ДТ "Кванториум Псков"
ЛОКАЛИЗАЦИЯ ОЧАГОВ ПОЖАРОВ
Применение аэрокосмических технологий для локализации очагов пожаров на примере двух космических снимков рек Лена и Вилюй
Команда
  • Алмазова Анастасия
    Наставник
  • Петрова Виктория
    Специалист по QGIS, программист
  • Мохова Анастасия
    Лидер, аналитик
Проблематика
Лесные пожары вызывают катастрофические последствия, влияющие на недвижимость, инфраструктуру и окружающую среду. В России в год регистрируется от 9 тыс. до 35 тыс. лесных пожаров, охватывающих площади от 500 тыс. до нескольких млн га. По подсчетам Рослесхоза, в среднем размер ущерба от лесных пожаров в год составляет порядка 20 млрд рублей, из них от 3 до 7 млрд - ущерб лесному хозяйству.
Актуальность
Использование данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для оперативной локализации пожаров и быстрого реагирования на них. В условиях ухудшения экологической обстановки и увеличения числа природных катаклизмов, применение спутниковых технологий становится все более важным для своевременного обнаружения и тушения пожаров, что способствует сохранению природного баланса и снижению ущерба для инфраструктуры.
Аналоги
Мониторинг лесных пожаров с БПЛА

Преимущества:

+ Высокая точность обнаружения очагов возгорания

+ Определение координат для оперативной отправки пожарных расчётов

+ Отслеживание ситуации в реальном времени


Недостатки:

- Необходимость большого количества техники и обученного персонала

- Зависимость от погодных условий (сильный ветер, осадки)

- Проблемы с организацией связи при отсутствии инфраструктуры

Система оперативного мониторинга СКАНЭКС, сервис «Карта пожаров»

Преимущества:

+ Быстрое реагирование на пожары

+ Определение мест, где пожары могут начаться

+ Постоянный мониторинг пожарной опасности


Недостатки:

- Наличие помех от облаков

- Большая территория обслуживания

- Высокая стоимость оборудования

Использование геоинформационных технологий для мониторинга и оценки последствий чрезвычайных ситуаций

Преимущества:

+ Объединение разных источников информации для отслеживания экстренных ситуаций

+ Простота использования без необходимости специальных знаний или ПО

+ Быстрый доступ к данным для оперативного реагирования на экстренные ситуации


Недостатки:

- Нужна предварительная обработка данных, что занимает время и требует дополнительных ресурсов

- Риск ложных срабатываний при использовании некоторых методов, особенно при поиске лесных пожаров

- Ограниченная точность в определении характеристик экстренных ситуаций из-за ограничения в разрешении данных

Цель и задачи
Определить площадь гарей и очагов лесных пожаров, а также провести оценку выгоревшей территории
  • Построить карты-схемы на основе данных со спутника
  • Определить площади и координаты выгоревших участков леса
  • Выявить очаги пожаров
  • Разработать стратегию по их тушению
Стейкхолдеры и заказчики
  • Местные органы власти
    Отвечают за безопасность населения и защиту окружающей среды, поэтому эта информация поможет им принять решения о необходимости эвакуации, закрытии дорог и других мерах безопасности
  • Пожарные службы
    Быстрое обнаружение пожара позволяет пожарным службам эффективно распределить ресурсы и начать тушение огня до того, как он распространится на большую территорию
  • Местные жители
    Так как это важно для их безопасности, защиты собственности и участия в тушении пожара
  • Научные учреждения и исследователи
    Используют информацию об очагах пожара для изучения динамики распространения огня, влияния пожаров на экосистемы и разработки стратегий по предотвращению и контролю пожаров
  • Экологи
    Лесные пожары могут иметь катастрофические последствия для окружающей среды и дикой природы. Они уничтожают деревья, растения и дома животных, что приводит к разрушению их естественной среды обитания
  • Зоозащитники
    Дым от пожаров может загрязнять воздух и представлять угрозу для здоровья людей и животных
Этапы выполнения проекта
1

Метод спектрального анализа

  • Получение фотографий и спектров
  • Анализ спектров на предмет пожаров и гарей
  • Выявление мест пожара и гарей
2
Растровый и векторный анализ
  • Отметка областей гарей
  • Отметка очага пожара
  • Оценка площади сожжённой местности и пожара
3
Анализ местности
  • Получение координат мест очагов пожара
  • Анализ местности около очагов пожара
  • Разработка стратегии по его тушению
Экономика проекта
Примерные финансовые вложения в проект:
Работа персонала — 5 933 рубля
ЖКХ, аренда помещения — 17 733 рубля
Амортизация оборудования — 384,62 рубля
QGIS — бесплатно
Итог: 24 050,62

Планируемые меры продвижения проекта:
Рекламные посты в соцсетях и телеграм-каналах;
Создание сайта с итогами проекта
Результаты
Для анализа снимков было использовано ПО QGIS 3.30 ‘s-Hertogenbosch. QGIS позволяет получать спектральные снимки, которые могут использоваться для мониторинга состояния растительности, обнаружения очагов пожара и гарей, а также для расчета площади этих очагов и гарей
Первый снимок
Река Лена (Республика Саха)

*Ориентировочная дата снимка: 31 мая - 1 июня 2021 года

Зоны выгоревшего леса

Площадь гарей: 5 012 888 747 м²


Красным цветом выделена область выгоревшего леса

Второй снимок
Река Вилюй (Республика Саха)
*Ориентировочная дата снимка: 31 мая - 1 июня 2021 года
Зоны выгоревшего леса

Площадь гарей: 4 339 901 000 м²


Красным цветом выделена область выгоревшего леса

Зона очагов горения
Площадь открытого огня: 776 715 м²

Площадь сгоревшей области: 3 596 878 м²

(Коричневым цветом выделена область огня, желтым - область сгоревшей территории)
Стратегия тушения возгорания рядом с рекой Вилюй
Создание карт и схем на основе данных со спутника позволяет оперативно определять площади выгоревших участков леса, а также координаты точек возгорания. Оно также способствует более точному и комплексному анализу данных, что в конечном итоге помогает сохранению природы и минимизации ущерба от пожаров. Такой проект обладает большим потенциалом для улучшения экологической ситуации и обеспечения безопасности общества
Артефакты проекта
Рабочие материалы по проекту
Понравился проект? Напишите нам
Виктория Зарецкая
заместитель директора по проектному управлению ДТ "Кванториум Псков"
Telegram: @zaretske