پایش ماهواره ای آتش سوزی

AWT IMAGE

AWT IMAGE

مقدمه

فرایند شناسایی نقاط داغ یا آتش سوزی در منابع طبیعی به کمک تصاویر ماهواره ای به منظور هشدار سریع به مسئولین ذیربط و به تبع آن تسریع در عملیات اطفاء حریق انجام می شود. چند ویژگی مهم در تصاویر ماهواره ای در میزان قابلیت تصاویر ماهواره ای جهت شناسایی آتش فعال تاثیر مستقیم دارند. توان تفکیک مکانی، توان تفکیک زمانی و تفکیک طیفی از مهمترین موضوعات موثر در شناسایی آتش فعال می باشند. ضمن اینکه ماهیت و تیپ پوشش گیاهی از عوامل بسیار تاثیر گذار در شناسایی آتش سوزی می باشد. تمامی الگوریتم های حاضر جهت شناسایی آتش بر اساس حرارت ساطع شده در باندهایی مناسب توسعه و اجرایی می شوند و از همین رو بسته به تیپ پوشش گیاهی و میزان مواد سوختنی موجود، میزان حرارت ساطع شده از زمین تفاوت دارد. به کمک مفاهیم فیزیکی و مطالعات انجام شده به اثبات رسیده است که دو ناحیه طیفی 11 تا 12 میکرومتر و سه تا چهار میکرومتر مناسب ترین طول موج ها برای شناسایی مناطق داغ هستند. با توجه به این موارد میزان صحت تصاویر ماهواره ای جهت شناسایی آتش در انواع پوشش گیاهی متفاوت می باشد. عوامل تاثیر گذار در شناسایی پدیده آتش به کمک تصاویر ماهواره ای به شرح زیر است :

1- توان تفکیک زمانی و مکانی داده های ماهواره ای
کسب داده‌های بهنگام با توان تفکیک زمانی مناسب از مهمترین الزامات شناسایی آتش های فعال است. اگر آتشی بعد از اخذ تصویر شروع شود، مادامی که تصویر بعدی اخذ نشود، امکان شناسایی آتش وجود ندارد. اگر آتش مابین اخذ دو گذر خاتمه یابد، شناسایی آن نیز امکان پذیر نیست. بنابراین مشاهداتی با قابلیت تکرار بالا برای شناسایی پدیده آتش ضروری می باشد. به کمک سنجنده هایی با توان تفکیک مکانی متوسط، نظیر ETM و Aster شاید بتوان آتش های کوچک را شناسایی نمود، اما محدودیت هایی از قبیل هزینه، محدود بودن ایستگاه‌های زمینی و توان تفکیک زمانی پایین، سبب نامناسب شدن آنها در این زمینه می شود. اما ماهواره‌هایی با قابلیت تکرار بالا، نظیر ماهواره های هواشناسی برای شناسایی آتش مناسب‌تر می‌باشند. روشن است تفکیک زمانی، به شرطی ارزشمند است که قابلیت هایی نظیر باندهای مناسب، دریافت، پردازش و انعکاس نتایج داده ها به صورت همزمان و سریع برای آن تصاویر وجود داشته باشد. خوشبختانه این امر برای تصاویر ماهواره هایی نظیر NOAA ،MODIS و برخی ماهواره‌های زمین آهنگ که تنها نیازمند یک ایستگاه زمینی کوچک به منظور اخذ تصاویر هستند، میسر می باشد. بنابراین برای حصول به نتایج ارزشمند در حوزه شناسایی آتش دریافت تصاویری با قابلیت تکرار بالا و داشتن ویژگی های دیگری از جمله داشتن باندهایی مناسب در طول موج های حرارتی می باشد.  

2- توان تفکیک طیفی (طول موج حرارتی)
ثبت تصاویر در طول موج های مناسب از ضروریات شناسایی آتش فعال می باشد. طول موج سه تا پنج میکرومتر به دلیل ثبت بیشترین انرژی ساطع شده از نقاط داغ، مناسبترین طول موج جهت شناسایی آتش است. در سنجنده MODID دو باند در طول موج 4 میکرومتر با قدرت اشباع بالا و پایین طراحی شد تا بتوان با کمک این تصاویر آتش ها را شناسایی نمود.

3- تیپ پوشش گیاهی
از عوامل بسیار تاثیر گذار در دقت شناسایی آتش ها نوع پوشش گیاهی و به تبع آن میزان رطوبت موجود در جنگل و همچنین میزان انباشت مواد سوختنی در جنگل میباشد. در اقلیم هایی مانند جنگلهای وسیع سوزنی برگ و همچنین مناطق ساوان با مواد سوختنی فراوان، حرارت ایجاد شده بسیار زیاد می باشد و آتش ها به سرعت گسترش یافته و در نتیجه شناسایی آنها برای تصاویر ماهواره ای آسان تر می باشد. اما در برخی از مناطق جنگلی مانند جنگل های شمال ایران که جزء جنگل های خزان کننده پهن برگ دنیا می باشند، به دلیل میزان کم مواد سوختنی و رطوبت بالای این جنگل ها، میزان حرارت ساطع شده از آتش ها پایین بوده و در نتیجه دقت شناسایی آتش ها کمتر می باشد.

دقت شناسایی آتش به کمک تصاویر ماهواره ای
همانطور که در قسمت های قبلی اشاره شد، دقت آشکارسازی آتش فعال، نسبی بوده و بستگی به عوامل مختلفی دارد. بسیاری از کشورها سیستم های پایش آتش سوزی را با تصاویر ماهواره NOAA شروع کردند. در تصاویر سنجنده NOAA دو باند در محدوده حرارتی برداشت می شد و هر روز پوشش کاملی از زمین تهیه می شد و به همین دلیل تصاویر این ماهواره در آن زمان مورد توجه قرار گرفت. اما در هنگام پرتاب ماهواره TERRA در یکی از سنجنده های این ماهواره یعنی MODIS دو باند جهت شناسایی آتش اختصاص یافت و از آن به بعد الگوریتم جهانی شناسایی آتش بر اساس تصاویر سنجنده MODIS توسعه داده شد. اما دقت این الگوریتم در مناطق مختلف جهان بسته به اقلیم آن متفاوت بود. از این رو در بسیاری از مناطق جهان الگوریتم های محلی برای شناسایی آتش توسعه داده شد تا از پتانسیل تصاویر این سنجنده حداکثر استفاده صورت گیرد. دقت در شناسایی آتش فعال و نوع نگاه به این مقوله یک فرق اساسی با سایر محصولات سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای دارد. در این مطالعات دقت بالاتر ترجیح داده می شود اما دقت های پایین در بسیاری از کشورها سبب این موضوع نمی شود که استفاده از این تصاویر کنار گذاشته شود. دلیل این امر نیز این می باشد که موضوع آتش سوزی و حساسیت ها و خسارت های سنگین ناشی از آن سبب می شود که دست اندرکاران به این نتیجه برسند که حتی اگر سیستم های پایش آتش سوزی در سال چند مورد آتش را به موقع شناسایی کنند می توانند جلوی خسارات زیادی در کشور را بگیرند. اگر یک عرصه جنگلی در اثر آتش سوزی از بین برود، حداقل زمانی بین 100 تا 150 سال طول می کشد که آن عرصه احیاء شود. آن هم در صورتی که در آن عرصه مشکلات اقتصادی و اجتماعی وجود نداشته باشد. با توجه به خدمات مستقیم و غیر مستقیم عرصه های جنگلی به هر کشوری می توان دریافت که در اثر آتش سوزی چه میزان خسارات سنگینی به کشور وارد می شود.
بنابراین کشورها سیستم های پایش ماهواره ای را دایر نموده و تلاش می کنند که با تصاویر مکمل این سیستم ها را از نظر دقت ارتقاء دهند. مثال بارز تصاویر مکمل تصاویر ماهواره های زمین آهنگ هستند. به عنوان نمونه ماهواره GOES برای قاره آمریکا،  SEVIRI برای اروپا، MTSAT  برای کشور ژاپن و سری ماهواره‌های FY -Z برای کشور چین هستند. در واقع کشورهای پیشرو در این زمینه با استفاده از تصاویر ماهواره های مختلف و روش های مختلف سعی می کنند که بتوانند با دقت بالاتری آتش ها را شناسایی نمایند.

الگوریتم ها و روش های شناسایی آتش
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 میباشد. 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 کشور 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. بنابراین سیستم های شناسایی آتش با استفاده از الگوریتم های جهانی شکل گرفته و در طی سالیان مختلف پیشرفت محسوسی داشته اند.

بازگشت به پایش ماهواره ای



کد امنیتی را در کادر بنویسید    
کلیدواژه ها: آتشسوزی | پایش ماهواره ای | محصولات آتش | fire | fire detection |

دفعات مشاهده: 4702 بار   |   دفعات چاپ: 106 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر