Ежедневно получаемая космическая информация широко применяется для оперативного мониторинга природных пожаров. При этом используются современные ГИС-технологии, позволяющие объединить разнородную информацию с космическими данными.
Возможности космического мониторинга лесных пожаров определяются оперативностью съёмки, пространственным разрешением и доступностью снимков. В основном для мониторинга пожаров используются метеоспутники TERRA и AQUA с камерой MODIS , которые имеют высокую частоту обзора территории (благодаря широкой полосе захвата 2,5 - 3 тыс. км два метеоспутника обеспечивают 3-4 снимка в сутки на любой регион России) и высокую оперативность передачи информации. Для уточнения информации с метеоспутников, получения итоговых контуров прогоревших территорий, а также регистрации действующих пожаров используются снимки среднего разрешения Landsat и SPOT.
Информация о сканере MODIS представлена на сайтах:
Данные тепловых каналов радиометра обрабатываются по специальному автоматическому алгоритму MOD-14, выявляющему участки поверхности, которые имеют повышенную температуру - так называемые "горячие точки". Разрешение тепловых каналов радиометра - 1 км, однако на практике возможно выявление горения на меньшей площади. Иногда алгоритм может давать "ложные срабатывания", например, от нагретой железной крыши, факела на нефтепромыслах и пр., а небольшие пожары, наоборот, не фиксировать. Для каждой "горячей точки" имеется параметр уверенности ее регистрации - confidence. Тем не менее, данные по "горячим точкам" на данный момент являются доступным, оперативным источником данных о природных пожарах на больших территориях.
В настоящее время в России не существует единого источника информации, в котором можно было бы получить объективную информацию о лесных пожарах. У каждого из существующих источников есть свои достоинства и недостатки, и полную объективную картину ситуации с лесными пожарами можно получить только в одном случае - если пользоваться сразу несколькими независимыми источниками информации.
Источники данных космической съемки
Пожарная информационная система SFMS .
SFMS (ScanEx Fire Monitoring Service) - общедоступная система мониторинга лесных пожаров, основанная на космических снимках Terra, Aqua, LANDSAT 5 и SPOT4/5, разработанная инженерно-технологическим центром "СканЭкс" (Москва).
Система позволяет получить информацию о местоположении крупных и средних лесных пожаров на территории России за предшествующие несколько дней (от 4 до 14) с возможностью разбивки пожаров по датам в формате Google Earth. Во многом аналогична пожарной информационной системе FIRMS, но по умолчанию (для незарегистрированного пользователя) используются более высокие пороги вероятности отнесения "горячей точки" к пожарам, поэтому небольшие/начинающиеся пожары не видны. Содержит несколько дополнительных функций и возможности для пользовательской настройки (в том числе и настройки порога вероятности). Большим преимуществом перед FIRMS является более быстрая выкладка данных по "горячим точкам", а также возможность использования среднедетальных оптических снимков для верификации "горячих точек". Система начала работать в июне 2010 года; к началу пожарного сезона 2011 года планируется доработка сервиса, в том числе с возможностью оперативного перенацеливания камер Spot 4/5.
На основе системы SFMS и FIRMS реализуется проект
, в рамках проекта на сайте Прозрачного мира выкладывается ежедневная текстовая сводка о пожарах в Рамсарских угодьях и на ООПТ федерального значения, а на картографическом вебсервисе
http://oopt.kosmosnimki.ru/
информация визуализируется
.
Ресурс содержит границы ценных природных территорий, информацию о возгораниях и на ряд проблемных участков - снимки высокого разрешения. На сайте представлена информация не только по пожарам, но также и по другим угрозам ООПТ.
Летом 2010 года данные о пожарах также выкладывали Яндекс.Карты
Пожарная информационная система FIRMS
FIRMS (Fire Information for Resource Management System) - пожарная информационная система для целей управления природными ресурсами.
Общедоступная система мониторинга лесных пожаров на базе снимков Terra, Aqua разработана группой специалистов Университета штата Мэриленд в сотрудничестве с Национальным агентством США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Система охватывает весь мир и позволяет получать информацию о местоположении крупных и средних лесных пожаров за предшествующие 24 или 48 часов (по выбору пользователя), в формате Google Earth или в окне браузера. Позволяет получать информацию о крупных лесных и средних пожарах.
«Пожарная» часть информационной системы дистанционного мониторинга ИСДМ-Рослесхоз
Система ИСДМ-Рослесхоз в части мониторинга лесных пожаров основывается на космических снимках Terra, Aqua, NOAA и близка к информационным системам FIRMS и SFMS. В отличие от них, она не является в полной мере общедоступной (бесплатный доступ ко всей информации предоставляется только органам управления лесами, а остальные организации могут получить полный доступ на коммерческой основе).
Спутниковые данные о текущей пожарной обстановке на официальном сайте ФГУ «Авиалесоохрана»
Предыдущая версия этой системы (продолжающая работать, но позволяющая получить лишь минимальную информацию о пожарах) по-прежнему размещена на специализированном сервисе сайта ФГУ «Авиалесоохрана»
EOStation-СканЭкс
Частично открытая система, представляет доступ к векторным маскам "горячих точек" в формате.shp и спутниковым снимкам. Общая информация о пожарах с примерным местом возгорания доступна бесплатно, более детальные данные поставляются за плату.
Европейская система мониторинга пожароопасной ситуации в лесах
Англоязычный информационный портал, отражающий текущей уровень опасности лесных пожаров и прогноз на ближайшие пять дней (на основании комплекса метеорологических и иных данных). Прогноз охватывает страны Европейского Союза и прилегающие территории, в том числе самые западные регионы России, на восток примерно до Архангельска. Прогноз обычно достаточно качественный, равно как и анализ текущего уровня пожарной опасности.
Источники исходных данных MODIS
Исходные данные MODIS на весь мир предоставляет NASA.
На сайтах, представленных ниже, есть 3 типа данных о пожарах: оперативные, после каждого пролета спутника, и обобщенные данные за сутки и за 8 дней (выкладываются с задержкой 1-3 недели). Так же можно скачать и сами спутниковые снимки. Предоставляются в растровом формате hdf и требуют довольно сложной обработки и перевода в векторный формат.
Инструкция по использованию поисковой системы WIST на сайте GIS-Lab
Аналитические и новостные сервисы
Раздел «Лесные пожары» Лесного форума Гринпис России
Раздел форума, посвященный проблеме лесных пожаров. Сюда же перемещаются новости, посвященные лесным пожарам.
Карта помощи пострадавшим от лесных пожаров
Сайт принимает сообщения о новых пожарах, о тех, кто нуждается в помощи, и о тех, кто хочет помочь. Кроме того, через "Карту" можно сообщить и получить информацию о проблемах леса и его восстановлении в Вашем регионе, поскольку состояние леса - один из значимых факторов, который может определить масштабы возможных пожаров.
Всемирный центр мониторинга пожаров (GFMC )
Обзоры природных пожаров по странам. Англоязычный информационный портал, представляющий информацию о текущей ситуации с лесными пожарами по основным странам и регионам мира. Данные основываются в основном на спутниковой съемке Terra, Aqua. Основным информационным партнером GFMC в России является Институт леса им. Сукачева (Красноярск). Данные о площади лесных пожаров практически всегда в несколько раз расходятся с "официальными" данными Рослесхоза и МЧС.
Сводка чрезвычайных ситуаций на официальном сайте МЧС
Смотрите в правой части экрана календарь с подзаголовком "Сводка ЧС" - надо выбрать нужную дату.
Данные обновляются ежедневно, в том числе в выходные и праздничные дни. Данные основываются на отчетности органов управления лесами, переработанной неким не вполне понятным образом. Качество данных "официальное". Дополнительную информацию можно получить на сайтах главных управлений МЧС по конкретным субъектам Российской Федерации.
Информационный портал «Лесные пожары»
Информационный портал, содержащий основные новости и обзорно-аналитические материалы, связанные с лесными пожарами в России. Новости и аналитические материалы обновляются регулярно, но оперативная статистическая информация о пожарах отсутствует.
Оперативная информация о лесных пожарах Федерального агентства лесного хозяйства
Данные обновляются ежедневно (в пожароопасный период), кроме выходных и праздничных дней. Приводится сравнение с аналогичными показателями прошлого года. Данные основываются на официальной отраслевой отчетности и не отражают пожары в тех лесах, которые официально (по новому лесному законодательству) лесами не считаются - например, в лесах и лесополосах на землях сельскохозяйственного назначения. Качество данных вполне "официальное", т.е. примерно "как у новостей в телевизоре".
Пожары могут принести колоссальный ущерб природе и, чтобы избежать его последствий, производят мониторинг лесных пожаров. Способы различные: есть проверенные временем визуальные осмотры, также практикуют наблюдение с помощью спутников и современной техники. Эффективно использовать системы мониторинга лесных пожаров в комплексе. В Российской Федерации действуют профильные службы и учреждения для сбора, анализа и структурирования данных.
Визуальный осмотр
В некоторых лесах можно встретить специальные вышки. Эти строения выступают в роли наблюдательных пунктов. Их строительством обычно занимаются лесные хозяйства. Вышки оборудуют средствами связи, на наблюдательном пункте есть азимутальный круг. Он нужен для определения направления пожара.
Лес делят на территории по радиусу обзора с такой башни – 5-7 км. Вышки строят из дерева, но в последнее время многие элементы их конструкции меняют на металлические. Срок жизни строений с наблюдательными пунктами из дерева менее 10 лет.
Осмотр лесных территорий осуществляет специальный человек. При обнаружении пожара он определяет его направление, возможную опасность и передает информацию на диспетчерский пункт через радио или телефонную связь.
Проблема этого способа мониторинга в малочисленности наблюдательных вышек и работников. Раньше лесничих было на порядок больше, сейчас их количество сократилось в несколько раз.
На части наблюдательных вышек устанавливают видеокамеры. Это не решает основной проблемы, потому что за съемкой должен наблюдать человек в оборудованном пункте. Если система видеонаблюдения автоматизирована, то задача упрощается, но в большинстве камеры требует ручного управления.
Помимо этого, съемка ведется в одном направлении, поэтому необходимо установить несколько камер. Вышки сотовой связи тоже используют для мониторинга. На них устанавливают тепловизоры и видеокамеры.
Исследования с помощью спутников
Один из самых недорогих способов – это спутниковый мониторинг. Спутники с помощью сканеров делают снимки в инфракрасном спектре. Это позволяет узнать разницу температур и определить, где идут лесные пожары.
Данные и снимки обрабатываются на космическом аппарате, где исправляют искажения, делают привязку к географическим точкам. Последний этап обработки, который включает цифровой анализ, визуальное дешифрирование и интерпретацию снимков, производят в автоматическом или интерактивном режиме.
Информацию о лесных пожарах можно увидеть на специальных сайтах, например . Созданы федеральные системы мониторинга лесных пожаров. Они составляют общую картину, используя данные визуального осмотра, спутниковых снимков и других методов мониторинга.
Этот дистанционный метод входит в список функций экологического мониторинга. С помощью спутников также получают метеорологические характеристики, данные о техногенной обстановке, разливе рек, динамике снежных покровов, тепловых выбросах. Каждой области применения соответствует определенный канал, его обозначают цветом.
Карта пожаров в России доступна всем заинтересованным пользователям.
Информация обновляется в среднем 4 раза в день. Это усложняет идентификацию возгораний и снижает оперативность помощи пожарной охраны. Периодичность обновления зависит от времени пролета спутников по орбите. Основные данные предоставляет серия американских спутников NOAA.
Работают и частные спутники, их снимки отличаются точностью и детальностью, но стоят дороже общедоступных. Поэтому наряду с космоснимками используют данные визуального осмотра. На карте пожаров указывают точки пожаров и возможные причины их возникновения. Существует индийская система спутникового мониторинга.
На точность космоснимков влияют многие факторы. Например, повышенная облачность мешает как обнаружению лесных пожаров, так и определению их размера. Очаги возгораний на картах могут не совпадать с реальными, но их примерные координаты очерчены границами.
То есть на карте показана область, где есть очаг. Несколько пожаров на карте обычно объединяют в единый кластер. В этом случае точность также не достоверная. По этим данным определяют площадь пожара и скорость его распространения в лесах. Есть возможность получать оповещения о выявлении лесных пожаров, если оформить подписку на соответствующем сервисе.
Альтернативные методы
В качестве вспомогательных методов мониторинга лесных пожаров называют также осмотр территорий с воздуха. Наблюдение осуществляют с вертолетов, самолетов. В последние годы применение в этом направлении нашли беспилотные летательные аппараты, которые делают видеозаписи.
Стоимость всех перечисленных способов высокая. Из-за этого невозможно организовать непрерывный мониторинг в лесной зоне. Однако при возможности и достаточном финансировании летательные аппараты позволяют получать точную информацию в режиме реального времени. Кроме того, авиация способна тушить пожары при их обнаружении.
В России для тушения и мониторинга лесных пожаров с помощью вертолетов и пожарных самолетов создано федеральное учреждение «Авиалесоохрана». В состав экипажа воздушного судна входит летчик, парашютист-пожарный и десантник-пожарный, которые прошли специальную подготовку.
Статистика
Помимо наполнения интерактивной карты лесных пожаров, ведется их статистика. Она имеет не только информационный характер. На основе полученных данных анализируют причины возгораний, скорость их распространения.
Это необходимо для , составления прогнозов, организации эффективного тушения. По пожарной опасности определяют экономический ущерб. Статистические данные и картографирование позволяют отличать пожары от техногенных источников тепла, которыми могут быть производственные объекты.
Первые записи о лесных пожарах в летописях датированы 1724 годом. Уже тогда были призывы сохранить угодья от огня. Во времена царской России данные уже упорядочивали. Сегодня информация о лесных пожарах сводится в таблицы. Статистику ведут ведомства и службы.
По данным Росстата последние массовые пожары были зафиксированы в летний период 2010 года. Однако их количество не рекордное, экологический и экономический ущерб был причинен вследствие больших территорий, охваченных огнем, и задымлением.
В 2010 году в общей сложности произошло более 39000 лесных пожаров. Тогда сгорело на корню около 150000000 м 3 лесов. Аналогичные масштабы лесных пожаров наблюдали в 1998 году. По количеству пожаров лидирует 2002 год – 434000 возгораний, но последствия не столь плачевны.
Карта лесных пожаров, разработанная компанией «Сканэкс» отображает очаги возгорания в реальном времени как по России (слой ScanEx), так и по всему миру (слой FIRMS).
На отдалении видны круги, отображающие примерную силу и масштаб пожаров для каждой местности.
Чем больше круг - тем больше очагов в нем.
При увеличении карты, очаги возгорания (или термоточки) отображаются красными квадратиками:
Поверх обычных спутниковых снимков можно наложить ежедневные, сделанные спутниками TERRA и AQUA фотографии.
Контуры снимков:
Сами снимки:
Одну точку могут захватывать несколько разных фотографий, сделанных в разное время, под разными углами, и с разной облачностью. Поэтому для переключения переключиться между снимками можно кликать на них мышкой.
При клике на какой-либо снимок он “падает в самый низ”. Это не интуитивно и не удобно, но привыкнуть можно. В любом случае глядя на конкретный пожар, можно сделать несколько кликов подряд, чтобы найти лучший снимок.
Выгоревшие площади видны на ежедневных снимках как темно-коричневые пятна.
Например здесь видны не только «шрамы» от летних пожаров этого года, но и прошлогодние, которые уже начали затягиваться (светло-коричневые с зеленым оттенком):
снимок от 17 августа 2014
Еще несколько пятен , каждое из которых длиной более 40 километров. Чтобы понять масштаб бедствия - приведем сравнение: каждое пятно по площади больше Петербурга
снимок от 17 августа 2014
Но на ежедневных снимках есть и странные вещи - водоемы (озера и реки) окрашены ярко-красным (как очаги пожаров). Предположительно данный эффект возникает из-за того что спутники снимают в мультиспектральных режимах, и скорее всего вода отражает те части спектра, которые спутник (или софт, обрабатывающий снимки) интерпретирует как "горячий".
На фото - черное море
А вот анимированная карта пожаров по всему миру за 2012 год (по месяцам). Можно проследить как меняется интенсивность и количество пожаров в зависимости от времени года.
На следующей анимации показано с какой скоростью может распространяться пожар в степи при сильном ветре.
