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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李丹丹 金森
图像法在林火蔓延速率测定中应用很广,但多数研究没有给出该方法的测定误差。采用图像法、标杆法和热电偶法对室内点烧实验的蔓延速率进行了测量,以标杆法和热电偶法的结果为基准,给出了图像法蔓延速率测定的误差,并对影响图像法测量精度的一些因子进行了分析。结果表明:1)以标杆法为基准,可见光图像测量的蔓延速率的平均绝对误差为0.035 4 m·min-1,平均相对误差为3.49%;以热电偶法为基准,可见光图像测量的蔓延速率的平均绝对误差为0.034 4 m·min-1,平均相对误差为3.31%。图像法与标杆法和热电偶法无显著差异。标杆法和热电偶法只能测得特定点或部分时段的蔓延速度,可见光图像测量法可以测量...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李勇 冯仲科 王维 葛斌
为了更好地研究林火的发生、发展规律,人们通过实验、观测等手段获取数据建立林火蔓延和预测模型.该文基于对林火的研究,从MODIS数据出发,利用遥感图像的数据融合技术进行图像的增强,从融合后的图像获取建模数据序列,采用灰色理论来建立林火蔓延和预测模型.该模型具有建模简单,模型的通用性强,建模数据获取容易并有利于推广.从建立的灰色模型看,预测相对误差小于1%的占50%,预测相对误差小于5%的占25%,预测相对误差在5%~10%的占25%.
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
徐爱俊 方陆明 楼雄伟
以森林火灾远程视频预警监控工程为依托,对森林火灾发生、发展的可见光视频图象进行研究,提出森林火灾识别算法,并进行处理。分析了基于视频的森林火灾火焰特征,指出火焰特征主要包括颜色变化、面积变化、边缘变化、形体变化、闪动规律和整体移动等。在此基础上,提出了视频图像中的森林火灾区域检测方法与森林火灾识别方法;根据图像区域分割匹配算法,以火焰颜色特征和面积变化为火灾判别依据,统计疑似火灾区域面积,定时地对其进行两两匹配,实现对森林火灾图像的实时检测和识别。经实际验证,该算法的查全率与查确率分别达到72.22%和92.86%。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
李志铭 赵静 兰玉彬 崔欣 杨焕波
【目的】采用无人机遥感技术对作物进行分类识别,为及时获取农田信息、制定农田管理策略及产量估测提供技术支持。【方法】采用无人机遥感平台,获取试验区域玉米、桃树、菜花、大豆的可见光正射影像;利用HSV色彩空间转换和纹理滤波,获取不同地物的24项纹理特征与3项色彩特征。分别通过ReliefF算法及基于支持向量机的递归特征消除算法(support vector machine-recursive feature elimination,SVM-RFE)进行特征选择与分类,建立6种监督分类模型,利用得到的特征子集对其进行训练,对各模型分类效果进行精度评价。【结果】由SVM-RFE特征子集训练的6种监督分类模型测试集的分类精度均高于80%,分类精度平均提高5.023%,优于ReliefF特征子集训练的监督分类模型,其中SVM-RFE特征子集与支持向量机模型组合对作物的监督分类效果最佳,总体精度达83.417%,Kappa系数为78.60。【结论】基于无人机遥感技术的作物分类识别是可行的。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
唐晓燕 孟宪宇 易浩若
为了研究林火行为的预测预报及林火蔓延模拟的可视化问题 ,该文在分析了林火蔓延及其影响因子的基础之上 ,阐明了几种林火蔓延模型及其适用性 ,评述了选用不同的林火蔓延模型对实际火场的预测预报具有的重要理论意义及实用价值 ,初步分析了蔓延模型选择的 4个基本出发点 :模型的功能、模型适用的地区和植被类型、模型的假设条件、模型的检验频数等 .在假定已有蔓延模型的基础上 ,分析了国内外林火蔓延研究的发展状况 ,指出了在林火蔓延模型的基础上以地理信息系统为平台的林火蔓延模拟已成为林火行为预测预报的主要方向 ,同时讨论了林火蔓延模型和蔓延模拟的发展前景
关键词：
森林防火 林火模型 林火行为 模拟
[期刊] 浙江林学院学报
[作者]
宋丽艳 周国模 汤孟平 余树全 郑文达 刘学松
为定量描述林火行为以辅助扑救决策,利用地理信息系统(GIS)软件建立林火蔓延模拟的空间背景并生成相应数据,运用林火蔓延模型且综合考虑火场地形、气象及可燃物类型等因子,采用点到点的传播方式,用Visual Basic 6.0开发软件,最终实现林火蔓延的动态模拟。模拟的结果表明,在地形条件一定的情况下,林火的初始蔓延速度和风速的大小对林火蔓延有明显的影响,不同的初始蔓延速度会导致不同的蔓延结果,随着初始速度的增大,蔓延面积也相应增加;不同的风速形成的火场面积不同,随着风速的增大,蔓延面积也相应增加,但火场的形状相似;坡向不同,接受阳光的照射不同,温度、湿度、土壤和植被都有差异,一般南坡比北坡更容易...
关键词：
森林保护学 森林火灾 林火蔓延模型 模拟
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
王晓红 张吉利 金森
随着计算机在火蔓延模拟方面广泛的应用,出现了很多计算机仿真模型。这些模型是在原有火蔓延模型的基础上结合各种蔓延算法发展起来的,相对于原始的火蔓延模型来说,这些模型的使用范围更加的广泛,模拟的结果更加的接近真实结果。近年来数学方法在火蔓延模型中的应用也越来越多,如CA、渗透理论、突变理论和人工神经网络等等,本研究在Andrew等人研究的基础上总结了数学方法在我国林火蔓延中的一些应用。重点分析了火蔓延的影响因子,我国对可燃物模型研究的较少,在模拟过程中多是借鉴国外模型或是应用简单的可燃物代替复杂的可燃物研究,本研究指出了建立可燃物模型、气象模型的重要性和必要性。
关键词：
林火蔓延 模拟 模型 数学方法 可燃物
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
葛春磊 张九于 胡春华 杨绪兵 范习健
[目的]针对田间杂草目标存在分布不均匀、尺度不一以及边缘重叠等问题，提出一种基于可见光和近红外图像跨模态交互的双分支分割模型CMFNet-Lite。[方法]首先，基于Transformer模型构建了双分支特征提取网络，分别从近红外和可见光输入中提取光谱和视觉特征；其次，建立基于交叉注意力机制的特征融合模块，将两种特征进行跨模态交互并通过残差网络进行拼接融合，以充分利用不同模态各自的信息，形成优势互补；最后将融合后的特征图送入多层感知机进行杂草分割掩码预测。此外，本文进一步利用可分离卷积替代常规卷积，以降低模型参数量和提升推理速度。[结果]在Sugar Beets 2016数据集上的试验结果表明，所提方法较基于卷积神经网络和近年来采用混合CNN和Transformer架构的分割模型有较大提升，mIoU和mAcc分别为92.73%和95.52%。轻量化模型的参数量为8.5 M，单幅图像检测速率为6.3帧/秒。同时，消融试验表明，本方法比未融合特征的Segformer分割模型，mIoU和mAcc分别提高了6.22%和4.1%。[结论]本文方法验证了融合多模态信息相比于仅使用单模态输入更有助于田间杂草区域的精细化感知，可为精确除草作业提供技术支持。
关键词：
杂草分割 多模态融合 注意力机制 轻量化
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陈珠琳 王雪峰 孙汉中
【目的】檀香是一种典型珍贵树种,在幼龄期时,不合理的田间施肥会影响其正常生长,降低存活率。因此,本文提出了一种基于可见光-近红外图像的幼龄檀香全磷营养诊断方法,为实时监测珍贵树种生长状态及养分需求提供参考。【方法】通过将野外获取的檀香图像转换到HSI颜色空间,提取S和I通道,利用二者在使用Otsu分割后产生的优势互补,并结合形态学运算,从复杂背景中提取出檀香。计算出形状、纹理和光谱及植被指数特征后,分别使用显著性分析(ST)和平均影响值(MIV)方法进行变量筛选,并使用遗传算法(GA)初始化BP神经网络的权值和阈值,最终得到预测结果。【结果】(1)复杂背景下的檀香分割中,S通道和I通道相结合可以将大部分背景(天空、土壤、其他绿色植物)与目标檀香分割开,同时结合7×7中值滤波、形态学运算和超G因子,将其他毛刺去除。与常用的支持向量机相比,本文提出的分割算法结果更接近于目视解译,像素数和颜色误差更小。(2)对不同施磷水平下各特征进行分析发现,适当增加施磷量有利于促进叶绿素的形成,使得纹理更均匀清晰,加快叶片生长;当过量时则会破坏叶绿体,造成叶片组织出现变化,导致叶片黄化,叶片出现网状脉纹,增加了纹理复杂程度。(3) ST与MIV筛选出的变量差异较大,通过GA-BPNN训练结果可知,MIV方法筛选出的变量对全磷含量的影响更大,预测集得到的决定系数达到0. 801,平均残差为0. 032 g/kg,均方根误差为0. 666 g/kg。【结论】通过处理可见光-近红外图像,实现了幼龄檀香的全磷含量诊断,有效提高了磷肥利用率,同时也可以减小过量施肥引起的地下水污染等生态问题。
关键词：
檀香 可见光 近红外 全磷含量 图像分割
[期刊] 草业科学
[作者]
于惠 吴玉锋 牛莉婷
及时准确监测草地植被覆盖度,对草地资源的可持续利用及生态系统的恢复与重建具有重要意义。本研究以荒漠草地植被为研究对象,采用监督分类与植被指数直方图相结合的阈值法,分析了6种RGB植被指数对荒漠草地的识别效果。研究结果表明:归一化绿红差异指数(normalized green-red difference index, NGRDI)对草地覆盖度的提取精度最高,其平均绝对误差和均方根误差分别为2.56%和3.06%。监督分类与可见光植被指数统计直方图相结合的阈值法对荒漠草地植被覆盖度的提取效果较好,可以用于荒漠草地植被覆盖度的提取。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
周宇飞 刘鹏举 唐小明
在林火蔓延模拟过程中,为技术基础林火蔓延模型模拟空间精度评价是一个十分重要的问题。以林火蔓延模拟、地理信息系统和计算机图形学为技术基础,以林火蔓延的边界位置、面积和轮廓形状为主要指标,提出了一套林火模型模拟空间精度的评价方案,并通过模拟实验验证了该方案的可行性。结果表明,这一方案可以满足林火蔓延模型模拟空间精度评价的需要,为多模型林火蔓延模拟中模型的选择提供了依据。
[期刊] 林业科学
[作者]
杨广斌 刘鹏举 唐小明
基于BP人工神经网络方法设计林火模型适宜性选择技术框架结构,通过神经网络形成林火模型选择知识,实现林火模型的自动化和智能化选择;以火场环境因子为输入变量,以适宜火场环境模拟的林火蔓延模型作为输出变量,构建林火模型选择神经网络模型;研究输入、输出因子数据的获取与计算方式,实现动态数据驱动的林火模型自动选择机制。以北京市为例,选择有详细火场情况记录的72场林火作为试验样本,其中60条记录作为学习样本集,12条记录作为验证样本,对神经网络进行学习和验证,结果表明:模型选择精度可达到80%以上。
关键词：
模型选择 人工神经网络 林火蔓延模拟
[期刊] 林业科学
[作者]
方祥 王海晖 陶骏骏 盛昌栋
【目的】基于辐射换热原理和火行为模型,从理论角度研究林火蔓延过程中火源辐射换热规律以及辐射点燃的特点。【方法】林火蔓延过程中的燃烧区为辐射源,其向火蔓延前方的热辐射等效为矩形辐射面。矩形热辐射面的长度为火焰长度,宽度对应火线宽度;环境风速的变化导致热辐射面出现不同程度的倾斜。选取枯立木和枯倒木这2类林火环境中典型可燃物作为辐射接受体,并分别设定接受体微元距地面1.5 m高和贴于地面。将林火蔓延以及至林缘后熄灭过程中对目标物的辐射换热分2个阶段计算,由此推导出接受体的瞬态辐射换热通量和累积的辐射换热量的计算式,并相应构筑辐射点燃的判据。与此同时,结合以往对林火行为规律的认识建立起林火蔓延以及至林缘衰弱熄灭过程中火行为参数间的关系式以辅助模型计算。基于火灾安全计算的有效性原则,设定火灾场景为最糟糕情形,即火焰温度赋值为1 200 K、发射率为1.0,并且一般情形下热辐射在大气中透过率为1.0。计算过程中,取火焰火宽度50 m,火焰长度变化范围为5 m～40 m,而风速变化范围则为0 m·s~(-1)～10 m·s~(-1)。【结果】针对特定野外试验工况试算结果确认,辐射换热通量计算结果与野外测量数据高度一致,由此验证了辐射换热模型的可靠性。针对若干火灾场景开展系列计算表明,无论是接受到的辐射换热通量还是累积辐射换热量,枯立木相对于枯倒木都占有优势,但这种优势随环境风速增大有所削弱。火焰蔓延至林缘后对接受体的辐射换热为其能量积累做出主要贡献,是造成辐射点燃的主要能量来源。【结论】随着接受体与林缘间距离的增大,目标物的能量积累水平迅速降低;火焰长度和环境风速则通过改变热辐射辐射换热效率和持续时间以影响辐射点燃的条件。以林缘附近枯立木作为接受体开展热辐射点燃条件的计算证实,当树冠火焰长度增至40 m,30 m以上间隔都能有效避免辐射点燃现象。如果替换成生物防火林带,该间隔则可以大大缩短。本项工作凸显生物防火林带在阻隔林火中的重要性,同时为林火阻隔系统的设计以及林区设施的保护提供特定理论指导。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
唐晓燕 孟宪宇 葛宏立 易浩若 杨晓峰
为研究定量模拟林火行为对林火决策的重要性和林火扩展的时空特性 ,该文在地理信息系统 (ArcView)支持下 ,建立了火场扩展模拟的空间背景数据库 .在此基础上选择了两个组合模型 ,生成速度图文件 ;通过比较边界插值算法、边界外延算法和迷宫算法的不同特点 ,最终采用迷宫算法实现了在栅格地形背景图上林火蔓延的动态模拟 ,获得了在不同燃点有风和无风情况下的蔓延扩展历时图 ,分析得出风速对林火蔓延扩展的影响较大 ,不同燃点下火蔓延的态势是陡坡火蔓延迅速 ,扑救难度大 ;缓坡较陡坡火蔓延的速度慢 ,范围较小 ,宜尽早从火头打起 ,尽早扑灭 .
关键词：
林火蔓延 模拟 栅格结构
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
田勇臣 刘少刚 赵刚 胡健 李文彬
该文通过对森林火蔓延模型的研究,建立了一种使用产生式原则的多模型森林地表火蔓延预测系统.此预测系统通过与森林火灾实时监控系统连接,将数据流动由传统公式计算中的单向流动,变为计算数据流回输入端,进行反馈修正计算,从而形成一个对数据库的修正与补充的系统,以达到减小模型预测误差的目的.与实测结果比较表明,该系统的预测结果可信,能够实现林火蔓延的预测.
关键词：
森林火灾 林火蔓延 预测模型 数据库
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