دوشنبه, ۱۳ دی ۱۴۰۰ ۰۹:۵۲ ۵۷
طبقه بندی: توسعه کاربرد RS
چچ
پایش ماهواره ای شناسایی آتش فعال

پایش ماهواره ای شناسایی آتش فعال

.

مقدمه و بیان موضوع
حریق در جنگل، یک واکنش شیمیایی عظیم و سریع می‌باشد که گرما، نور و دود زیادی تولید کرده و مقداری عناصر شیمیایی را از مواد جنگلی آزاد می‌کند. شدت و مدت حریق بر مبنای فاکتورهای متعددی شامل حرارت، رطوبت و نوع خاک، میزان و نوع رستنیها، توپوگرافی، فصل سوختن و شرایط آب و هوایی تعیین می‌شود. افزایش آتش سوزی های جنگل به خصوص رشد فزآینده آن در سال های اخیر، محافظت جنگل ها در مقابل آتش را از مهمترین دغدغه های مدیران در ترازهای مختلف قرار داده است. از آنجایی که آثار سوء آتش سوزی مخصوصاً اگر آتش ها تاجی و تنه ای باشند، قابل توجه بوده و ترمیم و بازسازی جنگل بعد از وقوع آتش سوزی به خصوص با وضعیت حال حاضر جنگل ها که درگیر مشکلات اقتصادی، اجتماعی، زادآوری و مدیریتی هستند، کاری زمان بر و مشکل می باشد، ضرورت اهتمام به شناسایی به موقع آتش ها ایجاد می شود. پایش جنگل ها به منظور شناسایی به موقع آتش سوزی ها از موثرترین روش ها برای مهار به موقع آتش سوزی ها و در نتیجه کاهش خسارات ناشی از آن می باشد. در شکل 1 نمایی از نحوه شناسایی آتش نمایش داده شده است.


شناسایی آتش فعال

شکل-1 : نمونه ای از سیستم پایش آتش سوزی با استفاده از تصاویر ماهواره ای


ضرورت اجرا و اهداف

ضرورت
جنگل و مرتع از با ارزش ترین عرصه های طبیعی در دنیا محسوب می شوند. هر ساله بسته به شرایط محیطی‏، اقلیمی و اقتصادی واجتماعی، تعدادی آتش سوزی در آنها رخ می دهد. به دلیل عدم وجود پایش مناسب در بیشتر موارد، مسئولین زیربط به موقع از وقوع آتش سوزی اطلاع حاصل نمی کنند تا به اطفاء آن در اسرع وقت اقدام نمایند. اگر در منابع طبیعی ایران خدمت پایش و هشدار آتش بکار گرفته شود، می توان با هشدار به موقع به حضور نیروهای مهار آتش در محل آتش سوزی سرعت بخشید. با توجه به اینکه گیرنده تصاویر ماهواره ای سنجنده MODIS در کشور وجود دارند و روزانه اخذ می شوند و از طرف دیگر خوارزمی های متعددی نیز برای کشف آتش با استفاده از تصاویر این سنجنده توسعه داده شده اند، ضرورت پایش این جنگل ها با استفاده از تصاویر ماهواره ای ایجاد می گردد.

اهداف

  • استفاده از ظرفیت سنجش از دور جهت شناسایی بهنگام آتش سوزی های فعال
  • بهبود و توسعه الگوریتم های شناسایی آتش
  • ایجاد خدمت یکپارچه شناسایی آتش فعال و گزارش مختصات آتش به سازمان های متبوع

