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user: 3. 结果与分析 3.1. 火点空间分布情况 2015年湖北省秋季作物收割期间(9月01日~11月26日)，利用卫星遥感数据共监测到267个火点，共涉及13个地级市和30个区县(市)。2015年9月01日到11月26日期间秸秆焚烧火点的地理空间分布情况如表2、图2所示。 表2和图2表明2015年湖北省秋收期间秸秆焚烧火点主要分布在湖北省中部地区，西部地区由于以山区为主，农田面积较小，基本未发现火点；东部地区火点较少。孝感市、荆门市、荆州市、天门市以 Table 1 Fire point reliability classification metho 信度范围 信度等级 [40%， 60%) 低 [60%， 80%) 中 [80%， 100%] 高 表1. 火点信度分级方法 Table 2 Statistics of straw burning fire points in cities and counties of Hubei Province by satellite monitorin 市/区 县/市 县/市火点数 市/区火点数 总占比 孝感市 汉川市 43 73 27.3% 应城市 14 云梦县 11 孝南区 2 孝昌县 2 安陆市 1 省直辖市级行政区划 天门市 42 67 25.1% 潜江市 19 仙桃市 6 荆门市 钟祥市 21 53 19.9% 沙洋县 19 京山县 10 东宝区 3 荆州市 监利县 14 28 10.5% 公安县 4 松滋市 3 洪湖市 3 江陵县 3 石首市 1 黄冈市 黄梅县 7 10 3.7% 武穴市 2 团风县 1 宜昌市 当阳市 4 7 2.6% 枝江市 3 随州市 随县 5 7 2.6% 广水市 1 曾都区 1 咸宁市 赤壁市 1 2 0.7% 嘉鱼县 1 武汉市 蔡甸区 1 2 0.7% 新洲区 1 恩施土家族苗族自治州 咸丰县 1 1 0.4% 黄石市 大冶市 1 1 0.4% 表2. 卫星监测湖北省各市县秸秆焚烧火点统计 图2. 卫星监测湖北省及周边秸秆焚烧火点分布 及潜江市的火点较多，约占总火点数的80.5%。其中孝感市火点(占总火点27.3%)集中分布在汉川市、应城市和云梦县(占总火点25.5%)；尤以汉川市秸秆焚烧最严重(占总火点16.1%)。荆门市火点(占总火点19.9%)主要分布在沙洋县和钟祥市(占总火点数目15.0%)；荆州市火点(占总火点10.5%)以监利县为主(占总火点5.2%)；天门市火点较多，约占总火点数目的21.0%。潜江市约占总火点数目7.1%。根据这些火点密集区域的地域特征研究可以发现，各地区秸秆焚烧火点数量的差异性主要与各地区耕地面积大小、耕种作物种类、收获时间上的差异、及各地区秸秆禁烧工作的开展有效程度有关。耕地面积越大、耕种作物种类尤其是多季农作物越多、收获时间越集中、秸秆禁烧工作的开展有效程度越弱，那么该地区的秸秆焚烧火点数量也就越多。 3.2. 火点时间分布情况 在时间分布方面，2015年湖北省秋季作物收割期间(9月01日~11月26日)，利用卫星遥感数据共监测到的267个火点中，包括9月份60个火点，10月份206个点，以及11月份1个火点。2015年9月01日到11月26日期间湖北省秸秆焚烧火点的时间分布情况如表3、图3所示。 根据以上图表所描述的时间分布信息可知，湖北省秸秆焚烧秋季火点分布并不均匀，而且主要集中在九月和十月，九月份火点约占总火点数量22.5%，十月份约占总火点数量的77.2%。其中九月各时间段分布同样不均匀，大多数火点集中在九月中旬，约占九月总火点数的58.3%。而十月份火点上旬占19.9%，中旬占54.4%，下旬占25.7%。