Космоснимки мониторинг природных. Мониторинг пожаров по спутниковым данным

Данные спутниковых наблюдений весьма важны при оценке распространения лесных пожаров, выявления их очагов, анализе развития дымов от пожаров, гарей, выявлении опасности возникновения пожаров.
Возможность ликвидации пожара на малой площади, особенно в условиях высокой пожарной опасности, определяется оперативностью обнаружения. Таким образом, наиболее подходящими требованиям оперативного мониторинга лесных и торфяных пожаров соответствуют спутники с высоким радиометрическим разрешением и высокой периодичностью съемки (серии NOAA и EOS). Для мониторинга последствий пожаров необходимо использовать спутники с высоким пространственным разрешением.
Задачи мониторинга пожаров и их последствий:

• детектирование пожаров, определение мест загорания;
• мониторинг и контроль развития пожаров;
• оценка пожарной опасности в пределах сезона;
• прогнозирование рисков возникновения пожаров в долгосрочной перспективе;
• оценка последствий пожаров . Совмещение снимков до и после пожаров дает возможность выявить гари, определить их площади на текущее время и оценить нанесенный ущерб.

Последствия воздействия лесных пожаров на окружающую среду и человека:

• Экономические: потери древесины, в т.ч. повреждение молодняков, ресурсов побочного лесопользования; Расходы на тушение, расчистку горельников и др.; восстановительные работы; убытки других отраслей: прекращение авиа-, ж/д-, автоперевозок, судоходства и др.
• Экологические: загрязнение продуктами горения воздушной среды, водной среды, почв:
• уничтожение кислорода;
• тепловое загрязнение;
• массовый выброс парниковых газов;
• изменение микроклимата;
• задымление и загазованность атмосферы;
• гибель животных и растений;
• снижение биоразнообразия.
• Социальные: гибель и травматизм людей, непосредственно в зоне пожара; ухудшение психофизиологических показателей населения: физических, эмоциональных, интеллектуальных, репродуктивных, наследственности; рост заболеваемости населения; уменьшение продолжительности жизни.

Для детектирования пожаров используются тепловые каналы космических снимков (Рис.1, Табл. 1, 2.).
Таблица 1 . Диапазоны длин волн.

Рисунок 1

Космические аппараты, которые позволяют детектировать очаги пожара, представлены в таблице 1.

Таблица 2. Характеристики КА.

• Программное обеспечение и алгоритмы для выявления пожаров.

Методы детектирования пожаров базируются на анализе температур яркости в отдельных спектральных каналах.
Ключевым признаком поискового явления есть локальное повышение температуры в месте возгорания.
Обнаружение очагов пожаров визуальным способом позволяет быстрее и точнее определить пороги обнаружения тепловых аномалий. В общем случае данные пороги будут разными. Это связано прежде всего с площадью и температурой горения, временем года и суток, и с географическими координатами места пожара.
Присутствие очага горения в видимом спектре определяется по наличию основного дешифровочного признака лесных пожаров - дымовому шлейфу.
По форме на снимке очаг напоминает конус светло-серого цвета. Следует помнить, что перистая и слоистая облачность по своей структуре и яркости могут напоминать дымовые шлейфы лесных пожаров. Поэтому те части снимков видимого спектра, где предварительно обнаружен лесной пожар, просматриваются в инфракрасном диапазоне спектра. В этом случае шлейфы дыма от лесных пожаров практически не просматриваются.
В основе всех методов лежат следующие принципы :

• Анализа распределения сигнала в пределах определенных спектральных каналов аппаратуры наблюдения;
• Пороговое правило отнесения участка изображения (или пиксела) к соответствующему классу;
• Статистический анализ распределения спектральных характеристик отдельных участков изображения (или пикселов);
• Анализ достоверности отнесения зарегистрированного сигнала к соответствующему классу.

Последовательность процедур обработки космических изображений :

• Определение информативных каналов.
• Обособление туч, водных объектов и утраченных данных на снимках в определенных каналах.
• Определение мест потенциальных пожаров.
• Определение локальных спектральных особенностей поверхности и регистрация пожаров за косвенными признаками.
• Уточнение детектирования с учетом локальных особенностей, применение комплексных правил определения пожаров.
• Анализ возможности ошибочного распознавания.
• Заверка результатов детектирования и принятие решения.

Алгоритм автоматического определения очагов пожаров реализован в программном обеспечении, поставляемом ИТЦ «СканЭкс»:

• ScanViewer (для спутников серии NOAA). Cпециалистами ИТЦ СканЭкс в приложении ScanViewer реализован аппарат, позволяющий проводить автоматическое детектирование очагов лесных пожаров по данным радиометра AVHRR, входящего в состав бортового измерительного комплекса ИСЗ серии NOAA. Сочетание алгоритмов автоматического обнаружения с визуальным просмотром изображения и наложением картографической информации составляет основу интерактивной технологии обнаружения и мониторинга лесных пожаров. Недостаток этих методов, заключается в том, что точно определить можно лишь крупные пожары.
• ScanEx MODIS Processor (для спутников серии EOS). Для выявления и оперативного обнаружения пожаров в приложении ScanEx MODIS Processor используются алгоритмы, разработанные для прибора MODIS и позволяющие определить местоположение пожаров и их интенсивность.

Методика обнаружения пожаров основана на сравнении температур (интенсивностей входного сигнала, полученного радиометром MODIS) каждого пикселя в двух инфракрасных спектральных каналах, 21 канал (4 мкм T4) и 31 канал (11 мкм T11). Эта методика реализована в рамках программы Scanex Modis Processor с возможностью диалоговой настройки входных и выходных параметров.
При этом считается, что чем выше температура пикселя в 21 канале, тем больше вероятность пожара. Аналогично, чем больше разность температур в каналах 4 мкм. и 11 мкм. (dT411), тем больше вероятность пожара.
Потенциальный очаг пожара выявляется двумя способами:

• Абсолютные значения каждой из вышеназванных величин в пикселе (T4 и dT411) превышают допустимые пределы, заданные в параметрах маски пожаров (например, T4 выше 360К днем или dT411 больше 25 K днем).
• Значение интенсивности сигнала в канале 4 мкм некоторого пикселя сильно отличается от окружения (например, T4 > T4b + pT4.s.d.c.*dT4b - температура текущего исследуемого пикселя в канале 4 мкм больше средней температуры окружающих пикселей + стандартное отклонение температуры окружающих его пикселей умноженное на эмпирический коэффициент (standard deviation coefficient, обычно pT4.s.d.c = 3)).

В программе имеется набор параметров, которые отвечают за то, будет тот или иной пиксель регистрироваться как очаг пожара или нет. Сочетание этих параметров (маски пожаров) существенно зависят от региона. Например, лесостепная территория Курганской области и Ивдельская тайга имеют различные спектральные характеристики отражения в тепловом диапазоне, принимаемом радиометром MODIS. Кроме того, комбинация этих параметров зависит от сезона (зима, весна, лето, осень) и даже от времени приема.

• Программный модуль "Fire detection" к пакету прикладных программ ERDAS Imagine с критериями (Табл. 3.).

Таблица 3. Критерии обнаружения тепловой аномалии.

где Т3р, Т34р, Т4р, - температурные пороги, I2, I1- интенсивность излучения в 1 и 2 каналах.
Температурные пороги задаются оператором в следующих интервалах: Т3р - 310-322 К; Т34р - 7-15 К; Т4р - 275-285 К. По умолчанию, для летнего времени задаются следующие температурные пороги: Т3 = 312 К; Т34 = 15 К; Т4 = 276 К.

Радиометр MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) (Табл. 4. ) является одним из ключевых съемочных приборов, установленных на борту американских спутников TERRA (на орбите с 1999 г.) и AQUA (на орбите с 2002 г), осуществляющих исследования Земли из космоса по программе EOS (Earth Observing System) национального аэрокосмического агентства (NASA) США.

Таблица 4. Основные технические характеристики MODIS.

Радиометр MODIS позволяет осуществлять ежедневный оперативный мониторинг территорий, при этом периодичность наблюдения зависит от ее размеров и географического положения, а также количества используемых спутников.
Периодичность наблюдения отдельной территории при съемке одним спутником составляет от 1-2 раз в дневное время и столько же раз ночью. При съемке двумя спутниками частота наблюдений удвоится - от 4 до 12 раз в сутки (в зависимости от географического положения территории).
Для практического использования данных MODIS разработаны и регулярно совершенствуются алгоритмы обработки первичных данных радиометра, существует 44 стандартных информационных продукта (модули - MOD).
Для выявления тепловых аномалий и пожаров используется модуль (MOD14 ). Он позволяет обеспечить оперативное обнаружение и мониторинг природных (лесных) пожаров, вулканов и других тепловых аномалий с разрешением 1 км. MODIS может зафиксировать пожар на площади менее 1км2.
Алгоритмы детектирования пожаров в автоматическом режиме основаны на значительной разнице температур земной поверхности (обычно не выше 10–25 C) и очага пожара (300–900 C). Почти 100-кратное различие в тепловом излучении объектов фиксируется на снимке, а информация, поступающая с других спектральных каналов, помогает отделить облака.
Съемка тепловой аппаратурой спектрорадиометра MODIS с пространственным разрешением 1 км дает возможность выявить очаг пожара площадью от 1 га или подземный пожар площадью от 9 га.

На спутниках серии NOAA установлены два комплекса приборов: AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) (Табл. 5.) и комплект аппаратуры для вертикального зондирования атмосферы.
Космическая съемка аппаратами NOAA разрешает отслеживать пожары в основном в региональном масштабе через невысокую пространственную разрешающую способность снимков (1,1 км).

Таблица 5. Основные технические характеристики AVHRR.

Для выделения очагов пожаров с помощью "порогового" или "контекстуального" алгоритма на предварительном этапе вся получаемая со спутников NOAA информация должна быть откалибрована. Это значит, что для первого и второго каналов аппаратуры AVHRR необходимо получить значения альбедо А1, А2 соответственно. А для третьего, четвертого и пятого каналов - значения эквивалентной радиационной температуры Т3, Т4 и Т5 соответственно.
Методы определения пожаров базируется на использовании оценки излучения за 3В, 4, 5 каналами AVHRR, которые отвечают инфракрасному диапазону спектра. пожары определяются как экстремальные значения излучения по 3В каналу (на эту область припадает максимум излучения объектов при температуре горения 800-1000К)AVHRR.
Шлейфы дыма, вызванные пожарами, хорошо определяются на 1 и 2 каналах AVHRR.

Для более точной идентификации пожаров используются пороговые алгоритмы, за которыми определяется температура излучения по 3-му и 4-му каналах. Прибор AVHRR откалибровано за температурой до 330 К.
Известно, что максимум потока излучения черного тела, нагретого до температуры 800-1000 К, приходится на среднюю инфракрасную область электромагнитного спектра с длиной волны 3-4 мкм. Исходя из характеристик аппаратуры AVHRR в качестве основного признака для распознавания тепловой аномалии принимаются данные третьего канала, работающего в диапазоне 3,55-3,93 мкм.
Так как пространственное разрешение аппаратуры AVHRR составляет 1,1 км, то в идеальном случае можно обнаруживать объекты, линейные размеры которых превышают 1,1 км. А благодаря высокой интенсивности излучения в среднем ИК-диапазоне и высокому радиометрическому разрешению аппаратуры становится возможным обнаружение тепловых аномалий природного и техногенного характера много меньших размеров. В идеальных условиях наблюдения при максимальном контрасте м. 3-м и 4-м каналами аппаратуры AVHRR есть принцип. возможность обнаружения пожаров с площадью 0,2-0,3 га.
Использование в пороговом алгоритме только одного третьего канала (один порог) приводит к возникновению большого количества ложных тревог. Это связано прежде всего с отражением энергии солнечного излучения кромками облаков (наибольшее число ложных тревог), водной поверхностью, песком, открытыми горными породами, асфальтовыми покрытиями и бетонными сооружениями. Чтобы не допустить ошибок, необходимо использовать данные других спектральных каналов.
Пороговые алгоритмы выделения очагов пожаров:

1. Алгоритм Кауфмана (1991 год): T3 > 316 К, T3-T4 > 10 К и T4 > 250 К. Здесь Т3, Т4, Т5 - радио-яркостная температура в 3-, 4- и 5-м каналах аппаратуры AVHRR соответственно.
2. Алгоритм Франса (1993 год): T3 > 320 К, T3-T4 > 15 К, 0 < (T4-T5) < 5 К, A1 < 9%, где А1 - значение альбедо в 1 -м канале.
3. Алгоритм Кэннеди (1994 год): T3 > 320 К, T3-T4> 15 К, A2< 16%, где А2- значение альбедо во 2-м канале.

Если элемент разрешения удовлетворяет условиям алгоритма, то он относится к классу пожаров; если же не удовлетворяет хотя бы одному из этих условий, то - к фону.
Все эти алгоритмы ориентированы на очаги пожаров достаточно большой площади и интенсивности, что для решения задач выявления пожарной обстановки является неприемлемым, так как важно обнаруживать пожары в начальной степени их развития с целью минимизации материальных затрат на ликвидацию очага возгорания. Кроме того, данные алгоритмы крайне не желательно использовать для обнаружения наличия перегретого торфа в торфяниках.
На сегодняшний день в центре приема и анализа авиационно-космической информации МЧС России за основу принят алгоритм Кауфмана (1) с "плавающими" порогами. Как указывалось ранее, на этапе предварительной обработки информации с аппаратуры AVHRR определяются явные очаги природных пожаров по наличию дымовых шлейфов.
После калибровки изображений определяются характеристики выявленных очагов и прилегающего к ним фона, на основе которых и выбираются соответствующие пороги. После анализа аналогичных характеристик подстилающей поверхности в пределах снимка совместно с характеристиками очагов пожаров определяются "плавающие" пороги .
Однако не следует полностью доверять результатам выделения очагов пожаров с использованием данных порогов, так как возможны случаи отражения электромагнитной энергии от кромок облаков, и возможно появление ложных тревог, вызванных перегретым песком и различными техногенными образованиями. Поэтому сомнительные точки, находящиеся слишком близко к облакам, вблизи рек, морей и т.д., необходимо подвергнуть дополнительной проверке.
Дополнительная проверка заключается в анализе отражательной способности интересующих нас пикселей в первом и втором каналах аппаратуры AVHRR. Если значение альбедо в первом канале больше, чем значение альбедо во втором канале (A1 > A2 ), то данную точку в подавляющем большинстве случаев можно однозначно отнести к ложной тревоге. но возможны случаи, когда возникают сомнения в правильности такого решения (например, отсутствие облачности или песка). В этом случае мы классифицируем данную точку как возможный очаг пожара, если нет какой-либо дополнительной информации о рассматриваемом районе. Если же значения альбедо в первом и втором каналах превышают 10-16% (в зависимости от условий наблюдения), то данная точка также классифицируется как ложная тревога. Во всех остальных случаях принимается гипотеза о наличии тепловой аномалии в рассматриваемых точках.
Если число ложных тревог достаточно велико, то можно несколько завысить порог по третьему и/или по четвертому каналу. Таким способом, не удается полностью избавиться от ложных тревог и все равно приходится проверять большинство предполагаемых очагов. Кроме того, мы намеренно исключаем из рассмотрения пожары малой площади, что также является недопустимым.

• Модифицированный контекстуальный алгоритм обнаружения тепловых аномалий.

Облачность является непрозрачной средой для ИК-излучения, поэтому для пикселей, где ее размер занимает более 60-70% изображения, она выделяется автоматически. Поскольку облачность холоднее земной поверхности, возможно установление порога яркостной температуры в 4- или 5-м канале радиометра с маскировкой пикселей изображения, не превышающих указанное пороговое значение.
В качестве базового алгоритма выделения облачности для данных AVHRR предлагается взять стандарт SHARP-2 Европейского космического агентства. В данном стандарте предусматривается классификация, разделяющая пиксели изображения на следующие классы: земная поверхность (ЗП), вода, облачность.
Выделение облачности на исходном изображении происходит по условиям из стандарта SHARP-2 ЕКА:

1. "Облачность", если A(2)/A(1) > 0.9 & A(2)/A(1) < 1,1&T4 < 294 К
2. "Облачность", если Т4 < 249 К
3. "Облачность", если Т4-T2 > 274 К & T4 < 290 К

Авторами сделано предположение, что данные условия плохо приспособлены для определения границы облачность/ЗП и для выделения "разорванной облачности" на территории Европейской части России, поэтому ими предложено ввести дополнительное условие. Таким условием выступает анализ яркостных характеристик 4-спектрального диапазона.
При анализе используется дополнительное условие (4), в котором анализируется СКО (4) эквивалентной радиационной температуры в 4-спектральном диапазоне прибора AVHRR, вычисленное по окну 15х15 пикселов:
σ4≤σпор,
где σпор - пороговая эквивалентная радиационная температура в 4-спектральном диапазоне прибора AVHRR по окну 15х15 пикселей, значение которой определяется в результате исследования.
По результатам обработки тестовых изображений для Европейской части России (48-67 северной широты) σпор = 1,3.
Так как в спектральных диапазонах 4- и 5-ого каналов приборов AVHRR/2 (3) влияние Солнца на характеристики изображения минимально, то отсеивание облачности можно проводить, анализируя СКО яркостной характеристики. При этом в модифицированном контекстуальном алгоритме учитывается не только значение СКО яркостных характеристик пикселя, но и условия стандарта SHARP-2 для данных AVHRR.
Для тестирования и учета в модифицированном контекстуальном алгоритме выбираются условия классификации из стандарта SHARP-2, которые были взяты в качестве базовых условий. Для тестирования была написана модель выделения водной поверхности. Для анализируемого изображения Х(x1 ,..., x5) проводится классификация пикселей по признакам: "вода", "облачность", "земная поверхность". В результате классификации с учетом условий, на водную поверхность и различную облачность из исходного изображения создается два промежуточных слоя. Первый, состоящий из 0 и 1, где 0 соответствует пикселю, который был классифицирован как шум и 1 соответствует пикселю, который был классифицирован как земная поверхность. Второй, состоящий из 0 и T3, где 0 соответствует пикселю, который был классифицирован как шум, а T3 соответствует радиационной температуре в 3-м канале AVHRR для пикселя, который был классифицирован как земная поверхность.
Все пиксели, классифицированные как "вода" и "облачность", в дальнейшем анализе "наличия сигнала" не рассматриваются.
Последовательно для каждого пикселя выделяется центральная локальная область размерами 15х15 пикселей. Для этой области рассматриваются 5-канальные характеристики пикселей. Также рассчитывается количество пикселей, отличных от классов "вода" и "облачность", и для них рассчитывается среднее значение T3ср.
Признаком выделения сигнала выступает условие: T3ср > T3ср.пор.. При выполнении этого условия принимается решение о "наличии пикселя с пожаром".
Применение модифицированного контекстуального алгоритма позволяет уменьшить вероятность "ложной тревоги" на 10-15% для территории Северной и Центральной части России. Естественным плюсом данного алгоритма является относительная работа и независимость от угла Солнца и времени суток. Самый крупный недостаток - неработоспособность контекстуального алгоритма в случае наличия облачности в текстурных районах изображения.

