1.2.2　基于MODIS數(shù)據(jù)的火災(zāi)監(jiān)測(cè)研究

AVHRR數(shù)據(jù)主要集中使用于遙感探測(cè)火災(zāi)研究的早期階段，隨著科技的不斷發(fā)展，衛(wèi)星遙感技術(shù)不斷成熟，越來(lái)越多先進(jìn)的衛(wèi)星傳感器被用于火災(zāi)監(jiān)測(cè)的研究中。近年來(lái)Terra衛(wèi)星上的MODIS數(shù)據(jù)被廣泛用于火災(zāi)監(jiān)測(cè)研究中^{［14～16］}。根據(jù)維恩位移定律，物體的溫度升高，其對(duì)應(yīng)的發(fā)射光譜峰值波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。燃燒火焰的溫度通常可以達(dá)到幾百甚至上千開(kāi)爾文，火焰發(fā)射光譜的峰值波長(zhǎng)應(yīng)該比常溫地物發(fā)射光譜的峰值波長(zhǎng)短。Kaufman等^［17］提出了固定閾值法提取火點(diǎn)像元。該方法基于MODIS中紅外通道（中心波長(zhǎng)為4μm）及熱紅外通道（中心波長(zhǎng)為11μm）對(duì)高溫火點(diǎn)及背景地物的不同響應(yīng)，通過(guò)設(shè)定閾值來(lái)提取火點(diǎn)像元，該算法的主要判別式為：

T₄≥320K　　（1.1）

T₁₁≥250K　　（1.2）

T₄-T₁₁≥10K　　（1.3）

T₄>T_4b+δT_4b　　（1.4）

T₄-T₁₁>δT_41b+δT_41b　　（1.5）

式中，T₄、T₁₁分別表示MODIS中心波長(zhǎng)為4μm通道及11μm通道的亮溫；T_4b表示波長(zhǎng)為4μm通道的常溫背景像元的亮溫均值；T_41b表示4μm通道及11μm通道的像元亮溫差均值；δT_4b表示4μm通道背景像元亮溫標(biāo)準(zhǔn)差；δT_41b表示4μm通道及11μm通道的像元亮溫差的標(biāo)準(zhǔn)差。滿(mǎn)足上式中的像元可視為火點(diǎn)像元。段衛(wèi)虎等^［18］通過(guò)該算法，成功的識(shí)別了位于我國(guó)西南地區(qū)的林火。

李建等^［19］以MODIS為數(shù)據(jù)源，通過(guò)Kaufman提出的亮溫閾值法對(duì)林火的探測(cè)識(shí)別進(jìn)行了研究，并以空間分辨率更高的HJ-1BIRS數(shù)據(jù)進(jìn)行精度對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果表明，亮溫閾值法識(shí)別林火的效率和精度較高，但算法中的閾值設(shè)定對(duì)識(shí)別精度的影響較大，且識(shí)別結(jié)果受研究區(qū)、氣候、氣象、植被類(lèi)型及遙感傳感器類(lèi)型影響較大，高溫裸地等地物對(duì)識(shí)別精度也有一定的影響，在該算法的基礎(chǔ)上引入燃料掩膜法可有效去除高溫噪聲像元引起的誤判，但受植被種類(lèi)及季節(jié)變化影響較大，且燃料掩膜需要火災(zāi)發(fā)生前的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行NDVI最大值合成，時(shí)效性不及亮溫閾值法。覃先林等^［20］基于MODIS數(shù)據(jù)，對(duì)比分析了亮溫閾值法與亮溫-植被指數(shù)法識(shí)別森林火點(diǎn)像元的精度，結(jié)果表明亮溫-植被指數(shù)法的精度更高，總體識(shí)別精度可達(dá)80%。

森林火災(zāi)發(fā)生前綠葉在紅外波段有較強(qiáng)的吸收，在近紅外波段有較強(qiáng)的反射，在遙感影像上植被信息可用歸一化植被指數(shù)（NDVI）來(lái)識(shí)別。森林發(fā)生火災(zāi)后，樹(shù)葉遭到毀傷，其葉片的光譜特性發(fā)生顯著變化^［21］。張春桂^［22］基于MODIS數(shù)據(jù)，通過(guò)分析波段2的反射率在火災(zāi)前后的變化識(shí)別過(guò)火面積，通過(guò)災(zāi)前、災(zāi)后NDVI的變化來(lái)識(shí)別毀林面積，并與野外調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證，結(jié)果表明精度較高。針對(duì)MODIS數(shù)據(jù)空間分辨率較低、高溫火點(diǎn)存在混合像元的問(wèn)題，研究人員提出了亞像元火點(diǎn)溫度及發(fā)射強(qiáng)度的反演方法。Peterson等^［23］分析了背景像元輻射強(qiáng)度與包含火點(diǎn)像元高溫輻射間的差異，提出了火點(diǎn)像元的發(fā)射強(qiáng)度計(jì)算模型，基于Dozier提出的亞像元火點(diǎn)像元溫度反演方法反演了火災(zāi)溫度。崔學(xué)明等^［24］使用MODIS數(shù)據(jù)，基于Dozier提出的亞像元火點(diǎn)計(jì)算模型，求解高溫火點(diǎn)溫度和面積，并對(duì)比相同衛(wèi)星上空間分辨率更高的ASTER數(shù)據(jù)，結(jié)果表明該方法計(jì)算火點(diǎn)面積較為理想。為克服MODIS數(shù)據(jù)空間分辨率較低的問(wèn)題，黃誠(chéng)等^［25］對(duì)MODIS的林火監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了像元分解處理，結(jié)果表明該方法對(duì)克服MODIS空間分辨率低的缺點(diǎn)有一定的幫助。MODIS火災(zāi)識(shí)別算法受地域及氣候等因素的影響，焦琳琳等^［26］基于MODIS火災(zāi)數(shù)據(jù)產(chǎn)品（MOD14）對(duì)我國(guó)境內(nèi)的野火分布進(jìn)行了研究，分析了影響野火空間分布識(shí)別精度的因素。Justice等^［27］驗(yàn)證了MODIS火災(zāi)數(shù)據(jù)產(chǎn)品（MOD14）對(duì)火點(diǎn)提取的有效性，以非洲發(fā)生的火災(zāi)影像為數(shù)據(jù)源，并將提取結(jié)果與ASTER影像提取結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。MODIS用于探測(cè)火點(diǎn)的兩個(gè)通道的空間分辨率均為1km，對(duì)于低溫、面積較小的悶燒火點(diǎn)提取有一定的限制。Louis Giglioa等^［28］對(duì)Kaufman的火點(diǎn)探測(cè)識(shí)別算法進(jìn)行了改進(jìn)，可有效識(shí)別尺度更小、溫度更低的火點(diǎn)，并降低了錯(cuò)誤判別的概率。Liming等^［29］研究指出，太陽(yáng)輻射會(huì)降低4μm通道火點(diǎn)與周邊地物之間的輻射亮度差異，為了降低太陽(yáng)輻射對(duì)該通道探測(cè)火點(diǎn)精度的影響，提出了一種新的火點(diǎn)識(shí)別算法。

研究人員基于MODIS數(shù)據(jù)，還對(duì)其他形式的火災(zāi)開(kāi)展了系列研究。齊少群等^［30］使用MODIS數(shù)據(jù)對(duì)哈爾濱地區(qū)的秸稈焚燒區(qū)域進(jìn)行了提取分析。Wang等^［31］針對(duì)溫度更低、尺度更小的火災(zāi)探測(cè)提出了改進(jìn)的火點(diǎn)識(shí)別算法。Blackett^［32］針對(duì)印度尼西亞火山活動(dòng)，對(duì)比了可見(jiàn)-紅外成像儀VIIRS及MODIS對(duì)高溫火山的探測(cè)結(jié)果，結(jié)果表明基于VIIRS數(shù)據(jù)的探測(cè)結(jié)果更優(yōu)，兩種傳感器對(duì)火山探測(cè)的差異主要由空間分辨率的差異決定。