遙感帶你看火點——夏威夷火山大爆發
學家的天職叫我們應當繼續奮鬥，徹底揭示自然界的奧秘，掌握這些奧秘以便能在將來造福人類。—— 居里夫人
當地時間5月3日上午，美國夏威夷州的基拉韋厄火山（Kilauea volcano）突然噴發，作為目前地球上活火山中威力最大的一個，基拉韋厄火山在接下來的兩日內連續爆發，目前至少已有26棟房屋被熔岩吞沒，所引發的森林火災面積仍在擴大，夏威夷當局6日已下令該區域上萬居民緊急撤離。圖1為基拉韋厄火山噴發航拍圖，圖2為5月6日的Landsat8影像，圖中紅色方塊區域為正在噴發的基拉韋厄火山，黃色煙霧為噴發到空中的火山灰。
圖1
圖2
災害發生之後，災區各級黨委、政府領導第一時間趕赴災區指導救援工作（對不起串詞了….）。
言歸正傳。大到火山噴發，小到秸稈燃燒，如何及時有效地監控開放式燃燒現象是擺在人們面前的一道難題。以森林火災為例，它是一種突發性強、破壞性大、處置救助較為困難的自然災害。
圖3
我國每年平均發生森林火災約8000多次，燒毀森林幾萬至幾十萬公頃，約佔全國森林面積的5～8%。因此及時監測火點，掌握災情對於減少火災帶來的損失來說至關重要。
（數據來源於中國林業網）
遙感衛星以其大面積、高時效、受限條件少等優勢，能夠有效地監測火點的發生、燃燒的地理範圍和火情的持續時間，對於救災減災具有十分重要的意義。
火眼金睛——遙感如何找火點
1、地表的一切物體因具有不同的溫度和物理化學性質而具有不同的波譜特性,會向外界輻射不同波長的電磁波。正常植被及地被物發出的輻射稱為背景輻射。植被燃燒時主要輻射源是火焰和具有較高溫度的碳化物。利用背景輻射和植被燃燒時輻射的差異,可以從衛星遙感信息中即時發現火情,並監測燃燒狀態和蔓延趨勢。
2、由於過火區域的亮度溫度有所增加，過火區域的地物在短波紅外波段上的數值明顯高於其他波段，而正常區域的地物則沒有這種現象，因此可以利用這一差異，將熱紅外波段加入進來實現火點監測的目的。
各顯神通——哪些衛星可以用
凡是具備短波紅外波段的衛星，都具有監測火點的能力！包括但不局限於Landsat-TM/MSS，MODIS，SPOT，DMSP，ERS-ATSR，HJ-1A/B，Sentinel-2和JERS等衛星感測器獲得的數據都可以用於火災監測。
以Terra和Aqua搭載的MODIS和NOAA/AVHRR為代表的感測器，能夠以每日兩次的較高時間解析度提供覆蓋全球的中解析度遙感圖像。AVHRR包含的可見光波段（0.63μm）可用於煙霧識別；可見光和近紅外波段（0.83μm）的通道反射率差值可以估計過火區的面積；中紅外波段（3.7μm）的波長接近溫度為800K的物體的輻射峰值波長，可以識別很小的著火點。而MODIS專門設有檢測火災波段（3.9μm），其飽和溫度為500K，足夠用於做火災強度判讀；MOD14提供的地表熱異常數據、MOD40提供的地表燃燒傷痕數據都使MODIS監測火災能力大大提高。
圖4 2017年5月17日到5月20日遙感監測的大興安嶺
那吉林場的火點情況
（數據來源於中科院遙感地球所）
花開兩朵，各表一枝。以Landsat-8為代表的較高空間解析度的陸地資源衛星是另一類適合監測地表火點與高溫點的衛星。這類衛星具有較高地面解析度的短波紅外波段，而短波紅外對600K-1500K的地表溫度非常敏感。利用這種解析度衛星數據能夠對小的火點（如田間秸稈燃燒的火點）進行監測。
圖5 2017年10月Landsat8影像顯示的哈爾濱地區
秸稈燃燒分布狀況
（數據來源於中科院遙感地球所）
尋根究底——識別方法全揭秘
衛星具備監測火點的能力之後，需要通過一定的方法在影像上將火點識別出來，目前常用的火點提取方法包括以下三種：
1、閾值法：包括基於單波段、多波段和空間上下文聯繫的閾值演算法提取出存在著火點的像素，是一種較直接的獲取火災數據的方法。
2、植被指數法：自然火災總是與地表植被覆蓋變化有關，因此通過判斷地表植被情況來了解火災情況也是分析火災情況的主要手段。
3、圖像分類法：圖像分類一直是處理遙感圖像的重要方法，對於火災信息的提取也有十分顯著的效果。最普遍的監督分類、非監督分類和面向對象的圖像分類方法經常被用於監測火災。
總結
隨著遙感技術的成熟，高光譜、高解析度數據逐漸豐富，衛星組網、一星多用的機制將為火災監測提供更多先進的平台，遙感在火災監測中將會佔有越來越重要的地位。當然也希望用到遙感進行火災監測的次數越少越好，畢竟我們的願望是世界和平~
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多種編程語言讀取TM數據
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