Тема 6. Мониторинг лесных пожаров

В последние годы леса России сильно пострадали от лесных пожаров. В частности, лета 1998 и 1999 годов были засушливыми, что в значительной мере способствовало повсеместному возникновению пожаров. Для России с ее огромной площадью, занятой лесными массивами, особенно актуально использование космической информации для мониторинга лесных пожаров и прогнозирования опасности их возникновения. Космический мониторинг имеет преимущества, например, перед авиаразведкой в части более высокой оперативности и площади охвата земной поверхности, а также более низких операционных расходов, что особенно важно, если учесть экономические трудности, переживаемые Россией.

В МЧС России проблеме мониторинга и оценки последствий лесных пожаров с помощью космических средств придается исключительно важное значение, так как это позволяет, в конечном счете, свести к минимуму людские и материальные потери. С 1997 года в системе МЧС России, во Всероссийском научно-исследовательском институте по проблемам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям (ВНИИ ГОЧС), проводят работы с целью оценки возможности использования космической информации для решения ряда задач, возложенных на министерство. Результаты работ показали, что информация, получаемая от средств дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) космического базирования может с успехом использоваться при выявлении и контроле природных и техногенных чрезвычайных ситуаций (ЧС). Кроме этого, с учетом полученных результатов в составе Агентства МЧС России по мониторингу и прогнозированию ЧС (далее «Агентства») был создан специализированный Центр приема и анализа авиационно-космической информации (в дальнейшем изложении «Центр»). С 1998 года создана и функционирует лаборатория приема и обработки космической информации в г. Красноярске, также являющаяся составной частью ВНИИ ГОЧС. В 1999 году заканчивается развертывание аналогичной лаборатории в г. Владивостоке. Центр и лаборатория соединены каналами приема-передачи информации, включая и оптоволоконные каналы.

Таким образом, в Агентстве создана территориально – распределенная система приема и анализа авиационно-космической информации, способная в оперативном режиме контролировать возникновение ЧС и проводить мониторинг потенциально опасных объектов и территорий, а также обеспечивать органы управления федерального и территориального уровней информацией для принятия управленческих решений.

Одной из функций указанной системы является оперативный контроль возникновения, динамики и развития лесных (торфяных, степных) пожаров на территории Российской Федерации. Для решения данной задачи Агентством используются, во-первых, программно-аппаратные комплексы приема и предварительной обработки информации от ИСЗ NОАА, разработанные Информационно-технологическим центром (ИТЦ) «СканЭкс» и установленные в гг. Москве и Владивостоке, а также станция приема космической информации Института леса СО РАН им. Сукачева в г. Красноярске. Во-вторых, имеется оперативный доступ к информации от ИСЗ «Ресурс-О1» №3. Для выделения очагов пожаров и подготовки данных для представления их в органы территориального управления используются пакеты программ ERDAS Imagine и ArcView, а также специальное программное обеспечение, разработанное ИТЦ «СканЭкс» и ВНИИ ГОЧС применительно к компьютерам типа Pentium.

В соответствии с имеющимися силами и средствами система позволяет:

· осуществлять контроль лесопожарной обстановки, практически, на всей территории Российской Федерации;

· оценивать и предоставлять информацию о параметрах лесных пожаров, координатах и площади очагов горения, удаленность очагов от объектов инфраструктуры, направление распространения пожаров;

· выявлять зоны и площади задымления от лесных (торфяных) пожаров с указанием населенных пунктов, оказавшихся в зонах задымления;

· обнаруживать не только действующие лесные (торфяные) пожары, но и пожары в стадии начала их развития (без образования дымовых шлейфов).

Система обладает следующими характеристиками:

- период обновления информации о лесных пожарах составляет 3-4 раза в сутки;

- время, затрачиваемое на выявление очагов пожаров и подготовку данных для передачи их в органы управления, составляет не более часа;

- минимально обнаруживаемая площадь очага горения составляет около 0,1-0,3га;

- передача информации в органы управления осуществляется в сети Internet со скоростью до 2Мбит/с.

Информация о лесопожарной обстановке передается в Центр управления в кризисных ситуациях (ЦУКС) МЧС России, региональные центры МЧС России и, кроме того, дополнительно может предоставляться в органы власти, а также в городские и областные управления ГОЧС. Кроме этого, информация о лесных пожарах, получаемая от средств ДЗЗ космического базирования, используется в МЧС России для подготовки данных и целеуказаний для наведения авиационных средств при организации тушения лесных пожаров, а также для контроля за их подавлением.

В программном обеспечении, разработанном во ВНИИ ГОЧС, для выявления очагов лесных пожаров используются «пороговый» и «контекстуальный» алгоритмы, хорошо известные и довольно подробно описанные в литературе [1, 2].

Предпочтение отдается контекстуальному алгоритму, так как он более приспособлен к оперативной работе. В настоящее время в институте проводятся работы по доработке указанных алгоритмов в плане уменьшения вероятности помех и повышения достоверности выявления очагов пожаров. В этих направлениях сделано следующее:

· основные помехи дает, в основном, различного вида облачность. Нами предложены дополнительные условия для улучшения селекции помех от нее;

· выявление «горячих» точек происходит в так называемом скользящем окне, в котором помехи уже отселектированы. Это позволяет проводить сравнение с температурой подстилающей поверхности не по всему снимку, где температура значительно меняется, а по заданной окрестности, размеры которой могут быть заданы оператором.

Оперативный мониторинг лесопожарной обстановки в Агентстве организован следующим образом:

· получение космических изображений с KA NOAA, калибровка по радиометрической температуре и преобразование их в формат системы ERDAS Imagine;

· выделение очагов пожаров посредством выбранного алгоритма;

· подготовка данных мониторинга для представления их в органы управления.

За лесопожарный сезон 1999 года Агентством зарегистрировано около 10200 очагов лесных (торфяных) пожаров на территории России. Наиболее сильно пострадали Московская, Тверская, Владимирская, Вологодская, Читинская области, а также Красноярский, Хабаровский и Приморский края. Кроме того, проводилась подготовка исходных данных по Московской области для организации облета очагов пожаров представителями администрации области. С этой целью были подготовлены карты с нанесенными действующими очагами пожаров (координаты очагов были получены по снимкам с KA NOAA). По результатам облета установлено, что ошибки координатной привязки для большинства из обследованных очагов пожаров составляла не более 1км.

С 1999 года в Агентстве проводятся работы по изучению возможности использования информации от средств ДЗЗ космического базирования для оценки ущерба от ЧС, в частности от лесных пожаров. В настоящее время оценка ущерба от лесных пожаров проводится в соответствии с «Инструкцией по оценке ущерба от лесных пожаров», введенной в действие приказом Федеральной службы лесного хозяйства России от 3.04.98 №53. Данные для оценки ущерба, включая координаты и площади гарей, собираются лесничествами на основании визуального наземного или воздушного осмотра гарей. Оценки площадей гарей, полученные таким способом, содержат значительные ошибки. Кроме того, для сбора всех необходимых данных для оценки ущерба на федеральном уровне требуется довольно продолжительное время.