Мы поболтали с Георгием Потаповым, начальником проекта «Космоснимки – Пожары», о мониторинге, обработке данных со спутников и применении карты пожаров.
Е.И.: Поведайте, как и в то время, когда показался проект «Космоснимки – Пожары»?
Г.П.: История проекта «Космоснимки – Пожары» начинается с 2010 года. Многие не забывают, какая тогда была обстановка с информацией и пожарами о них – около была информационная паника, обусловленная тем, что информации было мало. Наряду с этим все знали, что кругом горят леса, торфяники. Все дышали смогом, вредным для здоровья, но информации фактически не было: что горит?
Где горит? Горит ли вблизи вашей дачи? Горит ли вблизи вашего города? Куда понесет дым в ближайшие дней?
Как один из вкладов в удаление этого информационного голода мы в компании ScanEx сделали публичную карту пожаров и стали выкладывать на нее все данные, которую имели возможность извлечь из разработки спутникового мониторинга.
С того времени мы выпустили версию с глобальным покрытием пожаров за счет интеграции данных NASA, американского космического агентства. NASA кроме этого есть оператором тех спутников, эти которых мы обрабатываем.
В начале этого лета случилось второе серьёзное изменение – показалась бета-версия сервиса оповещения. Это то, что мы в далеком прошлом желали сделать, – создать коммуникационный сервис. Именно поэтому сервису пользователи смогут приобретать данные о ситуации на интересующей его территории. К примеру, в случае если у вас имеется мобильное приложение, вы приобретаете данные о предупреждениях либо угрозах в окрестностях собственного расположения.
Кроме этого вероятно будет получать по email отчеты о произошедших пожарах.
Е.И.: А кто принимает ответ о том, есть ли эта обстановка угрозой и высылать ли уведомление?
Г.П.: на данный момент мы по факту показываем все данные – в случае если имеется в отечественной совокупности информация о пожаре, мы высылаем уведомление. Мы планируем в будущем разбирать эти сведенья с позиций угроз, а также – куда данный пожар может распространяться и чему он может угрожать. До тех пор пока аналитика будет в таком зачаточном состоянии.
К примеру, определяются все города, каковые находятся в близи от мест, где происходят пожары.
Е.И.: Это определяется машинным способом? Как по большому счету совокупность осознаёт, что в данном месте пожар?
Г.П.: Да, это автоматизированная совокупность. Она трудится на базе автоматических методов распознавания термальных аномалий по инфракрасным каналам спутниковой съемки. Способ основан на отличии температур в инфракрасных каналах, и в случае если имеется какая-то термальная аномалия, метод принимает ее за пожар.
Позже посредством настроек проводится дополнительная параметризация этого сигнала, а затем принимается ответ о том, есть ли эта точка пожаром, либо нет.
Е.И.: Эти, каковые вы приобретаете со спутников, находятся в открытом доступе? Как они попадают к вам?
Г.П.: Информация со спутников – это открытые эти, это информация с американских спутников «Terra», «Aqua» и «NPP». По программе NASA Earth Observation Program было запущено два спутника, на данный момент к ним присоединился третий. У спутников ограниченный ресурс, исходя из этого, быть может, какие-то из них с течением времени выйдут из строя.
Но по большому счету в будущем их должно становиться больше, эти с них, надеюсь, будут открытыми, и нам удастся их применять для различных целей, а также для мониторинга пожаров.
на данный момент эти попадают к нам из двух источников. Первый источник – это сеть центров ScanEx, обработки и центров приёма данных, из которых мы приобретаем результаты детектирования пожаров, выкладываем эти результаты на карту и т.д. А второй источник – это информация более большого уровня, которую мы скачиваем с серверов NASA.
С серверов NASA мы скачиваем уже готовые маски пожаров – выделенные по спутниковым снимкам пожары. Дальше мы совершенно верно так же эти сведенья додаём на карту и визуализируем их как отдельный слой. Если вы посмотрите, то на карте имеется два слоя – пожары ScanEx и пожары FIRMS.
Е.И.: Вы не объединяете их в один слой?
Г.П.: Нет, по причине того, что один из них более своевременный, а второй но предоставляет глобальное покрытие. Исходя из этого на данный момент мы их не склеиваем.
Е.И.: Из-за чего один из слоев есть более своевременным, и какая отличие между ними во времени?
