Как это работает

Cистема мониторинга и предупреждения лесных пожаров

Особым конструкторским бюро (ОКБ) «Бурстройпроект» разработана система мониторинга пожарной опасности леса по условиям погоды. В качестве технического средства измерения параметров погоды и подстилающей поверхности используется универсальный комплекс мониторинга параметров (УКМП-Л) в модификации Л – «лес». Комплекс обеспечивает измерение: температуры воздуха; температуры постилающей поверхности (дистанционно); количества осадков за определенный период. Данные, полученные от комплекса мониторинга параметров погоды, поступают в систему мониторинга пожарной опасности и прогнозирования ЧЛС (рис.1). В системе мониторинга происходит обработка данных, прогнозирование лесных пожаров в с учетом таксационных параметров лесных массивов, отображение степени пожарной опасности участков лесного хозяйства на лесопожарной карте региона.

При необходимости оператор центра мониторинга (дежурный пожарно-химической станции) может просмотреть подробную информацию о погодных условиях и температуре подстилающей поверхности (рис.2).

Рис. 2a. Информация о параметрах погодных условий — Уровень осадков

Рис. 2b. Информация о параметрах погодных условий — Температура подстилающей поверхности

Рис. 2c. Информация о параметрах погодных условий — Прогноз погоды (ГМЦ)

Рис. 2d. Информация о параметрах погодных условий — Метеолокатор (ГМЦ)

Также в системе мониторинга пожарной опасности (подсистема поддержки принятия решений) формируются предложения по перечню возможных действий подразделений, обеспечивающих пожарную безопасность лесных угодий региона. В том числе при повышении степени пожарной опасности вырабатываются рекомендации по ограничению лесохозяйственной деятельности (рис.3), рассчитываются оптимальные маршруты облета лесных массивов при авиационном патрулировании леса.

Рис. 3. Система предложений по авиационному патрулированию леса

В соответствии с международным опытом наиболее эффективными мерами для снижения количества лесных пожаров являются профилактические меры, в особенности по снижению лесохозяйственной деятельности в период. Оценки отечественных и зарубежных специалистов показывают, что внедрение системы мониторинга пожарной опасности и реализация профилактических мер по результатам мониторинга пожарной опасности погоды (снижение лесохозяйственной деятельности при повышении степени пожарной опасности и др.) позволяет на 20-50% снизить количество лесных пожаров. Если опираться на цифры Рослесхоза по оценке ущерба от пожаров (18 млрд. рублей в год), то можно предположить, что ожидаемая экономия только за счет принятия профилактических мер по результатам прогнозирования пожарной опасности погоды позволит уменьшить потери от лесных пожаров за год не менее, чем на 3-9 млрд. рублей.

Комплекс программного обеспечения

Программная часть написана на платформе .NET с использованием MS SQL Express и представляет собой микро-сервисную архитектуру. Программно-аппаратная часть имеет систему распределенных серверов плюс сервер для хранения головных баз данных. Система имеет блок раннего обнаружения пожаров, написанный на C++ и встроенный в так называемый камера контроллер. Система представляет дружественный интерфейс и обладает широким функционалом, а именно

• Круглосуточное патрулирование камерой территории лесного массива по проложенным маршрутам;
• Автоматическое определение пожароопасного объекта;
• Определение расстояния до пожароопасного объекта, прокладка до него маршрута;
• Возможность присваивания различных категорий пожароопасному объекту;
• Хранение роликов в соответствии с пожароопасным объектом;
• Хранение архива всех объектов присутствующих в программе;
• Визуализация сил и средств тушения пожаров;
• Поддержка квартальных карт;
• Много сервисных функций
• Комплекс “Система раннего обнаружения лесных пожаров” в настоящее время поставляется как декстопная так и веб-версия.

Информирование всех необходимых служб

• МЧС
• Департаменты Лесного дозора
• Администрации городов и поселков
• Районные администрации
• Экологические службы

2017 г., Нижний Новгород

Картографическая база данных

Картографическая база данных включает две топографические основы: общегеографическая карта масштаба 1:2,5 млн. и топографическая карта масштаба 1:1 млн. Эти карты разрабатывались и создавались ГУГК на бумажных носителях и открыты для общего использования.

Цифровая общегеографическая карта масштаба 1:2,5 млн. создана в ООО «АГТ Геоцентр» и состоит из 8 базовых слоев: административные и государственные границы, населенные пункты, выраженные в масштабе карты, населенные пункты, автомобильные дороги, железные дороги, гидрография, горизонтали рельефа и отметки высот рельефа.

Цифровая карта масштаба 1:1 млн. создана в DATA+ и состоит из 39 базовых слоев. Она представляет собой усовершенствованный вариант Цифровой карты мира (DCW).

Общегеографическая карта используется для подготовки качественной печатной картографической основы разного формата печатных листов. Цифровая основа 1- миллионного масштаба используется для обобщенных расчетов и подготовки статистической отчетности на отдельные регионы и федеральные округа.

Границы авиаподразделений службы авиационной охраны лесов от пожаров и лесохозяйственных предприятий в настоящее время увязываются с элементами вышеуказанных топографических основ и административно территориальным делением.

Необходимой информацией при организации мероприятий по обнаружению и тушению лесных пожаров являются данные о типах и категориях земель и древесной растительности. Эти данные накапливаются в лесоустроительных предприятиях в период проведения лесоустройства и обновляются раз в десять лет. На федеральном уровне эти данные агрегируются и преобразуются в атрибутивную базу данных Государственного учета лесного фонда. Помимо этих данных, в оперативной работе и при расчетах и оценках пройденной огнем земной поверхности используются карты растительности и лесов, полученные по данным спутниковой съемки и лесоинвентаризации. На федеральном уровне сейчас используются следующие картографические данные:

• векторная карта лесов России 1990 г. (масштаб 1:2,5 млн., под ред. Исаева А.С.);
• растровая карта северной Евразии по данным спутниковой съемки SPOT4-VGT (1 км).

Карта лесов России создана Гипролеспроектом в 1980-е годы. Легенда карты включает основные лесообразующие породы (сосна, ель, пихта, кедр, береза, осина и др.) и категории нелесных земель (болота, вырубки, гари, гольцы, тундра и т.п.). В 1999 г. в DATA+ создан векторный слой карты лесов.

Карта северной Евразии создана совместно институтами Объединенного научно-исследовательского центра и Российской академии наук в 2000 г. по данным спутниковой съемки низкого пространственного разрешения SPOT4-VEGETATION (1 км) в рамках 5-ой рамочной программы Европейской Комиссии . Карта содержит 27 классов покрытых и непокрытых растительностью участков земной поверхности, сгруппированных в семь основных групп: леса, кустарники, луговая растительность, влажные земли, тундра, другие типы растительности, непокрытые растительностью земли.

Базы оперативных данных

До 2003 года в ГИС федерального уровня осуществлялся весь комплекс обновления и хранения оперативных данных (пожары по данным наземного и авиационного наблюдения, метеорология, оригинальные спутниковые изображения, изображения облачности, очаги возгорания по спутниковым данным) для локальных пользователей. Для этого была создана разветвленная структура директорий банка данных ГИС для хранения оперативных данных текущего дня и всего пожароопасного сезона. Ежедневно выполнялась автоматическая загрузка новой оперативной информации в блок, позволяющий с помощью ГИС- интерфейсов просматривать и оценивать текущую пожарную обстановку. А данные за предыдущий день переносились в архивы текущего пожароопасного сезона, по которым можно восстановить динамику горимости лесов.

В новой версии информационной системы сбор, хранение и распространение оперативных данных организованы как самостоятельный модуль вне ГИС. Это связано с необходимостью создания единого банка оперативных данных для всех уровней — от федерального до регионального. Изменения в идеологии организации сбора, обновления и распространения данных исключают необходимость ведения архивов оперативных данных текущего года непосредственно средствами ГИС. Новая структура предусматривает хранение данных, поступивших на ГИС-сервер или локальный компьютер пользователя по результатам его запросов к оперативным базам данных на SQL-сервере. Стандартный набор ежедневно поступающих оперативных данных интегрируется автоматически на ГИС-сервере по результатам типовых запросов. При этом каждый пользователь может самостоятельно осуществлять запрос к базам и получать доступную информацию по горимости и другим данным за весь пожароопасный сезон.

Центры сбора и обработки данных

В настоящий момент система рассчитана на работу с различными источниками данных, в первую очередь с центрами приема в Центральной и Иркутской базах «Авиалесоохраны», где реализована полностью автоматическая система обработки спутниковых данных AVHRR-NOAA. В зону видимости этих центров попадает вся территория России за исключением районов Камчатки и Чукотки. Одновременно с данными, получаемыми и обрабатываемыми в центрах, в систему организован поток данных NOAA из специализированных центров приема, расположенных в Новосибирске, Красноярске и Хабаровске. Это позволяет повысить устойчивость работы системы и расширить зону видимости.

В 2003 г. начаты работы по интеграции в систему данных, поступающих со спутников TERRA и AQUA. Ввиду высокой стоимости соответствующих приемных станций, были реализованы схемы получения этих данных из международных и российских специализированных центров. В настоящий момент из Годдардского центра (г. Вашингтон) в систему поступают результаты детектирования пожаров на основе алгоритма MOD14 по данным TERRA и AQUA. Данные поступают по всей территории России с задержкой от 12 до 20 часов. Для более оперативного получения информации в системе также используются российские специализированные центры. Для этого программа обработки данных «СМИС-П» была модифицирована для работы с данными прибора MODIS. Такие программные модули в настоящий момент установлены и проходят опытную эксплуатацию в двух специализированных центрах: НИЦ «Планета» (г. Москва) и ДВРЦПОД (г. Хабаровск).

Вышеперечисленные центры позволяют получать информацию по Европейской части России и на Дальнем Востоке. Для организации поступления оперативной информации по Центральной Сибири в 2004 г. в систему будут включены центры приема и обработки данных Института Леса им. Сукачева ИЛ СО РАН (г. Красноярск) и Западносибирского центра ЗСРЦПОД (г. Новосибирск). Таким образом, система мониторинга лесных пожаров будет обеспечиваться оперативной спутниковой информацией по всей территории России. Из этих центров в систему мониторинга лесных пожаров поступают данные детектирования очагов пожаров алгоритмом MOD14, маски облачности и цветосинтезированные изображения регионов наблюдений — для проведения визуальных оценок состояния облачности, дымов и поврежденных огнем лесов (рис. 2-4).

Рис. 2. Текущая синоптическая обстановка.

Рис. 3. Псевдоцветные изображения лесных пожаров AVHRR-NOAA.

Рис. 4. Псевдоцветные изображения TERRA-MODIS и результаты детектирования действующих очагов пожаров.

Для детектирования и картирования лесных пожаров и гарей выполняется сбор, накопление и обработка данных приборов VEGETATION (SPOT-4 и 5) и MODIS (TERRA и AQUA). Поступление этих данных организуется из международных центров хранения спутниковых данных .

Функционал системы раннего обнаружения лесных пожаров

Возможности системы обеспечивают проведение видеомониторинга леса вблизи населённых пунктов в режиме реального времени.

Функционал системы раннего обнаружения лесных пожаров позволяет осуществлять следующие действия:

• Получать доступ к системе из любого центра контроля, при наличии подключения в сеть Интернет на требуемой скорости с достаточным количеством трафика.
• Возможность выбора любой доступной камеры для получения с нее видеоизображения.
• Менять ориентацию камеры, как по азимуту, так и по высоте, менять приближение камеры.
• Устанавливать параметры получаемого с камеры видеоизображения, такие как разрешение и качество изображения (величина сжатия).
• Изменять параметры используемого камерой инфракрасного фильтра для достижения приемлемых условий видимости в различных условиях.
• Возможность получения информации о текущей ориентации камеры относительно севера (азимут) в виде числа и указания направления.
• Получать информацию о текущем приближении камеры в виде числа и сектора обзора.
• Возможность представления информации о местоположении видеокамер и их текущей ориентации.
• Возможность управления камерой с помощью программных алгоритмов.
• Возможность сохранения и доступа к сохраненным ориентациям камеры (привязкам) на заранее заданные объекты, например пожароопасные объекты, естественные ориентиры и т.д.
• Формировать маршруты патрулирования, предназначенные для автоматического сканирования заданной территории.
• Запускать маршруты патрулирования по отдельности для выбираемых камер, а также последовательно несколько маршрутов на различных камерах путем формирования списка маршрутов для просмотра.
• Запускать одновременно до четырех маршрутов патрулирования в одном окне, предназначенном для обзорного мониторинга сразу нескольких камер (требуется высокая пропускная способность каналов связи).
• Возможность зациклить просмотр одного маршрута или группы маршрутов.
• Возможность автоматического отключения приложения при долгосрочном отсутствии активности пользователя.
• Сохранять текущее изображение с камеры в виде картинки и в виде видеофайла для дальнейшего просмотра и анализа.
• Возможность автоматического обновления с минимальным участием пользователя для добавления новой функциональности и устранения программных ошибок в любом месте размещения.
• Возможность работы нескольких пользователей с одной камерой в режиме разделения по времени с помощью механизма блокировок управления и просмотра.
• Возможность маркировки различных объектов, предназначенных для выполнения процедур по мониторингу леса (населенные пункты, ориентиры и т.д.).
• Возможность отображения на видеоизображении, поступающем с камеры, объектов, попадающих в область обзора с обозначением типа объекта.
• Определять направление на видимый пожар при видимости с одной камеры с точностью 0,5 градуса и осуществлять маркировку данного объекта.
• Определять точные географические координаты видимого не менее чем с 2-х камер пожара с точностью 250м и отображать его в информационной базе.
• Возможность определения квартала по географическим координатам.
• Возможность представления информации о текущей пожарной обстановке на мобильном телефоне.
• Определять координаты пожара на основе информации поступающей от системы наземного мониторинга – с пожарно-наблюдательных вышек. Осуществлять маркировку пожара.
• Возможность корректировки ориентации камеры при её физическом смещении, для сохранения всех привязок ориентации камеры.
• Возможность представления в едином информационном блоке информации с различных информационных источников (метеорологические данные, данные с системы спутникового мониторинга и др.).
• Возможность автоматического обнаружения очагов возгорания системой и сигнализации оператору при просмотре маршрутов патрулирования (требуется высокая производительность процессора).
• Возможность автоматического обнаружения очагов возгорания системой и сигнализации оператору при выполнении мониторинга в ручном режиме (требуется высокая производительность процессора).
• Автоматическое обнаружение очагов возгорания и сохранение фотоинформации и информации о направлении на потенциально опасный объект в архиве.
• Предоставление доступа к архиву потенциально опасных объектов, обнаруженных автоматической системой, с возможностью уточнения.
• Возможность обмениваться оперативными сообщениями о сложившейся ситуации с другими операторами и группами операторов в рамках выполнения задач по обнаружению и ликвидации пожаров.
• Получать уведомления, указания, рекомендации от администраторов системы по вопросам функционирования компонентов продукта.

База спутниковых наблюдений

До 2003 года база спутниковых данных ГИС федерального уровня была организована по аналогии со всеми оперативными базами данных. В течение пожароопасного сезона в ГИС осуществлялся сбор и архивация спутниковых продуктов и детектированных очагов возгорания. Для оперативной работы пользователям ежедневно доступна спутниковая информация о пожарах, поступившая за последние сутки. На ГИС-сервере накапливались данные низкоорбитальных спутников AVHRR-NOAA в виде производных продуктов: синтезированных изображений видимых спектральных каналов оригинального пространственного разрешения (1-4 км), обзорных изображений облачности (мозаики) на всю Россию, тепловых аномалий с подозрением на очаги возгорания.

В новой версии ГИС сохраняется только оперативная составляющая базы спутниковых изображений, доступных пользователям либо по результатам типовых запросов ГИС-сервера к SQL-серверу, либо с помощью дополнительных запросов с локального компьютера любого набора спутниковых данных за весь пожароопасный сезон.

Решение

Для реализации проекта были выбраны высококачественные камеры AXIS Q6032-E, которые отличаются уникальными техническими свойствами: круговой обзор, 36-кратный оптический и 12-кратный цифровой зум, широкий диапазон рабочих температур (до -40°); наклон на угол до 20° над линией горизонта, что увеличивает диапазон обзора до 220°, что особенно важно для пересечённой местности; уникальное программное обеспечение камер, которое позволяет использовать собственные приложения на самой камере. С помощью функции автоматического слежения камера AXIS Q6032-E способна выявлять и прослеживать движущийся объект

Превосходное качество изображения гарантируется функцией день/ночь, прогрессивным сканированием и 128-кратным сверхшироким динамическим диапазоном и разрешением D1 (720х480 при 60 Гц, 720х576 при 50 Гц). Формат сжатия H.264 обеспечивает сохранение качества изображения при оптимальном использовании памяти и пропускной способности

С помощью функции автоматического слежения камера AXIS Q6032-E способна выявлять и прослеживать движущийся объект. Превосходное качество изображения гарантируется функцией день/ночь, прогрессивным сканированием и 128-кратным сверхшироким динамическим диапазоном и разрешением D1 (720х480 при 60 Гц, 720х576 при 50 Гц). Формат сжатия H.264 обеспечивает сохранение качества изображения при оптимальном использовании памяти и пропускной способности.

Статистика

Помимо наполнения интерактивной карты лесных пожаров, ведется их статистика. Она имеет не только информационный характер. На основе полученных данных анализируют причины возгораний, скорость их распространения.

Это необходимо для , составления прогнозов, организации эффективного тушения. По пожарной опасности определяют экономический ущерб. Статистические данные и картографирование позволяют отличать пожары от техногенных источников тепла, которыми могут быть производственные объекты.

Первые записи о лесных пожарах в летописях датированы 1724 годом. Уже тогда были призывы сохранить угодья от огня. Во времена царской России данные уже упорядочивали. Сегодня информация о лесных пожарах сводится в таблицы. Статистику ведут ведомства и службы.

По данным Росстата последние массовые пожары были зафиксированы в летний период 2010 года. Однако их количество не рекордное, экологический и экономический ущерб был причинен вследствие больших территорий, охваченных огнем, и задымлением.

В 2010 году в общей сложности произошло более 39000 лесных пожаров. Тогда сгорело на корню около 150000000 м3 лесов. Аналогичные масштабы лесных пожаров наблюдали в 1998 году. По количеству пожаров лидирует 2002 год – 434000 возгораний, но последствия не столь плачевны.

Как отслеживать пожары онлайн

Официальный сервис NASA Earth Data.

Работать с сервисами можно на планшетах и других мобильных устройствах. Отслеживать возгорания не сложно.

Чтобы посмотреть, где они происходят, доста-точно зайти на любой из перечисленных выше ресурсов. Некоторые из них доступны без регистрации.

Рассмотрим на примере официального сервиса NASA Earth Data:

• для начала требуется скачать Google Earth (Гугл Планета Земля);
• после программу нужно установить на ПК;
• теперь следует произвести вход в NASA Earth Data;
• слева будет дерево меток. Необходимо выбрать интересующий материк.

На экране появятся активные точки, где зафиксировано возгорание. Их можно свободно просматривать. Карты покажут не только огонь, но и задымление. Принцип использования любых подобных сервисов похож. Но их функционал немного отличается.

24.04.2014г.

Новая система видеомониторинга лесных пожаров позволяет вести «народный контроль»

В Свердловской области начала работу новая система видеомониторинга лесных пожаров. Теперь любой житель нашей области через Интернет сможет в режиме реального времени посмотреть на сайте http://sverdlovsk.lesohranitel.ru/ изображения с видеокамер, которые установлены на вышках сотовой связи. Сайт представляет собой карту Свердловской области, на которой отмечены точки расположения видеокамер и направление съемки в данный момент. Нажав на такую точку, открывается транслируемая картинка. Видеокамеры круглосуточно передают изображение, и если на «картинке» виден дым, то легко определить, где именно находится очаг возгорания.  

Информация с видеокамер также поступает в диспетчерский пункт Уральской базы авиационной охраны лесов, где на широком экране одновременно возможно видеть изображения со всех установленных видеокамер. Основная задача системы — раннее обнаружение лесных пожаров. В случае фиксации задымления или огня дежурный быстро направит специалистов на место для тушения. Как отметил директор Уральской авиабазы Игорь Будько, система мониторинга уже хорошо зарекомендовала себя: «Нам прекрасно видны не только очаги пожаров, но и работа наших специалистов, которые проводят плановые отжиги сухой травы».

Для размещения оборудования всей системы будут использованы 52 вышки операторов мобильной связи высотой от 40 до 100 метров. При этом радиус распознавания очага пожара видеокамерой при хорошей видимости составляет до 30 километров.  На сегодняшний день установлены все 52 видеокамеры, но часть из них еще работает в тестовом режиме. В течение мая вся система заработает в полную силу и позволит мониторить около 20% государственного лесного фонда области. Надо отметить, что при определении мест установки видеокамер учитывалась пожарная опасность территории и площадь охвата зоны наблюдения. Площадь покрытия системы составит порядка пяти миллионов гектар, из них больше 3 миллионов гектар земель лесного фонда, остальное — земли населенных пунктов. 

Начальник отдела охраны и защиты лесов Департамента лесного хозяйства Свердловской области Сергей Григорьев отметил, что на данный момент задействованы вышки операторов сотовой связи. Он также напомнил, что система видеомониторинга была приобретена в рамках областной подпрограммы по материально-техническому обеспечению лесничеств и Уральской базы авиационной охраны лесов.

Стоимость системы раннего обнаружения лесных пожаров составила 12 миллионов рублей. Еще около 7 миллионов ежегодно потребуется на оплату аренды вышек и каналов связи.

По прогнозам синоптиков первая половина мая будет особенно пожароопасна. В связи с этим специалисты лесного хозяйства просят не забывать жителей области соблюдать правила пожарной безопасности в лесу, а также сообщать об увиденных очагах лесных пожаров по телефону 01 или по прямой линии лесной охраны 8-800-100-94-00.  Прямая линия действует на территории всей России, звонок автоматически переводится на диспетчерскую службу того региона, откуда он поступил.