（1）該項工作的意義

隨著農村生活水平的提升，農業生產中的秸稈已經不被人們作為燃料所使用，而且由于農民環保意識欠缺、缺少勞動力、管理體制不健全、綜合利用技術條件差等因素的影響，很多農民選擇在收獲農作物的時候直接就地焚燒秸稈，而秸稈露天焚燒會造成大量煙霧的現象，一方面影響到公路和航空運輸，降低運輸效率；另一方面，秸稈露天焚燒過程中釋放的大量氮氧化物、二氧化碳和顆粒等污染物，是我國大氣污染的來源之一，威脅著居民的身體健康。每年在作物收割季節，是秸稈焚燒最嚴重的時節，此時對秸稈焚燒現象的監管尤其重要。但禁燒令的執行存在一定的難度，究其原因，一是由于焚燒火點具有分散性，實地人工逐點排查需要耗費大量的人力物力；二是由于焚燒火點具有隨時性，如果沒有掌握一定的證據很難查處進行過秸稈焚燒的農民，使得農民往往存在僥幸心理；三是由于暫時沒有研究出有效的措施進行秸稈轉化，而且隨著農村家庭勞動力的減少，農民迫于下季作物種植的壓力，常常會選擇秸稈直接焚燒。因此，本文提出利用多源遙感影像預測火點監測的重點區域，提高火點監測的準確性和自動化，同時進行監測區域秸稈量的估算，提高秸稈轉化的效率，利用多種手段提高禁燒令的實施效果，減少秸稈焚燒對環境的污染。

（2）算法介紹

衛星遙感具有實時、動態、高分辨率、大范圍覆蓋等特點，將衛星遙感技術應用到秸稈焚燒監測上使重點區域作物信息提取和火點快速監測成為可能。衛星火點監測一般采用波長范圍在3~5μm的中紅外波段遙感影像，中紅外波段對火災、火點、活火山等高溫目標的識別十分敏感，常用于捕捉高溫信息，特別是對森林火災，能夠清楚顯示火點、火線形狀、大小和位置，而且對很小的隱火、殘火也有很強的識別能力。在紅外影像上，火點區與背景地物的亮度值具有明顯差異，火點區溫度高，圖像灰度值高，呈現亮白色，背景地物則相對偏暗。利用背景輻射和森林燃燒時的輻射差異在紅外圖像上灰度值的不同，就可以從衛星遙感信息中及時發現火情，并監測它們的燃燒狀態和蔓延趨勢。火點監測的方法主要有固定閾值法、臨近像元分析法、亮溫與植被指數結合法等。固定閾值法是利用紅外通道計算亮溫，根據火點區域背景區的差異，對亮溫設置一定的閾值提取火點區；臨近像元分析法是對火點像元與臨近像元的亮溫差異設置一定的判別閾值，差異大于閾值的判為火點區；亮溫與植被指數結合法是在亮溫固定閾值的基礎上，加上植被指數閾值作為判別條件。

（3）應用系統開發

秸稈焚燒監測系統由一個中心、兩個子系統及兩個終端系統組成，即：監測控制中心、火點提取子系統、數據管理子系統、監測服務平臺以及野外調查app。監測控制中心主要負責對遙感數據的采集、預處理，并提供秸稈焚燒的火點信息與數據管理功能。火點提取子系統主要負責對預處理后的數據進行秸稈焚燒信息的提取工作，并反饋給控制中心。數據管理子系統基于底層數據庫提供對遙感數據、火點信息數據、野外調查數據的管理功能以及為服務平臺提供基礎數據服務。監測服務平臺主要是提供火點信息的展示與發布工作。野外調查app主要負責火點信息的接收、野外核實以及核實結果反饋工作，以確保秸稈焚燒的火點信息準確無誤。