Г.П.: Пара часов, как нам думается, в среднем. По причине того, что эти на американских серверах выкладываются с некоей задержкой – до тех пор пока долетит спутник и скинет данные, возможно, задержка связана еще с цепочкой обработки. Но оперативность – это одна из компонент информационного сервиса, которая ответственна для спасателей и для работ, принимающих ответы на базе данной информации.
Для них, чем раньше они определят о пожаре, тем лучше, тем силами и меньшими средствами они смогут с этим пожаром совладать.
Причем, в большинстве случаев, спасателями, лесниками и МЧСовцами употребляется наземные средства – и комплексный мониторинг наблюдения, наблюдатели, каковые сидят на башнях, и камеры, установленные на башне, на изображения с которых оператор наблюдает в диспетчерском центре. Но имеется громадные территории, на которых никакая вторая информация не дешева, не считая космической съемки.
Е.И.: А как правильными являются эти? Были ли ситуации, в то время, когда ошибочно определялся пожар?
Г.П.: Да, это нередкая неприятность по большому счету в автоматических методах. Вы постоянно выбираете: или у вас имеется избыточная информация, но вы имеете возможность взять большое количество фальшивых срабатываний, или вы ограничиваете эти фальшивые срабатывания, но наряду с этим упускаете, быть может, какую-то данные. Это неизбежно, а также в случае если глазами искать на спутниковом снимке термальные странности, то все равно возможно совершить ошибку и принять ошибочное решение о том, есть ли конкретная термальная аномалия пожаром либо не есть.
Помимо этого, имеется, к примеру, такая неприятность, как техногенные источники тепла – трубы фабрик, факела, каковые образуются при сжигании газа при добычи нефти. Все это довольно часто оставляет сигнал на карте пожаров. Но мы такие фальшивые тревоги стараемся фильтровать тем, что эти места на карту и создаем такую маску, которая фильтрует эти фальшивые сигналы.
Если вы взглянуть на карту, то для слоя ScanEx имеется желтые пожарчики, обозначенные вторым стилем, – это вот те возможные техногенные источники, базу которых мы стараемся пополнять по мере сил.
Е.И.: Как при таких условиях осуществляется верификация данных?
Г.П.: Как я уже сообщил, мы создаем маску этих техногенных источников, т.е. мы легко термоточки – пожары, определенные по спутниковым данным, – маскируем в окрестности техногенных источников. А сами источники на карте – наблюдаем на спутниковые снимки, время от времени подгружаем слой с Викимапии чтобы взглянуть, имеется ли на этом месте какой-то завод либо какое-то добывающее предприятие, от которого смогут появиться факела.
Имеется и второй метод – автоматической верификации, полученный итог которого после этого проверяется вручную. Данный метод разрешает оптимизировать поиск техногенных источников.
Е.И.: Но вы не контролируете любой новый пожар на карте?
Г.П.: Нет, любой новый пожар мы не контролируем вручную, на это просто не хватит отечественных рук. Мы показываем данные как имеется и говорим, что это автоматические результаты, полученные таким вот методом. Ответ о том, есть ли эта термоточка пожаром, либо не есть, остается за конечным пользователем.
Е.И.: какое количество людей участвуют в работе над проектом?
Г.П.: В базе всего лежат открытые разработки, и мы используем открытые методы, каковые используем, внедряем и в какой-то степени адаптируем, исходя из этого на этом проекте задействовано мало людей. По большому счету, самими этими разработками детектирования пожаров по спутниковым снимкам занимается научная несколько в американском университете, в какой-то степени в этом участвуют русские эксперты.
У нас этим проектом занимаются три человека, совмещая его с главной работой.
Е.И.: «Космоснимки» – это некоммерческий проект?
Г.П.: Сам публичный сайт – проект некоммерческий. Но мы предлагаем и коммерческие ответы на базе этого проекта и трудимся с клиентами – занимаемся внедрением разработок, консалтингом и т.д. Те технологии, каковые были созданы для карты пожаров, употребляются и в коммерческих заказах.
К примеру, в 2011 году был проект в интересах Министерства природных ресурсов, что, к сожалению, они позже прекратили. В рамках этого проекта мы предоставляли оповещения о пожарах на всех защищаемых территориях федерального значения – заповедниках, заказниках, национальных парках. администрациям и Дирекциям соответствующих заповедников высылалась информация, дающая предупреждение их об угрозе пожара в границах заповедника либо в буферной территории, т.е. поблизости от данной защищаемой природной территории.
Как показал опыт внедрения этого проекта, такая информация была для них крайне полезна, по причине того, что они время от времени кроме того лишены скоростного доступа в Интернет и не смогут искать в сети данные о итогах космического мониторинга. А в рамках этого проекта они приобретали SMS на собственные сотовые телефоны – в сообщениях им приходили координаты задетектированного пожара. Дальше они уже собственными силами контролировали эти сведенья на местности.
Е.И.: А были ли ситуации, в то время, когда карта помогла при пожаре либо не допустить последствия?
Г.П.: Вот, к примеру, эта история про заповедники. Я пара раз слышал про астраханский заповедник – парни ехали тушить один пожар, а им отправили оповещение про второй. Они выехали, вправду в том месте нашли пожар и скоро его загасили.
Е.И.: Как скоро на карте появляется информация о пожаре?
Г.П.: Информация поступает приблизительно в течение получаса по окончании пролета спутника. Спутник пролетел, информация отправилась в обработку, позже стала дешева на сайте. Любой спутник пролетает два раза над одной и той же точкой, а потому, что употребляется три спутника, то получается шесть съемок в день одной территории.
Это значит, что в случае если на данной территории происходит пожар, то информация о нем будет обновлена шесть раз в течении 24 часов.
Е.И.: Вы сохраняете все информацию о пожарах?
Г.П.: Да, у нас хранится архив с 2009 год. По большому счету архив данных с этих спутников дешёв и за более ранние годы, но мы ведем собственный архив со старта проекта.
Е.И.: Какие конкретно у вас замыслы на будущее? Как вы желаете развивать проект дальше?
Г.П.: У нас в самых ближайших замыслах имеется создание глобального ресурса, что будет воображать данные в мире. Помимо этого, мы сохраняем надежду, что возможно будет применять не только эти со спутников, но и другие эти, к примеру, эти регионального мониторинга.
Я говорил уже неоднократно с разработчиками совокупностей видеонаблюдения за пожарами – это совокупности, каковые продаются конкретным клиентам, к примеру, региональным лесхозам. Они закупают эту совокупность и посредством нее выполняют мониторинг пожаров на собственной территории. И я бы весьма желал, дабы нам удалось договориться с ними и заинтересовать их, дабы они данной информацией обменивались и применяли отечественную карту пожаров, как площадку для обмена информацией.
Также, хочется, дабы была возможность разрабатывать технологии, и мы собираются вкладывать в это отечественные личные силы, как это будет вероятно. Это, к примеру, технологии прогнозирования пожароопасности на базе карты пожаров. на данный момент не существует прогнозных задымления распространения и моделей пожаров, это целый нетронутый пласт, а касается это весьма многих.
Вот вы живете, к примеру, в Москве и вам принципиально важно знать прогноз задымления из-за горящих где-то в соседней области либо в Подмосковье пожаров. Все мы пользуемся прогнозом погоды, но данный прогноз не включает ни при каких обстоятельствах информации о пожароопасности либо экологических угрозах. Будет ли такая информация включаться в метеорологическую данные в будущем – это вопрос будущего и вложения каких-то коллективных упрочнений.
Е.И.: Вы не думали о том, дабы сделать «Космоснимки» открытым краудсорсинговым проектом, дабы любой пользователь имел возможность додавать данные о пожарах?
Г.П.: У нас имеется пользователи, которым мы такие возможности воображаем. Это те, кто выезжает на пожары, но кроме того они на данный момент деятельно не додают данные. Я просто не вижу, к сожалению, возможностей у для того чтобы шага.
А вот добавление на карту техногенных источников – в том месте, где по спутниковым снимкам либо по картам возможно сделать вывод о том, что в этом месте находится какой-то антропогенный источник тепла, – это вправду необходимо сделать. Возможно, предложить сообществам, каковые занимаются открытыми данными, поучаствовать в этом проекте. Я легко до этого не добрался еще, но такие идеи были.
