基于地基干涉雷达与Google Earth Engine的火灾影响建筑监测与空气质量评估：以印度旁遮普邦秸秆焚烧为例

本研究针对印度旁遮普邦2023年4-5月农作物秸秆焚烧引发的环境与建筑结构问题，结合地基干涉雷达、FIRMS/MODIS火点数据及大气污染物（NO2 /CH4 /CO）监测，揭示了火灾导致建筑三维形变规律及空气质量恶化（NO2 浓度峰值达0.00017 molec/cm2 ），为火灾预警与可持续农业政策制定提供数据支撑。

　　

每年春夏之交，印度旁遮普邦的农田上空总会笼罩着呛人的烟雾——这是农民焚烧小麦秸秆的“杰作”。这种延续数十年的传统耕作方式，虽能快速清理田地，却带来了双重灾难：不仅向大气排放巨量氮氧化物（NO₂
）、甲烷（CH₄
）等污染物，更可能危及周边建筑结构安全。2023年4-5月，这里的火点数量同比激增98%，地表温度升高1.54%，45.9°C的高温炙烤着23.3%缩减的农田。面对这一严峻形势，研究人员展开了一项创新性研究，首次将地基干涉雷达技术与Google Earth Engine平台结合，试图破解秸秆焚烧的环境与工程影响之谜。

为全面评估影响，研究团队采用了多维度技术路线：1）部署分布式地基干涉雷达网络，实时捕捉火灾场景中建筑结构的三维形变；2）整合FIRMS（火灾资源管理系统）和MODIS（中分辨率成像光谱仪）卫星数据追踪火点时空分布；3）通过Google Earth Engine分析大气污染物（NO₂
/CH₄
/CO）、地表温度（LST）及归一化燃烧指数（NBR-1/NBR-2）等参数。研究样本覆盖旁遮普邦5万平方公里区域，重点关注2023年小麦收获季的火灾影响。

建筑形变监测突破
地基干涉雷达系统首次在真实火灾场景中成功获取门式钢架结构的三维形变分量。监测数据揭示了该类建筑在高温下的位移变化规律，其形变特征与既有理论模型高度吻合。这项技术突破为火灾中建筑坍塌预警提供了关键数据支持，弥补了传统环境监测在工程安全评估方面的空白。

空气质量恶化铁证
大气数据显示，2023年5月污染物浓度呈爆发式增长：NO₂
最高浓度达0.00017 molec/cm²
，较4月显著提升；CH₄
与CO的排放曲线与火点分布高度同步。卫星遥感进一步证实，污染物羽流可扩散至数百公里外，形成区域性空气污染事件。

生态影响量化评估
通过对比分析4-5月数据，研究发现：1）MODIS火点数量增长98%；2）过火区地表温度升高1.54%，局部达45.9°C；3）23.3%的农田与牧场因焚烧转为裸露状态。归一化植被指数（NDVI）显示，火灾导致植被覆盖度骤降，生态恢复周期显著延长。

这项发表在《Rangeland Ecology》的研究具有多重里程碑意义：在方法论层面，开创性地将地基雷达形变监测与卫星遥感相结合，构建了火灾影响评估的新范式；在实践层面，其揭示的NO₂
排放数据（0.00017 molec/cm²
）为印度《清洁空气计划》提供了量化依据，而建筑形变规律则指导修订了当地防火设计规范。研究团队特别指出，仅2023年5月单月的火点激增就造成相当于全年15%的碳排放增量，这一发现直接推动了旁遮普邦《秸秆禁烧条例》的出台。正如通讯作者Xiangtian Zheng强调的，这项研究“架起了环境科学与工程安全之间的桥梁”，为全球农业火灾多发区的综合治理提供了可复制的技术模板。