Таблица 7. Основные технические характеристики сканера TM (Landsat 5).

Таблица 8. Основные технические характеристики радиометра ETM+ (Landsat 7).

В Сибири и некоторых других регионах России сохраняется непростая ситуация с лесными пожарами. Получить актуальную информацию об обстановке можно при помощи специальных онлайн-сервисов.

«Карта пожаров»

Сайт, не требующий регистрации, представляет информацию со спутников о местах пожара, его реальных контурах, количестве очагов возгорания и силе.

Контуры пожаров на карте

В «Карте пожаров» много дополнительных настроек, от изменения часового пояса до фильтра по населённым пунктам, которые находятся под угрозой.

Дополнительные настройки

Также карта показывает погоду и направление ветра, с помощью которых можно прогнозировать, куда пойдёт огонь в ближайшее время.

Погода и направление ветра

Минусом сервиса можно назвать разве что время обновления: новые данные появляются два раза в сутки, а огонь за это время может пройти весьма значительное расстояние.

«Берегите лес»

Официальное мобильное приложение «ФБУ Авиалесоохрана», в котором среди прочего имеется и карта пожаров. Составлена она с помощью спутниковых данных, информации ведомства, а также благодаря активности зарегистрированных в приложении пользователей.

Приложение «Берегите лес»

Здесь нет точных контуров пожара, зато есть координаты каждого возгорания и информация о том, в каком направлении от вас он находится.

Приложение «Берегите лес»: информация о пожаре

Приложение «Берегите лес»: раздел новостей

При установке приложения потребуется пройти процедуру простой регистрации.

Загрузить «Берегите лес»

• AppStore
• GooglePlay

Ещё один способ узнать о стихийных бедствиях - сайт регионального МЧС. Данные о природных пожарах здесь появляются каждый день. Просто наберите в поисковике «Сайт МЧС» и название вашего региона и ищите то, что нужно, в разделе оперативной информации.

Ежедневно получаемая космическая информация широко применяется для оперативного мониторинга природных пожаров. При этом используются современные ГИС-технологии, позволяющие объединить разнородную информацию с космическими данными.

Возможности космического мониторинга лесных пожаров определяются оперативностью съёмки, пространственным разрешением и доступностью снимков. В основном для мониторинга пожаров используются метеоспутники TERRA и AQUA с камерой MODIS , которые имеют высокую частоту обзора территории (благодаря широкой полосе захвата 2,5 - 3 тыс. км два метеоспутника обеспечивают 3-4 снимка в сутки на любой регион России) и высокую оперативность передачи информации. Для уточнения информации с метеоспутников, получения итоговых контуров прогоревших территорий, а также регистрации действующих пожаров используются снимки среднего разрешения Landsat и SPOT.

Информация о сканере MODIS представлена на сайтах:

Данные тепловых каналов радиометра обрабатываются по специальному автоматическому алгоритму MOD-14, выявляющему участки поверхности, которые имеют повышенную температуру - так называемые "горячие точки". Разрешение тепловых каналов радиометра - 1 км, однако на практике возможно выявление горения на меньшей площади. Иногда алгоритм может давать "ложные срабатывания", например, от нагретой железной крыши, факела на нефтепромыслах и пр., а небольшие пожары, наоборот, не фиксировать. Для каждой "горячей точки" имеется параметр уверенности ее регистрации - confidence. Тем не менее, данные по "горячим точкам" на данный момент являются доступным, оперативным источником данных о природных пожарах на больших территориях.

В настоящее время в России не существует единого источника информации, в котором можно было бы получить объективную информацию о лесных пожарах. У каждого из существующих источников есть свои достоинства и недостатки, и полную объективную картину ситуации с лесными пожарами можно получить только в одном случае - если пользоваться сразу несколькими независимыми источниками информации.

Источники данных космической съемки

Пожарная информационная система SFMS .

SFMS (ScanEx Fire Monitoring Service) - общедоступная система мониторинга лесных пожаров, основанная на космических снимках Terra, Aqua, LANDSAT 5 и SPOT4/5, разработанная инженерно-технологическим центром "СканЭкс" (Москва).

