Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Реферат - Мониторинг лесных пожаров методами дистанционного зондирования Земли - файл 1.doc


Реферат - Мониторинг лесных пожаров методами дистанционного зондирования Земли
скачать (58.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc59kb.16.12.2011 07:37скачать

содержание

1.doc

Введение.

Ежегодно в летнее время пожары наносят огромный вред лесному фонду, уничтожая миллионы га площадей лесов. Ежегодно возникает в среднем 400 тыс. лесных пожаров, уничтожающих до 0,5 – 1% всех лесов [1]. Помимо прямого ущерба лесам, в воздух выбрасываются значительные объемы углекислого газа и продуктов сгорания древесины. Особенно актуальна проблема пожаров для лесов России, где ежегодно происходит более 30 тыс. лесных пожаров.

Основная проблема борьбы с пожарами заключается в сложности их своевременного обнаружения на огромных площадях (особенно в малонаселенных областях Сибири, Дальнего Востока). Для решения этой проблемы в последние годы стали широко применяться методы дистанционного зондирования. По сравнению с привычными способами визуального наблюдения с поверхности Земли, патрулирования, ДЗЗ предоставляет значительное по охвату пространственное представление территории лесов. А возможность многократного и достаточно частого наблюдения за одной и той же территорией со спутников дает большое преимущество этого метода перед остальными, особенно в удаленных от крупных агломераций территориях.

  1. ^ Организация системы мониторинга пожаров в России.

Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров и ЧЛС осуществляется на четырех уровнях [2]:

- федеральном (осуществляет федеральный орган управления лесным хозяйством России, – для этого в структуре Рослесхоза создана Информационная система мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйств [ИСДМ-Рослесхоз]);

- региональном (осуществляют государственные органы управления лесным хозяйством субъектов РФ);

- местном (осуществляют лесхозы и другие организации, предприятия и учреждения, осуществляющие ведение лесного хозяйства);

- локальном (осуществляют лесхозы и другие организации, предприятия и учреждения, осуществляющие ведение лесного хозяйства, а также подразделения “Авиалесоохраны”, осуществляющие обнаружение и тушение лесных пожаров).

Вся территория лесного фонда делится [3] на следующие зоны мониторинга: наземного и авиационного, космического 1-го уровня, космического 2-го уровня. В зонах наземного и авиационного мониторинга для срочного обнаружения лесных пожаров используются, как правило, визуальные методы. К территориям космическоо мониторинга 1-го уровня относятся удаленные территории севера Европейской части и приграничные к крупным населенным районам Сибирские и дальневосточные зоны. В них не производится плановое авиационное патрулирование. Значительно удаленные от городов горные, лесотундровые и тундровые территории относятся к зоне космического мониторинга 2-го уровня; там не производится и не планируется авиационное патрулирование, тушение пожаров производится только при угрозе распространения на охраняемые и населенные площади. Обнаружение пожаров здесь полностью зависит от зондирования из космоса.

Результаты зондирования пожаров пересылаются в центральный орган лесного хозяйства – Рослесхоз, заинтересованные федеральные министерства, агенства и службы, ответственные за мониторинг и охрану окружающей среды, тушение пожаров и предотвращение ЧС.

  1. ^ Зондирование и передача информации со спутников.

Требованиям оперативного мониторинга лесных (и торфяных) пожаров соответствуют спутники с высоким радиометрическим разрешением и высокой периодичностью съемки). Первоначально системы спутникового мониторинга пожаров базировались на данных с пятиканального сканиирующего радиометра AVHRR, установленного на спутниках HOAA. Характеристики этих метеорологических спутниковых группировок (солнечно-синхронный тип орбиты, количество спутников на орбите) оказались пригодны и для использования в слежении за пожарной обстановкой. Плюсом AVHRR являетс его широкая полоса обзора (3000 км) и высокая частота получения данных: для отдельных регионов – до 12 раз в сутки; а минусом – сравнительно низкое пространственное разрешение (1,1 км), что затрудняет обнаружение пожаров на ранней стадии их развития.

Российская орбитальная группировка состоит на сегодня из двух спутников: «Ресурс-ДК» и метеорологический «Метеор-М» №1, способных получать снимки с пространственным разрешением 50 и 100 метров. Однако эти спутники позволяют получать данные только в оптическом диапазоне, и не обеспечивают необходимой информации в условиях облачности. А радиолокационных систем у России нет. Используются также данные с приборов MODIS (частота поступления данных: 6 и более раз в сутки), установленных на спутниках TERRA и AQUA, которые предоставляют не только данные для детектирования подозрений на пожары, но и для оперативной оценки пройденной огнем площади, определения состояния поврежденной растительности. Для схожих целей используются данные с приборов SPOT-VGT (спутник SPOT; частота поступления данных: 1 раз в 10 дней), HRV и HRVIR (спутники SPOT 2 и SPOT 4; поступление данных ежедневное, но не для всех регионов), LANSAT ETM+ (поступление данных – эпизодически).

