基于高性能集群计算平台的林火监测算法
杨
飞
1,2
，覃先林
1
，周汝良
2
，邓
广
1
，李增元
1
(1. 中国林业科学研究院资源信息研究所林业遥感与信息技术研究室，北京 100091；
2. 西南林业大学保护生物学学院，昆明 650224)
摘 要：为能在森林火灾发生后快速获取火情信息和共享异地资源，提出一种基于高性能集群计算平台的林火监测算法。介绍基于多处理
器的高性能计算平台，以及卫星图像火点识别算法的并行化实现方法，对影响运行效率的各种因素进行对比分析。实验结果表明，在已选
择合理并行任务数的情况下，该算法可有效提高执行效率。
关键词：遥感技术；集群；并行化；运行效率；林火
Forest Fire Monitoring Algorithm
Based on High-performance Cluster Computing Platform
YANG Fei
1,2
, QIN Xian-lin
1
, ZHOU Ru-liang
2
, DENG Guang
1
, LI Zeng-yuan
1
(1. State Laboratory for Remote Sensing and Information Techniques, Research Institute of Forest Resource Information Techniques,
Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 2. College of Conservation Biology, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)
【Abstract】This paper introduces a forest fire monitoring algorithm based on high-performance cluster computing platform, when the forest fire
happens, to get fire information and share different data resources quickly. It introduces the high performance computing platform based on
processors, and the parallelization realization of fire identification algorithm based on satellite image, analyzes various factors which affects the
operation efficiency. Experimental results show that when chooses the rational number of parallel task, the algorithm can effectively improve the
efficiency.
【Key words】remote sensing technology; cluster; parallelization; operation efficiency; forest fire
DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2012.07.095
计 算 机 工 程
Computer Engineering
第 38 卷 第 7 期
Vol.38 No.7
2012 年 4 月
April 2012
·开发研究与设计技术·
文章编号：1000—3428(2012)07—0290—04
文献标识码：A
中图分类号：TP301.6
1
概述
随着全球信息化要求及卫星遥感技术的发展，大数据量
卫星数据处理和专题信息提取变得越来越重要，同时，对图
像处理和专题信息提取的精度和速度要求越来越严格，在很
大程度上给图像处理和专题信息提取技术带来新的技术挑
战。传统单处理器串行程序的处理能力越来越难满足专题信
息快速提取的需要。将多台同构或异构计算机连接起来协同
完成特定的任务就构成集群系统
[1]
。
计算机信息 技术不断发展以及与网络技 术的进一步融
合，使得集群计算发展极其迅速，新型的集群计算系统为影
像计算问题提供新契机
[2]
。基于集群技术所开发出的高性能
计算系统能够在一个由多台高性能
PC
服务器所搭建的集群
环境下进行任务分发、数据交换、共同完成大规模的数据运
算和信息处理，具有高性能、高可用性及伸缩性强等优势。
因此，发展高性能遥感数据集群处理系统是快速高效处理遥
感数据的发展趋势之一。
近年来，森林火灾频繁发生不仅造成巨大的经济损失，
而且还威胁着人类生命财产安全，进行火灾实时监测具有非
常重大的实际意义。火点数量和分布是森林火灾危险程度的
重要标志之一，因此，当森林火灾发生后，快速获取火点信
息是在最短时间内启动应急响应最为紧迫的需要。我国目前
已初步建立航天、航空、瞭望
(
视频
)
和地面巡护等四级火情
监测体系，利用卫星遥感技术进行火点检测技术已经比较成
熟，如
MODIS
火点探测算法
[3-5]
等，其中，
NASA
已发布
MODIS
火灾产品并提供在线共享
[6]
，并在全球火情日常监测
业务中发挥着巨大作用。但火点监测算法是为单机单线程的
运行环境开发的，其处理时间长，不利于实时监测与应急响
应，为此对原有算法的实现进行改进与优化，以满足实时获
取火情信息的需要。
本文针对快速提取卫星影像内的森林着火信息的技术方
法展开研究，提出一种基于高性能集群计算平台的林火监测
算法。
2
高性能计算平台
高性能计算 平台是基于局域网的集群计 算的分布式系
统，采用
WebService
实现遥感影像不同算法模块的集成工
作，并通过服务注册、发现以及绑定机制，实现不同模块的
共享功能。其分布式遥感影像处理的实现方式采用客户端
/
服务器
(Client/Server)
网络模型，高性能集群计算平台的配臵
如图
1
所示。由图
1
可知，客户端界面工作站为终端用户操
作提供图形化操作界面，其接受用户任务请求，分派任务到
其他计算机，并将运算结果返回给用户。服务器端除需配臵
基金项目：国家“863”计划基金资助项目(2008AA121502)；国防科
工局专项基金资助项目(E0305/1112/05)
作者简介：杨 飞(1986－)，男，硕士研究生，主研方向：遥感影像
分析；覃先林，副研究员、博士；周汝良，教授、博士；邓 广，
副研究员、博士；李增元，研究员、博士
收稿日期：2011-08-24 E-mail：yangfeiy_f@126.com
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