一种烟羽边界识别方法、电子设备和可读存储介质

    专利查询2025-03-29  8


    本发明涉及遥感领域,具体涉及一种烟羽边界识别方法、电子设备和可读存储介质。


    背景技术:

    1、森林火灾的发生不仅造成大量森林资源浪费,还对生态环境造成严重影响,因此,森林火灾探测识别是一个重要的研究领域。烟羽是指大气中的气溶胶(例如烟、灰尘等微小颗粒)在一定条件下形成的流动状态。烟羽作为火灾发生的一个重要信号,具有扩散速度快、蔓延范围广的特点,能够反映火灾的蔓延方向和火情程度,其在火灾探测、空气质量评估以及火灾行为分析等领域展现出了广阔的应用前景。因此,采取合适的措施进行森林火灾监测是目前开展森林火灾防控的一项重要任务。

    2、由于森林火灾产生的烟羽在火灾发生初期时是可见的,早期检测烟羽是避免火灾造成损失的有效方法,从而实现火灾的早期发现及预警,尽可能减少火灾对森林带来的危害。传统的森林监测方法包括地面巡护、瞭望台巡护、航空巡护以及视频监控等方法,但是存在投入人工成本高、火点确认不及时、发现时间存在滞后和效率低等弊端。

    3、随着地面遥感仪器与技术的快速发展,扫描激光雷达作为地面监测野火烟羽动态和距离野火不同距离高度的最适当工具,可以连续监测森林火灾附近的污染大气,并实时地提供大气中气溶胶性质、烟羽高度以及烟羽移动方向和速度的时空变化,对火灾产生的气溶胶粒子浓度变化敏感,具有精度高、分辨率高、且相关人员可在远离燃烧区域的位置进行安全操作等特点,可在森林火灾烟羽监控领域发挥重要作用,使用扫描激光雷达监测并预防森林火灾是目前以及将来所采取的高效、经济手段。

    4、当激光雷达扫描烟羽时,如果对应的反向散射信号强度在某个位置急剧增加或减少,就可以判定这个位置是烟羽的边界或边界层。因为烟羽中的气溶胶浓度、大小等因素会影响反向散射信号的强度,从而反映出气溶胶羽流的边界特征。其中后向散射强度是指激光雷达向目标物体发射激光束后,目标物体反射回来的信号。因此,利用反向散射信号强度的变化来确定烟羽的边界或边界层是一种常见的气溶胶测量方法。

    5、为了研究森林火灾产生的烟羽并描述其高度、厚度等变化特征,利用多普勒测风激光雷达的后向散射强度确定了烟羽的近边界。但是,由于后向散射强度在激光雷达每次扫描中变化很大,因此很难通过使用特定的阈值来确定烟羽边界,导致烟羽边界识别不准的问题。

    6、此外,现有技术中还通过从当前距离门的后向散射强度与起始距离门到当前距离门的后向散射强度积分比值的最大梯度来确定烟羽边界的算法,然而,该算法在应用时,会出现在一个不一定是烟羽边缘边界的位置发现最大值,而是在烟羽内部的一个点的问题,同样导致烟羽边界识别不准。


    技术实现思路

    1、针对现有技术中的上述不足,本发明提供的一种烟羽边界识别方法、电子设备和可读存储介质解决了现有技术对烟羽边界识别不准的问题。

    2、为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:

    3、提供一种烟羽边界识别方法,其包括以下步骤:

    4、s1、获取多普勒测风激光雷达的后向散射数据;

    5、s2、删除后向散射数据中的盲区数据,并将超出距离门且径向速度偏差大于偏差阈值的数据作为无效数据删除,得到预处理后的数据;

    6、s3、根据预处理后的数据获取三到五个距离门r处的后向散射强度标准差,记为std(r);

    7、s4、根据预处理后的数据获取起始距离门到对应距离门r处的后向散射强度标准差之和,记为std(rmin-r);

    8、s5、计算std(r)与std(rmin-r)的比值的梯度,并将最大梯度值的位置作为该多普勒测风激光雷达扫描的烟羽边界位置。

    9、进一步地,后向散射数据中的盲区数据为后向散射数据中的前60米数据。

    10、进一步地,偏差阈值为±7米每秒。

    11、进一步地,std(r)与std(rmin-r)的比值的梯度的表达式为:

    12、

    13、其中dstd(r)表示std(r)与std(rmin-r)的比值的梯度;表示求梯度。

    14、提供一种电子设备,其包括:

    15、存储器,存储有可执行指令;以及

    16、处理器,被配置为执行所述存储器中可执行指令以实现烟羽边界识别方法。

    17、提供一种可读存储介质,其上存储有可执行指令,所述可执行指令被处理器执行时实现烟羽边界识别方法。

    18、本发明的有益效果为:本发明先去掉第一个距离门内的盲区数据,再通过距离门参数和径向速度偏差阈值对剩余数据进行二次剔除,使得保留的数据为有效后向散射数据;通过计算有效后向散射数据中三到五个距离门r处的后向散射强度标准差与起始距离门到对应距离门r处的后向散射强度标准差之和的比值的梯度来确定烟羽边界位置,可以降低噪声敏感度,更为准确地识别到烟羽末端边界。



    技术特征:

    1.一种烟羽边界识别方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的烟羽边界识别方法,其特征在于,后向散射数据中的盲区数据为后向散射数据中的前60米数据。

    3.根据权利要求1所述的烟羽边界识别方法,其特征在于,偏差阈值为±7米每秒。

    4.根据权利要求1所述的烟羽边界识别方法,其特征在于,std(r)与std(rmin-r)的比值的梯度的表达式为:

    5.一种电子设备,其特征在于,包括:

    6.一种可读存储介质,其上存储有可执行指令,其特征在于,所述可执行指令被处理器执行时实现权利要求1~4任一所述的方法。


    技术总结
    本发明公开了一种烟羽边界识别方法、电子设备和可读存储介质,本发明先去掉第一个距离门内的盲区数据,再通过距离门参数和径向速度偏差阈值对剩余数据进行二次剔除,使得保留的数据为有效后向散射数据;通过计算有效后向散射数据中三到五个距离门r处的后向散射强度标准差与起始距离门到对应距离门r处的后向散射强度标准差之和的比值的梯度来确定烟羽边界位置,可以降低噪声敏感度,更为准确地识别到烟羽末端边界。

    技术研发人员:苏德斌,王迪,钟金华,王福增,张顺,孔文宇,谢江梅
    受保护的技术使用者:成都信息工程大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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