火情监测是气象卫星最早显现社会经济效益的环境遥感监测产品,已是我国森林、草原火情监测工作的最主要技术手段之一。由于较小火点的监测对于扑灭火灾更具实际价值,国外发达国家以航空巡逻为主,而我国由于经济实力制约,卫星遥感仍是火情监测的重要手段。但是,现有卫星通道监测小火点十分困难。通道选择是遥感应用问题的科学凝练。我国气象卫星的通道选择主要是参考国外研究成果。因此,对火情遥感探测新通道的选择研究具有重要意义。通过2005年人工火场试验,分析MR154 FT高光谱仪测定的火情光谱特征,发现在4.34~4.76μm光谱段的辐亮度与火情变化有异常强烈的响应关系。本项研究是要利用MODTRAN辐射传输软件包,输入实际大气探空数据、典型大气模式,进行仿真计算,生成不同大气状态下的大气程辐射和透过率数据集;分析地面获得的不同阶段火情辐亮度上行传递到大气层顶的辐射强度变化,研究适用于火情遥感预警的新探测通道。
利用2005年广西人工火情试验的综合测量数据,特别是BOMEM MR-154 中近红外高光谱仪测量的火情光谱数据,进行火情响应灵敏波段的分析选取4.4209-4.7824μm与传统中波通道3.5-4.0 μm进行地面光谱和辐射传输到大气层顶的辐亮度进行比较;对3-5μm中波谱段的主要吸收气体水汽、二氧化碳、二氧化碳混合气体、臭氧、甲烷和一氧化二氮,分别进行了辐射传输计算,分析这些气体对所选通道的影响;选取18种大气样本和4种标准大气廓线,进行辐射传输计算,并分别对30种树种样本燃烧的火情光谱进行计算。结果表明,所选通道比原中波通道对于卫星火情探测的能量至少提高30%,30种树种的大气层顶辐亮度平均值是原通道的2.814倍。说明所选通道可以用作火情监测通道,而且由于与火情强度具有非常强烈的响应关系,可以用此通道作为火情预警探测通道。