Для обработки поступающих данных создаются распределенные автоматизированные системы сбора и обработки информации. В России такая система организована ИСДМ-Рослесхоз. Оперативные данные поступают со спутников в региональные приемные центры, где подвергаются обработке и анализу. Основные приемные территориальные центры:

- НИЦ «Планета» (Москва). – Данные AVHRR, MODIS

- Институт космических исследований РАН (Москва). – Данные AVHRR

- «Самара-Информспутник». – Данные HRV и HRVIR

- ЮНИИ ИТ (Ханты-Мансийск). – Данные MODIS

- Западносибирский региональный центр приема и обработки данных «ЗапСибРЦПОД» (Новосибирск). - Данные HRV и HRVIR, AVHRR

- Институт леса Сибирского отделения РАН (Красноярск). – Данные MODIS, AVHRR

- Дальневосточный региональный центр приема и обработки данных ДВРЦПОД (Хабаровск). - Данные HRV и HRVIR, MODIS, AVHRR.

Помимо прочего, региональные центры обеспечивают доступ к данным через веб-интерфейс для заинтересованных лиц.

  1. ^ Интерпретация снимков и выявление пожаров.

Для проведения процедуры определения очагов пожаров разработаны специальные программы, позволяющие проводить в автоматизированном режиме создание векторов очагов высокой температуры и расчет их атрибутивной информации (координаты очагов, ближайший населенный пункт, расстояние до него, азимут и др.). При вычислении площадей, пострадавших от пожаров, также используются разработанные программы, позволяющие автоматизировать процесс расчета используемых при этом индексов, классификацию и вычисление площадей по районам. В целом технология является полуавтоматизированной, так как отделение ложных очагов выполняется оператором на основе комплексного анализа с использованием исторического опыта.

В программах имеется набор параметров, отвечающих за идентификацию признаков пожаров. 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. Алгоритмы вывления пожаров с использованием различных типов данных и объектов зондирования имеют свои особенности, и могут значительно различаться .

Обнаружение пожаров с использованием AVHRR-данных основано на том, что при развитом пожаре, в ИК-диапазоне сканируемый объект значительно выделяется по контрастности в 3-м канале AVHRR. Для обнаружения пожаров в условиях сильной задымленности используется многопороговый подход: все пиксели, подозрительные на класс «пожар» делятся на несколько классов, различающимися по температуре и альбедо. Для уменьшения числа «ложных тревог», вызванных отражением солнечных лучей от облаков, водной глади, нагретой земли, антропогенных источников излучения тепла, пиксели с высоким альбедо в 1 и 2 каналах исключаются из класса «пожар» во всех алгоритмах [1]. Основная цель составления алгоритма принадлежности пикселей классу «пожар» - улучшение процента правильных детектирований при уменьшении числа «ложных срабатываний». Для этого осуществляется поэтапная проверка всех подозрений. Например, если подозрительный пиксель приходится на реку или песчаные площади, то можно с уверенностью сказать о ложном срабатывании. Для распознавани облаков используют 1 и 2 каналы радиометра. На дальнейших этапах с помощью анализа 4 и 5 каналов производится проверка на принадлежность разогретым поверхностям, другим ложным объектам.

Серьезным недостатком AVHRR-данных является их невысокое разрешение -1,1х1,1 км (1 пиксель вмещает 121 га. При этом для успешного тушения лесного пожара оптимальная его площадь – до 1 га; средння площадь обаруживаемых при аваипатрулировании – 3-5 га. С помощью алгоритмов возможно обнаружение пожаров площадью от 10 га (используется в СО РАН).

В этом плане значительно лучшими показателями обладает MODIS, имеющий значительно более высокое пространственное разрешение (250 м) и большее количество спектральных каналов – 36 [4].

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 [5].

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.

Схожие методы выявления пожаров, с использованием специализированных алгоритмов используются при расшифровке данных с приборов LANSAT ETM+ и других.

Заключение.

Система дистанционного зондирования пожаров позволила обеспечить качественной и актуальной информацией органы власти, спасательные службы, лесоохрану; автоматизировать процесс обнаружения источника пожаров для их быстрой нейтрализации.

С середины 90-х годов в России активно начали развиваться методы и технологии использования спутниковых данных для новых задач, в том числе локализации пожаров, оценки нанесенного ими ущерба, прогноза возможных пожароопасных ситуаций. На региональном уровне были созданы и используются системы по анализу данных ДЗЗ (например, «Лесной пожар» разрабатываемая СО РАН; «Пожарная опасность» Краснодар и т.д.) [1]. Вместе с тем для качественного мониторнга необходимы снимки большего разрешения, радиометрические системы, для чего необходим запуск дополнительных спутников. Должна осуществляться общая программа настройки связей между центрами приема, обработки и архивации данных ДЗЗ и различными государственными и муниципальными службами службами, лесничествами; широкое информирование населения.

Список использованных источников.

  1. Копылов В.Н. Космический мониторинг окружающей среды: монография. – Ханты-Мансийск: Полиграфист, 2008. – 216 с.

  2. ГОСТ Р 22.1.09-99. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров. Общие требования.

  3. Барталев С.А. Информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства РФ (состояние и перспективы развития) // Материалы четвертой всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: Институт космических исследований РАН, т. 5, № II; 2008. С. 419-429.

  4. Components of MODIS // MODIS website. URL: http://modis.gsfc.nasa.gov/about/specifications.php.

  5. Архипкин О.П., Спивак Л.Ф., Сагатдинова Г.Н. Пятилетний опыт оперативного космического мониторинга пожаров в Казахстане // Материалы четвертой всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» – М: Институт космических исследований РАН, т. 4, №1; 2007. С 103-110.



Скачать файл (58.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации