Ground-Based Hyperspectral Imaging Detection Method for Methane Escape from Coal Fire Sources

LIU Yanqiu ,  

QIN Kai ,  

CAO Fei ,  

ZHONG Xiaoxing ,  

TIAN Weixue ,  

COHEN Jason Blake ,  

BAO Xingdong ,  

摘要

Nuestras regiones ricas en recursos de carbón como Xinjiang, Ningxia, Mongolia Interior albergan cientos de áreas de incendios de carbón. Los incendios de carbón emiten una gran cantidad de gases de efecto invernadero, y las dificultades para detectar y cuantificar su grado de organización los convierten en carbono perdido en las listas existentes. Sin embargo, la contribución del carbón y el metano a las emisiones globales de gases de efecto invernadero no puede ignorarse. Dado lo limitado de la resolución de los satélites, este estudio utilizó medios activos de teledetección para detectar metano de áreas de incendios de carbón. Utilizando un conjunto panorámico de imágenes de alta resolución de espectro completo del área de incendio de carbón de Fukang en Xinjiang, recopilado en junio de 2023, y utilizando las características ópticas sensibles al metano en el infrarrojo cercano y la descomposición de píxeles mixtos de alta resolución espectral, se desarrolló un conjunto de algoritmos adecuados para la detección de metano de áreas de incendios de carbón a alta temperatura de diferentes formas geomorfológicas, y se comparó el rendimiento y la evaluación de cada uno. Los resultados mostraron que: (1) Los algoritmos MLSIE, RCH4I y DSRCH4I propuestos en este estudio para la detección de metano de áreas de incendios de carbón tienen un mejor rendimiento. (2) Los algoritmos 2DSRCH4I3, MLSIE (2.3μm) y RCH4I1 muestran buenos resultados para la detección de las áreas de incendio de carbón con una morfología compleja, y los algoritmos 2DSRCH4I y MLSIE (2.3μm) también son adecuados para las áreas de incendio de carbón de montaña relativamente uniformes, mientras que el algoritmo RCH4I1 es más adecuado para las áreas de incendio de carbón activas. (3) El algoritmo MLSIE (2.3μm) tiene una fuerte universalidad, y el algoritmo 2DSRCH4I3 suprime eficazmente los falsos positivos, mostrando los mejores resultados. (4) Los algoritmos del artículo detectan flujos de metano de las áreas de incendio de carbón en dos formas: coexistencia con la llama en llamas y escape libre. Este estudio presenta un nuevo método para detectar el metano de los incendios de carbón utilizando un espectrómetro de imagen de alta resolución por satélite, y propone nuevas ideas para la identificación temprana y la alerta de los incendios de carbón desde el punto de vista del escape del metano.

关键词

coal fire;methane;Hyperspectral imaging;SWIR;Unorganized emissions;Plume detection;Artifact suppression;Greenhouse gas;climate change

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