В Казахстане в 2006 году разработали проект «Создание космической системы дистанционного зондирования Земли Республики Казахстан»

Цель проекта - создание космической системы дистанционного зондирования Земли (далее - ДЗЗ) Республики Казахстан, включающей два спутника ДЗЗ, наземного комплекса управления спутниками и наземного целевого комплекса для приема и обработки космических данных.

Рис 1 Структура космической системы ДЗЗ

Космическая система дистанционного зондирования Земли Республики Казахстан будет состоять из космической и наземной части.

Космическая часть системы будет состоять из двух космических аппаратов, относящихся по высоте рабочей орбиты к низкоорбитальным космическим аппаратам.

Реализация проекта «Создание системы дистанционного зондирования Земли Республики Казахстан» позволит решить следующие задачи:

• предупреждение, мониторинг и оценка последствий чрезвычайных ситуаций;

• разведка и добыча полезных ископаемых и энергоносителей;

• контроль имущества и состояния инфраструктуры;

• экологический мониторинг;

• мониторинг степных и лесных пожаров;

• картографирование;

• учет, планирование  и контроль земле - и лесопользования;

• мониторинг состояния сельскохозяйственных и лесных угодий.

Период этого реализации проекта - 2006-2014 годы.

В настоящее время ведется разработка подсистемы прогнозирования лесных пожаров. Возможно, полезным окажется использование модели тушения пожара прогнозированием с помощью ДЗЗ, основанных на использовании программного обеспечения компьютера.

2 Экспериментальная часть

По данным исследования канадской модели распространения пожара CFFBPS (Canadian Forest Fire Behavior Prediction System) форма распространения пожара напоминает окружность, эта окружность движется по направлению ветра и превращается в эллипс (Рис 2)

Направление ветра

Рис 2 Общая схема распространения пожара

Уравнение окружности имеет вид:

(х – х₀)²+(у – у₀)²=R², где х₀,у₀ – координаты центра окружности или центра пожара, R – радиус окружности.

По данным ДЗЗ, полученным со спутника, мы имеем несколько входных данных, необходимых для моделирования динамики пожаров. В Казахстане имеется несколько спутников, данные которых мы и использовали для создания модели проектирования распространения пожара.

И спользуя спутник MODIS, определяем место положения источника пожара по координатам и наносим на нашу карту координаты центра нашей окружности, а также определяет распространение пожара, т.е. радиус окружности.

Рис 3 Зоны радиовидимости приемных станций

Необходимые для моделирования динамики пожаров данные о метеоусловиях в рамках данной работы мы получили от Казгидромета или Росгидромета.

Рис 4 Данные Казгидромета и Росгидромета

Эти данные включают основные характеристики, влияющие на пожар, такие как скорость и направление ветра, температура воздуха и точки росы, количество осадков.

Данные о горючих материалах можно получить на основе карты растительного покрова Казахстана. В качестве исходных спутниковых данных для проведения исследования можно использовать снимки спутников NOAA (англ. National Oceanic and Atmospheric Administration, Национальное управление океанических и атмосферных исследований) с пространственным разрешение 1 км. 

Рис 5 Снимки со спутников NOAA

При моделировании, считаем, что клетка заполнена однородно заполненным типом земного покрова, а его характеристики не зависят от времени года и местоположения на территории Казахстана. Данные о рельефе получены по карте со спутника

Рассмотрим модель распространения пожара по данным ДЗЗ с помощью программной среды Excel, взяв за исходные данные точку возникновения пожара, радиус пожара и направление ветра. И вычислим, как будет распространяться пожар в зависимости от этих величин.

Для составления модели прогнозирования пожара мы выбрали программную среду Microsoft Office Excel 2003-2007. Мне понадобились знания, полученные из уроков географии, математики, физики, информатики. Это:

• Направление ветра;

• Формула для уравнения окружности;

• Перевод данных из одних единиц в другие;

• Функции Microsoft Office Excel 2003-2007 и т.д.

Из уравнения окружности (х – х₀)²+(у – у₀)²=R² вывел зависимость переменной х от R, х₀, у₀, у, получил х= и y=

Из параметрического представления уравнения окружности, которые больше подходит к построению окружностей в MS Excel, получил

x=х₀+R*cos φ

y=y₀+R*sin φ, где R – радиус пожара, φ – угол 0≤φ<2π, х₀, y₀ – координаты начальной точки пожара

Так скорость ветра со спутника получаем в метрах в секунду, переведем м/с в км/ч, т.е. 3600V/1000, чтобы определить перемещение пожара через час.

Далее находим приращение центра окружности в зависимости от направления ветра,

Рис 6 Направления ветра

Т .к. при направлении ветра на С-В, С-З, Ю-В и Ю-З, получили вектор

x,y

х₀, у₀

Следующими начальными точками будут точки x,y из предыдущего вычисления.

Далее составим таблицу зависимости изменения координат от направления ветра:

Направление ветра	Координата х	Координата у
С	0	+
З	-	0
Ю	0	-
В	+	0
С-В	+	+
С-З	-	+
Ю-З	-	-
Ю-В	+	-

Условные обозначения: 0 – нет изменения координаты

- - вычитание приращения

+ - добавление приращения

Получили формулу изменения центра смещения пожара в зависимости от направления ветра:

x=х₀+V*координата по х в зависимости от направления+R*cos φ

y=y₀+ V*координата по у в зависимости от направления+ R*sin φ

Сделаем перевод градусов углов φ в радианы, т.к. программа Microsoft Office Excel использует при подсчете в формулах углы в радианах.

Рад=град* π/180

Угол, град	Угол, рад
0	0
20	0,349066
40	0,698132
60	1,047198
80	1,396263
100	1,745329
120	2,094395
140	2,443461
160	2,792527
180	3,141593
200	3,490659
220	3,839724
240	4,18879
260	4,537856
280	4,886922
300	5,235988
320	5,585054
340	5,934119
360	6,283185

Перенесем эти данные в программную среду Microsoft Office Excel 2003-2007.

Для нанесения данных нам понадобилась карта поселка Бурабай сделанная со спутника.

Масштаб карты составляет 1:50000.

Нанесем на карту, согласно показаниям спутника точку пожара. Находим радиус пожара и обозначаем на карте. Затем по данным полученным со спутников Земли найдем приращение и нанесем его на карту, тем самым согласно нашим вычислениям, можем узнать территории распространения пожара через определенное число часов.