林地余火识别定位技术及死灰复燃点诊断方法研究

Wildland fire can not put out completely because of the smoldering fires, which are often hidden, last long, invisible and resurgent easily. To observe and locate the embers quickly, this study will construct an initial model for computing the probability of resurgences. In this study, a recognition and location system for embers will firstly be built by using plots, ground surveys, GIS spatial analysis, models and Analytic Hierarchy Process(AHP) with a Hyperspectral UAV. Under different conditions, the probabilities and igniting times of the smoldering fires vary in different temperatures. On hyperspectral analysis of the combustion phase and rules of resurgences, a scientific diagnostic technique will be proposed by determining the relationship between location and topography to quantize the thresholds of temperature and conditions. This research will promote the development in preventing forest-fire and provide more materials and technologies for safe firefighting.

林地余火隐燃特性具有隐蔽性强、持续时间长、目测难度大、且具有死灰复燃等特点,从而一直困扰森林火灾的彻底扑灭。为了及时高效发现林地余火阴燃点，以无人机搭载高光谱成像系统为工具，首先结合设置样地、地面调查、GIS空间分析、模型构建、层次分析法等建立林地余火识别与定位系统；在此基础上，通过高光谱影像分析死灰复燃阴燃点的燃烧状态与消耗量的变化规律；探讨林地余火阴燃点分布与地形之间的关系；利用高光谱影像温度识别技术，标定不同程度的林地余火死灰温度场，量化死灰复燃的火环境及温度参数阈值，形成死灰复燃点诊断的科学方法；明确不同环境下，各温度林地余火阴燃点引燃概率与引燃时间，并建立初步的林地余火死灰复燃概率模型。本项目研究将推动森林防火技术的发展，研究成果将为安全扑火提供重要的方法和资料。

项目背景：.因森林火灾扑救之后死灰覆盖下的余火，属于阴燃火，表面无烟无焰，肉眼难以发现，需要人员彻夜蹲守，直至阴燃点复燃对其进行扑救，在此过程中甚至用手触摸的方式来判别余火火源。这种方式效率低，耗时长，同时也易危及到扑火人员的人身安全。因此，快速、准确、大范围的识别森林火灾余火阴燃点并对其精准定位，进而对彻底清理阴燃的余火对森林防火的意义巨大。然而，长期以来森林火灾的余火识别定位难题一直困扰着森林防火工作者。因此，为尽早发现余火和精确定位余火位置，提高森林火灾余火探测效率，生产实践中迫切需要一种快速、精准识别定位余火的设备或方法。.重要结果：.本研究根据余火的无烟、低温，人眼难以发现等特点，且部分林地区域人员步行很难到达，森林地余火灾过火区域地面温度普遍高，提出一种基于旋翼无人机搭载热红外传感器识别定位森林地余火灾余火的研究。本项目将无人机搭载热红外成像系统遥感测量技术应用于森林地余火灾余火监测，使用热红外影像进行林地余火温度标定，并对可能死灰复燃的阴燃点进行诊断后对其定位，为实施灭火提供目标。.关键数据：.实验表明：林地余火死灰复燃的温度在500 oC - 600 oC，离散程度较大；林地余火死灰复燃在白天的时间普遍短于夜晚时间，表明外界温度越高，越会促进林地余火死灰复燃的速率；在森林中，不同地点、不同时间段的森林背景温度标准差比较稳定，主要处于1～9之间；林地余火红外图像的温度数据的标准差值分布在30～85之间；红外图像的温度数据的标准差值分布在55～85之间则可定为死灰复燃可疑阶段。.科学意义：.项目通过引进、消化和再创新解决了林地余火诊断方法的关键技术问题，并已经在此基础上研发了林地余火诊断方法的原型系统，本项目成果（关键技术、创新方法和软件原型）的有效性和价值已经在项目实验基地得到了初步验证，具有示范和推广意义。