داده ها و روش ها

خدمت های پایش آتش سوزی به هر میزان در فاصله زمانی کمتری به روز شوند بهتر می باشد. به همین منظور باید از تصاویر ماهواره هایی استفاده نمود که در روز چند تصویر اخذ می نمایند. بهترین حالت برای زمان این خدمت ها استفاده از تصاویر ماهواره های زمین آهنگ می باشد. اکثر این ماهواره ها هر نیم ساعت یک تصویر اخذ می نمایند. اما اشکال عمده این ماهواره ها اندازه تفکیک مکانی بزرگ آنها می باشد که دقت آنها را کمتر می کند. بنابراین برای حصول به نتایج بهتر، از تصاویر ماهواره های خورشید آهنگ که روزانه چند تصویر اخذ می کنند استفاده می شود. در حال حاضر در ایران بهترین تصویری که برای این منظور می تواند استفاده شود، تصاویر سنجنده MODIS می باشد.
در هر روز 4 تصویر از سنجنده MODIS از دو ماهواره Terra و Aqua دریافت می شود و همین ویژگی این تصاویر را مناسب پایش آتش سوزی نموده است. در بحث مقیاس مکانی، اگر خدمت با توجه به وضعیت جنگل و شرایط آتش ها تهیه شود بهتر است. امروزه خدمت های پایش آتش سوزی در مقیاس جهانی تهیه می شوند. اما این خدمت ها دقت کافی در مقیاس های محلی را ندارند و بنابراین محققین برای حصول به نتایج بهتر، این خدمت ها را برای سطوح ملی و یا محلی توسعه می دهند. در ایران بهتر است که دو خدمت یکی برای مناطق شمالی کشور و دیگری برای باقی نقاط ایران توسعه و استفاده شود.
محصولات جهانی آتش در ابتدا با استفاده از تصاویر NOAA و در حال حاضر با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS تولید و برای استفاده جهانیان در ژئو پرتال ناسا آپلود می شود. این محصولات با الگوریتم جهانی شناسایی آتش تولید می شود که این الگوریتم، معروفترین روش در دنیا می باشد. این الگوریتم با همکاری مشترک مابین ناسا (مرکز پروازهای گودارد ) و دانشگاه مریلند توسعه یافته و به مرور زمان تکمیل و بهتر شده است. محصولات آتش در مقیاس جهانی با این الگوریتم و تصاویر سنجنده MODIS تولید می شود. دقت این محصولات نیز در مناطق مختلف دنیا متفاوت می باشد. اما در برخی از کشورها از تصاویر ماهواره های دیگر نیز در این زمینه استفاده می شود. به عنوان مثال در کشور آمریکا الگوریتم جدیدی برای شناسایی آتش با کمک سنجنده VIIRS از ماهواره S-NPP توسعه داده شده است و یا تحقیقات جدیدی برای استفاده از تصاویر لندست 8 به عنوان مکمل شناسایی آتش انجام شده است. در ایران امکان دریافت مستقیم تصاویر اشاره شده در حال حاضر فراهم نشده است. بنابراین خدمت های شناسایی آتش با استفاده از الگوریتم های جهانی شکل گرفته و در طی سالیان مختلف پیشرفت محسوسی داشته اند. الگوریتم های شناسایی آتش در دنیا بیشتر بر اساس حرارت های ساطع شده از آتش شکل گرفته است. در ابتدا از روش های حد آستانه ساده برای این منظور استفاده می شد. اما امروزه از روش های زمینه ای و روش های چند زمانه برای این منظور استفاده می شود.


دستاوردها و خروجی ها
برخی از مهمترین دستاوردها و خروجی ها ی این خدمت عبارتند از:

  • شناسایی مختصات نقاط حریق های در حال سوختن و گزارش به سازمان های متبوع
  • اطفاع به موقع حریق ها و کاهش خسارت ها

بهره برداران و ذینفعان
برخی از بهره برداران و ذینفعان این خدمت عبارتند از:

  • سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور
  • سازمان محیط زیست
  • سازمان مدیریت بحران کشور

نمونه محصول

در تصویر شماره 1 آتش سوزی شناسایی شده در پارک ملی گلستان که یکی از مهمترین پارک های ملی ایران می باشد، نمایش داده شده است. این محصول به کمک تصاویر سنجنده سنتینل 2 تهیه شده است.


شناسایی آتش فعال

شکل-2 : آتش شناسایی شده در پارک ملی گلستان


آدرس کوتاه شده: