全 文 ：第 49 卷 第 4 期
2 0 1 3 年 4 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49，No. 4
Apr．，2 0 1 3
doi:10．11707 / j．1001-7488．20130411
收稿日期: 2012 － 06 － 05; 修回日期: 2012 － 10 － 30。
基金项目: 湖南省自然科学基金资助项目“森林火灾地面视频监测火点定位研究”(11JJ3031) ; 中南林业科技大学校青年科研基金项目
(07021B)。
利用单幅影像及 DEM数据进行森林火点
定位及精度分析
段祝庚1，2 肖化顺1
(1． 中南林业科技大学理学院 长沙 410004; 2． 中南大学地球科学与信息物理学院 长沙 410083)
摘 要: 提出利用摄像机获取森林区域单幅影像，三维电子罗盘仪测定摄影瞬间摄影机三维姿态角，并结合被摄
区域 DEM 数据确定森林火点位置的方法。理论仿真分析和现场试验证明，除粗差分布区域外，该方法能准确确定
森林火点位置，火点位置精确可控制在 100 m 以内，能满足森林防火对火点定位精度的要求。但该方法存在定位
误差较大的粗差分布区域，在粗差分布区域内，其定位结果可能偏差较大。该方法定位精度与三维电子罗盘测定
三维姿态角的精度、相机的内方位元素校正精度及 DEM 数据的高程精度等因素有关。
关键词: 森林火点定位; 共线方程; 单幅影像; DEM; 三维姿态角
中图分类号: S757 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2013)04 － 0077 － 08
Forest Fire-Point Location and Precision Analysis Based on Single Image and DEM
Duan Zhugeng1，2 Xiao Huashun1
(1 ． School of Sciences，Central South University of Forestry and Technology Changsha 410004;
2 ． School of Geo-Sciences and Info-Physics ，Central South University Changsha 410083)
Abstract: The forest fire location based on video detection is the key technology for fire monitoring． This paper puts
forward the method of positioning forest fire through combined with a single image taken with video monitoring or camera，
3D attitude angle surveyed by three-dimensional electronic compass，and the DEM data of the subject area． It is proved
that the fire point location accuracy can be controlled under 100 m through theoretical simulation analyzing and field
experiments beyond the gross error zone． This method can satisfy the requirements of the forest fire point positioning
accuracy． However，the detection accuracy is not high in the gross error zone，the precision can be correlated with the
survey accuracy of the 3D attitude angle by the three-dimensional electronic compass，the camera’s interior orientation
elements and DEM．
Key words: positioning forest fire-point; collinearity equation; single image; DEM; three-dimensional attitude angle
森林火灾是一种最具破坏性的森林灾害，直接
危及立木、土壤、微生物和野生动物，降低森林的更
新能力，引起土壤贫瘠，破坏森林涵养水源的功能，
导致生态环境恶化，造成大气污染等 (关百钧等，
1992; 舒立福等，1997)。林火监测是森林火灾预
防和灭火的重要环节和手段。随着现代科技的发
展，视频监测已经成为一种重要的森林火灾监测技
术和方法。火点位置是林火视频监测与森林火灾扑
救必须获取的重要信息，它直接影响火灾报警的准
确程度，林火扑救方案选择与决策，林火扑救行为的
实施，扑火人员、扑火器材、林火扑救路线的选择等，
将最终影响林火的燃烧面积和危害程度 (林其钊
等，2003)。
基于视频监测技术的火点位置确定是林火视频
监测的关键技术。通过图像或视频监测技术进行森
林火点定位的本质是从二维平面图像恢复真实世界
的三维空间信息，主要的方法有基于双像或多像的
立体重构、基于图像序列的三维重构(孙敏，2007)
和基于单幅影像(刘亚文等，2005)的火点定位。前
2 种方法虽然精度高，但由于通视条件的影响，在森
林地区难以获取相同目标的 2 幅影像和图像序列，
且其算法较为复杂。而基于单幅影像的火点定位在
地形复杂的森林地区易于实现，由于森林火点定位
精度要求不高 ( 本文森林火点定位精度要求为
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100 m以内)，利用单幅影像进行火点定位不失为一
种简单而快捷的方法。本文针对利用单幅影像和
DEM 数据进行森林火点定位的原理、数据模型、定
位方法及其精度进行研究与分析，为利用视频监测
技术进行森林火点监测火点位置确定提供一种新的
方法和途径。
1 单幅影像火点定位原理
由摄影测量解析理论可知，利用单幅影像不能
由二维平面影像恢复真实世界的三维空间信息，由
像点、物点及摄影中心所确定的共线方程只能确定
像点、物点及摄影中心所决定的方向线，无法确定物
点位置; 但将共线方程与摄影区域的数字高程模型
DEM(digital elevation model)结合，即可确定物点位
置，其本质是由共线方程所决定的像点、物点及摄影
中心所在的直线与 DEM 所确定的曲面的交点。如
图 1 所示，S 为安装在地势较高的林火监测云台上
的视频设备，可以对较低区域的森林进行视频监测，
获取视频影像数据。同时，利用固定安装摄像机上
的三维电子罗盘获取摄影瞬间摄像机的三维姿态角
方位角( azimuth angle)、倾角( pitch)、侧滚角( roll)，
并将获取的视频影像数据和摄像机的三维姿态角通
过无线传输系统传回到森林防火监测指挥中心，则
可由指挥中心林火监测系统的 3D 空间分析功能，
对 DEM 数据作摄影视线方向的剖面图得到剖面线。
这样火点定位问题可转化为摄影视线与山体表面的
交线，即摄影视线方向与该方向 DEM 剖面线的
交点。
图 1 方位角为 φ 时视线方向剖面图及火点搜索示意
Fig． 1 Profile along the line of sight direction where azimuth of the line is φ
and the schematic of searching fire-point position
2 数学模型
2. 1 坐标系统
为了建立火点定位的数学模型，建立如图 2 所
示坐标系统。
1) 像平面坐标系统 o-xy 是以影像中心 o 为原
点，x 轴平行于影像像元水平排列方向，y 轴平行于
影像像元垂直排列方向。定位时需将图像像素坐标
转换为像平面坐标 o-xy。
2) 像空间辅助直角坐标 S-XYZ 是以摄影中心
S 为原点、向东方向为 X 轴、垂直向上方向为 Y 轴、
向南方向为 Z 轴的三维空间坐标系。
3) 摄影测量坐标系 O-XYZ 是以森林区域西南
角某点为原点、实地东方向为 X 轴、垂直向上方向
为 Y 轴、实地南方向为 Z 轴的右手三维空间坐标
系。摄影中心 S 在摄影测量坐标系 O-XYX 中的坐
标为(XS，YS，ZS)。
图 2 火点定位坐标系统
