Анализ особенностей использования набора данных МС6 для оценки площадей, пройденных лесными пожарами

Спутниковые данные в настоящее время являются практически единственным инструментом мониторинга явлений и объектов на глобальных территориях. В частности, сведения об активном горении, получаемые по данным прибора среднего пространственного разрешения MODIS спутников Aqua и Terra, позволяют проводить как оперативный мониторинг, так и оценку накопленных с 2001 года данных о пожарах на территории всей Российской Федерации. Технологии мониторинга пожаров по таким данным в настоящее время применяются в целом ряде информационных систем, в частности, ИСДМ-Рослесхоз, сервисы «Созвездия Вега» и используются для получения различных оценок, в том числе, площадей, пройденных лесными пожарами.

Для получения оценки пройденной огнём площади необходимо учитывать параметры используемых спутниковых данных. В первую очередь, это пространственное разрешение данных и параметры применяемых для выявления термических аномалий алгоритмов. Для учета таких параметров при оценке площадей пожаров в приведённых выше системах используется специальная коррекция, отражающая связь реальных площадей пожаров, полученных по данным высокого пространственного разрешения, с наблюдаемыми по данным MODIS. При этом, любые изменения в параметрах исходных спутниковых данных приводят к необходимости пересмотра коррекции.

С 2015 года центр распространения данных об активном горении MODIS FIRMS начал предоставление нового набора данных (коллекции) версии 6 (MODIS collection 6, MC6) в дополнение к коллекции MC5. В новой коллекции был применён модифицированный алгоритм детектирования термических аномалий, позволивший лучше определять низкотемпературные пожары и пожары, скрытые атмосферной дымкой. В настоящее время с параметрами коллекции MC6 предоставляются все данные об активном горении, как оперативные, так и архивные. Очевидно, что изменение алгоритма привело к изменениям и в получаемых оценках пройденных огнём площадей по сравнению с предыдущей коллекцией.

Для использования данного набора данных при оценке площадей лесных пожаров необходимо оценить изменения в получаемых оценках площадей, провести анализ характера изменений и сформировать новые алгоритмы коррекции, актуальные для нового ряда данных.

Для этого, были сформированы два ряда данных о пожарах по двум коллекциям. По рядам данных были получены оценки получаемых геометрических площадей и количеств детектированных пожаров. Сравнительные данные о лесных пожарах двух рядов по годам приведены на рисунках 3.2.4.1 и 3.2.4.2 соответственно.

Рисунок 3.2.4.1 — Суммарные площади лесных пожаров по годам

Рисунок 3.2.4.2 — Общее количество лесных пожаров по годам

Представленные графики наглядно иллюстрируют разницу в количестве пожаров и оценке пройденной огнём площади. Очевидно, что необходим пересмотр алгоритмов коррекции получаемых площадей по данным ряда MC6.

Пожары двух рядов сопоставлены между собой с использованием пространственных и временных критериев. Далее, новому ряду MC6 был сопоставлен массив данных уточнённых площадей, сформированных на основе спутниковой информации высокого разрешения, в первую очередь по данным аппаратов серий Landsat и Sentinel.

Сопоставленные ряды данных были очищены от случаев повторного горения, случаев слияния возникших рядом пожаров и др. Дополнительно ряд был дополнен уточнёнными контурами для пожаров, детектированных только по данным коллекции МС6. В конечном итоге это позволило рассчитать график коррекции геометрических площадей пожаров, полученных на основе данных наблюдения активного горения для оценки вероятной площади, пройденной огнём, который представлен на рисунке 3.2.4.3.

Рисунок 3.2.4.3 — График функции коррекции площади

Полученная коррекция была использована для расчёта площадей в ряде данных пожаров по данным МС6 MODIS с 2001 по 2020 год. Предварительные результаты оценок площадей, пройденных огнём в эти годы, представлены на рисунке 3.2.4.4. На нём представлены площади лесных пожаров двух рядов: ряда по данным MC5 с предыдущей версии функции коррекции, и ряда по данным MC6 с применением полученной новой функции коррекции.

Следует отметить, что увеличение площади пожаров, наблюдаемых по набору данных MС6, видимо, связаны с тем, что новый ряд данных позволил выявлять более мелкоразмерные очаги горения, а также детектировать горение в более сложных метеоусловиях и в условиях сильного задымления. В то же время вопрос увеличения площадей требует ещё дополнительного рассмотрения и анализа.

Рисунок 3.2.4.4 — Площади пожаров в рядах по данным MC5 и MC6