Геоинформационная система - Мониторинг и охрана лесных угодий

Геоинформационная система (ГИС) обеспечивает сбор, хранение, сопряженную обработку и распространение пространственно-координированных данных о горимости лесов, условиях возникновения и развития лесных пожаров, уровне их воздействия на окружающую среду, получаемых на основе наземных, воздушных и космических средств и методов наблюдения за лесными пожарами и погодными условиями. Информация, представленная в виде совокупности таблиц, электронных тематических карт и результатов обработки спутниковых изображений, оперативно обновляется на WWW-сервере и доступна пользователям по сети Internet в реальном времени.

Задачи ГИС мониторинга лесных пожаров:

    -оценка и прогноз пожарной опасности в лесах; -мониторинг процесса возникновения и развития лесных пожаров; -мониторинг процесса обнаружения и тушения лесных пожаров.

Для повышения эффективности контроля воздействия лесных пожаров на окружающую среду в ЦКМ проводятся работы по созданию Географической Информационной Системы "Лесные пожары Иркутской области". Основным содержанием данной ГИС является оперативная информация о зарегистрированных очагах пожаров. Наряду со стандартными слоями, представляющими элементы топографической основы, в данной ГИС присутствуют специализированные слои информации служб по охране леса (границы авиаотделений, квартальная сеть лесничеств).

На основе ГИС - технологических систем возможен прогноз поведения пожаров и их последствий, что в свою очередь позволяет осуществить планирование мероприятий в рамках определенных территорий и периода лесопожарного сезона по предупреждению возгорания лесных участков и устранение последствий пожаров.

Но есть целый ряд практически важных проблем, решить которые можно только при наличии спутниковых данных высокого пространственного разрешения. Комплекс принимает информацию с американской спутниковой системы NOAA, имеющей среднее пространственное разрешение 1 км, но обладающей высокой оперативностью -- съемка региона производится 4-6 раз в сутки. Используются данные пятиканального радиометра AVHRR в сочетании с пороговыми алгоритмами обнаружения очагов, которые базируются на применении совокупности фиксированных пороговых значений к измеряемым характеристикам интенсивности восходящего излучения. Основными информативными признаками здесь являются радиационная температура (Т3) в третьем канале и разность температур (Т3-Т4) третьего и четвертого каналов. Другие комбинации измеряемых характеристик обычно используются для контроля облачности и простейшего учета вариаций искажающего влияния атмосферы. Очевидно, что точность работы таких пороговых алгоритмов зависит от вариаций оптико-геометрических условий наблюдений: а) молекулярных, аэрозольных и облачных оптических характеристик; б) изменений оптических параметров трассы наблюдения за счет угла визирования оси прибора; в) геометрических параметров положения Солнца.

Система спутникового мониторинга лесных пожаров работает в автоматическом режиме, что позволяет круглосуточно, в течение пожароопасного периода, вести прием и обработку информации с целью обнаружения лесных пожаров на территории всей Сибири и Дальнего Востока.

Основные проблемы применения данной системы является: повышение точности обнаружения очага пожара; сокращение ложных оповещений; обнаружение различных типов возгорании; а также разработка общей математической модели лесных пожаров, которая позволит усовершенствовать методику прогноза лесной пожарной опасности, так как с помощью этой модели можно учесть такие существенные факторы, как влияние излучения Солнца, тип почвы и тип растительности на сушку слоя лесных горючих материалов. Кроме того, в рамках этой модели можно определить поля плотности излучения над очагом лесного пожара в различные моменты времени, что в принципе позволяет создать новую методику обнаружения и диагностики лесных пожаров по данным аэрокосмического мониторинга.

Основные ограничения на повышение разрешения изображений накладывает бортовая аппаратура регистрации изображений. Сюда включается прежде всего, оптическая разрешающая способность, определяемая отношение рабочей длины волны к размеру регистрирующей апертуры объектива, а также степень усреднения изображений и шаг дискредитации перед их передачей на Землю ИСЗ. Иные ограничения связанные с геометрическими искажениями, например с наклонным визированием, рефракцией в атмосфере и т. д., здесь не рассматриваются.

Повышение разрешения включает две взаимосвязанные задачи: улучшение визуального качества и реконструкцию изображений. Решению первой задачи служит метод фрагментации и зонирования изображений. Решению второй - метод деконволюции с регуляризацией.

Сочетание зональной обработки изображений и их реконструкции позволит подойти к решению задач прогноза развития пожаров и выбора методов подавления. Очевидно, что при этом целесообразно использовать современные геоинформационные технологии и оболочки документирования результатов мониторинга лесных пожаров и принятия своевременных решений по борьбе с лесными пожарами.

Главным результатом математического моделирования лесных пожаров является определение предельных условий распространения лесных пожаров, при которых процесс горения прекращается. Разработанные к настоящему времени математические модели лесных пожаров позволяют правильно описывать механизмы их распространения и классифицировать основные режимы зажигания.

В качестве развития программ и технологии ГИС в будущем предполагается моделировать развитие пожаров в зависимости от настоящей ситуации лесного фонда и видов действующих пожаров, с целью координации работы лесопожарных служб и назначения оптимального перечня мероприятий по тушению и устранению последствий пожаров.

Решение этих вопросов позволит в первом приближении завершить создание математической теории лесных пожаров и использовать ее для создания как способов и средств для борьбы с лесными пожарами, так и прогнозов экологических последствий лесных пожаров.

Похожие статьи




Геоинформационная система - Мониторинг и охрана лесных угодий

Предыдущая | Следующая