Анализ возможностей адаптации технологий мониторинга пожаров по данным MODIS к данным VIIRS

Спутниковые данные в настоящее время являются практически единственным инструментом мониторинга явлений и объектов на глобальных территориях. В частности, сведения об активном горении, получаемые по данным приборов среднего пространственного разрешения MODIS спутников Aqua и Terra, позволяют проводить как оперативный мониторинг, так и оценку накопленных с 2001 года данных о пожарах на территории всей Российской Федерации. Технологии мониторинга пожаров по таким данным в настоящее время применяются в целом ряде информационных систем, в частности, ИСДМ-Рослесхоз [1], сервисах "Созвездие Вега" [2,3] и многих других, и используются не только для получения информации об активном горении, но и для получения оценок состояния пожаров и их последствий, в том числе, пройденных огнём площадей. По информации НАСА миссии Aqua и Terra подходят к концу своего эксплуатационного срока и завершатся ориентировочно в 2025 - 2026 годах. Таким образом, крайне актуальной является проблема замещения их данных в системах мониторинга для продолжения однородного ряда наблюдений.
В 2011 и 2017 годах были запущены аппараты NPP и NOAA-20 с прибором VIIRS на борту, который обеспечил получение информации ДЗЗ в спектральных каналах, необходимых для выявления термических аномалий. Для этого прибора доступны открытые и бесплатные сервисы предоставления продуктов с информацией о пожарах и программные пакеты обработки. Благодаря этому стало возможным широкое использование этих данных в системах дистанционного мониторинга пожаров совместно с информацией, все еще получаемой с приборов MODIS. Данные VIIRS для оценки площадей, пройденных пожарами, используются с 2017 года [4,5,6].
К сожалению, мониторинг пожаров только по данным VIIRS без корректировки имеющихся инструментов невозможен. Так как размеры пикселов MODIS и VIIRS отличаются (разрешение пиксела MODIS в надире - 1 км, пиксела VIIRS - 375 м), площади пожаров, полученные по данным VIIRS, сильно занижаются. Кроме того, так как число сеансов VIIRS за сутки сопоставимо с MODIS (несколько раз в сутки), а площадь пиксела меньше примерно в 7 раз, наблюдаемые на данных MODIS крупные пожары на данных VIIRS распадаются на более мелкие, что также меняет статистику.
В связи с этим для обеспечения корректного перевода технологий мониторинга пожаров только на данные VIIRS был проведён ряд экспериментов. В ходе этих экспериментов нами искусственно изменялись размеры пикселов полученных термических аномалий VIIRS, рассчитывались площади пожаров и сравнивались с рядами, полученными только по данным MODIS. В результате получены предварительные коэффициенты масштабирования для пикселов VIIRS, при которых сравниваемые площади единичных пожаров, а также суммарные годовые площади пожаров близки по значениям к данным MODIS.
Таким образом, при завершении эксплуатационного срока спутников Aqua и Terra для продолжения работы систем дистанционного мониторинга пожаров с сохранением преемственности ряда данных представляется возможным перейти на данные VIIRS с соответствующей корректировкой размеров пикселов.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках темы «Мониторинг» (гос. регистрация № 122042500031-8). Работа проводилась с использованием возможностей ЦКП «ИКИ-Мониторинг» [2], включая УНУ "Вега - Science" [3].