Ανίχνευση πυρκαγιών τροπικών δασών στη Βραζιλία μέσω δορυφόρου

Από RemoteSensing Wiki

Ανίχνευση πυρκαγιών τροπικών δασών στη Βραζιλία μέσω δορυφόρου

Satellite detection of tropical burning in Brazil

MICHAEL MATSON - NOAA/National Environmental Satellite, Data, and Information Service,Washington, D.C., U.S.A. BRENT HOLBEN - Laboratory for Terrestrial Physics, NASA/GSFC, Greenbelt, Maryland, U.S.A.

1. Εισαγωγή

Η μετατροπή των τροπικών δασών σε χωράφια καλλιεργειών δημιουργεί ανησυχία στους επιστήμονες καθώς οδηγεί σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις των αερίων του θερμοκηπίου. Το πρώτο βήμα για την αντιμετώπιση τους είναι η εγκατάσταση ενός προγράμματος παρακολούθησης τους. Στην παρούσα μελέτη αξιολογούνται δυο πιθανές μέθοδοι παρακολούθησης τροπικών δασών και στην συγκεκριμένη περίπτωση στην κοιλάδα του Αμαζονίου κοντά στο Μανάους της Βραζιλίας. Μέχρι και σήμερα για την απομακρυσμένη παρακολούθηση χρησιμοποιούνταν τεχνικές βασισμένες στο Πολυφασματικό scanner αντανακλώμενων ακτινοβολιών στους Landsat 1-5 και έπειτα του Thematic Mapper στους Landsat 4-5. Όμως για την καλύτερη μελέτη χρησιμοποιήθηκε μια μέθοδος βασισμένη σε διάσταση μικρότερη του pixel του Landsat την οποία διαθέτει ο δορυφόρος NOAA με το Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR).

2. Χαρακτηριστικά του δορυφόρου NOAA-N

Κανονικά υπάρχουν δυο δορυφόροι ΝΟΑΑ σε λειτουργία. Η ανάλυση τους είναι 1-1 km. Με αυτούς τους δυο σε λειτουργία είναι δυνατόν να παρακολουθείται κάθε μέρος του κόσμου τέσσερις φόρες κάθε μέρα. Φέρουν στον εξοπλισμό τους το AVHRR το οποίο έχει πέντε φασματικά κανάλια: ένα στο ορατό (0.58-0.68μm), ένα στο εγγύς υπέρυθρο (0.725-1•1 μm) και τρία θερμικά κανάλια (3.55-3.93, 10.3-11.3 και 11,5-12,5μm).

3. Μανάους, Βραζιλία περιοχή μελέτης

Η Εικόνα 1 είναι επεξεργασμένη στον υπολογιστή από το AVHRR στο εγγύς υπέρυθρό. Στα βόρειο δυτικά της περιοχής υπάρχει ορατός καπνός και είναι το μόνο στοιχείο ότι υπάρχει φωτιά στην περιοχή. Η Εικόνα 2 είναι επίσης επεξεργασμένη στον υπολογιστή αλλά αυτή την φορά προέρχεται από το κανάλι 3-8 μm AVHRR της ίδιας περιοχής την ίδια ώρα. Εδώ οι υψηλές θερμοκρασίες απεικονίζονται με άσπρο χρώμα. Εκτός από τον καπνό που ήδη είχαμε εντοπίσει, παρατηρούμε και πολλά άλλα θερμά σημεία. Εκατόν εξήντα εννέα φωτιές εντοπίστηκαν και εκτυπώθηκαν στον χάρτη εδάφους (Εικόνα 3).

Μέσω ενός αλγορίθμου είναι δυνατόν με βάση τα δεδομένα από τα κανάλια 3-8μm , 11μm να υπολογίσουμε την τοποθεσία της πυρκαγιάς. Οι υπολογιζόμενες περιοχές κυμαίνονται από 0.3-9% της περιοχής του pixel. (Πινάκας 1) Ένας αποδεκτός αλγόριθμος για την παρακολούθηση περιοχών με πράσινη βλάστηση είναι ο λόγος μεταξύ των καναλιών VIS και NIR του AVHRR. Ο λόγος NDVI χρησιμοποιήθηκε για να εντοπισθούν πρόσφατες φωτιές όπου καταστράφηκε η βλάστηση. Η πρώτη ανάλυση καθόρισε εάν ο λόγος NDVI και το pixel της φωτιάς μπορούσε να σχετιστεί με μέγεθος της πυρκαγιάς. Δημιουργήθηκε ένα απλό μοντέλο όπου όσο χαμηλότερος ήταν ο λόγος τόσο μεγαλύτερη ήταν η πυρκαγιά στο pixel. Η συσχέτιση ανεπηρέαστα γειτονικά pixel ήταν μονό 0.14 όποτε συμπεραίνουμε ότι ο λόγος NDVI δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση του μεγέθους των πυρκαγιών σε μέγεθος subixel. Από τον Πίνακα 2 φαίνεται πάντως ότι καμένες περιοχές έχουν μικρότερες τιμές στον λόγο NDVI από ότι οι ανεπηρέαστες.

4. Συμπεράσματα

Στο παρελθόν πυρκαγιές στα τροπικά δάση ήταν δύσκολο να εντοπιστούν αλλά με αυτή την μελέτη φαίνεται η δυνατότητα του καναλιού 3.8μm του AVHRR για τον εντοπισμό τους σε μεγάλες περιοχές. Επίσης η συνεχής πορεία των δορυφόρων NOAA εξασφαλίζει την συνεχή κάλυψη των περιοχών. Τέλος η χρήση του λόγου NDVI για τις καμένες περιοχές μας βοηθάει στον διαχωρισμό τους από ήδη καμένες περιοχές. Το αποτέλεσμα είναι ένα σύστημα ικανό για τον καθορισμό τον καιγόμενων και των καμένων περιοχών.