Оперативная оценка экономического ущерба от лесных пожаров по данным TERRA/MODIS

• Автор: Романов, Алексей Андреевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Глава 1. Мониторинг лесных пожаров по данным сканера MODIS

(спутник TERRA)

1.1 Характеристика прибора MODIS

1.2 Уровни представления радиометрических данных MODIS

1.3 Формат хранения данных уровня Level 1В

1.4 Чтение радиометрических данных сканера MODIS

1.5 Интерпретация радиометрических данных MODIS

1.6 Тематическая обработка данных на наличие лесных пожаров

1.7 «Эффект бабочки»

1.8. Обзор программных средств чтения данных MOD1S

Выводы к главе 1

Глава 2. Подготовка информационных сведений для системы
алгоритмов оперативной оценки и прогнозирования ущерба от
лесных пожаров
2.1 Распаковка данных MODIS
2.2 Детектирование лесных пожаров по данным сканера MODIS
2.3 Относительная погрешность оценки площади лесного пожара
2.4 Устранение «эффекта бабочки»
Выводы к главе 2
Глава 3. Система алгоритмов оперативной оценки и
прогнозирования экономического ущерба от лесных пожаров
3.1 Понятие «лесной пожар»
3.2 Требование к лесотаксационным данным
3.3 Оценка экономического ущерба на момент обнаружения
лесных пожаров
3.4 11рогнозируемый экономический ущерб от лесных пожаров
Выводы к главе 3

Глава 4. Формирование последовательности тушения лесных
пожаров. Прогнозирование величины ущерба
4.1 Общая постановка задачи
4.2 Формализация задачи
4.3 Выбор метода оптимизации. Решение
4.4 Прогнозирование экономического ущерба от лесных пожаров
Выводы к главе 4
Глава 5. Применение результатов диссертационной работы
5.1 Структура взаимодействия между модулями
5.2 Настройка и интерфейсы модулей 1
5.3 Повышение точности предложенных в работе алгоритмов 1
Выводы к главе 5
Основные результаты работы и выводы
Список использованных источников

Актуальность. Лесные пожары (далее ЛП) являются значительной экологической проблемой для всей территории России, где сосредоточена большая часть бореалыюго пояса нашей планеты [1]. Помимо негативных экологических последствий, ЛП наносят существенные экономические ущербы, связанные как со стоимостью самой древесины, так и с организацией их тушения (доставкой техники, пожарных бригад к месту ликвидации, и пр.). В последнее время, как в нашей стране, так и во всем мире, все больше возрастает интерес к проблеме оценки ущербов, связанных с лесными пожарами. Возможны случаи, в которых весьма актуальны вопросы экономической целесообразности тушения ЛП, в особенности при обнаружении на подконтрольной территории нескольких крупных очагов. При этом особое значение имеет оперативность обработки и анализа поступающих данных, для своевременного принятия административноуправленческих решений. Поэтому тема представленной диссертационной работы является актуальной.
Принятый в январе 2007 года лесной кодекс, и дополнительные поправки к нему, накладывают особые обязательства на субъекты РФ в вопросах лесопользования и лесоустройства [2]. В связи с этим, для объединенного Красноярского края, где находится почти четверть всех лесов России, особенно важна проблема оперативной оценки экономических ущербов, наносимых лесными пожарами.
Сегодня как правило, ущербы, связанные с лесными пожарами, определяются после ликвидации самих ЛП, либо в конце пожарного сезона на основе площадной оценки гарей в рамках лесопожарной инвентаризации (например, обработка спутниковых данных высокого пространственного разрешения) [3]. Можно определить две основные причины, по которым

| раньше не представлялось возможным организовать оперативную оценку

излучения Вф. В данном случае, величина BJ к вычисляется достоверно — так как точность её значения напрямую зависит от параметров регистрирующей аппаратуры (сканера МООГБ). Величиной, которая вносит погрешность в расчеты при первоначальной оценке площади очага малоразмерного лесного пожара, является энергетический поток от фоновой части пикселя Вф, так как он оценивается по некоторой окрестности соседних фоновых пикселей.
Известно, что из всех распределений случайной величины в природе чаще всего встречается именно нормальное или так называемое распределение Гаусса (Гауссовское распределение случайной величины) [45]. Главным образом это объясняется тем, что большинство всех природных явлений подвержено вилянию огромного числа факторов. Руководствуясь этим, автор настоящей работы предполагает, что значения величины фонового потока Вф случайны и подчиняются нормальному закону
распределения со средним Вф и дисперсией о2. Следовательно, значения
этой пары можно определить по известным формулам математической статистики [46-48]:
где п — количество фоновых пикселей внутри апертуры матрицы окрестности исследуемого пожарного пикселя; Вф, — энергетический поток от г'-го пикселя апертуры на длине волны 11 мкм (относится к фоновому потоку). В принципе значение энергетического потока от фоновой части пожарного пикселя можно оценить только средним значением, или математическим ожиданием по формуле (2.4). В этом случае будет иметь место оценка одним числом - или так называемая точечная оценка. Однако необходимо учитывать тот факт, что оценивание среднего значения
(2.4)

(2.5)