Проблемы и перспективы развития систем мониторинга лесных пожаров

Согласно данным TASS, рекордсменами по обилию очагов горения в лесах и нанесенному лесному фонду ущербу являются 2002, 2010 и 2018 годы. В 2002 году на территории России было зафиксировано 43 418 очагов на площади более 1 369 000 га. Цифры действительно пугают. Огонь бушевал сразу в нескольких округах страны, среди которых наибольшей опасности подвергались Сибирь, Дальний Восток, Московская область, а также средняя Волга и северо-запад России. Так, например, по итогам 2002 года в Якутии выгорело 537 000 га леса, в Тыве — 208 000 га.

Пожары 2010 года охватили европейскую часть России. Количество очагов, в сравнении с 2002 годом, уменьшилось до 34 812, однако от них пострадали уже 17 регионов (данные МЧС РФ), а ущерб экономике страны равнялся 85,5 млрд рублей. Стоит ли говорить, что пожары нанесли вред не только экологии, но и жизням людей: по данным МЧС России в 2010 году от последствий пожаров более 2500 человек остались без жилья.

2018 год установил антирекорд по охваченной пожарами площади. «Авиалесохрана» предоставила данные, согласно которым огонь охватывал 8 674 000 га. Большая часть очагов горения находилась на территории Амурской области, Красноярского, Хабаровского и Забайкальского краёв.

Космическая съемка показала, что за период с 2000 по 2020 годы на территории РФ огонь ежегодно поглощает 10 млн га лесных земель. Иногда эта цифра увеличивается до 18 млн га, это данные WWF России [2]..

Специалисты организации полагают, что риски возникновения лесных пожаров на территории нашей страны будут возрастать, а их число и размеры только увеличиваться, если не принять ряд эффективных мер. Например: ввести запрет на выжигание сухостоя, остановить освоение первозданных лесов, развивать лесное хозяйство на землях сельскохозяйственной категории и т. д.

Greenpeace, в первую очередь, настаивает на привлечении внимания населения к теме лесных пожаров и воспитание в людях ответственного подхода к проблеме, так как 90% возгораний носят антропогенный характер.

Лесные пожары - это неконтролируемое горение растительности, стихийно распространяющееся по лесной территории. При жаркой погоде, если длительное время не бывает дождей, лес становится настолько сухим, что любое неосторожное обращение с огнем вызывает пожар.

Территория государственного лесного фонда России составляет 1180 млн. гектаров. В Российской Федерации ежегодно возникает до 20 тыс. лесных пожаров на общей площади 3.5 млн. гектаров. От 50 до 90% лесных пожаров, принимающих неконтролируемый характер, ежегодно происходят на малообжитых и в недостаточной степени контролируемых противопожарными службами территориях Восточной Сибири и Дальнего Востока [3].

Одним из самых оптимальных и эффективных методов обнаружения и борьбы с лесными пожарами считается авиационная охрана лесов, которая способна при соблюдении регламента полетов выявлять лесные пожары на площади, позволяющей ликвидировать этот пожар на минимальных площадях, а также космический мониторинг. Космический (дистанционный, спутниковый) мониторинг земной поверхности с орбиты является перспективным направлением контроля за лесопожарной ситуацией. Однако, современные космические аппараты не могут заменить авиационное патрулирование лесов, поскольку оперативные снимки с них имеют низкое разрешение и способны регистрировать пожары на площади 1-2 га и более, тогда как при помощи авиационных средств мониторинга возгорание определяется уже на площади нескольких метров квадратных. Также с самолёта или вертолёта можно легко зафиксировать скорость пожара и направление его движения.

Поэтому наиболее точные данные получаются, когда мониторинг ситуации за природными пожарами проводится комплексно всеми доступными способами.

Одним из видов мониторинга можно считать программно-аппаратный комплекс для мониторинга леса и раннего обнаружения лесных пожаров «Лесной Дозор».

Система «Лесной дозор» характеризуется следующими параметрами:

• •    Максимальная точность определения очага возгорания до 30 км;

• •    Радиус обзора одной точки 0.5°;

• •    Точность определения направления на очаг возгорания до 250 м;

• •    Точность определения координат очага;

• •    Интеграция и учет данных со спутника и из сторонних информационных систем;

• •    Автоматическое обнаружение потенциально опасных объектов: дыма и пламени;

• •    Интеграция и учет метеорологических данных.

Система предназначена для раннего обнаружения лесных пожаров и определения их координат на основе современных технологий:

• •    компьютерного зрения;

• •    геоинформационных технологий (ГИС) в сфере безопасности жизнедеятельности человека, в частности обнаружения лесных пожаров;

• •    IP видеонаблюдения;

• •    VSaaS (использование системы видеомониторинга леса как веб-сервиса/услуги);

• •    беспроводной высокоскоростной связи;

• •    клиент-серверных Интернет-технологий;

• •    мобильных приложений;

• •    программ проектирования систем видеонаблюдения леса;

• •    аналитического программного обеспечения для разработки эффективных алгоритмов и методов анализа массивов видеоданных в промышленных масштабах.

Система может обнаруживать огонь на предпожарной стадии - стадии возгорания, что на практике позволяет предупреждать чрезвычайные ситуации. Для функционирования системы используется уже существующая инфраструктура мобильных операторов (сотовые вышки, аппаратура связи и обслуживающие команды).

Система внедрена более чем в двадцати регионах, включая Тамбовскую область.

Рисунок 1. Системы «Лесной дозор» в работе

Система «Лесной Дозор» состоит из двух частей: аппаратной и программной.

Аппаратная часть - это сеть управляемых датчиков наблюдения (видеокамер, тепловизионных датчиков, инфракрасных камер).

Программная часть - это специальное программное обеспечение, с помощью которого заказчик осуществляет мониторинг лесов в режиме реального времени и определяет координаты возгораний.

Система работает на основе современных технологий:

•

•

•

•

•

компьютерного зрения;

IP видеонаблюдения;

беспроводной широкополосной связи;

геоинформационных систем (ГИС);

клиент-серверных Интернет-приложений.

Так как система легко масштабируется и расширяется, она пригодна для обнаружения лесных пожаров, как на небольших территориях, так и на больших площадях.

При установке системы иногда возникают ситуации, когда скорость Интернет-соединения чрезвычайно мала (меньше 512 Кбит/сек.) и передача видео данных в центр контроля затруднена. Чтобы решить эту проблему, используется концепция «умной точки мониторинга».

Смысл концепции заключается в том, что основная часть данных с видеокамер обрабатывается ещё до того, как оказывается в Сети и передаётся в центр контроля. Осуществляется это благодаря специальным минисерверам, «прикреплённым» к каждой конкретной точке мониторинга. Именно на мини-серверах осуществляется предварительный анализ медиаинформации и отсеивается «информационный шум».

Как следствие, даже через слабый Интернет оператор получает всё тот же архив потенциально опасных объектов, что и при стандартной схеме передачи медиа данных. Это позволяет заказчику избегать затрат на дорогостоящие каналы связи или в случаях, когда в этой местности доступ к качественному Интернет-соединению крайне затруднён.

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