Система мониторинга пожаров в природных экосистемах с помощью дистанционного зондирования Земли искусственными спутниками Земли.

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) с помощью искусственного спутника Земли (ИСЗ) — наблюдение поверхности Земли космическими средствами, оснащенными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон съёмочной аппаратуры составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Методы зондирования могут быть пассивные, то есть использовать естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной активностью, и активные — использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия. Данные ДЗЗ, полученные с ИСЗ, характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на ИСЗ используется многоканальное оборудование пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в различных диапазонах.

Космический мониторинг имеет преимущества в части более высокой оперативности и площади охвата земной поверхности.

В настоящее время в  Научно-инженерном республиканском  унитарном предприятии «Геоинформационные системы» Национальной Академии наук Беларуси действует аппаратно-программный комплекс для приема информации с искусственных спутников Земли, которая используется для мониторинга пожаров в природных экосистемах (рис. 1).

Рис. 1 Аппаратно-программный комплекс для приема информации с искусственных спутников Земли расположенный в НИРУП «Геоинформационные системы» НАН Беларуси.

Существующий в Республике Беларусь комплекс принимает информацию со спутниковой системы NOAA и TERRA, имеющей среднее пространственное разрешение 1 км, но обладающей высокой оперативностью — съемка региона производится 4–6 раз в сутки.

Снимок с искусственного спутника Земли принимается в НИРУП «Геоинформационные системы» и проходит первоначальную обработку. Затем обработанные данные о тепловых аномалиях земной поверхности в виде оперативных сводок об обнаруженных объектах температурного излучения передаются в Государственное учреждение «Республиканский центр управления и реагирования на чрезвычайные ситуации МЧС Республики Беларусь» (рис.2). Работники отдела мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций РЦУРЧС с использованием современных ГИС-технологий анализируют полученную информацию и при необходимости направляют подразделения МЧС к месту возникновения пожара. С помощью данной технологии уже были обнаружены несколько десятков крупных природных пожаров на ранней стадии развития. Что позволило своевременно принять меры по их ликвидации и не допустить выгорания сотен гектар леса. Данная система в течение пожароопасного периода работает в автоматическом режиме, что позволяет круглосуточно, вести прием и обработку информации с целью обнаружения лесных пожаров на всей территории Республики Беларусь.

Рис. 2 Фрагмент космического снимка с тепловой аномалией.

Данные дистанционного зондирования передаются ежедневно в течение пожароопасного периода по мере получения и обработки снимков с 9 до 18 часов по будням. Передача космических снимков осуществляется через FTP-сервер НИРУП «Геоинформационные системы» Национальной Академии наук Беларуси.

Достоверность обнаружения  пожаров по данным ДЗЗ рассчитывается при сопоставлении сведений по ликвидированным или переходящим лесным и торфяным пожарам за сутки, предоставляемых в РЦУРЧС МЧС Республики Беларусь, и оперативных сводок об обнаруженных объектах температурного излучения,  предоставляемых  НИРУП «Геоинформационные системы» НАН Беларуси.

Под достоверностью обнаружения пожаров следует понимать отношение обнаруженных по данным ДЗЗ за сутки реально существовавших пожаров к сумме всех реально зафиксированных пожаров площадью не менее 1 га за сутки по данным РЦУРЧС МЧС Республики Беларусь на  момент пролетов искусственных спутников Земли и не маскируемых явлениями независимыми от системы приема.

Для корректной оценки достоверности обнаружения тепловых аномалий по данным ДЗЗ необходимо учитывать следующие факторы: наличие облачности над очагом пожара в момент пролета спутника, совпадение времени горения пожара со временем пролета спутника над данной территорией при осуществлении приема космического снимка.

Запускается программа для сверки достоверности космической информации (рис. 3).

В верхнем окне справа даются данные по полному совпадению кода СОАТО, а в нижнем окне по совпадению кода до уровня сельсовета.

Итоговые данные заносятся в файл, в котором даны результаты полного и неполного совпадения (вплоть до сельсовета).

При несовпадении или полном совпадении данных сведения заносятся в файл данных через программу для сверки достоверности космической информации.

Рис. 3 Программа для сверки достоверности космической информации.

В случае неполного совпадения проводится дополнительная проверка:

- запускается программа «Mapview», загружается модель и соответствующая задача, затем определяется расстояние от аномалии до места пожара (при расстоянии менее 10 км данный случай рассматривается как полное совпадение) (рис. 4);

Рис. 4 Программа «Mapview».

- загружается необходимый лист карты,  определяется расстояние от аномалии до места пожара (при расстоянии менее 10 км данный случай рассматривается как полное совпадение).

С помощью дистанционного зондирования Земли в 2003-2009 годах было обнаружено 452 пожара в природных экосистемах (рис. 5).

Рис. 5 Соотношение количества тепловых аномалий на снимках с количеством их совпадений с реальными пожарами.