Оперативный спутниковый мониторинг пожарной обстановки

В середине горящего лета 2010 года ИТЦ СКАНЭКС запустил новый публичный сервис, основанный на данных оперативной спутниковой съемки.
Главная цель проекта – доведение до широкого круга пользователей результатов дистанционного мониторинга пожаров. Сервис «Космоснмики - Пожары» ориентирован как на широкую аудиторию интернет-пользователей, так и на специалистов. Основными задачами данного сервиса являются оперативность донесения информации о пожарах и ее широкая доступность. С этой целью все данные выкладываются на геопортал (http://fires.kosmosnimki.ru), что обеспечивает удобный просмотр этих данных и связанной тематической информации.

В качестве базовой компоненты сервиса используется технология, основанная на алгоритме автоматического детектирования пожаров по «тепловым» каналам спутниковой съемки MODIS (спутники Terra / Aqua, продукт MOD14). Область мониторинга включает в себя всю территорию России и территории соседних стран, попадающих в зону видимости сети приемных станций ИТЦ СКАНЭКС, на основе которой осуществляется прямой прием спутниковых данных. В дополнение к базовым изображениям низкого разрешения съемки MODIS, в сервис мониторинга пожаров интегрированы оперативные снимки высокого разрешения со спутников Landsat / Spot.
Дополнительная информация включает: оперативные метеоданные и прогноз погоды, границы торфяников, границы выгоревших территорий, границы заповедников и национальных парков etc.
Разработчики сайтов и веб-приложений могут использовать специальный интерфейс сервиса (API) для встраивания интерактивной карты пожаров с подключенными оперативными спутниковыми снимками или использовать прямой доступ (RESTfull API (JSON, XML, CSV) ) к базе данных пожаров.
В ряду других разработок, нововведением 2011 года стала автоматическая группировка отдельных термоточек MOD14 в кластеры вероятных пожаров. Поскольку реальные пожары по площади часто превышают размер одного пикселя съемки в термальном канале MODIS, алгоритм автоматически детектирует несколько компактно расположенных точек, являющихся на самом деле очагами одного и того же пожара.
Алгоритм кластеризации основан на предположении о том, что отдельные точки пожаров будут группироваться в пространстве и времени, если они являются частью одного опасного лесного или степного пожара, а очаги-одиночки и небольшие пожары-однодневки – это либо неопасные сельхоз палы, либо результаты ошибки алгоритма, которые можно смело отбросить. Изменив параметры кластеризации и проанализировав архивные данные пожаров за длительный срок, можно получить выборку вероятных техногенных источников, таких как факелы от сжигания попутного газа при разработках нефтяных и газовых меторождений, которые характеризуются плотным скоплением термоточек в одной небольшой области.
С помощью инструментов верификации, основанных на более детальных снимках SPOT4 и Landsat5, были получены результаты, свидетельствующие о том, что очаги пожаров, задетектированные на площади оцифрованных гарей имеют значительно большую вероятность быть частью кластера, чем другие очаги за тот же период.

Кроме того, специалистами ИТЦ СКАНЭКС была проведена экспериментальная работа по обнаружению очагов пожаров низкой интенсивности, таких, как очаги торфяных пожаров. Поводом послужило то, что пожары низкой интенстивности и малоразмерные очаги с недостаточно высокой вероятностью удается обнаружить по данным съемки MODIS (спутники Terra и Aqua) или AVHRR (спутники NOAA и METOP), из-за недостаточного разрешения этой съемки. Полученные результаты позволяют говорить о возможности успешного применения сканеров высокого разрешения SPOT 4/5 для обнаружения пожаров малой интенсивности, в том числе торфяных, которые не детектируются датчиками низкого разрешения. Наиболее высокой информативностью обладают изображения, полученные в коротковолновой части ИК диапазона (SWIR, 1.58–1.75 мкм). В ходе эксперимента с помощью спутников SPOT 4/5 были обнаружены очаги пожаров на торфоразработках в виде термальных аномалий, существование которых было подтверждено при наземной проверке.

В целом, следует говорить о таких стратегических задачах проекта, как улучшение детальности и достоверности оперативных данных, создание инструментов верификации и общественного мониторинга, проводимого силами широкого круга пользователей, на основе данных спутниковой съемки и других источников.