термоточка что это такое
Мобильное приложение МЧС России «Термические точки» помогает в борьбе с природными пожарами
В связи с быстрорастущими темпами развития цифровых технологий, принципов работы с большими данными, в том числе с применением систем искусственного интеллекта, а также, учитывая доступность и удобство использования мобильных устройств, по заказу МЧС России было разработано приложение, позволяющее упростить принципы работы с термическими точками на всех уровнях государственного и муниципального управления.
Мобильное приложение «Термические точки» является платформой для визуального отображения данных, полученных с применением системы космического мониторинга МЧС России.
Работа с термоточками осуществляется для раннего обнаружения очагов природных пожаров с целью оперативного реагирования и минимизации возможных рисков, защиты населенных пунктов, людей и материальных ценностей от влияния различных факторов природных пожаров.
Данные о термических точках в оперативном режиме обрабатываются специалистами подразделений космического мониторинга территориальных органов МЧС России и доводятся до заинтересованных должностных лиц соответствующего субъекта Российской Федерации.
На сегодняшний день приложение функционирует на этапе опытной эксплуатации, и уже сейчас специалисты МЧС России и органов управления РСЧС подтверждают ее пользу и эффективность. Использование программы особенно актуально для ряда регионов, где сложилась непростая пожароопасная обстановка.
Кроме того, стоит отметить, что использование данного приложения в дальнейшем позволит не только оперативно отрабатывать возникающие термические точки, но и пресекать правонарушения в области пожарной безопасности и привлекать виновных лиц к административной ответственности.
Термическая точка (термоточка)
Термическая точка (термоточка) – это зарегистрированное в момент пролета искусственного спутника Земли, значительное повышение температуры на ее поверхности, в сравнении с соседними участками и распознанные как пожары за исключением температурных аномалий техногенного происхождения. Служат одним из источников информации о возникновении природных пожаров.
Обнаружение пожаров на снимках Земли из космоса возможно благодаря значительной разнице температур земной поверхности (обычно не выше 10-25 °C) и очага пожара (300-900 °C), что приводит к разнице в тепловом излучении этих объектов в десятки раз. На спутниках есть инфракрасные сенсоры, хорошо видящие открытый огонь, который светится яркой точкой. Если пожар маленький, то по спутниковым снимкам определить его размеры невозможно.
Система оперативного мониторинга СКАНЭКС, проект «Карта пожаров»
Основные системы дистанционного мониторинга пожаров на природных территориях, в том числе российские, основываются на бесплатных и общедоступных данных трех американских спутников – Terra (запущен в 1999 г.), Aqua (запущен в 2002 г.) и Suomi NPP (запущен в 2011 г.). На первых двух установлены сенсоры (инструменты) MODIS, на последнем – VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite), позволяющие получать мультиспектральные снимки, пригодные в том числе для выявления температурных аномалий – термоточек, соответствующим пожарам или, в отдельных случаях, аналогичным им источникам тепла.
Спектральные каналы этих сенсоров, которые используются для выявления пожаров, имеют разрешение около 1 километра у MODIS, и 375 м у VIIRS. Каждая термоточка соответствует центру квадрата соответствующего разрешению размера, в пределах которого находится источник тепла, достаточно сильный для того, чтобы его обнаружил спутник. Ширина захвата сенсора MODIS – около 2,3 тыс. км, сенсора VIIRS – около 3 тыс. км; при такой ширине захвата фактическое разрешение существенно ухудшается от оси снимаемой полосы к ее периферии.
Эти спутники позволяют обнаруживать пожары площадью от долей гектара до нескольких десятков гектаров, в зависимости от интенсивности горения и состояния атмосферы. Небольшие, только начинающиеся пожары или костры они обнаружить не в состоянии. Кроме того, они ограниченно пригодны для обнаружения торфяных пожаров (хотя позволяют обнаруживать крупные палы сухой травы на осушенных торфяниках, и выявлять места наиболее вероятного возникновения очагов тления торфа). Участки горящей травы обнаруживаются с помощью этих спутников далеко не всегда – во-первых, потому, что трава горит быстро, и часто травяной пал успевает начаться и закончиться за несколько часов, проходящих между пролетами спутников; во-вторых, если трава низкая и горит слабо – тепла может выделяться недостаточно, чтобы его обнаружил спутник. Сенсор VIIRS более перспективен для выявления торфяных пожаров.
Некоторые источники тепла, не связанные с пожарами (например, крупные промышленные предприятия, факела сжигания попутного газа, извержения вулканов) также могут являться источниками термоточек. Однако, эти источники тепла постоянно находятся в одних и тех же местах, что позволяет их один раз обнаружить и больше не учитывать.
Сами по себе термоточки не позволяют различать пожары разных типов – термоточки, вызванные травяными палами, низовыми и верховыми пожарами, интенсивным тлением торфа, горением попутного нефтяного газа и т.д. выглядят совершенно одинаково. Однако, наложив термоточку на карту или снимок (что можно сделать, например, в программе Google Earth), можно понять, что именно горит – лес, или болото, или осушенный торфяник, или сельскохозяйственные земли, или же термоточка приходится на какой-то промышленный объект или населенный пункт. Многие системы мониторинга пожаров выделяют явно техногенные температурные аномалии автоматически, и игнорируют их.
При сопоставлении термоточек с картой местности или космическим снимком следует учитывать, что каждая термоточка отражает лишь центр километрового квадрата, в пределах которого может быть пожар, и что сами по себе карты и снимки разных типов (в том числе MODIS, по которым выявляются термоточки) могут быть немного смещены относительно друг друга. За счет этого термоточки при нанесении их на карты и снимки могут как бы сдвигаться относительно своего действительного положения на расстояние до нескольких сотен метров.
В случае с относительно небольшими пожарами это может приводить к ошибочному определению типа пожара – например, термоточки, вызванные горением сухой травы на прилегающих к лесу землях, могут смещаться на лес и выглядеть как лесной пожар (выявление таких возможных ошибок требует некоторого опыта). В системах мониторинга лесных пожаров, автоматически разделяющих пожары на «лесные» и «не лесные», это может быть источником многочисленных ошибок в классификации пожаров самой малой площади. Если же пожар крупный, дающий 3-5 термоточек и более, его тип, как правило, можно установить безошибочно.
Принцип регистрации термоточек
Есть и другой способ понять, что и насколько сильно горит, и тоже с помощью снимков MODIS. У этого сенсора есть каналы, позволяющие получать изображения и в видимой части спектра, в том числе в естественных цветах. Мозаики изображений на значительные участки земной поверхности формируются на основе этих снимков ежедневно и весьма быстро – всего через несколько часов после пролета спутника. Эти мозаики изображений позволяют увидеть не только сами очаги горения, но и дым, а по его интенсивности и распространению оценить угрозы, связанные с самим пожаром и задымлением. Для оценки реальной ситуации с пожарами лучше всего использовать и термоточки, и сами снимки с видимым на них задымлением.
В системах дистанционного мониторинга пожаров, основанных на использовании снимков MODIS, термоточки по каждой конкретной территории, как правило, обновляются несколько раз в день после каждого пролета одного из спутников над этой территорией, с задержкой обычно в два-четыре часа.
Системы дистанционного мониторинга
Некоторые системы дистанционного мониторинга пожаров отражают только сами термоточки, не классифицируя и не объединяя их – таковы системы FIRMS и GFIMS. Другие системы используют разные алгоритмы объединения термоточек, относящихся к одному пожару, и позволяют определить более или менее точные площади пожаров – таковы системы ИСДМ-Рослесхоз, SFMS, сервис ВЕГА. Конечно же у каждого алгоритма есть свои достоинства и недостатки.
FIRMS и GFIMS
Самым популярным и общедоступным источником оперативных данных о пожарах на природных территориях является система FIRMS (Fire Information for Resource Management System), разработанная в США специалистами Мэрилендского университета и ряда других научных организаций. Эта система позволяет любому желающему получить данные о термоточках, выявленных с помощью сенсоров MODIS и VIIRS, за последние сутки или двое, по выбору пользователя, по любой части мира. Данные можно получить в разных форматах, из которых наиболее простым для большинства пользователей является формат KML, используемый в программе Google Earth. По специальному запросу можно получить данные и за более ранние периоды, за период с 2001 года по настоящее время.
Эта система не разделяет термоточки, приходящиеся на природные территории, от термоточек, связанных с промышленными объектами, поэтому при просмотре данных их приходится отделять вручную. Таких термоточек (связанных с промышленными объектами) обычно бывает очень мало, и понимание ситуации с пожарами они не затрудняют. Система также не разделяет термоточки, приходящиеся на леса и на нелесные земли (например, связанные с палами сухой травы) – их также приходится разделять вручную, пользуясь, например, космическими снимками программы Google Earth.
Термоточки в системе FIRMS собраны в отдельные файлы для скачивания по крупным регионам Земли, отдельно по сенсорам MODIS и VIIRS. Россия в этой системе попадает в два региона: Калининградская область относится к региону «Европа» (Europe), остальная часть нашей страны – к региону «Россия и Азия» (Russia and Asia). Для того, чтобы получить общую картину с пожарами по стране, необходимо скачать и открыть оба файла сразу.
Система GFIMS (Global Fire Information Management System), размещенная на официальном сайте FAO (Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН), представляет собой полную копию системы FIRMS. На всякий случай, полезно иметь в виду обе системы – данные в них одни и те же, но если в какой-то случается технический сбой, бывает так, что другая продолжает работать.
Официальные сайты систем:
ИСДМ-Рослесхоз
Основной российской системой дистанционного обнаружения пожаров на природных территориях является система ИСДМ-Рослесхоз (информационная система дистанционного мониторинга), разработанная по заказу Рослесхоза и официально введенная в эксплуатацию в 2005 году. Вопреки действующему российскому законодательству, основная часть данных этой системы в течение долгого времени оставалась полностью закрытой. Сейчас основная часть данных открыта, но только для зарегистрированных и подтвержденных пользователей портала «Государственные услуги».
Система SFMS (ScanEx Fire Monitoring Service) разработана российским инженерно-технологическим центром СканЭкс, ее данными для мониторинга пожаров на природных территориях пользуются МПР (в основном применительно к заповедникам и национальным паркам) и МЧС России. Данные этой системы полностью общедоступны.
Официальный сайт: SFMS
ВЕГА – это система мониторинга и анализа состояния растительности, включающая в себя в том числе данные о лесных пожарах (как картографические, так и некоторые статистические), разработанная Институтом космических исследований РАН. Система очень близка к ИСДМ-Рослесхоз, но есть и отличия в отображении пожаров и в составе общедоступной информации.
Дополнительную аналитическую информацию о лесных пожарах можно найти на сайте отдела технологий спутникового мониторинга ИКИ РАН – разработчика сервиса ВЕГА и одного из основных разработчиков системы ИСДМ-Рослесхоз.
Официальный сайт: ВЕГА
Другие
Что дает мониторинг термоточек
Мониторинг термоточек и сопоставление их с космическими снимками дают возможность:
Дополнительный материал
Источник: Дистанционный мониторинг пожаров и основы дешифрования космоснимков (лекция из дистанционного курса базового обучения добровольных летных пожарных Гринпис).
Новое приложение МЧС России «Термические точки» предназначено для оперативного реагирования органов управления РСЧС
С целью ликвидации возгораний в природной среде в кратчайшие сроки и минимизации риска перехода огня на населенные пункты, а также оперативного принятия управленческих решений МЧС России разработано специальное приложение «Термические точки». Оно позволяет сократить время доведения до сил РСЧС информации об очагах горения, получаемой посредством космического мониторинга.
Полученные с космических спутников сведения оперативно передаются в приложение и информируют пользователя о возникающих термальных точках. Также существует возможность визуального отображения всех термоточек в рамках заданной области.
Приложение корректно функционирует как на компьютерах, так и на телефонах. Программа пока запущена в тестовом режиме, но уже сейчас специалисты МЧС России и органов управления РСЧС подтверждают ее пользу и эффективность. Использование приложения особенно актуально для ряда регионов, например, Забайкальского края, где уже начался пожароопасный сезон.
Кроме того, стоит отметить, что использование данного приложения в перспективе позволит не только оперативно отрабатывать возникающие термические точки, но и пресекать правонарушения в области пожарной безопасности и привлекать виновных лиц к административной ответственности.
МЧС России разработало информационный портал и мобильное приложение «Термические точки»
Для организации работы по своевременному обнаружению и реагированию на термические аномалии МЧС России разработало информационный портал и мобильное приложение «Термические точки».
Основным назначением портала и приложения является оперативное отображение данных о термических точках, доведение информации о термических точках до заинтересованных лиц, категорирование термических точек, анализ возможных рисков возникновения природных пожаров.
Портал функционирует в режиме контроля (персональный компьютер), а приложение в режиме пользователя (мобильный телефон). Доступ в приложение и на портал осуществляется посредством авторизации, путём введения заранее полученного логина и пароля. Каждому логину соответствует строго определённый за учетной записью пользователя муниципальный район субъекта Российской Федерации, в рамках которого и будут отображаться данные о термических точках. Информационный портал и мобильное приложение предназначены для использования в повседневной деятельности диспетчерами единых дежурных диспетчерских служб муниципальных образований и городов, главами муниципальных образований, сельских поселений, а также заинтересованными министерствами и ведомствами.
После того, как принимаемые в Системе космического мониторинга чрезвычайных ситуаций МЧС России снимки проходят обработку, а термические точки детектирование, полученная информация отображается на портале и мобильном приложении в соответствии с муниципальным районом.
В приложении перечень термических точек представляет собой список со следующими атрибутами: № термической точки, дату и время возникновения термической точки; площадь контура; уровень риска; статус термической точки. Нажатием на номер термической точки отображается карточка термической точки, которая содержит следующую информацию: географическую информацию о термической точке, направление и скорость ветра в заданном участке с прогнозом на ближайшие 12 часов, карту с контуром выбранной термической точки с возможностью построения маршрута до неё. Помимо этого, существует возможность визуального отображения всех термических точек в рамках заданного контура на соответствующей карте.
В настоящее время информационный портал и мобильное приложение находятся в стадии внедрения и опытной эксплуатации на территории Амурской области.
Мобильное приложение «Термические точки» МЧС России
С целью ликвидации возгораний в природной среде в кратчайшие сроки и минимизации риска перехода огня на населенные пункты, а также оперативного принятия управленческих решений МЧС России разработано специальное приложение «Термические точки». Оно позволяет сократить время доведения до сил РСЧС информации об очагах горения, получаемой посредством космического мониторинга.
Предназначено для должностных лиц органов управления Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Приложение позволяет отображать термические точки, полученные с применением Системы космического мониторинга МЧС России, и обрабатывать информацию по ним с целью обнаружения и ликвидации очагов природных пожаров
Приложение корректно функционирует как на компьютерах, так и на телефонах. Примечательно, что можно выбрать желаемую роль: НЦУКС, Руководство МЧС России, контролирующие лица субъекта, ЦУКС (администратор), ЦУКС (пользователь), ЕДДС, руководитель МПГС, глава МО и ответственный ЕДДС.
Кроме того, стоит отметить, что использование данного приложения в перспективе позволит не только оперативно отрабатывать возникающие термические точки, но и пресекать правонарушения в области пожарной безопасности и привлекать виновных лиц к административной ответственности.
В результате внедрения разработки оперативность реагирования на природные пожары повысилась в 3 раза за счет повышения точности расчета риска пожара до 92,5% и обновления термических точек на поверхности Земли до 4 раз в сутки.
Напомним, системой космического мониторинга круглосуточно обрабатываются спутниковые данные дистанционного зондирования Земли. В результате обработки 4 раза в сутки формируется слой термических точек (аномалий). Через мобильное приложение информация о них доводится до представителей органов управления муниципальных образований или собственников, которые после проверки подтверждают, является ли термическая точка пожаром. Кроме того, вся информация дублируется на портале единых дежурно диспетчерских служб муниципальных районов.
Мобильное приложение «Термические точки» МЧС России номинировано на премию AI Russia Awards в области искусственного интеллекта. Модель реагирования создана в результате открытого хакатона WILDFIRE AI. Сейчас приложение «Термические точки» вошло в открытую библиотеку кейсов и премий AI Russia Works в области бизнес-эффективности проектов, созданных с использованием технологий искусственного интеллекта.