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短波紅外成像技術在森林防火中的應用

森林火災是世界八大自然災害之一,具有突發性強、危害性大、處置救助困難等特點。據統計,全世界平均每年大約發生森林火災1000萬公頃,約占森林總面積的0.25%。我國位于歐亞大陸東南部,地域遼闊,地形復雜,氣候多樣,季風氣候顯著,森林類型與分布各異,是世界上森林火災多發國家之一。

短波紅外成像應用于森林火災的監測具體參考案例如下:

案例一:

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                                                                                               圖1 可見光無法看清著火點的位置

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                                                                                          圖2 短波紅外成像可以看到明確的著火點

由以上兩圖對比可以看出,水蒸氣將光譜進行了散射,因此可見光相機無法看到著火點,而通過短波紅外相機可以看出水蒸氣與煙氣的區別,發現著火點。

案例二:

吊艙系統應用短波紅外多光譜系統,進行火情監控。

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                                                                                      圖3 可見光火情監控成像無法看清著火點

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                                                                                       圖4 短波紅外成像火情監控火點清晰可見

案例三:

WorldView-3衛星它不僅可以提供0.3米高分辨率的衛星影像,還有一個短波紅外的傳感器可以為我們提供短波紅外的影像,也可以用于衛星實時監控森林火災的情況。

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                                                           圖5 標準商業衛星成像看到的可見部分

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                                                     圖6 WorldView-3衛星中短波紅外傳感器采集的圖像

以上兩圖是之前加利福尼亞州的克拉瑪斯國家森林公園發生火災采集回來的影像。5呈現的是一個標準商業衛星成像看到的可見部分,整個圖像布滿了煙霧幾乎完全遮擋地面上的物體,這樣的圖像一般都視為無效的影像。我們再來看6,這是同一時間WorldView-3衛星中短波紅外傳感器采集的圖像。我們可以看到影像中大量的煙霧消失,著火點清晰可見。這個就是短波紅外波段影像的獨到之處,可以穿透煙霧更有利的對地面進行偵測任務。

以下視頻是使用西安立鼎光電的短波紅外相機測試我們常見的煙頭短波紅外成像,從視頻中很容易發現煙頭的火點。

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