Адаптации технологий мониторинга пожаров по данным MODIS к данным VIIRS

В течение более 20 лет космические аппараты AQUA и TERRA с прибором MODIS на борту позволяли эффективно решать задачи глобального оперативного мониторинга пожаров, в частности, на территории России. В том числе в применяемой в настоящее время в ЦКП «ИКИ-Мониторинг» технологии мониторинга пожаров, данные, получаемых с этих аппаратов, являлись ключевыми для решения задач не только оперативной оценки пройденных огнём площадей, но и накопления и использования однородных многолетних рядов данных различных информационных продуктов. По информации NASA в настоящее время срок активного существования аппаратов подходит к концу и фактически определены сроки их увода с орбит. Кроме этого, существенно растет вероятность возникновения сбойных ситуаций на бортах аппаратов, при которых получение оперативной информации о горении будет невозможным.

С 2011 года благодаря запускам аппаратов с прибором VIIRS на борту (КА Suomi-NPP, NOAA-20, NOAA-21) стало возможным использовать дополнительные данные о пожарах более высокого пространственного разрешения. Такие данные, получаемые в результате совместного использования данных MODIS и VIIRS, используются в настоящее время для оценки площадей, пройденных лесными пожарами, в сервисах созвездия Вега, работающих в том числе в рамках темы Мониторинг.

Как показали результаты работ прошлого года, прямой переход мониторинга пожаров на использование только данных VIIRS невозможен из-за ряда проблем, вызванных, в том числе, более высоким разрешением данных. В частности, пропуски площадей, пройденных огнём, по таким данным составляли до 50 %. При этом проведённые оценки показали, что существует возможность адаптации, применяемой для мониторинга пожаров по данным MODIS, к данным VIIRS, и проверены предварительные пути решения. В частности, было установлено, что изменение размера пикселя VIIRS до значений в диапазоне 1,1–1,3 км позволяет получать сопоставимые с накопленными рядами по MODIS оценки общих и лесных площадей, пройденных огнём. Кроме этого, было показано, что кроме изменения размера пикселя на детектирование пожаров может влиять частота наблюдения пожаров конкретной спутниковой группировкой. При этом, изменение оценок пройденных огнём площадей при изменении частоты наблюдения тоже может быть скорректировано размером пикселя.

В 2024 году были проведены работы по адаптации технологии мониторинга пожаров по данным MODIS к данным VIIRS. В частности, проведены оценки к подготовке технологии для работы по данным КА NPP, NOAA-20, NOAA-21 в сезоне 2025 года. Для этого в течение 2024 года формировались экспериментальные базы данных пожаров по данным VIIRS с несколькими вариантами размера пикселя — 1 км, 1,2 км. Для экспериментальных данных по состоянию на начало декабря было проведено сопоставление с аналогичными набором, формирующимися по совместным данным VIIRS и MODIS в исходном разрешении. На рисунке 1 приведены оценки лесных и общих пройденных огнём площадей по сформированным экспериментальным данным, по состоянию на начало декабря 2024 года.

 
Рисунок 1 — Оценки пройденных пожарами площадей на территории РФ за 2024 год по данным полного набора по сравнению с данными VIIRS в разном разрешении

Полученные результаты показали, что массив данных о пожарах, сформированный на основе данных VIIRS с размером пикселя 1 км показывает хорошо сопоставимые оценки пройденных огнём площадей. При этом общее количество и количество лесных пожаров в сравниваемых БД практически не изменяется.

Для полученных наборов данных были проведены работы по оценке распределения пожаров по площадям. Такой анализ, необходим, в том числе, для оценки корректности применения существующих алгоритмов геометрической коррекции площадей. На основе проведённого анализа распределения с учётом данных по оценке общей площади пожаров по территории РФ было показано, что предложенный подход к адаптации технологии мониторинга пожаров с использованием увеличенного размера пикселя VIIRS работает с текущим вариантом коррекции площадей, но, в перспективе, требует проведения более детальной коррекции. Для этого, в числе прочего, необходимо формирование расширенного набора уточнённых контуров пожаров (гарей) по данным ДЗЗ высокого пространственного разрешения, в том числе, в области лесных пожаров небольшой площади.

Таким образом, была проведена адаптация технологии мониторинга пожаров по данным MODIS к данным VIIRS для получения сопоставимых данных при работе в течение 2025 года, в частности, при завершении эксплуатационных сроков спутников Aqua и Terra либо возникновении сбойных ситуаций на борту КА, препятствующих получения данных с прибора MODIS.