Спутниковый мониторинг лесных пожаров
Задача оперативного обнаружения и мониторинга очагов пожаров приобретает особую актуальность в связи с большой территорией, занятой лесами. Кроме нанесения ущерба лесному хозяйству, пожары оказывают сильное влияние на экологическую обстановку и могут угрожать жизни людей.
Реальные масштабы горимости лесов России и размеры наносимого огнем ущерба до настоящего времени не установлены. Регулярные наблюдения за лесными пожарами ведутся только в зоне активной охраны лесов, охватывающей 2/3 общей площади лесного фонда. В северных районах Сибири и Дальнего Востока, охватывающих 1/3 лесного фонда страны, учет пожаров и активная борьба с огнем практически отсутствуют. В зоне активной охраны лесов ежегодно регистрируется от 15 до 30 тыс. лесных пожаров на площади от 0,5 до 2,5 млн га.
Своевременное обнаружение очагов пожаров и определение их характеристик - одна из серьезнейших задач. Наиболее распространенный и традиционный способ ее решения в региональном масштабе - организация авиапатрулирования пожароопасных областей, что требует значительных материальных затрат. Из общей активно охраняемой площади в 760 млн га, обслуживаемая авиацией территория охватывает около 725 млн га. При этом около 550 млн га, расположенных в таежной зоне с редкой сетью дорог, отнесены к районам преимущественного применения авиационных средств пожаротушения. Резкое снижение ассигнований, выделяемых на охрану лесов в последние годы, в наибольшей степени отразилось на авиационной охране лесов. Следствием этого стало существенно возросшее число выходящих из-под контроля лесных пожаров, принимающих характер стихийных бедствий.
В этой связи возникает необходимость привлечения всех доступных средств оперативного обнаружения пожаров на ранней стадии их развития, что объясняет возрастающую роль в этом спутниковых систем дистанционного зондирования Земли. Космический мониторинг имеет ряд преимуществ, по сравнению с авиаразведкой: высокую оперативность, большую площадь охвата земной поверхности и меньшие операционные расходы. На охраняемой территории спутниковые данные служат существенным дополнением к традиционным методам обнаружения, а на неохраняемой – единственным средством мониторинга и оценки последствий лесных пожаров.
Обнаружение пожаров на снимках Земли из космоса возможно благодаря значительной разнице температур земной поверхности (обычно не выше 10-25 град. С) и очага пожара (300-900 град. С), что приводит к разнице в тепловом излучении этих объектов в тысячи раз. Эта особенность позволяет, при съемке тепловой аппаратурой с пространственным разрешением 1 км, обнаружить очаг пожара площадью 100 м2, или зону тления площадью 900 м2. Оперативное обнаружение очагов возгорания такой площади позволяет принять своевременные меры к их ликвидации.
Из современных спутников для целей оперативного пожарного мониторинга наибольшее применение нашли спутники серий NOAA (радиометр AVHRR с пространственным разрешением 1 100 м и полосой обзора – 3 000 км) и EOS (спутники Terra и Aqua с установленным на них радиометром MODIS с пространственным разрешением 250, 500, 1 000 м и полосой обзора 2 330 км).
Каждая из этих спутниковых систем позволяет осуществлять оперативный контроль обширных территорий с получением данных не реже 6 раз в сутки (спутники серии NOAA) и 4-6 раз в сутки (спутники серии EOS).
Выбор именно этих спутниковых систем объясняется, в первую очередь, безлицензионным (бесплатным) приемом снимков с этих систем при наличии приемной станции, а также появлением в последнее время относительно недорогих, по сравнению с зарубежными аналогами, приемных станций. Например, станции СканЭкс для приема данных AVHRR и станции ЕОСкан и УниСкан для приема данных MODIS спутников серии EOS, разработанные и поставляемые ИТЦ СканЭкс.
Алгоритм автоматического определения очагов пожаров реализован в программном обеспечении, поставляемом ИТЦ «СканЭкс»:
- ScanViewer (для спутников серии NOAA);
- ScanEx MODIS Processor (для спутников серии EOS).
Возможно совместное использование данных со спутников серий NOAA и EOS. Это повышает оперативность получения информации и увеличивает вероятность раннего обнаружения очагов пожара.
Существует несколько вариантов получения снимков обеих систем потребителем:
- по сети Internet практически в режиме реального времени;
- получение снимков со спутников серии EOS по сети Internet в дополнение к приему данных со спутников серии NOAA на собственную приемную станцию;
- прием данных обеих систем на собственные приемные станции.
Оба источника информации, т.е. AVHRR-NOAA, а в последнее время также MODIS-EOS, используются для целей пожарного мониторинга во многих странах (например, в Бразилии, Канаде, Финляндии). В США данные, получаемые с обеих систем, использовались во время катастрофических пожаров 2000 г. в штатах Монтана и Айдахо. В Финляндии разработана и отлажена национальная автоматическая программа приема, обработки и рассылки сообщений об обнаруженных лесных пожарах на места.
В нашей стране для проведения оперативного космического мониторинга в интересах служб пожароохраны лесов функционируют приемные центры, развернутые во многих городах. Так, создана ведомственная сеть станций Министерства Природных Ресурсов России с центрами приема спутниковых данных в гг. Москве, Екатеринбурге, Иркутске, Якутске, Южно-Сахалинске и Геленджике.
Прошедшее лето 2015 года было особенно жарким и знойным, согласитесь? Температура воздуха иногда достигала 40*С в тени, и по новостям не успевали рассказывать о новых рекордах за всю историю наблюдений за погодой.
Неудивительно, что до сих пор по всему миру бушуют лесные пожары. Такое ощущение, что природа решила помочь человечеству истребить себя как вид (экология, войны, техногенные катастрофы…).
Хотите узнать сколько лесов в данный момент пылают во всём мире и где? Карта лесных пожаров Вам в руки…
Помню, как недавно удивился количеству самолётов в небе — сегодня я был в шоке ещё сильнее. Люди, весь мир горит синем пламенем, спасайся, кто может…
Горит центральная часть нашего континента…
…горит вокруг озера Байкал…
…пылает бедная Африка…
Кенгуру спасаются от огня в Австралии…
…и много-много диких обезьян из Бразилии…
Только Европа чувствует себя комфортно…
…и в Северной Америке почти ничего не горит …
Всю эту картину можно наблюдать на специальном сервисе, который так и называется (далее ссылка)…
Там справа и вверху есть календарь — выбирайте дату и смотрите где и что горело. По умолчанию установлена дата Вашего захода на сайт…
В настройках можно убрать отображение лишней информации или активировать нужную Вам…
Слева внизу можно выбрать тип карты…
Приближаем карту колёсиком мышки, а передвигаем её — зажав левую кнопку.
Кстати, есть ещё сервис от Яндекса «Лесные пожары «, но там почему-то ничего не горит в Африке, Бразилии, Австралии… . Скорее всего Яндексу просто недоступна данная информация, по каким-то загадочным причинам — вот Вам и сервис.
Пожары могут принести колоссальный ущерб природе и, чтобы избежать его последствий, производят мониторинг лесных пожаров. Способы различные: есть проверенные временем визуальные осмотры, также практикуют наблюдение с помощью спутников и современной техники. Эффективно использовать системы мониторинга лесных пожаров в комплексе. В Российской Федерации действуют профильные службы и учреждения для сбора, анализа и структурирования данных.
В некоторых лесах можно встретить специальные вышки. Эти строения выступают в роли наблюдательных пунктов. Их строительством обычно занимаются лесные хозяйства. Вышки оборудуют средствами связи, на наблюдательном пункте есть азимутальный круг. Он нужен для определения направления пожара.
Лес делят на территории по радиусу обзора с такой башни – 5-7 км. Вышки строят из дерева, но в последнее время многие элементы их конструкции меняют на металлические. Срок жизни строений с наблюдательными пунктами из дерева менее 10 лет.
Осмотр лесных территорий осуществляет специальный человек. При обнаружении пожара он определяет его направление, возможную опасность и передает информацию на диспетчерский пункт через радио или телефонную связь.
Проблема этого способа мониторинга в малочисленности наблюдательных вышек и работников. Раньше лесничих было на порядок больше, сейчас их количество сократилось в несколько раз.
На части наблюдательных вышек устанавливают видеокамеры. Это не решает основной проблемы, потому что за съемкой должен наблюдать человек в оборудованном пункте. Если система видеонаблюдения автоматизирована, то задача упрощается, но в большинстве камеры требует ручного управления.