Fig． 2 Coordinate systems of positioning forest fire-point
2. 2 数学模型
视频或摄影属于中心投影，像点、物点及摄影中
心满足共线方程(李德仁等，2001)，如式(1)所示:
X = XS + (Y － YS)
a1(x － x0) + a2(y － y0) － a3 f
b1(x － x0) + b2(y － y0) － b3 f
;
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第 4 期 段祝庚等: 利用单幅影像及 DEM 数据进行森林火点定位及精度分析
Z = ZS + (Y － YS)
c1(x － x0) + c2(y － y0) － c3 f
b1(x － x0) + b2(y － y0) － b3 f
。
(1)
式中: x，y 为像点在像平面坐标系 o-xy 中坐标; x0，
y0，f 为相机内方位元素; XS，YS，ZS为摄影中心在摄
影测量坐标系 O-XYZ 中坐标; X，Y，Z 为像点对应
物点在摄影测量坐标系 O-XYZ 中坐标; ai，bi，ci
( i = 1，2，3)为以 Y-X-Z 为主轴的旋转角构成的方向
余弦。在瞭望塔上安装数字云台，数字云台携带了
三维电子罗盘，可利用固定安装在摄影机上的三维
电子罗盘实时测定拍摄像片时的三维姿态角———方
位角(φ)、倾角(ω)、侧滚角(κ)。
由式(1)可知，若知道 Y 值，也就是物点高程，
即可通过共线方程求解物点平面位置(X，Z)。但此
时 Y 值未知，不能直接利用共线方程求解物点平面
位置，需要利用 DEM 数据作为辅助数据求解物点平
面位置(X，Z)。由式(1)可导出式(2)，即像点、物
点位于过摄影中心(XS，YS，ZS)的铅垂面内，且 X，Z
满足式(2)。沿 X 轴方向每隔一定间隔 ΔX = Xi + 1 －
Xi得到若干 Xi( i = 1，2，…，n)，利用式(2)可计算出
对应的 Zi( i = 1，2，…，n)，从而得到一组坐标 (Xi，
Zi)，这组坐标位于过视线的铅垂面内。将 Zi代入
式(1)即可求得视线方向 Yi，则点 (Xi，Yi，Zi )位于
像点、物点及摄影中心所决定的视线上，Yi即为视线
上对应点高程，即 H(Li)。
Z = ZS + (X － XS)
c1(x － x0) + c2(y － y0) － c3 f
a1(x － x0) + a2(y － y0) － a3 f
。
(2)
依据计算出的坐标(Xi，Zi)，利用空间数据查询
功能在 DEM 数据中查询对应的高程值 H(Pi)，若不
在 DEM 格网上时需采用双线性法等内插方法内插
得到。当 ΔH = H(Li) － H(Pi)小于一定的阈值时，
该点(Xp，Yp，Zp )即为摄影视线方向与该方向 DEM
剖面线的交点，也就火点所在位置。阈值的选择可
根据 DEM 数据高程精度确定。
2. 3 基于单幅影像及 DEM 火点定位流程
基于单幅影像及 DEM 数据火点定位按以下步
骤实现火点定位:
1) 在地势高处 S 安装视频监测设备，获取影像
数据及摄影时三维姿态角(φ，ω，κ)，利用手持 GPS
测量摄影中心在地面测量坐标系中坐标，并转换为
摄影测量坐标系 O-XYZ 中坐标(XS，YS，ZS);
2) 通过 3D 空间分析功能对监测区域视线方向
进行空间搜索，视线方向高程 H(Li)与 DEM 数据高
程 H(Pi)之差 ΔH = H(Li) － H(Pi)小于一定的阈值
时，即认为视线方向与沿视线方向的剖面线相交，交
点就是定位点。将 Y = H(Pi)代入式(1)中，计算得
到待定点 P 在摄影测量坐标系 O-XYZ 中坐标(Xp，
Yp，Zp)，并转换为地面测量坐标系坐标。
3 精度分析
3. 1 误差源分析
由单幅影像火点定位数学模型可知，火点定位
的精度主要取决于 2 方面的精度: 一是视线方向的
精度; 二是 DEM 数据的高程精度。具体而言，火点
位置(X，Z)定位精度与像点坐标( x，y)、相机内方
位元素( x0，y0，f)、摄影中心坐标即像片外方位线元
素(XS，YS，ZS)、像片外方位角元素(φ，ω，κ)及 DEM
高程精度即 Y 坐标的精度等因素有关。
由于普通摄像机或相机属于非量测相机，存在
相机畸变且相机内方位元素( x0，y0，f)未知，需利用
纠正校正方法(Heikkil et al．，1996; Tsai，1987)如
Heikkila 的 四 步 校 正 法 ( Heikkil et al．， 1997;
Faugeras et al．，1987; Shih et al．，1993; Wei et al．，
1993; Weng et al．，1992)对相机进行校正获取内方
位元素( x0，y0，f)及相机变形参数。经纠正后像元
坐标( x，y，f)误差很小。拍摄像片时采用手动调焦
模式，相机的主距 f 与相机纠正时主距一致。
摄影中心坐标 ( XS，YS，ZS )可由带广域差分
功能的手持 GPS 接收机测定，其精度可达 0. 5 m
左右。摄影中心坐标( XS，ZS)的误差只对火点位
置产生平移影响，而摄影中心高程 YS的影响与
DEM 高程精度综合一起影响火点定位的精度。
目前固定安装在摄影机上的三维电子罗盘实时
测定拍摄像片时的三维姿态角方位角( φ)精度可
达 0. 3 °左右，倾角 ( ω)、侧滚角 ( κ) 的精度可达
0. 2 °左右。
DEM 可由 1 ∶ 10 000 地形图经矢量化后建立，
DEM 高程精度取决于 1∶ 10 000 地形图的高程精度。
对于山区 1 ∶ 10 000 地形图基本等高距为 10 m，设
DEM 数据高程精度为 2 倍基本等高距，即 DEM 数
据的高程误差为 ± 20. 0 m。
3. 2 仿真分析
为了定量分析各参数对火点定位精度的影响，
对式(1)两边分别求全微分可得:
dX = dXS + a11 dY － a11 dYS + a12 dx － a12 dx0 +
a13 dy － a13 dy0 + a14 df + a15 dφ + a16 dω +
a17 dκ;
dZ = dZS + a21 dY － a21 dYS + a22 dx － a22 dx0 +
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a23 dy － a23 dy0 + a24 df + a25 dφ + a26 dω +
a27 dκ。
式中: a1 i，a2 i ( i = 1 ～ 7)分别为 X，Z 对各参数的偏
导数。利用式(3)，通过 Matlab 程序语言编程对各
参数对火点位置定位精度的影响进行仿真分析。
3. 2. 1 DEM 高程精度对火点定位精度的影响 假
设像点坐标( x，y)量测误差为 1 个像元，相机内方
位元素( x0，y0，f)已经过纠正，其误差忽略不计。摄
影中心坐标(XS，YS，ZS)误差为 0. 5 m，像片外方位
角元素 φ 的误差为 0. 3°，ω，κ 的误差为 0. 2°，且
φ = κ = 0; 并设摄影机安装于地势较高的 S 处，摄影
中心与火点位置高差为 + 150 m，拍摄影像时主距为
100 mm，火点离摄影中心距离约为 1 000，2 000 m
时，此 时 像 片 倾 角 ( ω ) 分 别 为 － 4° 17 21″，
－ 8°3151″。设 DEM 数据的高程误差为 ± 20. 0 m，
像点位置为(1 000，1 000)处火点定位 X 及 Z 方向
精度如图 3 所示。计算结果显示，当火点离摄影中
心距离约为 1 000 m 时，即像片倾角(ω)为 － 831
51″时，DEM 高程误差对火点位置 X 方向及 Z 方向
的影响分别为 － 19. 2 ～ 21. 3，2. 5 ～ － 4. 5 m。
图 3 摄影中心与火点位置高差为 150 m、距离为 1 000 m 时 DEM 高程精度与 dX 及 dZ 的关系
Fig． 3 Relations between the DEM elevation accuracy and dX or dZ where the height difference is 150 m
and the distance is 1 000 m between the center of photography and the forest fire position
当火点离摄影中心距离约为 2 000 m 时，即像
片倾角(ω)为 － 4°1721″时，DEM 高程误差对火点
位置 X 方向及 Z 方向的影响分别为 － 19. 0 ～
21. 1 m，0. 9 ～ － 3. 0 m(图 4)。由此可以看出，DEM
高程误差对火点位置 X 方向及 Z 方向的影响呈线
性关系，且随着摄影距离的增加，DEM 高程误差对
火点位置 X 方向及 Z 方向的影响约为减弱。
图 4 摄影中心与火点位置高差为 150 m、距离为 2 000 m 时 DEM 高程精度与 dX 及 dZ 的关系
Fig． 4 Relations between the DEM elevation accuracy and dX or dZ where the height difference is 150 m
and the distance is 2 000 m between the center of photography and the forest fire position
3. 2. 2 像平面内火点定位精度分布 为了分析像
平面内火点定位精度分布，假设像点坐标 ( x，y)量
测误差为 1 个像元，摄影中心坐标(XS，YS，ZS )误差
为 0. 5 m，像片外方位角元素 φ 的误差为 0. 3°，ω，κ
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第 4 期 段祝庚等: 利用单幅影像及 DEM 数据进行森林火点定位及精度分析
图 5 不同大小像平面内 x，z 方向火点定位精度分布
Fig． 5 Accuracy distribution of the fire point positioning according to the size of the image plane along x，z direction
a． x，y≤［－ 500，500］; b． x，y≤［－ 200，200］; c． x，y≤［－ 10，10］．
的误差为 0. 2°，且 φ = κ = 0; 并设摄影机安装于地
势较高 的 S 处，摄影中心与火点位置 高 差 为
+ 150 m，拍摄影像时主距为 100 mm，火点离摄影中
心距离约为 1 000，2 000 m 时，此时像片倾角(ω)分
别为 － 4°1721″，－ 8°3151″; DEM 数据的高程精度
约为 ± 20 m。按式(3)计算各项误差综合影响 X，Z
坐标方向在像平面内的分布。如图 5 所示分别为在
x，y≤［－ 500，500］，［－ 200，200］，［－ 10，10］像平
面内 dX，dZ 变化情况，采样间隔分别为 50，20，1 像
元，由图可以看出:
1) 整体上 dX，dZ 值在像平面内绝大部分区域
小于 100 m;
2) 相对而言，各精度影响因子在 Z 方向产生的
定位误差 dZ 明显大于 X 方向定位的误差 dX，即沿
摄影主光轴方向的定位精度要明显低于垂直于主光
轴方向的定位精度;
3) 在 x，y≤［－ 500，500］像平面内，当像平面
坐标 y 为［0，300］，而 x 取较大值时，dX，dZ 值较
大，达到 ± 100 m 以上，如图 6。此区域本文称为粗
差分布区域。当 y 取较小值(0 ＜ y ＜ 300)时，随着 x
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值的增加而定位误差 dX，dZ 迅速增大，以致无法确
定物点位置。在粗差分布区域内利用本文方法无法
进行准确定位，而像点离开粗差分布区域以外一定
像素位置处，dX，dZ 快速收敛，降到森林火点定位
精度要求 100 m 以内。在 x，y≤［－ 500，500］像平
面内，dX 大于 100 m 粗差分布区域约占整个像平
面的 9. 9%，dZ 大于 100 m 粗差分布区域约占整个
像平面的 29. 7%。粗差分布区域占整个像平面的
比率随着像平面像素的增加而减少。粗差分布区域
主要位于像平面的上半部分，而被摄物体大多成像
于像平面的下半部分，因此，粗差分布区域占火点定
位总区域比率很少。
图 6 dX，dZ 绝对值大于 100 m 区域
Fig． 6 Region of the dX and dZ absolute value bigger than 100 m
仿真分析表明，利用摄像机拍摄单幅影像，同时
利用三维电子罗盘仪测定摄影时三维姿态角，结合
DEM 高程数据确定森林火点位置的方法，在粗差分
布区域以外的像平面内量测像点坐标，依据共线方
程及 DEM 高程数据能快速准确地确定森林火点位
置，且精度可保证在 100 m 以内，但在粗差分布区域
无法通过本方法进行准确位置，需要采取其他措施
才能准确定位。
4 试验验证
4. 1 试验地点
试验地点为大围山国家森林公园，位于湖南省
浏阳市东北部，地处湘东幕阜山—罗霄山接壤地带
的大围山支脉，地理位置为 114°2—114°12E，28°
21—28°26N，属于中亚热带常绿阔叶林地带。最
高海拔七星岭 1 607. 9 m; 最低海拔花门电站
230 m，相对高差 1 377. 9 m。年平均气温 11 ～
16 ℃，1 月平均温度 － 4 ～ 2. 5 ℃，7 月平均温度
20 ～ 28 ℃。年平均降雨量 1 200 ～ 2 000 mm。面积
约3 700 hm2，园内森林茂密，森林覆盖率高达 99%，
近年旅游资源开发迅速，旅游观光人员多，森林火险
高。摄站点设在细棚子附近的山头上。
4. 2 试验仪器设备及试验方法
1) 本次试验影像采集采用佳能 EOS 550D 单
反相机，配 EF50(F1. 8)镜头。其主要技术参数为:
分辨率为 5 184 × 3 456，芯片大小 22. 300 mm ×
14. 900 mm，像素大小为 4. 3 μm。摄影时采用手动
调焦，焦距为相机纠正时的焦距 f(1 279 个像素单
位)。被摄区域主要为森林，影像中应有部分明显
地物，以便精度验证。
2) 将佳能 EOS 550D 单反相机和三维电子罗
盘仪用胶带固定，三维电子罗盘仪方位向与像平面
的法线指向物镜方向一致，三维电子罗盘仪倾角为
零时，像平面的法线位于水平面内。此时，三维电子
罗盘仪测定的三维姿态角方位角、倾角、侧滚角对应
于摄影测量坐标系统中像片外方位角元素 ( φ，ω，
κ)。三维电子罗盘仪测量摄影瞬间的三位姿态角
方位角( φ) 为 186. 7°，倾角 ( ω) 为 － 5. 7°、侧滚角
(κ)为 1. 3°。三维电子罗盘仪采用瑞芬 DCM600，
三维姿态角方位角(φ)、倾角(ω)、侧滚角( κ)的标
称精度分别为 0. 3°，0. 2°，0. 2°。
3) 摄站点位置采用能接收广域差分信号的
Trimble 手持 GPS 接收机测定，信号解算状态为固定
解( fixed)，并将摄影点 WGS84 坐标转换为北京 54
坐标系统下的相机中心坐标 ( XS，YS，ZS )，坐标为
(3 144 397. 1，510 332. 9，935. 6)m。
4) 对 1∶ 10 000 纸质地形图沿等高线采集高程
点，建立 TIN 并重采样为规则格网 DEM，格网间距
为 5 m。
5) 按 2. 3 节所述流程量测像点坐标，并通过共
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第 4 期 段祝庚等: 利用单幅影像及 DEM 数据进行森林火点定位及精度分析
线方程及 DEM 数据求得物点位置。
4. 3 试验结果
假定被摄区域内明显地物点如道路拐点、山顶
点为森林火点。利用本文方法计算被摄区域内 10
个明显地物点坐标 (图 7，8 )，并利用高精度手持
GPS 测量进行精度验证，其坐标差如表 1 所示。试
图 7 试验影像及检查点
Fig． 7 Experimental image and the checked points
验结果显示，利用本文方法计算出坐标和手持 GPS
实测坐标差均在 ± 50 m，能满足火点定位要求，证实
本方法可行。
图 8 试验区 DEM
Fig． 8 DEM of exberimental zone
表 1 利用本文方法计算出坐标和手持 GPS 实测坐标差
Tab． 1 The difference between the coordinates calculated through the proposed
method and the coordinates measured by handheld GPS
编号
No．
像点像素坐标
Image points
coordinates / pixel
像点像平面坐标
Image points
coordinates / pixel
本文方法求得物点
北京 54 坐标系坐标
Object points of Beijing 54
coordinates with the
proposed method /m
GPS 实测北京
54 坐标系坐标
Object points of
Beijing 54 coordinates
with GPS /m
坐标差
Coordinate
difference /m
i j x y X Y H XGPS YGPS ΔX = X － XGPS ΔY = Y － YGPS
1 222 1 474 － 2 370 254 3 144 438. 8 510 245. 9 940. 2 3 144 420. 0 510 254. 8 18. 8 － 8. 9
2 692 2 005 － 1 900 － 277 3 144 557. 1 510 040. 3 870. 6 3 144 565. 4 510 035. 8 － 8. 3 － 4. 5
3 1 097 1 930 － 1 495 － 202 3 144 553. 7 510 101. 5 883. 3 3 144 570. 8 510 127. 0 － 17. 1 － 25. 5
4 2 038 3 302 － 554 － 1 574 3 144 486. 0 510 276. 5 723. 3 3 144 499. 6 510 254. 9 － 13. 6 21. 6
5 2 892 1 614 300 114 3 144 003. 0 510 132. 9 914. 7 3 143 988. 1 510 170. 7 14. 9 － 37. 8
6 2 921 1 864 329 － 136 3 144 532. 9 510 410. 2 897. 5 3 144 562. 3 510 361. 8 29. 4 48. 4
7 3 248 3 316 656 － 1 588 3 144 467. 8 510 430. 0 725. 8 3 144 490. 2 510 414. 3 － 22. 4 15. 7
8 3 540 2 537 948 － 809 3 144 484. 3 510 484. 5 810. 2 3 144 473. 3 510 501. 3 11. 0 － 16. 8
9 3 648 1 999 1 056 － 271 3 144 536. 9 510 582. 0 864. 8 3 144 555. 1 510 591. 1 － 18. 2 － 9. 1
10 4 423 2 867 1 831 － 1 139 3 144 461. 0 510 598. 5 773. 9 3 144 434. 7 510 575. 8 26. 3 22. 7
5 结论与讨论
本文基于单幅影像摄影测量共线方程，利用数
码相机拍摄森林区域的影像和三维电子罗盘测定拍
摄影像时三维姿态角，结合被摄区域的 DEM 数据，
确定森林火点位置，通过理论仿真分析和现场试验
证明，除粗差分布区域外该方法能准确确定森林火
点位置，火点位置精确可控制在 100 m 以内，能满足
森林防火对火点定位精度的要求。火点定位的精度
与三维电子罗盘测定三维姿态角的精度、相机的内
方位元素校正精度及 DEM 数据的高程精度等有关，
且沿摄影主光轴方向的定位精度要明显低于垂直于
主光轴方向的定位精度。DEM 高程误差与火点定
位误差呈线性关系，提高 DEM 的精度能有效地提高
火点定位精度。
该方法存在定位误差较大的区域，即粗差分布
区域。粗差分布区域位于像平面坐标 y 为［0，300］
而 x 取较大值时区域。在 x，y≤［－ 500，500］像平
面内，dX 大于 100 m 粗差分布区域约占整个像平
面的 9. 9%，dZ 大于 100 m 粗差分布区域约占整个
像平面的 29. 7%。粗差分布区域占整个像平面的
比率随着像平面像素的增加而减少。在粗差分布区
域内，利用本文方法可能无法获得准确的定位结果，
需要采取其他措施才能准确定位。粗差分布区域位
置分布还与相机焦距、三维罗盘测定三维姿态角的
精度等有关。
另外，当多个山峰连线与搜索视线方向平行或
接近平行时，在火点定位搜索时可能会出现多值现
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林 业 科 学 49 卷
象，即有多个点为待定点火点位置，需要利用其他信
息对待定点进行筛选，最终确定正确的火点位置。
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(责任编辑 石红青)
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