Оценка последствий лесных пожаров на основе автоматизированной обработки материалов дистанционного зондирования Земли

Abstract

Представлены результаты исследования особенностей автоматизированного выявления лесопокрытых территорий, пройденных пожарами, по материалам разновременных спутниковых съемок с космических аппаратов Sentinel-2A и Sentinel-2В путем расчета разностного нормализованного индекса сгорания (dNBR) для предпожарного и послепожарного периодов. Изучено современное состояние проблемы и выполнен обзор функционирующих в настоящее время систем наблюдения за лесными пожарами. Обоснована актуальность разработки и апробации автоматизированной системы оценки последствий лесных пожаров с использованием открытого программного обеспечения и данных дистанционного зондирования Земли. Установлено, что разностный индексный показатель dNBR, рассчитанный по материалам разновременных спутниковых съемок с космических аппаратов Sentinel-2A и Sentinel-2В, позволяет эффективно выявлять выгоревшие территории. Показано, что экосистема языка программирования Python дает возможность создавать системы автоматизированной обработки данных дистанционного зондирования Земли. Разработан прототип системы автоматизированного выявления лесопокрытых территорий, пройденных пожарами, по материалам разновременных спутниковых съемок с космических аппаратов Sentinel-2A и Sentinel-2В. Приведена технологическая схема процесса обработки данных дистанционного зондирования Земли с помощью предложенной системы. Для снимков спутников Sentinel-2 на даты до и после пожара выполнен расчет разностного индексного показателя dNBR, анализ результатов которого показал тесную корреляцию индекса dNBR со степенью выгорания территории. Составлена картосхема пройденных пожаром территорий и проведена оценка точности выделения выгоревших участков посредством расчета матрицы ошибок. Определены эффективность работы автоматизированной системы выявления территорий, пройденных лесными пожарами, пути ее модернизации и совершенствования, а также перспективы внедрения в производственную деятельность. Установлено, что результаты работы созданной системы обладают высокой достоверностью. В то же время отмечена необходимость повышения чувствительности системы при выявлении территорий, подвергшихся частичному выгоранию. Предложен вариант усовершенствования применяемых в работе алгоритмов посредством внедрения мультиуровневого метода Оцу, призванного значительно повысить чувствительность системы.