、范圍、衛(wèi)星及傳感器、監(jiān)測火

點的分布、數(shù)目等。秸稈焚燒專題圖包括圖名、圖例、比例尺、秸稈焚燒疑似火點分布信息

以及行政區(qū)域地理信息、交通道路及機場信息。統(tǒng)計表格包括火點經(jīng)度、緯度、火點所屬行

政區(qū)的名稱、統(tǒng)計數(shù)目等信息。

日秸稈焚燒監(jiān)測產(chǎn)品中火點數(shù)目的統(tǒng)計是基于當(dāng)日單景產(chǎn)品的每個像元來進行統(tǒng)計的，

如果一天有兩種或兩種以上傳感器均監(jiān)測到同一位置火點，不累計計數(shù)，對于特定行政區(qū)域

內(nèi)火點數(shù)目的統(tǒng)計是當(dāng)日發(fā)生在該行政區(qū)域內(nèi)火點的取值之和。月、季、年秸稈焚燒監(jiān)測產(chǎn)

品中各行政區(qū)域內(nèi)火點數(shù)目的統(tǒng)計分別是火點像元在當(dāng)月、當(dāng)季、當(dāng)年內(nèi)各日產(chǎn)品中的取值

之和。

7質(zhì)量控制

7.1衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量

在進行秸稈焚燒疑似火點信息的數(shù)據(jù)預(yù)處理前，要保證遙感原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量，避免有條

帶等質(zhì)量問題的數(shù)據(jù)參與后續(xù)處理，導(dǎo)致結(jié)果的誤識別。

7.2幾何定位精度

在利用不同衛(wèi)星及傳感器的遙感數(shù)據(jù)進行火點監(jiān)測前，要保證幾何位置的配準(zhǔn)，配準(zhǔn)精

度在一個像元之內(nèi)。

8

附錄A

（資料性附錄）

衛(wèi)星秸稈監(jiān)測常見數(shù)據(jù)源

表A.1TERRA(AQUA)/MODIS熱異常點監(jiān)測譜段及主要用途

通道序號譜段范圍（μm）主要用途

10.62~0.67太陽耀光、水體邊緣影響去除，云檢測

20.84~0.88高反射地表、太陽耀光、水體邊緣影響去除，云檢測

213.93~3.99（高響應(yīng)范圍）火點探測與火點特性反演

223.93~3.99（低響應(yīng)范圍）火點探測與火點特性反演

3110.75~11.25火點探測，云檢測

3211.75~12.25云檢測

表A.2NOAA/AVHRR熱異常點監(jiān)測譜段及主要用途

通道序號譜段范圍（μm）主要用途

10.55~0.68晝間的云及地表觀測成圖

20.725~1.00水陸邊界識別

3A1.58~1.64冰雪識別

3B3.55~3.93夜間云圖、海面溫度

410.30~11.30夜間云圖、海面溫度

511.50~12.50海面溫度

表A.3FY-1C/1DMVISR與FY-3A/3BVIRR熱異常點監(jiān)測譜段及主要用途

通道序號譜段范圍（μm）主要用途

10.58~0.68去除高反射的云和地表

20.84~0.89去除高反射的云和地表

33.55~3.95火點探測

410.3~11.3火點探測

511.5~12.5去除薄云

9

中華人民共和國國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)

HJ1008-2018

衛(wèi)星遙感秸稈焚燒監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforstrawburningmonitoring

basedonsatelliteremotesensing

（發(fā)布稿）

本電子版為發(fā)布稿。請以中國環(huán)境出版集團出版的正式標(biāo)準(zhǔn)文本為準(zhǔn)。

衛(wèi)星遙感秸稈焚燒監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

1適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了利用極軌衛(wèi)星開展秸稈焚燒遙感監(jiān)測的方法、產(chǎn)品制作、質(zhì)量控制等內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測工作。

2規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容引用了下列文件中的條款。

GB/T32453-2015衛(wèi)星對地觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級規(guī)則。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

亮度溫度brightnesstemperature

與觀測物體輻射出射度相等的黑體溫度，其在數(shù)值上等同輻射溫度，引自GB/T

32453-2015。

3.2

表觀反射率apparentreflectance

指大氣層頂反射能量與太陽入射能量的比值。

3.3

秸稈焚燒疑似火點suspectedfirepointofstrawburning

指由本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方法反演的待實地核查的秸稈焚燒火點。

3.4

秸稈焚燒疑似火點信度suspectedfirepointconfidenceofstrawburning

指由本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方法監(jiān)測的秸稈焚燒疑似火點為真實火點的概率。

4總則

4.1監(jiān)測原理

基于秸稈焚燒疑似火點像元與背景常溫像元在中紅外和熱紅外波段亮度溫度的差異識

別熱異常點，結(jié)合土地分類數(shù)據(jù)，提取秸稈焚燒疑似火點。

4.2監(jiān)測手段

利用極軌衛(wèi)星的光學(xué)及紅外傳感器開展秸稈焚燒監(jiān)測工作。傳感器應(yīng)具有0.65μm附近

1

的可見光紅波段、0.8μm附近的近紅外波段、4μm附近的中紅外波段、11μm及12μm附近

的熱紅外波段，波段設(shè)置參考見附錄A。

4.3監(jiān)測內(nèi)容

秸稈焚燒疑似火點的位置、數(shù)量、信度。

4.4監(jiān)測流程

秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測流程如圖1所示：

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)

遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理

熱異常點提取

土地利用數(shù)據(jù)秸稈焚燒疑似火點提取

秸稈焚燒疑似火點信度估算

地理信息數(shù)據(jù)監(jiān)測產(chǎn)品制作

圖1秸稈焚燒衛(wèi)星遙感監(jiān)測流程

5監(jiān)測方法

5.1遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先對衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查、輻射校正及幾何校正，然后計算可見光、近紅外波

段的表觀反射率及中紅外、熱紅外波段的亮度溫度。

表觀反射率計算公式如下：

πLD2

ρ=（1）

ESUNcosθ

式中：

ρ——表觀反射率；

π——常量，sr；

L——輻射亮度，W/(m2·sr·μm)；

D——日地之間距離，天文單位；

ESUN——大氣層頂?shù)钠骄柟庾V輻照度，W/(m2·μm)；

θ——太陽天頂角，°。

亮度溫度計算公式如下：

chc1

T=（2）

?kλ?2hc2

n11?ln?5+

??λL

式中：

2

T——表觀亮度溫度，K；

c——光速，m/s；

λ——中心波長，μm；

L——輻射亮度，W/(m2·sr·μm)；

h——普朗克常數(shù)，取6.626×10-34J·s；

k——玻爾茲曼常數(shù)，取1.38×10-23J/K。

5.2云、水體像元識別與剔除

識別并剔除滿足下列條件的云像元和水體像元。

云像元的判別條件為：

)ρρ<∧ThTTh)>)+∨((<?n∨ρ(ρ)>r+t1ThT12Thρ1nrt212ρ2晝間

?

?（3）

?夜間

2tt1Th?T12<

水體像元的判別條件為：

()(00)()<∧(ρNDVIn<Thρ3)其中，r+NDVIρ)/(n?ρ=ρr(ρn（4）

式中：

ρr——像元在紅波段的表觀反射率；

ρn——像元在近紅外波段的表觀反射率；

T12——像元在熱紅外波段（12μm附近）的亮度溫度，K；

hThρ1——判別閾值，參考值可取0.9；

hThρ2——判別閾值，參考值可取0.7；

hTht1——判別閾值，參考值可取265K；

hTht2——判別閾值，參考值可取285K；

hThρ3——判別閾值，參考值可取0.15；

NDVI——歸一化植被指數(shù)；

晝間——太陽天頂角小于85°（下文同）；

夜間——太陽天頂角大于等于85°（下文同）。

5.3熱異常點提取

5.3.1提取流程

熱異常點提取流程如下：

3

無云陸地像元

否

初定火點判別

是

否否

初定火點絕對閾值判定初定火點背景閾值判定非火點

是是

間晝間夜

暫定火點虛假火點去除熱異常點

圖2熱異常點提取流程

5.3.2初定火點判別

首先要對遙感像元進行初步分類，以區(qū)分初定火點像元與非火點像元。

初定火點判定條件為：

3t()Tht1)<()Th∧Tt3>?Th∧?(T4>?ρnρ4晝間

?（5）

?

?夜間

)t1()ThTt4?>Th∧?(T4>?

式中：

T4——像元在中紅外波段（4μm附近）的亮度溫度，K；

?T——像元在中紅外波段（4μm附近）與熱紅外波段（11μm附近）的亮度溫度的差值，

K；

hThρ4——判別閾值，參考值可取0.3；

hTht3——判別閾值，參考值可取300K；

hTht4——判別閾值，參考值可取305K；

hTh?t1——判別閾值，參考值可取10K。

5.3.3初定火點絕對閾值測試

若初定火點在晝間情況下，滿足公式（6）即可判定為暫定火點。在夜間情況下，滿足

公式（7）即可標(biāo)識為熱異常點。其他不滿足條件的初定火點需進入背景閾值測試過程，進

一步加以判別。

5t5ThT4>（6）

6t6ThT4>（7）

式中：

hTht5——判別閾值，參考值可取360K；

hTht6——判別閾值，參考值可取320K。

5.3.4初定火點背景閾值測試

以初定火點為中心，建立大小為N×N的背景窗口，對窗口中的背景像元進行分類并統(tǒng)計

4

其亮度溫度特征。背景像元包括背景火點像元和有效背景像元兩種類型。

其中，背景火點像元在晝間和夜間分別滿足以下條件：

)t2()晝間：ThTt7Th∧>(?T4>?（8）

)t3()夜間：ThTt8Th∧>(?T4>?（9）

式中：

hTht7——判別閾值，參考值可取325K；

hTh?t2——判別閾值，參考值可取20K；

hTht8——判別閾值，參考值可取310K；

hTh?t3——判別閾值，參考值可取10K。

窗口中背景火點像元之外的無云陸地背景像元為有效背景像元。如果有效背景像元數(shù)量

滿足窗口內(nèi)總像元數(shù)的25%，且多于8個，則統(tǒng)計窗口的背景像元溫度特性，窗口起始大小

為3×3。若有效背景像元不夠，則增大窗口（如：5×5、7×7……21×21），并繼續(xù)進行上述

分類和統(tǒng)計，直到窗口中有足夠的有效背景像元。如果當(dāng)N＝21時仍未選出足夠有效背景

像元，則該初定火點被標(biāo)識為非火點。

如果上述背景火點像元和有效背景像元溫度特性被成功提取，則將其與初定火點的溫度

特性（T4、T11及?T）進行多個閾值條件的判別，如下所示：

×ThT>+?Te1δ?T（10）

hThT+>??T?t4（11）

244e2Th×4TT+4>δ（12）

hTht91111?T11+>Tδ（13）

t10δ4′>Th（14）

式中：

?T——有效背景像元在中紅外波段（4μm附近）與熱紅外波段（11μm附近）的亮度溫

度差值的均值，K；

有效背景像元在中紅外波段（附近）亮度溫度的均值，；

T4——4μmK

T11——像元在熱紅外波段（11μm附近）的亮度溫度，K；

T11——有效背景像元在熱紅外波段（11μm附近）亮度溫度的均值，K；

δ4——有效背景像元在中紅外波段（4μm附近）亮度溫度的平均絕對偏差；

δ11——有效背景像元在熱紅外波段（11μm附近）亮度溫度的平均絕對偏差；

δ?T——有效背景像元在中紅外波段（4μm附近）與熱紅外波段（11μm附近）的亮度

溫度差值的平均絕對偏差；

δ4′——背景火點像元在中紅外波段（4μm附近）亮度溫度的平均絕對偏差；

hThe1——判別閾值，參考值取3.5；

hTh?t4——判別閾值，參考值取6K；

hThe2——判別閾值，參考值取3；

hTht9——判別閾值，參考值取4K；

hTht10——判別閾值，參考值取5K。

如果初定火點在晝間滿足公式（10）~（12）中所有條件，同時滿足公式（13）或（14）

5

中條件之一，則初定火點被標(biāo)識為暫定火點；在夜間滿足公式（10）~（12）中的所有條件

時，則初定火點被標(biāo)識為熱異常點，否則被標(biāo)識為非火點。

將晝間標(biāo)識為暫定火點進行虛假火點去除，得到熱異常點。

5.3.5虛假火點去除

5.3.5.1太陽耀光引起的虛假火點去除

計算火點像元的耀光角：

sφθvθsθ?cossinsinθvcoscosθg=（15）

式中：

θg——火點像元的耀光角，°；

觀測天頂角，°；

θv——

太陽天頂角，°；

θs——

φ——相對方位角，°。

判別太陽耀光的閾值條件為：

aθg<Th1（16）

)nρ()>Thρ(∧r)>Tha∧(θg<Th2ρ5ρ6（17）

0w)>a∧(θNg<Th3（）（18）

式中：

hTha1——判別閾值，參考值取2°；

hTha2——判別閾值，參考值取8°；

hTha3——判別閾值，參考值取12°；

hThρ5——判別閾值，參考值取0.1；

hThρ6——判別閾值，參考值取0.2；

Nw——統(tǒng)計窗口中水體像元的個數(shù)。

如果暫定火點像元滿足公式（16）~（18）中條件之一，則判定為太陽耀光引起的虛假

火點。

5.3.5.2沙漠邊緣的虛假火點去除

針對沙漠邊緣的輻射特點設(shè)置識別虛假火點的閾值條件：

vTh?NNf≥e3

?

Th?Nf≥n1

?ρ>Th

?nρ7

?（19）

1t11Th?T4′<

?δ′<Th

1t12?4

?

444e4Th′4T?T4′+<δ

式中：

Nf——統(tǒng)計窗口中背景火點的個數(shù)；

6

Nv——統(tǒng)計窗口中有效背景像元個數(shù)；

T4′——背景火點像元4μm附近波段亮度溫度的均值，K；

hThe3——判別閾值，參考值取0.1；

hThn1——判別閾值，參考值取4；

hThρ7——判別閾值，參考值取0.15；

hTht11——判別閾值，參考值取345K；

hTht12——判別閾值，參考值取3K；

hThe4——判別閾值，參考值取6。

如果暫定像元滿足公式（19）中的全部條件，則被判定為沙漠邊緣的虛假火點。

5.4秸稈焚燒疑似火點提取

結(jié)合土地分類數(shù)據(jù)，把位于農(nóng)田范圍內(nèi)的熱異常點提取出來作為秸稈焚燒疑似火點。

5.5秸稈焚燒疑似火點信度估算

統(tǒng)計分析秸稈焚燒疑似火點像元的亮度溫度特征，估算其火點信度，評判的依據(jù)是：火

點像元的T4及)-(11T4越大，火點信度越高；火點像元T4及)-(11T4與周圍常溫背景的差別越大，

火點信度越高；在晝間的情況下，火點像元鄰近的云或水體像元越少，火點信度越高。具體

步驟如下：

a）計算火點與有效背景像元溫度特性的差異統(tǒng)計參數(shù)Z4和Z?T：