Распознавание и прогнозирование лесных пожаров на базе ГИС-технологий

Сейчас в банке данных ГИС есть сведения о каждом пожаре, зарегистрированном на охраняемой территории, что представляет собой основу для ведения ежегодно обновляемого архива для ретроспективного анализа горимости лесов. Информация по каждому пожару включает свыше 40 показателей, которые характеризуют его местоположение, условия и причину загорания, время и способ обнаружения пожара, длительность его распространения до локализации, время и способ тушения, размеры и структуру пройденной огнем площади.

Оперативные данные о лесных пожарах содержат информацию о каждом крупном (площадью от 25 га в Европейской части и от 200 га в Азиатской части России) пожаре и интегральные характеристики горимости лесов за каждый день пожароопасного сезона на уровне субъектов Федерации. База метеорологических данных формируется на основе оперативной (фактической и прогнозной) информации Гидрометеоцентра России. Эта информация используется для оценки и прогноза степени пожарной опасности в лесах по условиям погоды и построения соответствующих оперативных карт. База данных о ресурсах службы охраны лесов содержит информацию о людских и материальных ресурсах и предназначена для решения задач их учета, оптимального размещения по охраняемой территории, эффективного решения транспортных задач. Картографическая часть банка данных ГИС включает цифровые карты следующих основных типов: топографическая основа, административное деление, производственная организация территории.

В составе банка данных федеральной ГИС предусмотрено использование топографических основ (базовых карт) двух масштабных уровней. Базовая цифровая карта обзорного уровня соответствует по содержанию и генерализации масштабу 1:8000000 и показывает речную сеть и крупные водоемы, основные железные и автомобильные дороги, крупные населенные пункты. Базовая карта обзорно-топографического уровня создана на основе цифровой карты мира масштаба 1:1000000 (DCW) и включает информацию о гидрографии, рельефе, дорожной сети, населенных пунктах, гражданских и военных аэропортах, коммуникациях.

Цифровые карты административного деления показывает границы субъектов РФ и административных районов, названия соответствующих территориальных образований. Цифровые карты производственной организации территории включаю границы охраняемой зоны, региональные авиабазы, оперативные авиа отделения и лесохозяйственные предприятия, а также местоположения наблюдательных вышек, пожарно-химических станций, резервных складов и метеорологических станций.

Среди действующих в настоящее время космических систем наиболее подходят для оперативного мониторинга лесных пожаров, системы низкоорбитальных метеорологических спутников, таких, как спутники серии NOAA. Основная проблема интегрирования спутниковых данных в ГИС состоит в оперативной доставке данных и результатов их обработки в центр сбора и анализа информации, коей является Центральная база авиационной охраны лесов от пожаров (“Авиа лесоохрана”) и другим потребителям - Федеральной службы лесного хозяйства России, региональным авиабазам. Эта задача не может быть решена с использованием одной станции приема спутниковых данных (в ее зону видимости попадает не более половины территории России). Поэтому необходимо использовать данные, получаемые в ряде центров приема информации со спутников NOAA. Сейчас в России их более десяти. В настоящее время идет работа с двумя такими центрами в Москве (ИКИ РАН) и Иркутске (ИСЗФ СО РАН). Принимаемые данные и результаты их обработки передаются для анализа в “Авиа лесоохрану”.

Диспетчерская служба Центральной авиабазы ежедневно получает информацию трех основных типов: данные о лесных пожарах (в пожарный период через каждые 6-ть часов); данные о фактической и прогнозной метеобстановке; данные спутниковых наблюдений. Сведения о пожарах поступают от региональных авиабаз и территориальных органов управления лесным хозяйством в Субъектах Федерации по модему, телефону или другим каналам связи. Метеорологические данные по метеостанциям на территории России поступают из Гидрометцентра, в виде двух информационных потоков:

            фактические данные за истекшие сутки по  метеостанциям;

            прогноз основных метеопоказателей на ближайшие 5-ть суток.

Сбор всей информации о лесных пожарах и метеобстановке завершается к 9-ти часам утра текущего дня по московскому времени. По каналам Internet в ГИС ежедневно поступают следующие оперативные спутниковые данные:

            обзорная карта-склейка облачных структур над территорией России (разрешение 8 км на пиксель), автоматически формируемая в 8.00 час по московскому времени;

            фрагменты спутниковых изображений оригинального разрешения (1.1 км на пиксел) на территории наиболее горимых регионов России по запросам “Авиа лесоохраны”.

Поступающая информация предварительно обрабатывается и подгружается в специализированный ГИС-сервер, где происходит автоматическое обновление баз данных и картографических покрытий, дополнение архивов, а также формирование информационных продуктов в виде растровых изображений цифровых карт и таблиц, и передача их на WWW-сервер. По завершении этих процедур пользователи в Центральной авиабазе получают доступ по локальной вычислительной сети к оперативным данным в виде ГИС, а пользователи Internet - к информационным продуктам на WWW-сервер.

Получая с ИСЗ NOAA информацию о температуре и влагосодержании ЛГМ, а также используя априорную информацию о каждом прошедшем пожаре за 5 последних лет, о погодных условиях, о причинах возникновения пожаров за тот же период, а также получая информацию с метеостанций за 5 последующих суток и со станции направленного поиска молний, можно с большой вероятностью определить возможность возникновения лесного пожара в том или ином месте охраняемой территории.

Список использованной литературы

1. Абушенко Н.А., Барталев С.А., Беляев А.И., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Кошелев В.В., E.A. Лупян, Ю.С. Крашенинникова, A.A. Мазуров, Минько Н.П., Р.Р. Назиров, А.А. Прошин, Е.В. Флитман. Система сбора, обработки и доставки спутниковых данных для решения оперативных задач службы пожароохраны лесов России. Наукоемкие технологии. 2000. т.1. № 2. с.4-18
2. Абушенко Н.А., Барталев С.А., Коровин Г.Н., Лупян Е.А., Щетинский В.Е., и др. Опыт и перспективы организации оперативного спутникового мониторинга территории России в целях службы пожароохраны лесов. Сб. Исследование Земли из космоса. 1998г. №3 с.89-95.

3.                        Барталев С.А., Коровин Г.Н. и др. Разработка ГИС мониторинга лесных пожаров России на основе ArcView CIS 3.0 и глобальной сети Internet. ARC REUIEW - современные геоинформационные технологии. 1998г. №1 с.6

4.                        Беляев А.И., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., E.A. Лупян, A.A. Мазуров, Р.Р. Назиров, А.А. Прошин, Е.В. Флитман. Современные возможности Российской системы оперативного спутникового мониторинга лесных пожаров. Доклады III Всероссийской конференции: Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении и лесном хозяйстве. Москва 18-19 апреля 2002 г. с.34-36

5. Букчин М.А. и др. Первичная обработка данных метеорологических спутников на локальных станциях приема Сб. Исследование Земли из космоса. 1994г. №5 с.112-117
6. Жеребцов Г.А. и др. Использование данных AVHRR с ИСЗ NOAA для обнаружения лесных пожаров. Сб. Исследование Земли из космоса 1995г. №5 с.74-77.
7. Захаров М.Ю. и др. Организация системы оперативного доступа удаленных пользователей к спутниковым данным. Сб. Исследование Земли из космоса. 1996г. №5 с.67-71
8. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в России. Итоги. Проблемы. Перспективы: Аналит. обзор / СО РАН. ИОА. ГПНТБ; Ред. В.В. Белов. – Новосибирск, 2003

16