|
Спутниковый мониторинг лесных пожаров
Задача оперативного обнаружения и мониторинга очагов пожаров приобретает особую актуальность в связи с большой территорией, занятой лесами. Кроме нанесения ущерба лесному хозяйству, пожары оказывают сильное влияние на экологическую обстановку и могут угрожать жизни людей.
Реальные масштабы горимости лесов России и размеры наносимого огнем ущерба до настоящего времени не установлены. Регулярные наблюдения за лесными пожарами ведутся только в зоне активной охраны лесов, охватывающей 2/3 общей площади лесного фонда. В северных районах Сибири и Дальнего Востока, охватывающих 1/3 лесного фонда страны, учет пожаров и активная борьба с огнем практически отсутствуют. В зоне активной охраны лесов ежегодно регистрируется от 15 до 30 тыс. лесных пожаров на площади от 0,5 до 2,5 млн га.
Своевременное обнаружение очагов пожаров и определение их характеристик - одна из серьезнейших задач. Наиболее распространенный и традиционный способ ее решения в региональном масштабе - организация авиапатрулирования пожароопасных областей, что требует значительных материальных затрат. Из общей активно охраняемой площади в 760 млн га, обслуживаемая авиацией территория охватывает около 725 млн га. При этом около 550 млн га, расположенных в таежной зоне с редкой сетью дорог, отнесены к районам преимущественного применения авиационных средств пожаротушения. Резкое снижение ассигнований, выделяемых на охрану лесов в последние годы, в наибольшей степени отразилось на авиационной охране лесов. Следствием этого стало существенно возросшее число выходящих из-под контроля лесных пожаров, принимающих характер стихийных бедствий.
В этой связи возникает необходимость привлечения всех доступных средств оперативного обнаружения пожаров на ранней стадии их развития, что объясняет возрастающую роль в этом спутниковых систем дистанционного зондирования Земли. Космический мониторинг имеет ряд преимуществ, по сравнению с авиаразведкой: высокую оперативность, большую площадь охвата земной поверхности и меньшие операционные расходы. На охраняемой территории спутниковые данные служат существенным дополнением к традиционным методам обнаружения, а на неохраняемой – единственным средством мониторинга и оценки последствий лесных пожаров.
Обнаружение пожаров на снимках Земли из космоса возможно благодаря значительной разнице температур земной поверхности (обычно не выше 10-25 град. С) и очага пожара (300-900 град. С), что приводит к разнице в тепловом излучении этих объектов в тысячи раз. Эта особенность позволяет, при съемке тепловой аппаратурой с пространственным разрешением 1 км, обнаружить очаг пожара площадью 100 м2, или зону тления площадью 900 м2. Оперативное обнаружение очагов возгорания такой площади позволяет принять своевременные меры к их ликвидации.
Из современных спутников для целей оперативного пожарного мониторинга наибольшее применение нашли спутники серий NOAA (радиометр AVHRR с пространственным разрешением 1 100 м и полосой обзора – 3 000 км) и EOS (спутники Terra и Aqua с установленным на них радиометром MODIS с пространственным разрешением 250, 500, 1 000 м и полосой обзора 2 330 км).
Каждая из этих спутниковых систем позволяет осуществлять оперативный контроль обширных территорий с получением данных не реже 6 раз в сутки (спутники серии NOAA) и 4-6 раз в сутки (спутники серии EOS).
Выбор именно этих спутниковых систем объясняется, в первую очередь, безлицензионным (бесплатным) приемом снимков с этих систем при наличии приемной станции, а также появлением в последнее время относительно недорогих, по сравнению с зарубежными аналогами, приемных станций. Например, станции СканЭкс для приема данных AVHRR и станции ЕОСкан и УниСкан для приема данных MODIS спутников серии EOS, разработанные и поставляемые ИТЦ СканЭкс.
Алгоритм автоматического определения очагов пожаров реализован в программном обеспечении, поставляемом ИТЦ «СканЭкс»:
- ScanViewer (для спутников серии NOAA);
- ScanEx MODIS Processor (для спутников серии EOS).
Возможно совместное использование данных со спутников серий NOAA и EOS. Это повышает оперативность получения информации и увеличивает вероятность раннего обнаружения очагов пожара.
