Распознавание и прогнозирование лесных пожаров на базе ГИС-технологий
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
ка - NOAA-12, NOAA-14 и NOAA-K(15). Эти спутники обращаются на почти круговых, солнечно-синхронных орбитах с высотой 850 км и наклонением около 90о. Одновременно на орбите находятся не менее двух спутников, что позволяет получать информацию о состоянии окружающей среды заданного региона с периодичностью не менее 4 раз в сутки и, как правило, в утренние и вечерние часы местного времени. На широтах России соседние ветки спутника тАЬзаметаюттАЭ всю поверхность Земли без пропусков. Для полного покрытия всей России необходимо 5-6 пролетов спутника.
Основной поток информации, поступающей с ИЗС NOAA, составляют данные прибора AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer). Информация поступает в цифровом виде, что значительно повышает помехозащищенность.
Прибор AVHRR измеряет собственное и отраженное Землей излучение в пяти спектральных каналах: 0,58-0,68; 0,725-1,1; 3,55-3,93; 10,3-11,3; 11,5-12,5 мкм. В режиме HRPT на Землю передаются данные со всех пяти каналов в цифровом виде, с пространственным разрешением ~1 км на частоте 1,7 Ггц. Изображение захватывает полосу на земной поверхности шириной около 2500 км по трассе пролета спутника.
В соответствии с международным соглашением о свободном использовании информации с метеорологических ИСЗ - тАЬOpen skiesтАЭ, каждый пользователь, имеющий приемную станцию, может получать информацию непосредственно с этих спутников. Одной из таких станций является станция тАЬScanorтАЭ, которая была приобретена Институтом солнечно-земной физики (ИСЗФ) СО РАН в декабре 1993г., при финансовой поддержке администрации Иркутской области для решения задач охраны окружающей Среды.
Установленный в ИСЗФ СО РАН аппаратурно-программный комплекс приема и обработки данных дистанционного зондирования, позволяет получать данные об отражательных свойствах объектов в видимом диапазоне и об их температуре, используя данные инфракрасных каналов. Отметим, что данные инфракрасных каналов позволяют определять температуру поверхности с точностью лучше 1 градуса. Известно, что основным дешифровочным признаком очага пожара является его инфракрасное излучение, максимум которого приходится на спектральный диапазон 3,1-3,7 мкм, т.е. на третий канал прибора AVHRR и, следовательно, этот канал используется для обнаружения пожаров, размеры которых значительно меньше пределов пространственного разрешения. Информация, поступающая с других спектральных каналов, помогает отделить облака, что очень важно, т.к. в третьем спектральном канале отклик от освещенных солнцем облаков сравним, а иногда и превышает отклик от пожара. Четвертый и пятый каналы AVHRR позволяют получать информацию о температуре и влажности на земной поверхности и могут быть использованы для обнаружения и прогноза пожароопасных районов.
С января 1994 года ведутся регулярные наблюдения за состоянием окружающей Среды и помощью приема цифровой информации со спутников серии NOAA. В результате первых же изменений, были обнаружены на снимках два открытых источника огня (тАЬфакелытАЭ предприятия тАЬАнгарскнефтеоргсинтезтАЭ), размеры которых не превышают ~20м2 (см. рисунок).
рис. 3.5.1. Изображение юго-западной части территории Забайкальской авиабазы (тАЬфакелытАЭ указаны черными точками). 17.01.94г.
Эти источники имеют определенные географические координаты и четко фиксировались на протяжении зимне-весеннего периода. Иркутским ИСЗФ СО РАН был проведен цикл исследований в период весна-осень 1994г. по обнаружению лесных пожаров iелью проверки возможностей прибора AVHRR. Технология экспериментальных работ заключалось в следующем. Космические снимки на определенные даты с указанием координат возможных лесных пожаров передавалось Нижнейлимскому авиа отделению лесоохраны и кем-либо проводилось сопоставление с данными авиа охраны, либо выполнялся облет указанных точек с фиксацией площадей очагов возгорания.
рис. 3.5.2. ИК-снимок Братского и Нижнеилимского районов
(пожары указаны черными точками) 16.05.94г.
На приведенном снимке от 16.05.94г. (рис. 3.5.2.) было идентифицировано 12 очагов пожаров, что на 100% подтвердилось данными авиа лесоохраны. Зарегистрированные площади лесных пожаров составили от 0,01 до 200 га. Затем был проведен анализ данных дистанционного зондирования и авиа лесоохраны, по снимкам за 16 дней пожароопасного периода. В средней обнаружение действующих пожаров по указанной статистике на гари предыдущего года, песчаные карьеры, на потушенные, но еще тАЬтеплыетАЭ пожары. Вообще, основным отрицательным показателем любой регистрирующей ИК-аппаратуры является, реагирование её на так называемые тАЬложные очагитАЭ: отражения солнечного света от поверхности воды, металлических кровель, железнодорожного полотна и т.п. Основным способом борьбы с этим негативным явлением является создание алгоритмов распознавания и разделения бликов, по разности альбедо.
Из отечественных спутниковых систем, использующихся в настоящее время для обнаружения лесных пожаров, наиболее соответствует система типа тАЬРесурс-01тАЭ. Сейчас на орбите находятся два спутника: тАЬРесурс-01 №3тАЭ и тАЬРесурс-01 №4тАЭ. Спутники вращаются по солнечно-синхронной орбите на высоте 650-830 км, с наклонением ~98 градусов. Оснащены трехканальной оптической аппаратурой высокого размещения: 160м (видимая) и 600м (ИК); много спектральной аппаратурой с разрешающей способностью 5-15м; радиометр высокого разрешения с синтезированной апертурой и э