Алгоритм пожара позволит из космоса отслеживать очаги возгораний в лесах

Заменит ли спутниковый мониторинг труд людей – наблюдателей за очагами пожаров в российских лесах? Учёные из Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева Сибирского отделения РАН считают, что подобный прогресс способна ускорить их новая разработка. Эксперименты в сибирской тайге показали, что с её помощью можно на раннем этапе обнаруживать пожары на огромной территории. Об алгоритмах поиска огня корреспонденту STRF.ru рассказал заведующий лабораторией распространения оптических сигналов Владимир Белов.

• 
• Владимир_Белов

Владимир Васильевич, технологии спутникового мониторинга были созданы в США более десяти лет назад, и эти разработки сейчас успешно применяются для разных целей. Разве на лесные пожары они ещё не реагируют? 

– Для задачи, которую мы перед собой ставили, – как можно быстрее обнаруживать пожары в российских лесах – требовалось несколько другое решение. Проблема состоит в том, что при спутниковом, или, как его ещё называют, пассивном, дистанционном зондировании Земли из космоса на снимке всегда присутствует атмосфера. С её компонентами взаимодействует свет, а это в свою очередь приводит к тому, что воспринимаемые спутниковым прибором интенсивности оптического излучения не соответствуют тем интенсивностям, которые исходят от земной поверхности. Поэтому при интерпретации результатов спутникового зондирования возникают ошибки как количественного определения характеристик, допустим, тепловых аномалий, так и просто ошибки обнаружения. И они могут быть достаточно большими. Мы создали программно-информационные средства, которые позволяют корректировать эти искажения.

• 
• Локализация_пожара

Наиболее серьёзных успехов мы достигли в коррекции изображений на земной поверхности в тепловом, или, по-научному, инфракрасном, диапазоне. В частности, доказали, что с помощью нашего программного обеспечения можно обнаруживать только что возникшие лесные пожары от 10% до 30% чаще, чем при помощи стандартных программ, разработанных американскими и европейскими исследовательскими группами. При этом я не хочу сказать, что там работают безграмотные люди, нет, они очень качественно всё делают. Но, повторюсь, они решают иные задачи. Мы же задались целью создать технологию максимально раннего обнаружения лесных пожаров. И потом тестировали мы её в сибирских лесах, информация о пожарной ситуации в которых с учётом наземных данных, недоступна для экспериментов нашим иностранным коллегам.

В чём особенность вашего научного подхода?

– Особенность в том, что мы опираемся на так называемый многофакторный физический процесс. Атмосферная коррекция строится не на каких-то статистических материалах по земной поверхности, а на решении уравнения переноса излучения для известной или прогнозируемой оптической ситуации в атмосфере. В настоящее время появились данные, тоже спутниковые, об оптическом состоянии атмосферы в момент съёмки. И это позволяет применить данный подход. Да, именно используются оптические данные об аэрозольной толще атмосферы, о её молекулярном состоянии, в частности, профиле температуры, давлении, влажности и т.д. В своей основе этот подход тоже был предложен за рубежом, но используется, скажем так, в несколько упрощённом виде, если говорить о некоммерческих программных продуктах.

Что касается аналогичных программных продуктов за рубежом, то если судить по рекламе, в США разработаны очень серьёзные алгоритмы атмосферной коррекции, и по идее их технология не должна уступать нашей. Но это, во-первых, коммерческий продукт. Во-вторых, он не передаётся в виде открытых кодов. То есть мы его купили и можем работать только с этим вариантом, ничего не совершенствуя. Мы же создаём программные продукты, свободные от этого недостатка. Они полностью в наших руках, мы можем их как угодно модернизировать, адаптировать под новые задачи.

Как это всё работает на практике?

– Ну вот, например, начинается пожароопасный сезон. В это время, соответственно, с помощью имеющейся у нас станции приёма спутниковых данных мы в автоматическом режиме ежедневно, включая субботу и воскресенье, по 4–6 раз в сутки получаем изображения таёжных лесов Западной Сибири в нескольких спектральных интервалах и автоматически анализируем их с помощью разработанных нами программ с целью обнаружения подозрительных, с точки зрения пожароопасности, пикселей, к примеру, на территории Томской области. Окончательное решение о принадлежности этих «точек» к классу лесных пожаров принимает опытный оператор. Далее в автоматическом режиме формируется протокол, в котором даётся информация о координатах, времени обнаружения лесного пожара, о том, как долго (день, два и т.д.) он наблюдается, о ближайшем к нему населённом пункте, лесничестве. Этот протокол переходит в формат, доступный для авиабазы охраны лесов, через 10–15 минут после того, как снимок на территории области принят нашей станцией. И всё.

Кому необходимо то, что вы делаете?

– Конечно, заинтересованность потребителей в российских данных, полученных с отечественных спутников, нужно повышать. Уровень доверия к этой информации невысок. Так уж сложилось. И вот один из способов повышения этого уровня доверия заключается как раз в развитии не только аппаратной составляющей спутниковых систем дистанционного зондирования, но и средств атмосферной коррекции изображений земной поверхности в оптическом диапазоне длин волн. В течение многих лет мы пытались убедить в этом разработчиков отечественных систем дистанционного зондирования Земли. Мне кажется, мы были услышаны и сумели найти убедительный ответ на вопрос: «Кому эта коррекция нужна?». На уровне предприятий «Росавиакосмоса», отвечающих за качество, признано, что это нужно делать, если мы хотим, чтобы наша информация использовалась.

Быкова Наталья

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.