Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
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. 2020. Т. 17. № 5. С. 157-166

Применимость различных спектральных индексов на основе спутниковых данных для оценки площадей торфяных пожаров

М.А. Медведева 1 , Д.А. Макаров 1 , А.А. Сирин 1 
1 Институт лесоведения РАН, Московская обл., с. Успенское, Россия
Одобрена к печати: 12.09.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-157-166
Показана возможность детектирования гарей от торфяных пожаров на основе анализа данных о природных пожарах и картографической информации о границах торфяных болот и антропогенно изменённых торфяников. Для более точного выявления гарей на примере данных спутника Landsat-5 были изучены возможности применения индексов NBR, NBR2, BAI, MIRBI, NDVI и NDMI для следующего после пожаров 2010 г. в Московской обл. сезона вегетации с наземной проверкой. Пройденные огнём площади имели различный допожарный земной покров, что характерно для болот как в естественном состоянии, так и после воздействия человека. Определены диапазоны значений детектирования гарей для каждого из индексов на послепожарный период и для разницы индексов по сравнению с допожарным. Наиболее точным был определён разностный индекс ΔNDMI, который был использован далее для выявления всех гарей 2010 г. на торфяниках Московской обл. Показатель ΔNDMI в сочетании с классификацией без обучения и с обучением позволил с высокой точностью (95 %) выделить гари на торфяниках. При этом большая часть гарей не была выявлена ранее тепловыми аномалиями по данным MODIS с пространственным разрешением 1 км. Апробированная методика выявления гарей может быть применима на базе спутниковых данных с подобными Landsat-5 спектральными характеристиками не только для торфяных, но и для других природных пожаров, включая лесные.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, многоспектральные изображения, торфяники, растительный покров, торфяные пожары, Landsat-5, вегетационные индексы
Полный текст

Список литературы:

  1. 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.
  2. Вомперский С. Э., Глухова Т. В., Смагина М. В., Ковалев А. Г. Условия и последствия пожаров в сосняках на осушенных болотах // Лесоведение. 2007. № 6. С. 35–44.
  3. Вомперский С. Э., Сирин А. А., Сальников А. А., Цыганова О. П., Валяева Н. А. Оценка площади болотных и заболоченных лесов России // Лесоведение. 2011. № 5. С. 3–11.
  4. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Кашницкий А. В., Балашов И. В., Барталев С. А., Константинова А. М., Кобец Д. А., Мазуров А. А., Марченков В. В., Матвеев А. М., Радченко М. В., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
  5. Медведева М. А., Возбранная А. Е., Барталев С. А., Сирин А. А. Оценка состояния заброшенных торфоразработок по многоспектральным спутниковым изображениям // Исслед. Земли из космоса. 2011. № 5. С. 80–88.
  6. Медведева М. А., Возбранная А. Е., Сирин А. А., Маслов А. А. Возможности различных многоспектральных спутниковых данных для оценки состояния неиспользуемых пожароопасных и обводняемых торфоразработок // Исслед. Земли из космоса. 2017. № 3. С. 76–84. DOI: 10.7868/S0205961417020051.
  7. Медведева М. А., Возбранная А. Е., Сирин А. А., Маслов А. А. Возможности различных мультиспектральных космических данных для мониторинга неиспользуемых пожароопасных торфяников и эффективности их обводнения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 150–159. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-150-159.
  8. Мячина К. В., Павлейчик В. М. Опыт анализа гарей в степных районах южного Предуралья на основе изображений спутника Landsat // Изв. Оренбургского отд-ния Русского географ. об-ва. 2017. № 9 (42). С. 45–52.
  9. Сирин А. А., Минаева Т. Ю., Возбранная А. Е., Барталев С. А. Как избежать торфяных пожаров? // Наука в России. 2011. № 2. С. 13–21.
  10. Сирин А. А., Маслов А. А., Валяева Н. А., Цыганова О. П. Глухова Т. В. Картографирование торфяных болот Московской области по данным космической съемки высокого разрешения // Лесоведение. 2014. № 5. С. 65–71.
  11. Сирин А. А., Макаров Д. А., Гуммерт И., Маслов А. А., Гульбе Я. И. Глубина прогорания торфа и потери углерода при лесном подземном пожаре // Лесоведение. 2019. № 5. С. 410–422.
  12. Сирин А. А., Медведева М. А., Макаров Д. А., Маслов А. А., Юстен Х. Мониторинг растительного покрова вторично обводненных торфяников Московской области // Вестн. Санкт-Петербургского ун-та. Науки о Земле. 2020. Т. 65. № 2. С. 314–336. URL: https://escjournal.spbu.ru/article/view/5614.
  13. Стыценко Ф. В., Барталев С. А., Иванова А. А., Лупян Е. А., Сычугов И. Г. Возможности оценки площадей лесных пожаров в регионах России на основе данных спутникового детектирования активного горения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 6. С. 289–298.
  14. Торфяные болота России: к анализу отраслевой информации / под ред. Сирина А. А., Минаевой Т. Ю. М.: ГЕОС, 2001. 190 с.
  15. Шинкаренко С. С. Пожарный режим ландшафтов северного Прикаспия по данным очагов активного горения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 1. С. 121–133.
  16. Шихов А. Н., Зарипов А. С. Многолетняя динамика потерь лесов от пожаров и ветровалов на северо-востоке европейской России по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 114–128.
  17. Alonso-Canas I., Chuvieco E. Global burned area mapping from ENVISAT-MERIS and MODIS active fire data // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 163. P. 140–152.
  18. Chuvieco E., Martin M. P., Palacios A. Assessment of different spectral indices in the red-near-infrared spectral domain for burned land discrimination // Intern. J. Remote Sensing. 2002. V. 23. P. 5103–5110. DOI: 10.1080/01431160210153129.
  19. Gao B. NDWI — A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space // Remote Sensing of Environment. 1996. V. 58. P. 257–266.
  20. IPPC 2014, 2013 Supplement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Wetlands / eds. T. Hiraishi, T. Krug, K. Tanabe, N. Srivastava, J. Baasansuren, M. Fukuda, T. G. Troxler. Switzerland: IPCC, 2014. 354 p. URL: http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/wetlands/index.html.
  21. IPCC 2019: Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems /eds. P. R. Shukla, J. Skea, E. Calvo Buendia, V. Masson-Delmotte, H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, P. Zhai, R. Slade, S. Connors, R. van Diemen, M. Ferrat, E. Haughey, S. Luz, S. Neogi, M. Pathak, J. Petzold, J. Portugal Pereira, P. Vyas, E. Huntley, K. Kissick, M. Belkacemi, J. Malley. URL: https://www.ipcc.ch/srccl/ (In press).
  22. Key C. H., Benson N. C. The Normalized Burn Ratio (NBR): A Landsat TM Radiometric Measure of Burn Severity. United States Geological Survey. Bozeman, MT, USA: Northern Rocky Mountain Science Center, 1999.
  23. Long T., Zhang Z., He G., Jiao W., Tang C., Wu B., Zhang X., Wang Guizhou W., Yin R. 30 m Resolution Global Annual Burned Area Mapping Based on Landsat Images and Google Earth Engine // Remote Sensing. 2019. V. 11. Art. No. 489, 30 p. DOI: 10.3390/rs11050489.
  24. Minayeva T., Sirin A., Stracher G. B. The Peat Fires of Russia // Coal and Peat Fires: A Global Perspective. V. 2: Photographs and Multimedia Tours / eds. Stracher G. B., Prakash A., Sokol E. V. Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 2013. P. 375–394.
  25. Rouse J. W., Haas R. H., Schell J. A., Deering D. W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS // 3rd ERTS Symp. Washington, DC, USA: NASA, 1973. P. 309–317.
  26. Safronov A., Fokeeva E., Rakitin V., Grechko E., Shumsky R. Severe Wildfires near Moscow, Russia in 2010: Modeling of Carbon Monoxide Pollution and Comparisons with Observations // Remote Sensing. 2015. V. 7. P. 395–429. DOI: 10.3390/rs70100395.
  27. Sirin A., Medvedeva M., Maslov A., Vozbrannaya A. Assessing the Land and Vegetation Cover of Abandoned Fire Hazardous and Rewetted Peatlands: Comparing Different Multispectral Satellite Data // Land. 2018. V. 7. No. 2. Art. No. 71. 22 p. DOI: 10.3390/land7020071.
  28. Trigg S., Flasse S. An evaluation of different bispectral different for discriminating burned shrub-savannah // Intern. J. Remote Sensing. 2001. V. 22. P. 2641–2647. DOI: 10.1080/01431160110053185.