根据湖北省作物信息、天气情况等数据进行分析可知，造成这一现象的原因一方面是不同作物的收获时间不一致；另一方面则与湖北省天气状况有很大关系，连续的雨天影响到 Table 3 Statistics of straw burning fire points in different time periods by satellite monitorin 月份 时间段 火点统计个数 按月统计 合计 9月 上旬 15 60 267 中旬 35 下旬 10 10月 上旬 41 206 中旬 112 下旬 53 11月 11月 1 1 表3. 卫星监测各时间段秸秆焚烧火点统计 图3. 不同时间段卫星监测各市县秸秆焚烧火点数量 了秸秆焚烧活动，此外多云天气也会影响到卫星对秸秆焚烧火点的监测，从而间接导致了各时间段火点分布不均匀的现象。 3.3. 技术改进 针对目前现有的仅凭借MODIS数据进行秸秆焚烧火点监测的技术进行分析可知，该技术主要存在以下不足之处： (1) 时间分辨率低。 MODIS卫星(包括TERRA\MODIS和AQUA\MODIS)一天过境湖北四次，过境时间为凌晨一点半、上午十点半、下午一点半和晚上十点半，考虑到火点余温等因素，有效的火点监测时间段为凌晨00:30~1:30、上午9:30~10:30、下午12:30~13:30以及晚上9:30~10:30。结合以往调研经验，农户焚烧秸秆大多集中在傍晚时分，也就是下午16:00~20:00，恰好MODIS在这个时间段内没有卫星过境，因此不能满足实时监测的需求。 (2) 小火点遗漏。 对于大面积的火点用MODIS火点监测算法较易检测，但是由于秸秆焚烧火点与林火不同，通常是许多小型火点，现行的许多火点监测算法难以检测出这种小型火点，因此会造成一些小型火点的遗漏。 (3) 火点误判。 基于亮温提取出的初始火点还需要进一步筛查，主要的筛查手段是结合土地覆盖图和高分卫星图。但由于原始影像的分辨率本身不高造成火点的提取精度有限，火点的误判不可避免。 (4) 焚烧秸秆与焚烧垃圾的区分。 虽然焚烧垃圾也会对生态环境造成危害，但是将秸秆焚烧火点与垃圾焚烧火点进行区分，能够提高实地核查秸秆焚烧火点的准确性，有利于单向分析秸秆焚烧对空气质量变化的影响。 另外，湖北省秸秆焚烧具有以下特点：第一，焚烧火点较为分散，小型火点较多；第二，焚烧火点部分属于条带式焚烧，焚烧过后的黑斑呈现条带状；第三，在行政边界处堆积焚烧。因此本次研究针对现有监测方法的不足，同时结合湖北省秸秆焚烧特点，提出了改进方案，即采用多源卫星影像相互结合的方式来改进传统监测算法，包括NPP卫星、环境减灾卫星、NOAA气象观测卫星等。 NPP卫星搭载的VIIRS是MODIS系列的改进型，拥有优于MODIS的传感器系统，共有9个可见光、近红外波段(0.4~0.9 μm)，9个中短红外波段(1~4 μm)以及4个热红外波段(8~12 μm)，是用来测量云量海洋和陆地表面温度、火灾和地球反照率的良好数据源。此外，NPP卫星的过境时间为上午6:00和下午6:00，都是没有MODIS卫星国境的时间，因此加入NPP卫星影像数据可以提高监测的时间分辨率。 环境减灾卫星中的CCD的分辨率可达300 m，IRS的分辨率可达150 m，因此在有环境星数据覆盖的区域使用环境星来监测火点，可以提高监测的空间分辨率，也有助于小型火点的检测。 搭载于NOAA系列极轨气象卫星的AVHRR传感器，具有从可见光到热红外谱段的六个通道，拥有长久的火点检测应用历史，其火点产品相较于MODIS数据更为成熟。因此可使用NOAA的火点产品进行辅助监测，减少火点错判和遗漏的几率。 除此以外，本研究提出了在重点监测区域采用无人机巡检的改进方案，以此保证监测火点的时效性。由于可见光波段一般可以达到要求，因此无人机只用装载对应的设备，这样做既降低了它的载荷，又有利于无人机在巡查过程中的升降。通过无人机，监测者可以在地面指挥车内查看其拍摄的实时影像。在监测到火点后，还需要在实地核查，掌握证据以便于依照规定实施处罚。 综上所述，本研究通过对多种卫星影像数据、无人机采集的影像数据进行综合性的处理，实现了对湖北省地理信息的全覆盖，同时可以确保火点监测工作的时效性，以便相关单位利用火点监测结果图进行快速反应。此外，通过多个卫星数据的综合利用，对火点成果图进行验证与核对，保证监测火点的精度。