Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 178-192
Оценка площадей пожаров на основе детектирования активного горения с использованием данных шестой коллекции приборов MODIS
E.А. Лупян
1 , Ф.В. Стыценко
1 , К.С. Сенько
1 , И.В. Балашов
1 , А.А. Мазуров
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 16.08.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-178-192
Во многих работах уже отмечалось, что при оценке площадей, пройденных лесными пожарами, на основе использования данных о детектировании активного горения следует вводить коррекцию геометрических площадей пожаров (объединения детектированных «горячих точек» в одно наблюдаемое событие горения по пространству и времени). Это связано в первую очередь с тем, что используемые для детектирования данные имеют достаточно низкое пространственное разрешение, что может приводить к завышению оценок площадей, пройденных огнём. Настоящая работа посвящена вопросам построения такой коррекции при использовании оценок площадей, пройденных пожарами, на основе детектирования активного горения по данным шестой коллекции приборов MODIS (MC6). Указанная коллекция имеет свои особенности, проанализированные в настоящей работе, которые могут существенно влиять на оценку пройденных огнём площадей. В работе представлены результаты построения коррекции для данных коллекции MC6, которые получены на основе анализа выборки из 5474 пожаров, детектированных на территории России в период 2009–2020 гг. Для указанной выборки были получены данные о гарях (площадях, пройденных лесными пожарами), основанные на использовании изображений высокого пространственного разрешения (10–30 м). Общая площадь картографированных гарей составила 9,06 млн га. На основе сравнения информации о площадях гарей с данными о геометрических площадях пожаров была получена формула коррекции, обсуждаемая в настоящей работе. Показано, что оценка площадей, пройденных лесными пожарами на территории России, по данным детектирования активного горения с применением предложенной коррекции может производиться с точностью порядка 4 %. Подобная точность, по мнению авторов, достаточна для проведения анализа тенденций динамики лесопожарной обстановки на территории России в XXI в. Именно на этот период имеется однородный ряд данных коллекции MC6 прибора MODIS.
Ключевые слова: спутниковые данные, площади пожаров, детектирование пожаров, ошибка определения площади пожара, мониторинг, MODIS
Полный текстСписок литературы:
- 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. Вып. 5. Т. 2. С. 419–429.
- 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.
- 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.
- 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. Вып. 3. Т. 1. С. 341–350.
- Егоров В. А., Барталев С. А., Лупян Е. А., Уваров И. А. Мониторинг повреждений растительного покрова пожарами по данным спутниковых наблюдений // Изв. высш. учеб. заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2006. № 2. С. 98–109.
- 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.
- Ковалев Н. А., Лупян Е. А., Балашов И. В., Барталев С. А., Бурцев М. А., Ершов Д. В., Кривошеев Н. П., Мазуров А. А. ИСДМ-Рослесхоз: 15 лет эксплуатации и развития // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 283–291. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-283–291.
- Котельников Р. В., Лупян Е. А., Барталев С. А., Ершов Д. В. Космический мониторинг лесных пожаров: история создания и развития ИСДМ-Рослесхоз // Лесоведение. 2019. № 5. С. 399–409. DOI: 10.1134/S0024114819050048.
- 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. Сер. «Экология». Вып. 70. Новосибирск: СО РАН. ИОА. ГПНТБ, 2003. Вып. 68. 134 c.
- Лупян Е. А., Савин И. Ю., Барталев С. А., Толпин В. А., Балашов И. В., Плотников Д. Е. Спутниковый сервис мониторинга состояния растительности («Вега») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 190–198.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Толпин В. А., Жарко В. О., Крашенинникова Ю. С., Оксюкевич А. Ю. Использование спутникового сервиса ВЕГА в региональных системах дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 3. С. 215–232.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Ершов Д. В., Котельников Р. В., Балашов И. В., Бурцев М. А., Егоров В. А., Ефремов В. Ю., Жарко В. О., Ковганко К. А., Колбудаев П. А., Крашенинникова Ю. С., Прошин А. А., Мазуров А. А., Уваров И. А., Стыценко Ф. В., Сычугов И. Г., Флитман Е. В., Хвостиков С. А., Шуляк П. П. (2015а) Организация работы со спутниковыми данными в информационной системе дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 222–250.
- Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Балашов И. В., Барталев С. А., Ефремов В. Ю., Кашницкий А. В., Мазуров А. А., Матвеев А. М., Суднева О. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. (2015б) Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263–284.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Ершов Д. В., Стыценко Ф. В. Методика оценки площадей, пройденных лесными пожарами, на основе данных спутниковых наблюдений // Доклады 6-й Всероссийской конф. «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии». Москва. 20–22 апр. 2016. М.: ЦЭПЛ РАН, 2016. С. 43–46.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Балашов И. В., Егоров В. А., Ершов Д. В., Кобец Д. А., Сенько К. С., Стыценко Ф. В., Сычугов И. Г. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в 21 веке на территории Российской Федерации (цифры и факты по данным детектирования активного горения) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 158–175. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-158-175.
- Пономарев Е. И., Иванов В. А. Спутниковый мониторинг динамики экстремальных пожаров // Хвойные бореальной зоны. 2012. Т. 30. № 3–4. С. 307–311.
- Пономарев Е. И., Швецов Е. Г. Спутниковое детектирования лесных пожаров и геоинформационные методы калибровки результатов // Исслед. Земли из космоса. 2015. № 1. С. 84.
- 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. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-6-289-298.
- Abushenko N. A., Bartalev S. A., Belyaev A. I., Ershov D. V., Zakharov M. Y., Loupian E. A., Korovin G. N., Koshelev V. V., Krasheninnikova Yu. 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. V. 36. No. 1. P. 54–61.
- Bartalev S. A., Egorov V. A., Efremov V. 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 // Global Forest Monitoring from Earth Observation / eds. F. Achard, M. C. Hansen. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 2013. P. 259–286.
- Fraser R. H., Li Z., Cihlar J. Hotspot and NDVI Differencing Synergy (HANDS): a new technique for burned area mapping over boreal forest // Remote Sensing Environment. 2000. V. 74. P. 362–376.
- Giglio L. MODIS Collection 5 Active Fire Product User’s Guide. University of Maryland, 2010. 61 p. URL: https://gis-lab.info/docs/mod14_users_guide_2.4.pdf.
- Giglio L. MODIS collection 6 active fire product user’s guide, revision A. University of Maryland. 2015. 64 p. URL: https://modis-fire.umd.edu/files/MODIS_C6_Fire_User_Guide_A.pdf.
- Grégoire J. M., Tansey K., Silva J. M. N. The GBA2000 initiative: developing a global burned area database from SPOT-VEGETATION imagery // Intern. J. Remote Sensing. 2003. V. 24. P. 1369–1376.
- Kotelnikov R. V., Loupian E. A., Bartalev S. A., Ershov D. V. Space Monitoring of Forest Fires: History of the Creation and Development of ISDM-Rosleskhoz // Contemporary Problems of Ecology. 2020. V. 13(7). P. 795–802. DOI: 10.1134/S1995425520070045.
- Loboda T., Csiszar I. Estimating burned area from AVHRR and MODIS: validation results and sources of error // Contemporary Earth Remote Sensing from Space. 2005. V. 2. P. 415–421.
- 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. V. 11. P. 113–145.
- Roy D. P., Boschetti L., Justice C. O., Ju J. The Collection 5 MODIS Burned Area Product — Global Evaluation by Comparison with the MODIS Active Fire Product // Remote Sensing of Environment. 2008. V. 112. P. 3690–3707.
- Sukhinin A. I., French N. H. F., Kasischke E. S., Hewson J. H., Soja A. J., Csiszar I. A., Hyer E. J., Loboda T., Conrad S. G., Romasko V. I., Pavlichenko E. A., Miskiv S. I., Slinkina O. A. AVHRR-based mapping of fires in Russia: New products for fire management and carbon cycle studies // Remote Sensing of Environment. 2004. V. 93(4). P. 546–564.
- Tansey K., Gregoire J. M. C., Defourny P., Leigh R., Pekel van Bogaert E., Bartholomé E., Bontemps S. A new, global, multi-annual (2000–2007) burned area product at 1 km resolution and daily intervals // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. Art. No. L01401.