сверхбольшие архивы спутниковых данных и возможности их распределенного анализа

назад

Оценка формы распределения площадей лесных пожаров для зон с разным уровнем охраны

Котельников Р.В., Лупян Е.А.

Материалы 19-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Электронный сборник материалов конференции. Институт космических исследований Российской академии наук. Москва, 2021. С.100.

ISBN 978-5-00015-008-5
В связи с глобальным потеплением климата ландшафтные пожары не только оказывают все большее негативное влияние на леса, но и представляют серьезную угрозу людям и объектам экономики. На этом фоне важным аспектом повышения качества организации охраны лесов от пожаров является разработка статистически обоснованных методов оценки результативности принимаемых мер, в том числе для использования в системах поддержки управленческих решений. Классические методы оценки горимости территорий, основанные на данных региональных лесопожарных служб не всегда объективны, что негативно влияет на качество аналитической обработки. Накопление большого массива данных дистанционного зондирования Земли, точность которых не зависят от человеческого фактора, позволили выявить взаимосвязь формы распределения значений площади лесных пожаров и уровня организации охраны. Попытки такого анализа формы распределения предпринимались и раньше, но были мало эффективны из-за ограниченного объема данных. Знание закона распределения полезно для задач анализа и прогнозирования.
В настоящее время используются разные алгоритмы и методы спутникового мониторинга , каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Разработанные в ИКИ РАН технические решения применяются в различных информационных системах, включая ИСДМ-Рослесхоз , ВЕГА-Siencе и др.
Для проведения исследования использовались данные ИСДМ-Рослесхоз., а также набор данных, получаемых на основе прибора MODIS (шестая коллекция - МС6), которые прошли объединение горячих точек в «пожары» с использованием алгоритмов ИСДМ-Рослесхоз , но без дополнительной геометрической коррекции. В расчёты включались горение только на лесной площади. Технический выброс в данных, на границе чувствительности аппаратуры, связанный с особенностями алгоритма расчёта покрытой лесом площади, был исключен.
С учётом структуры лесопожарного зонирования в Российской Федерации, с использованием ИСДМ-Рослесхоз, были сформированы выборки площадей лесных пожаров по четырём группам, существенно отличающиеся уровню воздействия со стороны лесопожарных формирований (в порядке убывания уровня охраны):
 зона наземной охраны (лесопожарные станции в трёх часовой доступности);
 зона лесоавиационных работ (за исключением зоны контроля лесных пожаров);
 зона контроля лесных пожаров (где часть пожаров не тушится, но подтверждения факта отказа от тушения нет);
 лесные пожары, по которым есть достоверные сведения, что пожар не тушился по решению КЧС.
Использование графического (диаграмма плотности распределения) и численного (с использованием критерия Калмогорова-Смирнова) методов показал, что форма распределения значений площадей лесных пожаров на больших выборках не является хаотичной, и статистически значимо отличается по группам.
Чем выше уровень охраны на анализируемой территории, тем ближе форма распределения к логнормальной. Наиболее близки к такой форме данные, наблюдаемые для выборки лесных пожаров, по которым имеется информация, что они точно не тушились.
Для дальнейших исследований проведена аппроксимацию формы распределения с помощью функции логнормального распределения и сравним выборки.
В качестве графического способа сравнения распределений по группам использовался график вероятность/вероятность, где на горизонтальной оси расположим вероятность (накопительную частоту появления значений, делённую на размер выборки) для отсортированного по возрастанию значения площади пожаров, которые не тушились, а по вертикальной оси соответствующее значение вероятности для каждой выборки (А(ЗК), А, Н). В качестве численного критерия воспользуемся следующими непараметрическими критериями:
 Критерий серий Вальда-Вольфовица;
 Критерий Колмогорова-Смирнова;
 U-критерий Манна-Уитни.
Полученные в ходе исследования результаты показывают, что форма распределения значений площадей лесных пожаров на больших выборках не является хаотичной. Чем выше уровень охраны, тем ближе форма распределения соответствующей выборки к форме, наблюдаемой для выборки лесных пожаров, по которым имеется информация, что они точно не тушились (т.е. логнормальному распределению). Причём различие между группами пожаров на территориях с разным уровнем охраны является статистически значимым.
Наличие подтверждённой взаимосвязи между уровнем охраны и формой распределения многолетних данных о площадях лесных пожарах может быть использована как один из методов оценки результативности действия лесопожарных формирований полностью исключив влияние человеческого фактора на результаты оценки.
Ссылка на текст: http://conf.rse.geosmis.ru/files/books/2021/8905.htm
  • Филиал ФБУ ВНИИЛМ “Центр лесной пирологии”
  • Институт космических исследований РАН, Москва
назад