Раннее обнаружение лесных пожаров из космоса

Успешное решение проблемы раннего обнаружения лесных пожаров в значительной степени зависит от учета влияния атмосферы на изображения земной поверхности в момент наблюдения ее из космоса. Назовем два основных подхода к решению проблемы атмосферной коррекции спутниковых изображений подстилающей поверхности (ПП), получаемых в различных спектральных диапазонах (видимый, ближний ИК, тепловой). Первый из них является приближенным, он основан на различных допущениях, характер которых зависит от задачи, их использование позволяет упростить решение в случае массовой рутинной обработки больших объемов спутниковой информации. Например, в задаче спутниковых измерений температуры ПП осуществляется учет поглощения излучения водяным паром, но нет учета влияния аэрозоля и облачности. В задаче детектирования высокотемпературных источников вообще отсутствует учет влияния атмосферы.
Другой подход связан с применением последовательного физического метода моделей переноса излучения (или RTM метода), где используется теория переноса оптического излучения земной поверхности через многокомпонентную среду (атмосферные газы, аэрозоль, облачность) совместно с оперативной информацией о параметрах оптико-метеорологического состояния атмосферы в момент проведения мониторинга земной поверхности из космоса. Несмотря на сложность этого подхода и трудоемкость проведения большого объема вычислений, именно физический подход к решению задачи атмосферной коррекции спутниковых данных обеспечивает максимальную точность её решения. К тому же стремительное развитие вычислительных средств, применение вычислительных кластеров и суперкомпьютеров, а также методов параллельного программирования делают возможным успешную реализацию RTM-подхода для использования его на практике наравне с приближенными методами.
В Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН этот подход активно развивается последнее десятилетие. Для этого наряду с уже известными работами в области ДЗЗ используются новейшие знания по атмосферной оптике, теории переноса оптического излучения через атмосферу, оригинальные методические, алгоритмические и программные разработки сотрудников ИОА. Практическим результатом этих работ стал программный комплекс тематической обработки данных спутниковых систем EOS/MODIS и NOAA.
В докладе рассмотрены теоретические основы физического (RTM) подхода к решению проблемы атмосферной коррекции спутниковых изображений подстилающей поверхности, проведен сравнительный анализ двух конкурирующих подходов (приближенного и физического), дано описание разработанного в ИОА программно-алгоритмического обеспечения атмосферной коррекции, рассмотрены примеры его практического использования.
Авторы благодарят д.т.н. Е.А. Лупяна за многолетнюю поддержку работы. В настоящее время работа выполняется в рамках государственных контрактов ГК-02.740.11.0674, ГК-14.740.11.0204 и заказного интеграционного проекта СО РАН (№ 9).