Существует несколько вариантов получения снимков обеих систем потребителем:
- по сети Internet практически в режиме реального времени;
- получение снимков со спутников серии EOS по сети Internet в дополнение к приему данных со спутников серии NOAA на собственную приемную станцию;
- прием данных обеих систем на собственные приемные станции.
Оба источника информации, т.е. AVHRR-NOAA, а в последнее время также MODIS-EOS, используются для целей пожарного мониторинга во многих странах (например, в Бразилии, Канаде, Финляндии). В США данные, получаемые с обеих систем, использовались во время катастрофических пожаров 2000 г. в штатах Монтана и Айдахо. В Финляндии разработана и отлажена национальная автоматическая программа приема, обработки и рассылки сообщений об обнаруженных лесных пожарах на места.
В нашей стране для проведения оперативного космического мониторинга в интересах служб пожароохраны лесов функционируют приемные центры, развернутые во многих городах. Так, создана ведомственная сеть станций Министерства Природных Ресурсов России с центрами приема спутниковых данных в гг. Москве, Екатеринбурге, Иркутске, Якутске, Южно-Сахалинске и Геленджике.
Информационная система "АВИАЛЕСООХРАНА"
Создана для обеспечения работ Центральной базы авиационной охраны лесов России (АВИАЛЕСООХРАНА). Работает с 1996 года. Система создавалась и развивается совместно специалистами Авиалесоохраны, Международного института леса, ИСЗФ СО РАН и ИКИ РАН. В системе реализована полностью автоматическая технология приема, обработки и распространения спутниковых данных. Сегодня система содержит автоматически обновляющуюся информацию о реальной горимости лесов, информацию о тушении лесных пожаров и результаты обработки спутниковых данные практически по всей территории России. В интересах центральной базы авиационной охраны лесов “Авиалесоохрана” работают центры на базе Института космических исследований РАН (Москва) и Института солнечно-земной физики СО РАН (Иркутск). В интересах МЧС создан Центр приема и обработки космической информации в г. Москве и развернуты лаборатории приема спутниковых данных в гг. Красноярске, Владивостоке, Анадыре.
Необходимо отметить сеть приемных центров Росгидромета – традиционного потребителя спутниковой информации как для целей прогноза погоды, так и для мониторинга состояния окружающей среды, включая мониторинг пожаров.
В интересах региональных служб пожарной охраны лесов работают областные приемные центры. Так, например, в г. Томске на базе 3-х станций приема информации со спутников серии NOAA (СФТИ, ИОА СО РАН и Управления "Томсксельхозлес") проводится мониторинг лесных пожаров в интересах Базы авиационной охраны лесов, Томского управления лесами, главного Управления ГО и ЧС по Томской области и Управления "Томсксельхозлес". В г. Сыктывкаре на базе лесной службы Комитета природных ресурсов по Республике Коми организован мониторинг лесных пожаров республики и соседних территорий. В г. Барнауле данные MODIS (приемная станция в Алтайском Государственном Университете) используются для принятия управленческих решений на территории Алтайского края. Региональные центры приема спутниковой информации работают также в гг. Ростове-на-Дону, Уфе, Элисте, Новосибирске, Якутске, Южно-Сахалинске, Нижнем Новгороде и др.
Центр Космического Мониторинга (Институт Солнечно-Земной Физики, РАН, Иркутск)
Установленный в Центре Космического Мониторинга комплекс позволяет получать информацию в режиме реального времени на территории всей Восточной Сибири и Дальнего Востока обработки данных по всей территории. В результате многолетней работы по разработке и созданию многоуровневой информационной системы пространственно-временного мониторинга состояния окружающей среды к настоящему моменту в Центре космического мониторинга создана Система оперативного обнаружения лесных пожаров. Впервые в Российской Федерации на примере данной системы показана возможность использования данных метеорологических ИСЗ серии NOAA для оперативного обнаружения пожаров в бореальных лесах Сибири. Площади пожаров при обнаружении из космоса составляют от 0,1 га и выше.
Проблемой спутникового мониторинга занимаются многие специалисты и учёные различных организаций и ведомств страны. Так, на третьей открытой всероссийской конференции СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, проходившей в ИКИ в 2005 году на секции Спутниковый мониторинг лесных пожаров был представлен ряд докладов.
|
