Лесные пожары и космическая съемка. мнения экспертов

      Комментарии к записи Лесные пожары и космическая съемка. мнения экспертов отключены

Лесные пожары и космическая съемка. мнения экспертов

Экстремально жаркая и засушливая погода, произошедшая этим летом в центре европейской части России, и, как следствие этого, масштабные лесные пожары, бушевавшие во многих регионах, привлекли интерес к возможности применения космических съемок для своевременного обнаружения очагов возгораний. Мы попросили кратко осветить кое-какие злободневные вопросы помощника директора Университета космических изучений РАН, несущего ответственность за направление «Изучение Почвы из космоса», одного из начальников работ по созданию, поддержке и внедрению информационной совокупности дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз), доктора технических наук Е.А. Лупяна.

В немногочисленной публичной информации об применении космических съемок для мониторинга лесных пожаров в Российской Федерации этим летом упоминаются по большей части космические аппараты Terra и Aqua cо спектрометром MODIS. Достаточно ли, на Ваш взор, лишь данных с этих спутников?

Дистанционный мониторинг лесных пожаров сейчас — это комплексный вопрос. Его не нужно осознавать лишь как мониторинг деятельно действующих пожаров. Это еще и мониторинг пожарной опасности, оценка пройденных огнем площадей, степени повреждения лесов и ответ многих вторых задач, нужных для ведения работ по тушению и обнаружению лесных пожаров, и оценки их последствий. Само собой разумеется, все эти вопросы нельзя решить, применяя лишь эти MODIS.

Кроме того в случае если сказать о получении информации об активном горении, то, как показывает отечественный опыт, для увеличения частоты наблюдения действующих пожаров, непременно, полезно вместе с разрешёнными MODIS использовать и эти устройств AVHRR со спутников NOAA.

Какие конкретно из трудящихся на орбите космических аппаратов перспективны для ответа этих задач?

В случае если сказать о настоящем опыте применения спутниковых данных для комплексного Мониторинга природных их последствий и пожаров, то, не считая данных спутников Terra, Aqua (прибор MODIS) и NOAA (прибор AVHRR), в ИСДМ-Рослесхоз на данный момент массово употребляются эти спутников Landsat и SPOT-4. Для детальных выборочных оценок последствий отдельных пожаров употребляются кроме этого эти RapidEye.

Во многих случаях (к примеру, для верификации методов оценки повреждений лесов пожарами), безуслов но, нужны и эти очень высокого пространственного разрешения, к примеру QuickBird. Действительно, обращение о массовом применении таких данных для ответа задач лесопожарного мониторинга пока не идет, прежде всего из-за большой цены данных и низкой периодичности съемки. Громадные надежды мы возлагаем в возможности на применение данных среднего пространственного разрешения, а также приобретаемых прибором КМСС, что, как мы сохраняем надежду, будет устойчиво трудиться на российских метеорологических спутниках серии Метеор-М.

Выделяются ли страной достаточные средства для ведения космического мониторинга лесных пожаров?

В последние пара лет на дальнейшее развитие и обеспечение работы ИСДМ-Рослесхоз выделялись достаточно адекватные средства. К сожалению, в текущем году средства были значительно сокращены, что привело прежде всего к понижению количеств применяемых в совокупности данных большого пространственного разрешения и соответственно уменьшению работ по детальной оценке отдельных гарей. С учетом того, что в рамках лесопожарного мониторинга должны кроме этого решаться вопросы оценки постпожарных подготовки и изменений информации для обновления лесного реестра, нужно повышение средств на проведение для того чтобы мониторинга.

Возможно ли оценить эффективность применения данных ДЗЗ для обнаружения очагов возгораний?

направляться подчернуть, что обнаружение очагов возгораний как одна из главных задач спутникового мониторинга стоит лишь в территориях космического мониторинга первого уровня (где решения о реакции на появившиеся пожары принимаются лишь по окончании их обнаружения по спутниковым данным) и космического мониторинга второго уровня (где тушение пожаров по большому счету не производится и мониторинг осуществляется лишь спутниковыми совокупностями). В этих территориях спутниковый мониторинг на данный момент всецело заменил летный, и альтернативы ему нет.

В территориях же авиационного и наземного мониторинга задача обнаружения пожаров лежит до тех пор пока на наземных и авиационных средствах. Одновременно с этим, как показывает опыт эксплуатации ИСДМ-Рослесхоз, кроме того в этих территориях на базе спутниковых данных обнаруживается (т.е. в первый раз отмечается) большое число пожаров. К примеру, в 2009 г. более 50% пожаров, каковые в будущем стали большими, были зарегистрированы по спутниковым данным на дни раньше, чем по наземным и авиационным данным.

Высказать собственный вывод о перспективах мониторинга и современном состоянии лесных пожаров из космоса посредством оптико-электронных и радарных совокупностей мы предложили также экспертам компании «Совзонд».

А.С. Черепанов, старший инженер по тематической обработке данных ДЗЗ, кандидат географических наук.

«Применение данных мультиспектрального сенсора MODIS, установленного на аппаратах Terra и Aqua американской совокупности EOS (Earth Observation Satellites), уже стало классическим для целей обнаружения большинства контрастных тепловых аномалий на поверхности Почвы, среди них и раннего обнаружения очагов лесных и степных пожаров. Обусловлено это, с одной стороны, революционным для собственного времени (Terra функционирует с 1999 г., Aqua — c 2002 г.) комплектом спектральных территорий (всего 36, они покрывают диапазон от 0,6 до 14 мкм), широкой полосой охвата (2330 км), высокой периодичностью съемки и, что кроме этого важно, открытым бесплатным доступом для всех организаций и физических лиц, а с другой — отсутствием настоящей альтернативы для замены этих данных при ответе указанной задачи.

На современных съемочных совокупностях среднего и большого пространственного разрешения обычно отсутствует аппаратура для съемки в среднем инфракрасном и инфракрасном диапазонах спектра, а на тех совокупностях, где она имеется (Landsat-5 / TM, Landsat-7 / ETM, Terra/ASTER), не употребляется очень важный для обнаружения очагов пожара диапазон — 3,5–4 мкм. Исходя из этого, не обращая внимания на все имеющиеся недочёты (низкое пространственное разрешение (около 1 км) в серьёзных для обнаружения очагов пожара диапазонах спектра 3,5–4 и 8–9 мкм; сложная геометрия, требующая особых приемов при обработке; сильные искажения на краях сцен; низкая точность орбитальной привязки), на сегодня эти сенсора MODIS остаются незаменимыми при ответе таковой серьёзной и очень выявления и актуальной задачи мониторинга очагов лесных пожаров (рис.

1). Непременно, появление нового спутника (либо группировки из спутников), делающего съемку в диапазонах спектра 3,5–4 и 8–9 мкм с хорошим пространственным разрешением (100–200 м), имело возможность послужить значительным дополнением к имеющейся совокупности выявления и мониторинга очагов лесных пожаров».

Ю.И. Кантемиров, ведущий эксперт отдела ПО по обработке радарных данных.

Рис. 1. Эти сенсора MODIS. Лесные пожары в Австралии, январь 2002 г. Инфракрасный канал 9 мкм. Размер пиксела — 1 км [D. Oertel. High-temperature Applications of FUSION.

Deutsches Zentrum f. Luft- und Raumfahrt, Optische Informationssysteme (DLR-OS) Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH (Astrofein), Berlin].«Применение спутниковых радарных данных для мониторинга лесных их предотвращения и пожаров представляется очень перспективным ввиду всепогодности радарных съемок.

Но первые попытки по оконтуриванию гарей, обрисованные во многих публикациях 1990-х гг., нельзя назвать успешными. Оказалось, что на некоторых радарных снимках гари четко дешифрируются, а на вторых снимках их не видно совсем.

Анализ многопроходных серий радарных снимков кроме этого продемонстрировал, что в некоторых случаях развитие и появление гарей прекрасно заметны, тогда как в других случаях никаких трансформаций на радарных снимках распознать не удается, не смотря на то, что было как мы знаем, что пожары на разбираемых территориях случились. Данный не через чур успешный опыт 1990-х гг. разъясняется достаточно легко. В то время обширно употреблялись радарные спутники ERS-1 и ERS-2, каковые делали съемку лишь только в одной поляризации (ВВ) и лишь под одним довольно маленьким углом

Рис. 2 Мультивременной RGB-композит на территорию Саскачеван (Канада). В красном канале — снимок ERS за апрель 1995 г., в зеленом — за октябрь 1995 г., в светло синий — за январь 1996 г. Водная поверхность продемонстрирована темно-зеленым и синим цветами. Красно-коричневый цвет большинство снимка) — неповрежденный лес. Светло-светло синий цвет — гарь от пожара летом 1995 г. [E. Dwyer, S. Monaco, P. Pasquali. An Operational Forest Mapping Tool Using Spaceborn SAR Data.

ERS-ENVISAT Symposium, Goteborg, October, 2000].съемки (23°). Но кроме того при таких ограниченных возможностях достигались прекрасные результаты за счет анализа интерферометрической когерентности, построения амплитуды и изменений отражения мультивременных RGB-композитов (рис. 2).

C возникновением новых спутников, талантливых создавать съемку в один момент в четырех поляризациях (ВВ, ВГ, ГВ, ГГ) и в широком диапазоне углов съемки (от 10 до 60°), стало известно, что съемка в 4-поляризационном режиме либо в 2-поляризационном режиме с кросс-поляризацией при громадных углах съемки от вертикали существенно усиливает контраст между гарью и окружающим лесом.

Посредством разработок поляриметрии и

Рис. 3. RGB-композит, выстроенный по трем поляризационным каналам одного радарного 4-поляризационного снимка ALOS/PALSAR. Красный канал — поляризация ГГ, зеленый — ГВ, светло синий — ВВ) [Chr. Thiel, Car.

Thiel, J. Reiche, R. Leiterer, M. Santoro, C. Schmullius. Polarimetric PALSAR SAR data for forest cover mapping in Siberia. Proceedings of the 2008 Dragon Symposium, 21-25 April 2008, Beijing, P. R. China].поляризационной интерферометрии, реализованных в программном комплексе SARscape, возможно создать серию выходных тематических продуктов, на которых выделяются гари и отмечается их развитие во времени. На данный момент, по мультиполяризационным данным при больших углах съемки от вертикали с уверенностью выделяются классы «лес» и «не лес».

Сложнее отделить вырубки от гарей. В случае если недавние вырубки достаточно с уверенностью выделяются в отдельный класс, то ветхие вырубки от гарей отличить достаточно сложно. Пример выделения вырубок и гарей приведен на рисунке 3.

Выводы: для задач мониторинга пожаров радарные эти ДЗЗ должны использоваться в комплексе с оптическими и по возможности при помощи полевых наблюдений. Многопроходные интерферометрические серии радарных снимков предпочтительнее, чем единичные изображения».

Лесные пожары в Красноярском крае перекинулись на Иркутскую область


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: