一種天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及森林余火監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]森林火災(zāi)對(duì)森林的危害很大，所以林業(yè)部門對(duì)森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)都很重視。由于森林火災(zāi)火勢(shì)大，面積廣，發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)相對(duì)容易。但火災(zāi)被撲滅后，因撲滅不徹底等各種原因，仍有可能會(huì)復(fù)燃，發(fā)生余火。余火一般溫度較低，面積小，燃燒慢，采用對(duì)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)手段，難于發(fā)現(xiàn)余火。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠迅速、準(zhǔn)確判斷森林余火的天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法。
[0004]本發(fā)明的天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法，使用無人機(jī)、地面行走機(jī)器人、控制中心；
能夠與控制中心進(jìn)行無線通訊的地面行走機(jī)器人上設(shè)置有紅外攝像機(jī)，控制中心能夠控制地面行走機(jī)器人的行走、動(dòng)作，并能夠接收紅外攝像機(jī)拍攝的紅外圖像；
在無人機(jī)上設(shè)置有GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機(jī)動(dòng)作的駕駛中心、可編程控制器；可編程控制器內(nèi)具有無人機(jī)飛翔地的地形信息和植被信息，GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機(jī)動(dòng)作的駕駛中心分別與可編程控制器電連接，可編程控制器能夠與地面的控制中心進(jìn)行無線通訊；
所述森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法是:
GPS接收器把接收到的無人機(jī)所在位置的定位信號(hào)傳輸給可編程控制器，可編程控制器將定位信號(hào)、無人機(jī)所在地點(diǎn)的地形信息、植被信息傳輸給駕駛中心，駕駛中心根據(jù)定位信號(hào)、地形信息、植被信息控制無人機(jī)，使得無人機(jī)在植被上方5-20m范圍內(nèi)飛翔，成像光譜儀拍攝地表的高光譜圖像，并通過可編程控制器把拍攝的高光譜圖像和定位信息傳輸?shù)娇刂浦行模?br> 如果高光譜圖像顯示有超過周圍正常溫度的超溫區(qū)，該超溫區(qū)有植被，并且以前發(fā)生過火災(zāi)，則把該超溫區(qū)作為異常點(diǎn)；
控制中心向機(jī)器人發(fā)送指令，讓機(jī)器人行走到異常點(diǎn)附近，對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行紅外攝像，控制中心再根據(jù)機(jī)器人發(fā)送的紅外圖像，確認(rèn)異常點(diǎn)是否是森林余火發(fā)生點(diǎn)。
[0005]上述的天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法，如果高光譜圖像上有超過180°C的區(qū)域，則把該區(qū)域作為超溫區(qū)。余火溫度一般在200°C左右，如果溫度超過180°C，是余火的可能性較大。
[0006]上述的天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法，在控制中心存貯有以前發(fā)生過火災(zāi)的地點(diǎn)的前失火地點(diǎn)信息，如果超溫區(qū)位于前失火地點(diǎn)，則判斷超溫區(qū)以前發(fā)生過火災(zāi)。通過前失火地點(diǎn)信息來確定異常點(diǎn)以前是否發(fā)生過火災(zāi)更加準(zhǔn)確，判斷更加快捷。
[0007]本發(fā)明的有益效果:GPS接收器實(shí)時(shí)接收無人機(jī)所在位置的定位信號(hào)，駕駛中心根據(jù)定位信號(hào)、無人機(jī)所在位置地形信息如標(biāo)高、植被信息如植被高度等控制無人機(jī)飛翔，使得無人機(jī)在植被上方5-20m范圍內(nèi)飛翔，這樣，成像光譜儀能夠更加清晰的拍攝無人機(jī)下方的地表圖像。
