一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法实质审查 发明

具体技术细节

法律保护范围

涉及权利要求数量8：其中独权1项，从权-1项

1.一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：以MOD11A1热异常火灾产品建立探测区域火点分布，通过MOD11A1陆地温度产品、MCD19A2陆地气溶胶光学厚度产品和实验数据获取火场的物理参数，建立参数等级分类模型；
步骤2：根据元胞自动机模型对元胞状态、元胞邻域和元胞规则进行了改进，建立大尺度空间下的火场图像模型；
步骤3：基于所述等级分类模型和所述火场图像模型中对应图像网格点的数值，得到对应的火场等级，利用MODTRAN进行辐射计算，生成林火场景下的地球背景红外辐射区域图像。
2.根据权利要求1所述的一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法，其特征在于，步骤1中，基于MOD11A1热异常火灾产品对探测区域的着火区域进行火点探测，进行火灾识别、得到火灾区域；基于MOD11A1陆地温度产品对火灾区域进行探测，得到地表温度和地表发射率的数值变化；基于MCD19A2陆地气溶胶光学厚度产品获取火灾区域的气溶胶厚度的变化AOD并转换为水平视距VIS，通过实验数据获得水汽含量和CO2浓度随火势的变化；
基于地表温度、地表发射率、水平视距VIS、水汽含量和CO2在不同火势下以及火场燃烧过后的参数变化建立参数等级分类模型。
3.根据权利要求1或2所述的一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法，其特征在于，步骤1中，基于MOD11A1得到发射率数据的像素产品，并将像素数值转换为发射率数值：
ε＝mDN+n
式中，DN为像素值，ε为发射率，m、n为MOD11A1产品说明指定的参数。
4.根据权利要求2所述的一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法，其特征在于，步骤1中，基于MCD19A2遥感数据得到AOD分布图，为了建立林火场景的模型，将所述AOD进行数值推导转化为VIS，以满足MODTRAN辐射参数输入计算的条件，
MODTRAN用气象视距作为输入参数，气象视距V表示为：
式中，c是地表瑞利散射的消光系数；
水平均匀大气中，引入大气气溶胶光学厚度：
k(z)是气溶胶的消光系数，包括吸收系数和散射系数，h1是地表的高度，h2是大气层顶的高度，τa是气溶胶光学厚度。
5.根据权利要求1所述的一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法，其特征在于，步骤2中，所述元胞状态包括未着火、着火、着过火、无法着火，并将着火状态分为若干个着火等级；元胞状态初始状态为未着火赋值C＝0，首选基于地表类型判断元胞状态是否为无法着火，若是则赋值C＝‑2若不是，则随机确定着火点赋值C＝1并基于元胞邻域进行的区域火势扩散，以判断着火点，所述元胞邻域的范围与林火规模有关，随着范围的扩大着火的概率降低。
6.根据权利要求5所述的一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法，其特征在于，步骤2中，当元胞点对应的地表类型为海水、雪地、沙漠和湿地类型时，元胞状态为无法着火， (i,j)为元胞区域中心点的坐标；
元胞点对应其余地表类型时，随机确定着火点，根据输入的场景初始规模确定随机着火点的数目；在大尺度空间下，探测区域会有多个区域着火，以不同着火点为中心，进行一定范围区域火势的扩散，元胞邻域的范围表示为：
表示区域中心点的坐标，(m,n)表示扩散范围内某点的坐标，当D＞1时，则判定元胞(m,n)为着火点，
7.根据权利要求5或6所述的一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法，其特征在于，所述元胞规则从火势升级、火势扩散和火势熄灭三个方面进行改进，具体的，判断元胞(i,j)在t时刻的状态 的大小，
当 时，判断为存在所述火势升级的概率，进一步计算每个等级升级的概率L，等级越高，火势升级的概率越低；
当 时，判断为所述火势扩散，进一步确定元胞周围着火点数目，对相邻元胞和次邻元胞分开进行统计，若元胞(i,j)周围相邻元胞有且仅有1个元胞的着火等级大于2，则直接增加一个着火数目，即N+1，若元胞(i,j)周围4个次邻元胞有且仅有1个元胞的着火等级大于2，有 的概率增加1个着火数目，当元胞(i,j)周围着火数目N＞2时，
t时刻着火点个数表示为：
当 时，判断所述火势熄灭的条件是 熄灭的规模和林火的初始规模与燃烧
时间有关。
8.根据权利要求1所述的一种林火场景下的地球背景红外辐射特性仿真方法，其特征在于，基于林火场景的红外辐射计算结果，建立林火场景的红外辐射数据库，采用sqlite数据库进行存储，通过连表查询查询林火场景辐射数据。