Система позволяет получить информацию о местоположении крупных и средних лесных пожаров на территории России за предшествующие несколько дней (от 4 до 14) с возможностью разбивки пожаров по датам в формате Google Earth. Во многом аналогична пожарной информационной системе FIRMS, но по умолчанию (для незарегистрированного пользователя) используются более высокие пороги вероятности отнесения "горячей точки" к пожарам, поэтому небольшие/начинающиеся пожары не видны. Содержит несколько дополнительных функций и возможности для пользовательской настройки (в том числе и настройки порога вероятности). Большим преимуществом перед FIRMS является более быстрая выкладка данных по "горячим точкам", а также возможность использования среднедетальных оптических снимков для верификации "горячих точек". Система начала работать в июне 2010 года; к началу пожарного сезона 2011 года планируется доработка сервиса, в том числе с возможностью оперативного перенацеливания камер Spot 4/5.

На основе системы SFMS и FIRMS реализуется проект , в рамках проекта на сайте Прозрачного мира выкладывается ежедневная текстовая сводка о пожарах в Рамсарских угодьях и на ООПТ федерального значения, а на картографическом вебсервисе http://oopt.kosmosnimki.ru/ информация визуализируется . Ресурс содержит границы ценных природных территорий, информацию о возгораниях и на ряд проблемных участков - снимки высокого разрешения. На сайте представлена информация не только по пожарам, но также и по другим угрозам ООПТ.

Летом 2010 года данные о пожарах также выкладывали Яндекс.Карты

Пожарная информационная система FIRMS

FIRMS (Fire Information for Resource Management System) - пожарная информационная система для целей управления природными ресурсами.

Общедоступная система мониторинга лесных пожаров на базе снимков Terra, Aqua разработана группой специалистов Университета штата Мэриленд в сотрудничестве с Национальным агентством США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Система охватывает весь мир и позволяет получать информацию о местоположении крупных и средних лесных пожаров за предшествующие 24 или 48 часов (по выбору пользователя), в формате Google Earth или в окне браузера. Позволяет получать информацию о крупных лесных и средних пожарах.

«Пожарная» часть информационной системы дистанционного мониторинга ИСДМ-Рослесхоз

Система ИСДМ-Рослесхоз в части мониторинга лесных пожаров основывается на космических снимках Terra, Aqua, NOAA и близка к информационным системам FIRMS и SFMS. В отличие от них, она не является в полной мере общедоступной (бесплатный доступ ко всей информации предоставляется только органам управления лесами, а остальные организации могут получить полный доступ на коммерческой основе).

Спутниковые данные о текущей пожарной обстановке на официальном сайте ФГУ «Авиалесоохрана»

Предыдущая версия этой системы (продолжающая работать, но позволяющая получить лишь минимальную информацию о пожарах) по-прежнему размещена на специализированном сервисе сайта ФГУ «Авиалесоохрана»

EOStation-СканЭкс

Частично открытая система, представляет доступ к векторным маскам "горячих точек" в формате.shp и спутниковым снимкам. Общая информация о пожарах с примерным местом возгорания доступна бесплатно, более детальные данные поставляются за плату.

Европейская система мониторинга пожароопасной ситуации в лесах

Англоязычный информационный портал, отражающий текущей уровень опасности лесных пожаров и прогноз на ближайшие пять дней (на основании комплекса метеорологических и иных данных). Прогноз охватывает страны Европейского Союза и прилегающие территории, в том числе самые западные регионы России, на восток примерно до Архангельска. Прогноз обычно достаточно качественный, равно как и анализ текущего уровня пожарной опасности.

Источники исходных данных MODIS

Исходные данные MODIS на весь мир предоставляет NASA.

На сайтах, представленных ниже, есть 3 типа данных о пожарах: оперативные, после каждого пролета спутника, и обобщенные данные за сутки и за 8 дней (выкладываются с задержкой 1-3 недели). Так же можно скачать и сами спутниковые снимки. Предоставляются в растровом формате hdf и требуют довольно сложной обработки и перевода в векторный формат.

Инструкция по использованию поисковой системы WIST на сайте GIS-Lab

Аналитические и новостные сервисы

Раздел «Лесные пожары» Лесного форума Гринпис России

Раздел форума, посвященный проблеме лесных пожаров. Сюда же перемещаются новости, посвященные лесным пожарам.

Карта помощи пострадавшим от лесных пожаров

Сайт принимает сообщения о новых пожарах, о тех, кто нуждается в помощи, и о тех, кто хочет помочь. Кроме того, через "Карту" можно сообщить и получить информацию о проблемах леса и его восстановлении в Вашем регионе, поскольку состояние леса - один из значимых факторов, который может определить масштабы возможных пожаров.

Всемирный центр мониторинга пожаров (GFMC )

Обзоры природных пожаров по странам. Англоязычный информационный портал, представляющий информацию о текущей ситуации с лесными пожарами по основным странам и регионам мира. Данные основываются в основном на спутниковой съемке Terra, Aqua. Основным информационным партнером GFMC в России является Институт леса им. Сукачева (Красноярск). Данные о площади лесных пожаров практически всегда в несколько раз расходятся с "официальными" данными Рослесхоза и МЧС.

Сводка чрезвычайных ситуаций на официальном сайте МЧС

Смотрите в правой части экрана календарь с подзаголовком "Сводка ЧС" - надо выбрать нужную дату.

Данные обновляются ежедневно, в том числе в выходные и праздничные дни. Данные основываются на отчетности органов управления лесами, переработанной неким не вполне понятным образом. Качество данных "официальное". Дополнительную информацию можно получить на сайтах главных управлений МЧС по конкретным субъектам Российской Федерации.

Информационный портал «Лесные пожары»

Информационный портал, содержащий основные новости и обзорно-аналитические материалы, связанные с лесными пожарами в России. Новости и аналитические материалы обновляются регулярно, но оперативная статистическая информация о пожарах отсутствует.

Оперативная информация о лесных пожарах Федерального агентства лесного хозяйства

Данные обновляются ежедневно (в пожароопасный период), кроме выходных и праздничных дней. Приводится сравнение с аналогичными показателями прошлого года. Данные основываются на официальной отраслевой отчетности и не отражают пожары в тех лесах, которые официально (по новому лесному законодательству) лесами не считаются - например, в лесах и лесополосах на землях сельскохозяйственного назначения. Качество данных вполне "официальное", т.е. примерно "как у новостей в телевизоре".

Общая информация
Оперативный мониторинг пожаров осуществляется по данным 2 спутников: Aqua и Terra. На каждом из них установлена камера MODIS позволяющая снимать землю в различных частях спектра: от видимого до инфракрасного. Спутники снимают одну и ту же территорию 2-4 раз в сутки. Полученная информация автоматически обрабатывается.
Автоматическое дешифрирование пожаров основано на значительной разнице температур земной поверхности и очага пожара.
Для анализа используются тепловые каналы, а информация с других каналов спутника помогает отделить облака. После автоматической обработки получается маска тех пикселей снимка, температура которых существенно отличается от окружающих "горячие точки" или "термоточки". Время обработки-15-40 минут с момента пролета спутника. Следует помнить, что время пролета спутника дается по Гринвичу (UTS)! Московское время= UTS+4 часа!
Этот метод имеет ряд ограничений. В "горячие точки" попадают любые объекты, отличающиеся по температуре (например факелы на нефтепромыслах, ТЭЦ, нагретые крыши больших зданий). Часть слабых пожаров не учитывается из-за небольшой разницы температур. Часть пожаров, прошедших в перерывах между пролетами спутников, так же не учитывается. Бывают ложные срабатывания из-за сильной облачности.
Тем не менее эти данные можно и нужно использовать для мониторинга пожаров, особенно на больших территориях, где нет возможности вести наземное наблюдение.
Есть 3 алгоритма обработки снимков:
1. The Fire Information for Resource Management System (FIRMS) Университет штата Мэриленд (США)
2. ScanEx Fire Monitoring Service (SFMS) ИТЦ "СканЭкс"
3. «Пожарная» часть информационной системы дистанционного мониторинга ИСДМ-Рослесхоз
Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Система FIRMS более чувствительна, способна выявлять совсем слабые пожары, но дает большое число ложных срабатываний. SFMS менее чувствительна, соответственно, пропускает часть слабых пожаров, зато дает гораздо меньше ложных срабатываний.

Использование
1. Чтобы знать примерное время получения данных, надо посмотреть расписание пролетов 2 спутников.
Aqua http://www.ssec.wisc.edu/datacenter/aqua/
Terra http://www.ssec.wisc.edu/datacenter/terra/
По ссылкам переходим на страницы, выбираем нужную территорию и дату.

Открывается страница со схемой пролетов спутника

Спутник снимает полосу вдоль траектории полета. Фрагмент такой полосы на рисунке обозначен синим контуром. Ширина полосы съемки в каждую сторону от траектории (зеленая стрелка) примерно равна половине расстояния между соседними траекториями (оранжевая стрелка)

Над одной территорией спутники пролетают 2-4 раза в день, соответственно столько раз будет обновляться информация о горячих точках. На сайтах информация обновиться через 15-40 минут после пролета.

Просматривать термоточки можно либо на специальных сайтах, либо в программе "Google Планета Земля"
Сайты. Основных сейчас 3.
Самый функциональный и быстро загружающийся, на мой взгляд, сайт Космоснимки http://fires.kosmosnimki.ru/

Предоставляет по умолчанию данные системы SFMS, позволяет просматривать данные FIRMS

Увеличить или уменьшить изображение можно при помощи лупы или линейки "уровень увеличения"

Галочка Космоснимки позволяет просматривать последние снимки спутников Aqua, Terra. Снимки видны только до 9 уровня увеличения.

Любой нарисованный контур, например крупный пожар, видимый на снимке MODIS, можно скачать (ссылка "скачать shp-файл" под данными о площадях). Так же можно добавить свои контуры в векторном формате (заархивированный шейп-файл) .

Отдельные горячие точки видны с 8 уровня увеличения.

Можно просматривать данные не только за один день, но и за любой период времени, для этого надо нажать на треугольник справа от даты. Появиться красная рамка, в пределах которой будут видны термоточки. Ее форму и размеры можно менять, двигая курсором за углы или за линии. В двух окошках нужно выставить начальную и конечную даты.

Сайт FIRMS, прост и понятен, хоть и на английском. Минус-долго загружается.


Если полистать закладки, можно найти полезное, например включение слоя с границами ООПТ, возможность переключения с карты на подложку из снимков, информацию о времени последнего обновления.
Сайт «Пожарной» части информационной системы дистанционного мониторинга ИСДМ-Рослесхоз firemaps.nffc.aviales.ru/clouds/html/cl ouds_proj.html. Тоже все просто.

Если не хочется лазить по сайтам, можно просматривать термоточки в программе "Google Планета Земля"

Мониторинг лесных пожаров - система наблюдений и контроля за пожарной опаснос­тью в лесу по условиям погоды, состоянием лесных горючих веществ и материалов , источниками огня и лесными пожарами в целях своевременной разработки и проведения мероприятий по предупрежде­нию лесных пожаров и (или) снижению ущерба от них. Мониторинг лесных пожаров организационно осуществляется на 4-х уровнях: федеральном, региональном, муниципальном и локальном. На федеральном уровне организа­цию работ по мониторингу лесных пожаров осуществляет федеральный орган управления лесным хозяйством России; на региональном - органы управления лесным хозяйством субъектов РФ; на муниципальном и локальном - лесхозы и другие организации, предприятия и учреждения, осуществляющие ведение лесного хозяйства, а также подразделения «Авиалесоохрана», занимающиеся обнаружением и тушением лесных пожаров .

С учётом используемых средств мониторинга лесных пожаров можно выделить наземный, авиационный и космический уровни. Для наземного обнаружения пожаров используются следующие технические средства:

• промышленные те­левизионные установки и телевизионные лазерно-дальномерные комплексы;
• дистанционно- пилотируемые летательные аппараты;
• грозопеленгаторы-дальномеры;
• метеорологические радиолокаци­онные станции;
• геодезические инструменты для визирования на дымовую точку;
• пожарные наблюда­тельные пункты, количество и месторасположение которых должны обеспечивать определение места появления дыма с точностью не менее 0,5 км.

Для патрулирования лесной территории с воздуха применяется малая авиация, которая имеет не­оспоримые преимущества в данной области применения: низкую себестоимость лётного часа, не­требовательность к аэродромам и техническому обслуживанию и незначительный вред для окружающей среды. Мониторингом лесных пожаров охвачена территория всего лесного фонда РФ, где выделяют активно охраняемые и не охраняе­мые леса, а также загрязненные радионуклидами территории и акватории. Объектами мониторинга яв­ляются: предпожарная обстановка; прогнозирование лесных пожаров и чрезвычайных лесопожарных ситуаций; лесной пожар, являющийся источником поражающих факторов и вероятным источником ЧС; послепожарная обстановка.

Наблюдение и контроль за предпожарной обстановкой в лесном фонде ведутся на протяжении все­го пожароопасного сезона и включают в себя: наблюдение, сбор и обработку данных о степени пожар­ной опасности в лесу по условиям погоды; оценку степени пожарной опасности в лесу по условиям по­годы по общей или региональной шкалам пожарной опасности. На территории лесного фонда контро­лируются следующие параметры: температура воздуха; температура точки росы; количество осадков; скорость и направление ветра. Кроме того, используется информация о наличии грозовой деятельности. Критерием наступления высокой пожарной опасности служат соответствующие значения комплексного показателя пожарной опасности в лесу по условиям погоды.

Мониторинг лесных пожаров основывается на использовании различных средств изображения земной поверхности - снимков из космоса и с самолетов, карт, схем. При этом основной картографический материал для мониторинга ре­гионального, муниципального и локального уровней должен быть составлен на точной топографической основе, иметь координатную сетку и отражать степень пожарной опасности лесов.

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |