ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 222-250

Организация работы со спутниковыми данными в информационной системе дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз)

Е.А. Лупян 1 , С.А. Барталев 1 , Д.В. Ершов 2 , Р.В. Котельников 3 , И.В. Балашов 1 , М.А. Бурцев 1 , В.А. Егоров 1 , В.Ю. Ефремов 1 , В.О. Жарко 1 , К.А. Ковганко 2 , П.А. Колбудаев 1 , Ю.С. Крашенинникова 1 , А.А. Прошин 1 , А.А. Мазуров 1 , И.А. Уваров 1 , Ф.В. Стыценко 1 , И.Г. Сычугов 1 , Е.В. Флитман 1 , С.А. Хвостиков 1 , П.П. Шуляк 2 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, Москва, Россия
3 Министерство природных ресурсов и экологии РФ, Москва, Россия
Работа посвящена обсуждению текущих возможностей Информационной системы мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз), введенной в эксплуатацию в 2005 году. ИСДМ-Рослесхоз позволяет получать оперативную, однородную (сопоставимую) информацию, необходимую для ведения мониторинга лесных пожаров и их последствий на территории всей Российской Федерации. Основными задачами ИСДМ-Рослесхоз являются предоставление информации и инструментов ее анализа для: контроля за достоверностью сведений о пожарной опасности в лесах и лесных пожарах, информационной поддержки принимаемых решений о маневрировании ресурсами при организации мониторинга и тушения лесных пожаров, контроля за осуществлением органами государственной власти субъектов Российской Федерации переданных полномочий по охране лесов от пожаров, оценки последствий действия лесных пожаров. В работе представлен обзор текущих технических возможностей системы, связанных с организацией работы со спутниковой информацией. В ней представлены базовые схемы работы системы с такой информацией. В работе также рассмотрены особенности построения основных блоков, обеспечивающих работу с данными дистанционного мониторинга, и технологий, которые были использованы при их реализации. При этом особое внимание уделено особенностям построения системы и ее блоков, реализация которых стала возможна благодаря новым разработкам Института космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) в области технологий и методов обработки и анализа данных дистанционного зондирования.
Ключевые слова: дистанционный мониторинг природных пожаров, дистанционное зондирование, информационные системы, распределенная обработка данных, обработка спутниковых данных, web-интерфейсы, сверхбольшие архивы данных, спутниковые данные
Полный текст

Список литературы:

  1. Абушенко Н.А., Барталев С.А., Беляев А.И., Ершов Д.В., Захаров М.Ю., Коровин Г.Н., Кошелев В.В., Крашенинникова Ю.С., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Минько Н.П., Назиров Р.Р., Семенов С.М., Тащилин С.А., Флитман Е.В., Щетинский В.Е. Опыт и перспективы организации оперативного спутникового мониторинга территории России в целях службы пожароохраны лесов // Исследование Земли из космоса. 1998. № 3. С.89–95.
  2. Абушенко Н.А., Барталев С.А., Беляев А.И., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Кошелев В.В., Лупян Е.А., Крашенинникова Ю.С., Мазуров А.А., Минько Н.П., Назиров Р.Р., Прошин А.А., Флитман Е.В. Система сбора, обработки и доставки спутниковых данных для решения оперативных задач службы пожароохраны лесов России // Наукоемкие технологии. 2000. Т. 1. № 2. С.4–18.
  3. Балашов И.В., Халикова О.А., Бурцев М.А., Лупян Е.А., Матвеев А.М. Организация автоматического получения наборов информационных продуктов из центров архивации и распространения спутниковых и метеоданных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т.10. № 3. С.9-20.
  4. Барталев С.А., Егоров В.А., Ершов Д.В., Исаев А.С., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Уваров И.А. Спутниковое картографирование растительного покрова России по данным спектрорадиометра MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т.8. № 4. С.285–302.
  5. Барталев С.А., Егоров В.А., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Стыценко Ф.В., Флитман Е.В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С.9–27.
  6. Барталев С.А., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Котельников Р.В., Лупян Е.А., Щетинский В.Е. Информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства РФ (состояние и перспективы развития) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Выпуск 5. Т. 2. С.419–429.
  7. Барталев С.А., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Котельников Р.В., Лупян Е.А., Щетинский В.Е. Основные возможности и структура информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ Рослесхоз) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т.7. № 2. С.97–105.
  8. Барталев С.А., Златопольский А.А., Галеев А.А., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Прошин А.А., Флитман Е.В., Щербенко Е.В. Автоматизированное уточнение площадей, пройденных лесными пожарами, по данным приборов HRV, HRVI // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2009. Выпуск 6. Т. 2. С.335–342.
  9. Барталев С.А., Лупян Е.А., Стыценко Ф.В., Панова О.Ю., Ефремов В.Ю. Экспресс-картографирование повреждений лесов России пожарами по спутниковым данным Landsat // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. №. 1. С.9–20.
  10. Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Егоров В.А., Лупян Е.А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение. 2015. № 2. С.83–94.
  11. Беляев А.И., Коровин Г.Н., Лупян Е.А. Использование спутниковых данных в системе дистанционного мониторинга лесных пожаров МПР РФ // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2005. Выпуск 2. Т. 1. С.20–29.
  12. 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. 2006. Выпуск 3. Т. 1. С.341–350.
  13. Галеев А.А., Ершов Д.В., Котельников Р.В., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Прошин А.А., Флитман Е.В. Автоматизированная система формирования оперативной отчетности о действующих лесных пожарах на основе спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Выпуск 3. Т. 1. С.359–365.
  14. Галеев А.А., Прошин А.А., Ершов Д.В., Тащилин С.А., Мазуров А.А. Организация хранения данных спутникового мониторинга лесных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2005. Выпуск 2. Т. 2. С.367–371.
  15. Гришин А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. // Новосибирск: Наука, 1992, 406 с.
  16. Данюлис Е.П., Жирин В.М., Сухих В.И., Эльман Р.И. Дистанционное зондирование в лесном хозяйстве. Москва: Издательство "Агропромиздат", 1989. 223 с.
  17. Доррер Г.А., Коморовский В.С., Якимов С.П. Оценка и прогнозирование динамики крупных лесных пожаров // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. 2011. Вып. 2 (36). 16 с.
  18. Егоров В.А., Ильин В.О., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Флитман Е.В. Возможности построения автоматизированных систем обработки спутниковых данных на основе программного комплекса XV_SAT // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. № 1. С. 431–436.
  19. 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». 2010. Том 19. № 3. С. 38–46.
  20. Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Тащилин С.А. Российская система спутникового мониторинга лесных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. Выпуск 1. Т.1. С.47–57.
  21. Ефремов В.Ю., Балашов И.В., Котельников Р.В., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Прошин А.А., Толпин В.А., Уваров И.А., Флитман Е.В. Объединенный картографический интерфейс для работы с данными ИСДМ-Рослесхоз // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т.8. № 3. С.129–139.
  22. Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Прошин А.А., Флитман Е.В.Управление и контроль работоспособности систем автоматизированной обработки спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. Выпуск 1. Т.1. С.467–475.
  23. Жарко В.О., Барталев С.А. Оценка распознаваемости древесных пород леса на основе спутниковых данных о сезонных изменениях их спектрально-отражательных характеристик // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. №. 3. С.159–170.
  24. Исаев А.С., Сухих В.И., Калашников и др. Аэрокосмический мониторинг лесов. М., Наука, 1991, 240 с.
  25. Кашкин В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений. Москва: Логос. 2001. 264 с.
  26. Кашницкий А.В., И.В. Балашов, Е.А. Лупян., В.А. Толпин, И.А. Уваров, Е.А.. Создание инструментов для удаленной обработки спутниковых данных в современных информационных системах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т 12. № 1. С. 156–170.
  27. Кашницкий А.В., Лупян Е.А., Барталев С.А., Барталев С.С., Балашов И.В., Ефремов В.Ю., Стыценко Ф.В. Оптимизация интерактивных процедур картографирования гарей в информационных системах дистанционного мониторинга природных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т.12. № 4. С. 7–16.
  28. Кобец Д. А., Балашов И.В., Данилов И. Д., Лупян Е. А., Сычугов И.Г., Толпин В.А. Использование ВI-технологий для создания инструментов для анализа данных спутникового мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т.12. № 4. С. 17–27.
  29. Коровин Г.Н., Андреев Н.А. Авиационная охрана лесов. :М., ВО "Агpопpомиздат". 1988, 223 с.
  30. Коровин Г.Н., Барталев С.А. Интегрированная система мониторинга лесных пожаров // Лесное хозяйство. 1998. № 4. С.45–48.
  31. Котельников Р.В. Коршунов Н.А. Метеообеспечение в ИСДМ-Рослесхоз: Проблемы и перспективы // Пожаровзрывобезопасность. Выпуск № 1. 2010. С. 34–37.
  32. Котельников Р.В., Сементин В.Л., Щетинский В.Е., Барталев С.А., Галеев А.А., Ефремов В.Ю., Козочкина А.А., Крашенинникова Ю.С., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Прошин А.А., Толпин В.А., Флитман Е.В., Ершов Д.В., Коровин Г.Н. Применение информационной системы дистанционного мониторинга "ИСДМ-Рослесхоз для определения пожарной опасности в лесах Российской Федерации: Учебное пособие. Издание 6. Пушкино: ФБУ "Авиалесоохрана", 2012. 359 c.
  33. Котельников Р.В., Флитман Е.В. Технология идентификации спутниковых данных о лесных пожарах с данными наземного и авиационного мониторинга с использованием ИСДМ-РОСЛЕСХОЗ.// Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2007. Выпуск № 4, Т. I. С. 162–166.
  34. Лупян Е.А., Балашов И.В., Бурцев М.А., Ефремов, Кашницкий А.В., Кобец Д.А., Крашенинникова Ю.С., Мазуров А.А., Матвеев А.М. Назиров Р.Р., Прошин А.А., Толпин В.А., Уваров И.А., Флитман Е.В. Создание технологий построения информационных систем дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т.12. № 5. С. 53-75.
  35. Лупян E.A., Мазуров A.A., Назиров Р.Р., Прошин А.А., Флитман Е.В. Технология построения автоматизированных информационных систем сбора, обработки, хранения и распространения спутниковых данных для решения научных и прикладных задач // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. № 1. С. 81–88.
  36. Лупян Е.А., Мазуров А.А., Назиров Р.Р., Прошин А.А., Флитман Е.В., Крашенинникова Ю.С. Технологии построения информационных систем дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т.8. № 1. С.26–43.
  37. Лупян Е.А., Мазуров А.А., Флитман Е.В., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Новик В.П., Абушенко Н.А., Алтынцев Д.А., Кошелев В.В., Тащилин С.А., Татарников А.В., Сухинин А.И., Пономарев Е.И., Гришин А.М., Афонин С.В., Белов В.В., Гриднев Ю.В., Матвиенко Г.Г., Соловьев В.С., Антонов В.Н., Ткаченко В.А. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в России. Итоги. Проблемы. Перспективы. Аналитический обзор. Новосибирск: СО РАН. ИОА. ГПНТБ, 2003. 134 c.
  38. Лупян Е.А., Милехин О.Е., Антонов В.Н., Крамарева Л.С., Бурцев М.А., Балашов И.В., Толпин В.А., Соловьев В.И. Система работы с объединенными информационными ресурсами, получаемыми на основе спутниковых данных в центрах НИЦ “ПЛАНЕТА” // Метеорология и гидрология. 2014. № 12. С.89–97.
  39. Новикова Н.Н., Пахомов Л.А., Пермитина Л.И., Куревлева Т.Г., Бекренев О.В. Возможности научного центра оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) по проведению оперативного спутникового мониторинга состояния окружающей среды по данным Российских и зарубежных космических систем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. № 1. С. 221–227.
  40. Носенко Ю.И., Лошкарев П.А. Единая территориально-распределенная информационная система ДЗЗ — проблемы, решения, перспективы (часть 1) // Геоматика. 2010. № 3. С. 35–43.
  41. Носенко Ю.И., Новиков М.В., Заичко В.А., Ромашкин В.В., Лошкарев П.А.. Единая территориально-распределенная информационная система ДЗЗ — проблемы, решения, перспективы (часть 2) // Геоматика. 2010. № 4. С.31–36.
  42. Подольская А.С., Ершов Д.В. Геоинформационная технология актуализации данных территориального деления лесного фонда для мониторинга пожарной опасности // Пожаровзрывобезопасность. Научно-технический журнал ООО «Издательство «Пожнаука». 2010. Том 19. № 2. С. 45–49.
  43. Пономарев Е., Сухинин А. Использование информации с ИСЗ NOAA для пространственной оценки пожарной опасности лесных территорий // Сиб. экол. журн. 2001. № 5. С. 577–589.
  44. Стыценко Ф.В., Барталев С.А., Егоров В.А., Лупян Е.А. Метод оценки степени повреждения лесов пожарами на основе спутниковых данных MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 1. С.254–266.
  45. Толпин В.А., Балашов И.В., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Прошин А.А., Уваров И.А., Флитман Е.В. Создание интерфейсов для работы с данными современных систем дистанционного мониторинга (система GEOSMIS) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. С. 93–108.
  46. Флитман Е.В., Балашов И.В., Бурцев М.А., Галеев А.А., Егоров В.А., Котельников Р.В., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Матвеев А.М., Прошин А.А. Построение системы работы с данными прибора MODIS для решения задач мониторинга лесных пожаров и их последствий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С.127–138.
  47. Хвостиков С.А., Балашов И.В., Барталев С.А., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А. Региональная оптимизация параметров прогнозной модели природных пожаров и оперативное моделирование динамики их развития с использованием данных спутниковых наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 3. С.91–100.
  48. Шуляк П.П., Ершов Д.В., Коровин Г.Н. Контроль динамики крупных лесных пожаров и оценка эффективности и своевременности их обнаружения и тушения // Лесоведение. 2014. № С. 30–41.
  49. Abushenko N.A., Bartalev S.A., Belyaev A.I., Ershov D.V., Zakharov M.Y., Loupian E.A., Korovin G.N., Koshelev V.V., KrasheninnikovaYu. S., Mazurov A.A., Min'ko N.P., Nazipov R.R., Semenov S.M., Tashchilin S.A., Flitman E.V., Shchetinsky V.Y. Near Real-time Satellite Monitoring of Russia for Forest Fire Protection // Mapping Science and Remote Sensing. 1999. Vol. 36. № 1. P.54–61.
  50. Bartalev S.A., Egorov V.A., EfremovV. Yu., Flitman E.V., Loupian E.A., Stytsenko F.V. Assessment of Burned Forest Areas over the Russian Federation from MODIS and Landsat-TM/ETM+ Imagery // In F. Achard & M.C. Hansen (Eds.) Global Forest Monitoring from Earth Observation, CRC Press, Taylor& Francis Group. CRC Press. P. 259–286.
  51. Bartalev S.A., Egorov V.A., Loupian E.A., Khvostikov S.A. A new locally-adaptive classification method LAGMA for large-scale land cover mapping using remote-sensing data // Remote Sensing Letters. 2014. 5(1). P. 55–64.
  52. Finney M. A. FARSITE: Fire Area Simulator—model development and evaluation. // Res. Pap. RMRSRP-4 1998. Fort Collins, CO: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. 47 p.
  53. Forestry Canada Fire Danger Group. Development and structure of the Canadian Forest Fire Behavior Prediction System. // Inf. Rep. ST-X-3, 1992. For. Can., Ottawa, Ont.
  54. Giglio L. MODIS Collection 5 Active Fire Product User’s Guide. Department of Geographical Sciences University of Maryland. 2013. 61 с.
  55. Loupian E.A., Mazurov A.A., Flitman E.V., Ershov D.V., Korovin G.N., Novik V.P., Abushenko N.A., Altyntsev D.A., Koshelev V.V., Tashchilin S.A., Tatarnikov A.V., Csiszar I., Sukhinin A.I., Ponomarev E.I., Afonin S.V., Belov V.V., Matvienko G.G., Loboda T.V. Satellite Monitoring of Forest Fires in Russia at Federal and Regional Levels // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2006. 11. P. 113–145.
  56. Tymstra C., Bryce R., Wotton B., Armitage O. Development and Structure of Prometheus: The Canadian Wildland Fire Growth Simulation Model // Natural Resources of Canada, Canadian Forest Service. 2010. Northern Forest Center, Edmonton, AB.