[0008]成像光譜儀屬于現(xiàn)有裝置，它是集探測(cè)器技術(shù)、精密光學(xué)機(jī)械、微弱信號(hào)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)，其最大特點(diǎn)是將成像技術(shù)與光譜探測(cè)技術(shù)結(jié)合，在對(duì)目標(biāo)的空間特征成像的同時(shí)，對(duì)每個(gè)空間像元經(jīng)過色散形成幾十個(gè)乃至幾百個(gè)窄波段以進(jìn)行連續(xù)的光譜覆蓋，這樣形成的數(shù)據(jù)可以用“三維數(shù)據(jù)塊”來形象地描述。高光譜圖像集樣本的圖像信息與光譜信息于一身。圖像信息可以反映樣本的大小、形狀、缺陷等外部品質(zhì)特征，由于不同成分對(duì)光譜吸收也不同，在某個(gè)特定波長(zhǎng)下圖像對(duì)某個(gè)缺陷會(huì)有較顯著的反映，而光譜信息能充分反映樣品內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分的差異。這些特點(diǎn)決定了高光譜圖像技術(shù)檢測(cè)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
[0009]根據(jù)高光譜圖像可以看出超過周圍正常溫度的超溫區(qū)、地表植被情況、是否發(fā)生過火災(zāi)，根據(jù)這些信息，可以判斷是否是余火可能點(diǎn)(異常點(diǎn))。為了進(jìn)一步判斷異常點(diǎn)是否真是余火發(fā)生點(diǎn)，通過控制中心向機(jī)器人發(fā)送指令，讓機(jī)器人行走到異常點(diǎn)附近，對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行紅外攝像，機(jī)器人把紅外圖像發(fā)送到控制中心后，再進(jìn)一步確認(rèn)異常點(diǎn)是否是余火發(fā)生點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明使用無人機(jī)根據(jù)定位信息、地形信息、植被信息等進(jìn)行超低空飛翔，使用機(jī)器人根據(jù)控制中心發(fā)送的定位信息在地面行走到指定地點(diǎn)，把位于無人機(jī)上的成像光譜儀拍攝的高光譜圖樣與地面機(jī)器人拍攝的紅外圖像相結(jié)合，把天空與地面形成一體對(duì)余火進(jìn)行判斷，快速準(zhǔn)確，并能夠根據(jù)定位信息得到余火發(fā)生點(diǎn)的確切位置，為監(jiān)測(cè)余火和救火提供有力支持。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明中使用的天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0013]參見圖1所示的天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)裝置，它包括無人機(jī)、地面行走機(jī)器人、控制中心。
[0014]在無人機(jī)上設(shè)置有無人機(jī)GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機(jī)動(dòng)作的駕駛中心、可編程控制器；可編程控制器內(nèi)具有無人機(jī)飛翔地的地形信息、植被信息和以前發(fā)生過火災(zāi)的地點(diǎn)的前失火地點(diǎn)信息，無人機(jī)GPS接收器、成像光譜儀、駕駛中心分別與可編程控制器電連接，可編程控制器能夠與地面的控制中心進(jìn)行無線通訊。
[0015]能夠與控制中心進(jìn)行無線通訊的地面行走機(jī)器人上設(shè)置有機(jī)器人GPS接收器、紅外攝像機(jī)。機(jī)器人GPS接收器接收到的機(jī)器人所在位置的機(jī)器人定位信號(hào)，并傳輸把控制中心，控制中心能夠控制地面行走機(jī)器人的行走、動(dòng)作，并接收紅外攝像機(jī)拍攝的紅外圖像。
[0016]所述的成像光譜儀可以選用北京安洲科技有限公司生產(chǎn)的UHD185機(jī)載高速成像光譜儀、S0C710GX機(jī)載高光譜成像光譜儀等等成像光譜儀。S0C710GX機(jī)載高光譜成像光譜儀，具有基于GigE技術(shù)的機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)，光譜范圍400-1000nm，數(shù)字分辨率12_bit，光譜分辨率4.2nm，光譜波段數(shù)120，像元尺寸9.9*9.9um，掃描速度90行/秒，可以拍攝到高光譜數(shù)據(jù)立方體。UHD185機(jī)載高速成像光譜儀是全畫幅、非掃描、實(shí)時(shí)成像光譜儀，具有全畫幅高光譜成像技術(shù)，可以簡(jiǎn)便地得到高光譜圖像，而不需要MU及后期數(shù)據(jù)校正，可以在極短的時(shí)間內(nèi)得到高光譜立方體。
[0017]無人機(jī)GPS接收器把接收到的無人機(jī)所在位置的無人機(jī)定位信號(hào)傳輸給可編程控制器，可編程控制器將無人機(jī)定位信號(hào)、無人機(jī)所在地點(diǎn)的地形信息、植被信息傳輸給駕駛中心，駕駛中心根據(jù)無人機(jī)定位信號(hào)、地形信息、植被信息控制無人機(jī)，使得無人機(jī)在植被上方10-15m范圍內(nèi)飛翔，成像光譜儀拍攝地表的高光譜圖像，并通過可編程控制器把拍攝的高光譜圖像和無人機(jī)定位信息傳輸?shù)娇刂浦行摹?br>[0018]如果高光譜圖像顯示有超過周圍正常溫度、且溫度超過180°C超溫區(qū)，該超溫區(qū)有植被，并且該超溫區(qū)位于以前發(fā)生過火災(zāi)的地點(diǎn)范圍內(nèi)，則把該超溫區(qū)作為異常點(diǎn)。
[0019]如果發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)，控制中心向機(jī)器人發(fā)送指令，讓機(jī)器人行走到異常點(diǎn)附近，對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行紅外攝像，控制中心再根據(jù)機(jī)器人發(fā)送的紅外圖像，確認(rèn)異常點(diǎn)是否是森林余火發(fā)生點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法，其特征是:使用無人機(jī)、地面行走機(jī)器人、控制中心； 能夠與控制中心進(jìn)行無線通訊的地面行走機(jī)器人上設(shè)置有紅外攝像機(jī)，控制中心能夠控制地面行走機(jī)器人的行走、動(dòng)作，并能夠接收紅外攝像機(jī)拍攝的紅外圖像； 在無人機(jī)上設(shè)置有GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機(jī)動(dòng)作的駕駛中心、可編程控制器；可編程控制器內(nèi)具有無人機(jī)飛翔地的地形信息和植被信息，GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機(jī)動(dòng)作的駕駛中心分別與可編程控制器電連接，可編程控制器能夠與地面的控制中心進(jìn)行無線通訊； 所述森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法是: GPS接收器把接收到的無人機(jī)所在位置的定位信號(hào)傳輸給可編程控制器，可編程控制器將定位信號(hào)、無人機(jī)所在地點(diǎn)的地形信息、植被信息傳輸給駕駛中心，駕駛中心根據(jù)定位信號(hào)、地形信息、植被信息控制無人機(jī)，使得無人機(jī)在植被上方5-20m范圍內(nèi)飛翔，成像光譜儀拍攝地表的高光譜圖像，并通過可編程控制器把拍攝的高光譜圖像和定位信息傳輸?shù)娇刂浦行模? 如果高光譜圖像顯示有超過周圍正常溫度的超溫區(qū)，該超溫區(qū)有植被，并且以前發(fā)生過火災(zāi)，則把該超溫區(qū)作為異常點(diǎn)； 控制中心向機(jī)器人發(fā)送指令，讓機(jī)器人行走到異常點(diǎn)附近，對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行紅外攝像，控制中心再根據(jù)機(jī)器人發(fā)送的紅外圖像，確認(rèn)異常點(diǎn)是否是森林余火發(fā)生點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法，其特征是:如果高光譜圖像上有超過180°C的區(qū)域，則把該區(qū)域作為超溫區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法，其特征是:在控制中心存貯有以前發(fā)生過火災(zāi)的地點(diǎn)的前失火地點(diǎn)信息，如果超溫區(qū)位于前失火地點(diǎn)，則判斷超溫區(qū)以前發(fā)生過火災(zāi)。
【專利摘要】本發(fā)明是一種天地空一體化森林火災(zāi)余火監(jiān)測(cè)方法，它使用無人機(jī)、地面行走機(jī)器人、控制中心；地面行走機(jī)器人上有紅外攝像機(jī)；在無人機(jī)上有GPS接收器、成像光譜儀、駕駛中心、可編程控制器；可編程控制器內(nèi)有地形信息和植被信息；GPS接收器把無人機(jī)所在位置的定位信號(hào)傳輸給可編程控制器，可編程控制器將定位信號(hào)、地形信息、植被信息傳輸給駕駛中心，無人機(jī)在植被上方5-20m范圍內(nèi)飛翔，成像光譜儀拍攝地表高光譜圖像，高光譜圖像和定位信息傳輸?shù)娇刂浦行模蝗舾吖庾V圖像顯示有超溫區(qū)，超溫區(qū)有植被且以前發(fā)生過火災(zāi)，則超溫區(qū)為異常點(diǎn)；控制中心控制機(jī)器人到異常點(diǎn)附近進(jìn)行紅外攝像，控制中心根據(jù)紅外圖像，確認(rèn)異常點(diǎn)是否是森林余火發(fā)生點(diǎn)。
【IPC分類】G08B17-12
【公開號(hào)】CN104616419
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510022661
【發(fā)明人】何誠, 張思玉, 周澗青
【申請(qǐng)人】南京森林警察學(xué)院
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月18日