Помимо этого, съемка ведется в одном направлении, поэтому необходимо установить несколько камер. Вышки сотовой связи тоже используют для мониторинга. На них устанавливают тепловизоры и видеокамеры.
Один из самых недорогих способов – это спутниковый мониторинг. Спутники с помощью сканеров делают снимки в инфракрасном спектре. Это позволяет узнать разницу температур и определить, где идут лесные пожары.
Данные и снимки обрабатываются на космическом аппарате, где исправляют искажения, делают привязку к географическим точкам. Последний этап обработки, который включает цифровой анализ, визуальное дешифрирование и интерпретацию снимков, производят в автоматическом или интерактивном режиме.
Информацию о лесных пожарах можно увидеть на специальных сайтах, например . Созданы федеральные системы мониторинга лесных пожаров. Они составляют общую картину, используя данные визуального осмотра, спутниковых снимков и других методов мониторинга.
Этот дистанционный метод входит в список функций экологического мониторинга. С помощью спутников также получают метеорологические характеристики, данные о техногенной обстановке, разливе рек, динамике снежных покровов, тепловых выбросах. Каждой области применения соответствует определенный канал, его обозначают цветом.
Карта пожаров в России доступна всем заинтересованным пользователям.
Информация обновляется в среднем 4 раза в день. Это усложняет идентификацию возгораний и снижает оперативность помощи пожарной охраны. Периодичность обновления зависит от времени пролета спутников по орбите. Основные данные предоставляет серия американских спутников NOAA.
Работают и частные спутники, их снимки отличаются точностью и детальностью, но стоят дороже общедоступных. Поэтому наряду с космоснимками используют данные визуального осмотра. На карте пожаров указывают точки пожаров и возможные причины их возникновения. Существует индийская система спутникового мониторинга.
На точность космоснимков влияют многие факторы. Например, повышенная облачность мешает как обнаружению лесных пожаров, так и определению их размера. Очаги возгораний на картах могут не совпадать с реальными, но их примерные координаты очерчены границами.
То есть на карте показана область, где есть очаг. Несколько пожаров на карте обычно объединяют в единый кластер. В этом случае точность также не достоверная. По этим данным определяют площадь пожара и скорость его распространения в лесах. Есть возможность получать оповещения о выявлении лесных пожаров, если оформить подписку на соответствующем сервисе.
В качестве вспомогательных методов мониторинга лесных пожаров называют также осмотр территорий с воздуха. Наблюдение осуществляют с вертолетов, самолетов. В последние годы применение в этом направлении нашли беспилотные летательные аппараты, которые делают видеозаписи.
Стоимость всех перечисленных способов высокая. Из-за этого невозможно организовать непрерывный мониторинг в лесной зоне. Однако при возможности и достаточном финансировании летательные аппараты позволяют получать точную информацию в режиме реального времени. Кроме того, авиация способна тушить пожары при их обнаружении.
В России для тушения и мониторинга лесных пожаров с помощью вертолетов и пожарных самолетов создано федеральное учреждение «Авиалесоохрана». В состав экипажа воздушного судна входит летчик, парашютист-пожарный и десантник-пожарный, которые прошли специальную подготовку.
Помимо наполнения интерактивной карты лесных пожаров, ведется их статистика. Она имеет не только информационный характер. На основе полученных данных анализируют причины возгораний, скорость их распространения.
Это необходимо для , составления прогнозов, организации эффективного тушения. По пожарной опасности определяют экономический ущерб. Статистические данные и картографирование позволяют отличать пожары от техногенных источников тепла, которыми могут быть производственные объекты.
Первые записи о лесных пожарах в летописях датированы 1724 годом. Уже тогда были призывы сохранить угодья от огня. Во времена царской России данные уже упорядочивали. Сегодня информация о лесных пожарах сводится в таблицы. Статистику ведут ведомства и службы.
По данным Росстата последние массовые пожары были зафиксированы в летний период 2010 года. Однако их количество не рекордное, экологический и экономический ущерб был причинен вследствие больших территорий, охваченных огнем, и задымлением.
В 2010 году в общей сложности произошло более 39000 лесных пожаров. Тогда сгорело на корню около 150000000 м 3 лесов. Аналогичные масштабы лесных пожаров наблюдали в 1998 году. По количеству пожаров лидирует 2002 год – 434000 возгораний, но последствия не столь плачевны.
