Технология мониторинга пожарной обстановки на территории Сибири

Начиная с весны и до поздней осени на территории России действуют лесостепные пожары, которые наносят колоссальный ущерб всей экосистеме. Спутниковые данные позволяют производить своевременное обнаружение очагов возгораний для дальнейшего принятия мер по их ликвидации и существенному снижению риска возникновения чрезвычайных ситуаций.

В Сибирском центре ФГБУ НИЦ «Планета» используется технология оперативного спутникового мониторинга пожарной обстановки, состоящая из двух подсистем. Первая подсистема решает задачи глобального мониторинга с использованием данных низкого разрешения и автоматизированных алгоритмов обработки. Во второй подсистеме применяется информация высокого разрешения, на ее основе проводится детальное дешифрирование и анализ.

Для мониторинга с частотой несколько раз в сутки пожарной обстановки на всей территории Сибири разработана автоматическая система поиска тепловых аномалий, использующая данные радиометров MODIS КА Terra, Aqua и VIIRS КА Suomi NPP, NOAA-20. В системе используются стандартные алгоритмы MOD14 для данных MODIS и AF750, VF375 для данных VIIRS. Для накопления и анализа результатов разработана база данных под управлением PostgreSQL и PostGIS. Оперативные результаты обработки отображаются на внутреннем геопортале центра в разрезе хронологии развития пожара в палитре «остывающей стали» за период от 1 до 30 суток. Далее программный модуль формирует табличный отчёт о точках вероятного возгорания в текстовом формате, который содержит координаты ТВВ, наименование ближайшего населенного пункта к ТВВ с указанием азимута и расстояния. Затем донесения оперативно рассылаются потребителям.

Для выделения фронта пожара и вычисления площади действующего пожара используется цифровая классификация, которая заключается в анализе каждого пиксела и отнесении его к тому или иному классу на основе разработанных деревьев решений с определенными эмпирически пороговыми значениями.

Оперативный анализ пространственного распространения дымовых шлейфов от действующих пожаров производится на основе RGB-композитов, которые позволяют отделить дымовые шлейфы от облачных образований.

Оценка и картографирование степени загрязнения атмосферы над территорией задымления по данным сенсора OMPS КА Suomi NPP осуществляется в автоматическом режиме. Полученные карты позволяют оценить значения концентрации аэрозольного индекса и потенциальное воздействие продуктов горения на различные экосистемы.

Показателем нанесенного ущерба от лесных пожаров является оценка площади выгоревшей территории. Состояние растительного покрова традиционно оценивается по значению нормализованного разностного вегетационного индекса NDVI. В разработанном алгоритме по средним значениям NDVI определяются кластеры, соответствующие повреждённой растительности, на основе которых формируется векторный слой и вычисляются площади гарей.

Комплексное использование спутниковой информационной продукции, полученной в рамках представленной технологии, значительно упрощает оперативное принятие решений по предотвращению и снижению ущерба от чрезвычайных ситуаций, связанных с природными пожарами. Постоянно пополняющиеся временные ряды спутниковых данных позволяют оценивать ущерб, нанесённый экосистеме лесов, а также отслеживать процессы естественного лесовосстановления на территориях пройденных огнем.