Лесные пожары: глядя из космоса Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Социально-экономические и гуманитарные науки

УДК 629.783

А. А. Чучуркина, Ю. П. Станиславчик Научный руководитель - С. А. Беляков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ: ГЛЯДЯ ИЗ КОСМОСА

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.

Своевременное обнаружение очагов пожаров и определение их характеристик - одна из серьезнейших задач. 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 [3].

Обнаружение пожаров на снимках Земли из космоса возможно благодаря значительной разнице температур земной поверхности (обычно не выше 10-25 °С) и очага пожара (300-900 °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 1100 м и полосой обзора - 3000 км) и EOS (спутники Terra и Aqua с установленным на них радиометром MODIS с пространственным разрешением 250, 500, 1000м и полосой обзора 2330 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 [3].

Уже к началу августа 2010 г. привлеченные аппараты обнаруживали более 300 «горячих точек» ежедневно. Данные, полученные спектрометрами MODIS, используются международными центрами слежения за пожарами, один из которых расположен в германском Дуйсбурге. Кроме того, данные о пожарах публикуются на специальном сайте, созданном

российской компанией СКАНЭКС. С помощью собственной технологии GeoMixer API карта с пожарами была встроена в официальный сайт МЧС России. Учитывая чрезвычайную пожароопасную обстановку, сложившуюся в августе во многих регионах России, СКАНЭКС бесплатно предоставлял данные оперативной спутниковой съемки среднего и высокого пространственного разрешения местным органам МЧС РФ, администрациям регионов и организациям, ведущим борьбу с пожарами [1].

Из космоса, впрочем, видно не всё. Эксперты NASA отмечают, что большое количество очагов пожаров спутник не может обнаружить, поскольку они скрыты плотной пеленой дыма. Спутники, однако, способны получать информацию не только в видимом диапазоне, но и более широком спектре, определяя распространение других продуктов горения. Сенсоры фиксируют «ложные цели» - горящие факелы и нефте- и газоперерабатывающих заводов, домны металлургических комбинатов и другие контрастные источники тепла [2].

В условиях постепенной ликвидации пожаров встала задача оценки ущерба и восстановления территорий. Детальные спутниковые снимки позволили анализировать последствия стихийного бедствия и оценивать площадь выгоревших участков местности.

Однако автоматические алгоритмы распознавания требуют специальной настройки, а также верификации. В связи с этим компания СКАНЭКС обратилась к международному сетевому сообществу OpenStreet-Map (OSM, создает открытые пользовательские карты) с предложением участвовать в проекте «инвентаризации» нанесенного пожарами ущерба, который стартовал 16 августа. Участники проекта выбирали места, пострадавшие от пожаров, обводили контур лесной гари векторной линией и помечали выбранный участок специальной меткой. На сайте размещалась подробная инструкция для «пожарных картографов». Результаты отрисовки публиковались в виде ежедневно обновляемого слоя на портале «Пожары -Космоснимки» и были доступны для скачивания [1].

По заверениям специалистов СКАНЭКС, Центр планирует усовершенствовать сервис к началу пожарного сезона 2011 г. Например, получены интересные результаты по комбинированной оптической и радиолокационной съемке пожаров в квадрополяри-зационном режиме. При разработке соответствующих алгоритмов комплексной обработки данных оптики и радаров в будущем можно будет определять площадь, пройденную огнем при крупных лесных пожарах, даже в условиях плотной облачности [1].

Секция «Менеджмент в наукоемких производствах»

Очевидно, что необходимость совершенствования технологии дистанционного мониторинга пожаров остро назрела. Из-за пожаров выгорело более 10 млн га территории России, включая леса, в том числе заповедные. В этой связи усилия СКАНЭКС заслуживают всяческих похвал. Но для России, где лес является национальным достоянием, видимо и частные инициативы требуют государственной поддержки.

Библиографические ссылки

1. И дым отечества из космоса им виден // Новости космонавтики. 2010. № 10. С. 26-27.

2. Дым над Россией: взгляд из космоса. URL: http://www.chaskor.ru/article/dym_nad_rossiej_vzglyad_i z_kosmosa_19024.

3. Лесные пожары, лето 2010. URL: http://meteovlab.meteorf.ru/index.php?option=com_conte nt&view =article&id=401:-2010-&catid=40:2008-10-27-08-00-12&Itemid=95&lang=ru.

© Чучуркина А. А., Станиславчик Ю. П., Беляков С. А., 2011