一种天地空一体化森林火灾余火监测方法

摘要

本发明是一种天地空一体化森林火灾余火监测方法，它使用无人机、地面行走机器人、控制中心；地面行走机器人上有红外摄像机；在无人机上有GPS接收器、成像光谱仪、驾驶中心、可编程控制器；可编程控制器内有地形信息和植被信息；GPS接收器把无人机所在位置的定位信号传输给可编程控制器，可编程控制器将定位信号、地形信息、植被信息传输给驾驶中心，无人机在植被上方5-20m范围内飞翔，成像光谱仪拍摄地表高光谱图像，高光谱图像和定位信息传输到控制中心；若高光谱图像显示有超温区，超温区有植被且以前发生过火灾，则超温区为异常点；控制中心控制机器人到异常点附近进行红外摄像，控制中心根据红外图像，确认异常点是否是森林余火发生点。

说明书

技术领域

本发明涉及森林余火监测方法。

背景技术

森林火灾对森林的危害很大，所以林业部门对森林火灾的监测都很重视。由于森林火灾火势大，面积广，发现和监测相对容易。但火灾被扑灭后，因扑灭不彻底等各种原因，仍有可能会复燃，发生余火。余火一般温度较低，面积小，燃烧慢，采用对火灾进行监测的监测手段，难于发现余火。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够迅速、准确判断森林余火的天地空一体化森林火灾余火监测方法。

本发明的天地空一体化森林火灾余火监测方法，使用无人机、地面行走机器人、控制中心；

能够与控制中心进行无线通讯的地面行走机器人上设置有红外摄像机，控制中心能够控制地面行走机器人的行走、动作，并能够接收红外摄像机拍摄的红外图像；

在无人机上设置有GPS接收器、成像光谱仪、控制无人机动作的驾驶中心、可编程控制器；可编程控制器内具有无人机飞翔地的地形信息和植被信息，GPS接收器、成像光谱仪、控制无人机动作的驾驶中心分别与可编程控制器电连接，可编程控制器能够与地面的控制中心进行无线通讯；

所述森林火灾余火监测方法是：

GPS接收器把接收到的无人机所在位置的定位信号传输给可编程控制器，可编程控制器将定位信号、无人机所在地点的地形信息、植被信息传输给驾驶中心，驾驶中心根据定位信号、地形信息、植被信息控制无人机，使得无人机在植被上方5-20m范围内飞翔，成像光谱仪拍摄地表的高光谱图像，并通过可编程控制器把拍摄的高光谱图像和定位信息传输到控制中心；

如果高光谱图像显示有超过周围正常温度的超温区，该超温区有植被，并且以前发生过火灾，则把该超温区作为异常点；

控制中心向机器人发送指令，让机器人行走到异常点附近，对异常点进行红外摄像，控制中心再根据机器人发送的红外图像，确认异常点是否是森林余火发生点。

上述的天地空一体化森林火灾余火监测方法，如果高光谱图像上有超过180℃的区域，则把该区域作为超温区。余火温度一般在200℃左右，如果温度超过180℃，是余火的可能性较大。

上述的天地空一体化森林火灾余火监测方法，在控制中心存贮有以前发生过火灾的地点的前失火地点信息，如果超温区位于前失火地点，则判断超温区以前发生过火灾。通过前失火地点信息来确定异常点以前是否发生过火灾更加准确，判断更加快捷。

本发明的有益效果: GPS接收器实时接收无人机所在位置的定位信号，驾驶中心根据定位信号、无人机所在位置地形信息如标高、植被信息如植被高度等控制无人机飞翔，使得无人机在植被上方5-20m范围内飞翔，这样，成像光谱仪能够更加清晰的拍摄无人机下方的地表图像。

成像光谱仪属于现有装置，它是集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术，其最大特点是将成像技术与光谱探测技术结合，在对目标的空间特征成像的同时，对每个空间像元经过色散形成几十个乃至几百个窄波段以进行连续的光谱覆盖，这样形成的数据可以用“三维数据块”来形象地描述。高光谱图像集样本的图像信息与光谱信息于一身。图像信息可以反映样本的大小、形状、缺陷等外部品质特征，由于不同成分对光谱吸收也不同，在某个特定波长下图像对某个缺陷会有较显著的反映，而光谱信息能充分反映样品内部的物理结构、化学成分的差异。这些特点决定了高光谱图像技术检测方面的独特优势。

根据高光谱图像可以看出超过周围正常温度的超温区、地表植被情况、是否发生过火灾，根据这些信息，可以判断是否是余火可能点（异常点）。为了进一步判断异常点是否真是余火发生点，通过控制中心向机器人发送指令，让机器人行走到异常点附近，对异常点进行红外摄像，机器人把红外图像发送到控制中心后，再进一步确认异常点是否是余火发生点。

本发明使用无人机根据定位信息、地形信息、植被信息等进行超低空飞翔，使用机器人根据控制中心发送的定位信息在地面行走到指定地点，把位于无人机上的成像光谱仪拍摄的高光谱图样与地面机器人拍摄的红外图像相结合，把天空与地面形成一体对余火进行判断，快速准确，并能够根据定位信息得到余火发生点的确切位置，为监测余火和救火提供有力支持。

附图说明

图1是本发明中使用的天地空一体化森林火灾余火监测装置的框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1所示的天地空一体化森林火灾余火监测装置，它包括无人机、地面行走机器人、控制中心。

在无人机上设置有无人机GPS接收器、成像光谱仪、控制无人机动作的驾驶中心、可编程控制器；可编程控制器内具有无人机飞翔地的地形信息、植被信息和以前发生过火灾的地点的前失火地点信息，无人机GPS接收器、成像光谱仪、驾驶中心分别与可编程控制器电连接，可编程控制器能够与地面的控制中心进行无线通讯。

能够与控制中心进行无线通讯的地面行走机器人上设置有机器人GPS接收器、红外摄像机。机器人GPS接收器接收到的机器人所在位置的机器人定位信号，并传输把控制中心，控制中心能够控制地面行走机器人的行走、动作，并接收红外摄像机拍摄的红外图像。

所述的成像光谱仪可以选用北京安洲科技有限公司生产的UHD185机载高速成像光谱仪、SOC710GX机载高光谱成像光谱仪等等成像光谱仪。SOC710GX机载高光谱成像光谱仪，具有基于GigE技术的机载高光谱成像系统，光谱范围400-1000nm，数字分辨率12-bit，光谱分辨率4.2nm，光谱波段数120，像元尺寸9.9*9.9um，扫描速度90行/秒，可以拍摄到高光谱数据立方体。UHD185机载高速成像光谱仪是全画幅、非扫描、实时成像光谱仪，具有全画幅高光谱成像技术，可以简便地得到高光谱图像，而不需要IMU及后期数据校正，可以在极短的时间内得到高光谱立方体。

无人机GPS接收器把接收到的无人机所在位置的无人机定位信号传输给可编程控制器，可编程控制器将无人机定位信号、无人机所在地点的地形信息、植被信息传输给驾驶中心，驾驶中心根据无人机定位信号、地形信息、植被信息控制无人机，使得无人机在植被上方10-15m范围内飞翔，成像光谱仪拍摄地表的高光谱图像，并通过可编程控制器把拍摄的高光谱图像和无人机定位信息传输到控制中心。

如果高光谱图像显示有超过周围正常温度、且温度超过180℃超温区，该超温区有植被，并且该超温区位于以前发生过火灾的地点范围内，则把该超温区作为异常点。

如果发现异常点，控制中心向机器人发送指令，让机器人行走到异常点附近，对异常点进行红外摄像，控制中心再根据机器人发送的红外图像，确认异常点是否是森林余火发生点。