Геоинформационная система мониторинга лесных пожаров ГИС ИСДМ-Рослесхоз

Геоинформационная система мониторинга лесных пожаров ГИС ИСДМ-Рослесхоз

 

В рамках Информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров (ИСДМ-Рослесхоз) создана и эксплуатируется геоинформационная система, обеспечивающая  пользователей оперативной информацией о действующих пожарах по наземным, авиационным и спутниковым данным, грозовой активности и метеонаблюдений (Ершов и др., 2010).

Основной целью использования ГИС в ИСДМ-Рослесхоз является интеграция в единой геоинформационной среде различных видов данных для оперативной оценки и контроля пожарной обстановки, включая:

  1. принятие стратегических и тактических управленческих решений по переброске федеральных сил и средств в регионы для борьбы с лесными пожарами в условиях чрезвычайной пожарной опасности;
  2. контроль переданных субъектам полномочий в области лесных отношений в части охраны леса от пожаров;
  3. подготовку различной статистической отчетности по завершению пожароопасного сезона.

Для достижения вышеперечисленных целей ГИС реализует два способа работы с информацией ИСДМ-Рослесхоз:

  • ежедневная подготовка оперативных картографических продуктов в автоматическом режиме;
  • интерактивная работа с данными в геоинформационной среде диспетчеров и оперативных работников ФБУ “Авиалесоохрана”.

В качестве базового программного обеспечения используется линейка программных продуктов, разработанных Институтом исследования окружающей среды США (Environmental Systems Research Institute Inc., ESRI).

 

Подготовка оперативных картографических продуктов

Большинство информационных продуктов ежедневно автоматически формируются и отправляются на сервера ИСДМ Рослесхоз. Для этого создан программный комплекс MAPGENERATOR, который  ежедневно в заданный момент времени осуществляет запрос к единой базе данных с целью получения необходимых характеристик для построения тематических карт. Затем выполняется пространственный анализ данных в среде ArcGIS, подготовка типовых карт на основе шаблонов и передача их в хранилище готовых информационных продуктов ИСДМ. Как только продукты попадают в хранилище, автоматически они становятся доступны на WEB серверах системы.

По этой схеме создаются карты очагов крупных лесных пожаров (более 25 га для европейской части России и более 200 га для Сибири), «действующие лесные пожары»,  «прирост пройденной огнем площадь за сутки» и «возникшие лесные пожары». Эта информация формируется на основе ежедневных отчетных данных, поступающих от субъектов РФ, а также по результатам космического мониторинга.

Кроме этого формируется порядка 360 картографических продуктов на основе данных метеорологической службы России (Росгидромет) и системы наземной грозопеленгации ФГУ «Авиалесоохрана». В их состав входят фактические и прогнозные показатели ночных и суточных осадков, максимальной температуры воздуха, классов пожарной опасности по методикам В.Г. Нестерова, ПВ-1 и ПВ-2 и «грозоопасности» (плотность распределения грозовых разрядов положительной амплитуды), вероятность возникновения лесных пожаров. Эти карты создаются как для всей территории лесного фонда России, так и на уровне федеральных округов или отдельных субъектов.

Интерактивная работа с данными ИСДМ-Рослесхоз

Кроме ГИС-технологии автоматической подготовки типовых картографических продуктов предусмотрена возможность использования настольной ГИС для интерактивной работы с оперативной информацией о пожарах, доступной на информационных серверах ИСДМ Рослесхоз. Для этой задачи используются настольные ГИС на базе ArcGIS 9 и ForsGIS 2 (Fire Objects and Remote Sensing GIS), функционально адаптированные к работе с базами данных ИСДМ Рослесхоз.

В ГИС организован удаленный доступ к единой базе данных ИСДМ Рослесхоз. Перед тем как получить в рабочее окно геоинформационной системы набор оперативных слоев пользователь формирует на карте прямоугольную область, ограничивающую по географическим координатам территорию мониторинга. Далее через диалоговое окно предоставляется возможность определить временной интервал и состав интересующей информации. После запуска модуля на экране происходит обновление картографических слоев с оперативной информацией по пожарам, грозам и метеонаблюдениям в виде точечных, линейных и полигональных объектов.

Визуализация спутниковых изображений в ГИС реализована методом динамической подкачки данных с сервера подготовки растровых продуктов ИСДМ. Созданная технология позволяет пользователю перемещаться по карте, одновременно подгружая фрагмент изображения. В зависимости от скорости интернет задержка может колебаться в интервале от 5 до 30 секунд. Преимуществом такого подхода является возможность получения спутникового изображения одного и тоже размера, несмотря на размер запрашиваемой территории. Достигается это за счет изменения разрешения запрашиваемого изображения, вычисляемого с учетом экранного масштаба карты. ГИС передает серверу через HTTP протокол информацию о географических координатах, размере изображения и его разрешении. По заданным параметрам сервер подготовки спутниковых продуктов формирует необходимый пользователю растровый продукт и передает ГИС ссылку на скачивание. Для изображений высокого пространственного разрешения предусмотрена опция просмотра контуров сцен без визуализации изображений для предварительного поиска необходимого набора данных на интересующую территорию.

Геоинформационная система снабжена также возможностью отображения тематической информации о пожарах, грозовых разрядах и данных метеонаблюдений в интегрированном виде (например, карточка пожара: дата обнаружения, площадь, географические координаты, субъект, лесничество и др.) с возможностью формирования стандартных отчетных аналитических форм ИСДМ Рослесхоз в формате Microsoft Excel.

В ГИС также функционирует модуль с набором инструментов, предназначенных для информационной поддержки по проведению натурных замеров площадей крупных лесных пожаров наземным и авиационным способом. На подготовительном этапе с помощью запросов эксперт получает в ГИС контур гари, сформированный алгоритмами обработки изображений среднего разрешения Modis и космический снимок высокого разрешения (например, Landsat). С помощью инструмента уточнения контура гари по снимку высокого разрешения формируется детальный контур, оценивается площадь, периметр и другие необходимые характеристики.

При наличии в ГИС картографической информации о распределении лесного фонда и покрытой лесом территории на гари до пожара, вычисляются соответственно их площади. Результат может быть сохранен в форматах ArcGIS (шейп файл) или экспортирован в формат GPS приемников (NMEA стандарт). Модуль также позволяет работать в ArcGIS в реальном режиме времени с GPS приемником типа GARMIN (модель “Garmin Extrex Vista C”) с возможностью отображения и сохранения контуров (треков) и полигонов в формате шейп файла. Окончательно подготовленный материал используется для проведения натурных обследований и авиаоблетов гарей с целью их верификации и оценки площадей повреждения огнем лесной растительности.

ГИС также обладает возможностью проводить анализ динамики крупного лесного пожара и выявлять причины его возникновения и неконтролируемого распространения. Для этого создан инструмент, позволяющий просматривать, анализировать данные о пожаре; отображать состояния пожара на любую конкретную дату, а также визуализировать данные о пожаре в виде таблиц и трёхмерных гистограмм. Кроме того, имеется возможность сформировать отчётные формы в виде таблиц формата Exсel, а также предусмотрено удобное взаимодействие с приложением ArcGIS.

В последней версии ГИС ИСДМ появилась возможность ручного ввода отдельных объектов и их анализ с имеющейся информацией о пожарах.

Также предусмотрена возможность построения карт непрерывных полей грозовой активности за предыдущие пять дней. Для этого используется дополнительный модуль расширения ArcGIS  Spatial Analyst служит вспомогательным средством для предоставления расширенных возможностей по моделированию и анализу растровых данных. При нажатии на кнопку инструмента, следует выбрать зону построения карт, посрерастрянув происходит отображения предварительного диалогового окна, которое позволяет указать дату запроса.

Кнопка Пуск инициализирует загрузку с сервера ИСДМ актуальных данных грозопеленгации на указанное число, плюс пять предыдущих дней. На основании полученных данных, существующих в виде дискретных точек, в дальнейшем производится последовательное построение растровых карт распределения плотности молниевых разрядов, в формате ESRI Grid.В случае, когда в рабочем документе ArcMap присутствует групповой слой «Молниевые разряды», содержимое группового слоя обновляется новым набором сформированных карт. В ином случае создается новый групповой слой «Молниевые разряды», в который копируется новый набор результирующих карт.

Также разработан инструмент, обеспечивающий возможность формирования пяти ключевых отчетов о горимости лесов по спутниковым данным с сохранением их в формате Microsoft Excel:

  1. Ведомость лесных пожаров на территориях лесного фонда (1-ИСДМ).
  2. Оперативный отчет о лесных пожарах на неохраняемых территориях лесного фонда по данным комического мониторинга (2-ИСДМ).
  3. Сообщение о лесном пожаре № ___ (в зоне комического мониторинга) (3-ИСДМ).
  4. Сводный отчет о лесных пожарах на охраняемых территориях лесного фонда, по данным космического мониторинга по состоянию на “_” ________  200*г (4-ИСДМ).
  5. Сравнительная ведомость крупных лесных пожаров  (5-ИСДМ).

 

Публикации:

  1. Ершов Д.В., Ковганко К.А., Шуляк П.П. Современные возможности геоинформационной системы мониторинга лесных пожаров ГИС-ИСДМ Рослесхоз // Пожаровзрывобезопасность. Научно-технический журнал ООО «Издательство «Пожнаука». – М.: 2010. Том 19, № 3 – С. 38-46.
  2. Беляев А.И., Ершов Д.В.,  Лупян Е.А., Романюк Б.В., Сухинин А.И., Тащилин С.А. Национальная система сбора, обработки и анализа информации о природных пожарах и ее сопряжение с международными и региональными информационными сетями // Управление лесными пожарами на экорегиональном уровне Материалы международного научно-практического семинара (Хабаровск, Россия, 9-12 сентября 2003 г.). М.: Издательство «Алекс» 2004 с 156-166.
  3. Беляев А.И., Коровин Г.Н., Лупян Е.А. Состояние и перспективы развития Российской системы дистанционного мониторинга лесных пожаров // СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей Выпуск 3. Москва: ООО «Азбука-2000». 2006. т. 1. с. 341-350.
  4. Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Шуляк П.П., Дворкина Н.Б., Ковганко К.А., Петров П.В., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Прошин А.А., Флитман Е.В., Барталев С.А., Тащилин С.А., Абушенко Н.А., Беляев А.И., Рыбникова Л.А. Российская система дистанционного мониторинга лесных пожаров // ArcReview, 2004, №4 С.21-23.

 

Направление ведут: Ершов Д.В., Ковганко К.А., Шуляк П.П.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *