Αξιολόγηση της ακρίβειας των συνόλων δεδομένων πυρκαγιάς με τηλεπισκόπηση σε όλη τη νοτιοδυτική λεκάνη της Μεσογείου

Από RemoteSensing Wiki

Αξιολόγηση της ακρίβειας των συνόλων δεδομένων πυρκαγιάς με τηλεπισκόπηση σε όλη τη νοτιοδυτική λεκάνη της Μεσογείου

Πρωτότυπος τίτλος:Assessing the accuracy of remotely sensed fire datasets across the southwestern Mediterranean Basin

Συγγραφείς: Luiz Felipe Galizia, Thomas Curt, Renaud Barbero, and Marcos Rodrigues

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [ https://doi.org/10.5194/nhess-21-73-2021]

Εισαγωγή Σε αυτό το άρθρο, συγκρίνονται για πρώτη φορά τα τρία πιο πρόσφατα σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης μεμονωμένων πυρκαγιών (Fire Atlas, FRY και GlobFire) με ελεγχόμενες ποιοτικά βάσεις δεδομένων πυρκαγιών που έχουν συγκεντρωθεί από περιφερειακούς φορείς στην πιο ενεργή περιοχή πυρκαγιάς στην Ευρώπη (π.χ. , νοτιοδυτική λεκάνη της Μεσογείου) κατά την κοινή περίοδο των παρατηρήσεων (2005 έως 2015). Αυτή η μελέτη συγκεντρώνει μεμονωμένες πυρκαγιές σε μήνες και pixel (0,25 ∘) και επιδιώκει να εκτιμήσει σε ποιο βαθμό η χρονική μεταβλητότητα τόσο στη συχνότητα πυρκαγιάς όσο και στην περιοχή καμένης αποτυπώνεται από σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης. Τίθενται 3 ερωτήματα: (i) Τα σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης καταγράφουν το πραγματικό μοτίβο εκδήλωσης πυρκαγιάς και την καμένη περιοχή; (ii) Σε ποιο βαθμό η ακρίβειά τους εξαρτάται από το μέγεθος της φωτιάς; Για να απαντηθούν σε αυτά τα ερωτήματα, εξετάστηκε η συμφωνία μεταξύ των συνόλων δεδομένων πυρκαγιάς τηλεπισκόπησης και επίγειων δεδομένων που συγκεντρώνονται σε μηνιαία ανάλυση και ανάλυση 0,25 σε ένα εύρος μεμονωμένων ορίων μεγέθους πυρκαγιάς (1 έως 500 εκτάρια). Αυτή η μελέτη μπορεί να ενημερώσει τους αναγνώστες της σχετικά με την ικανότητα των συνόλων δεδομένων τηλεπισκόπησης να αντιπροσωπεύουν την πραγματική δραστηριότητα πυρκαγιάς, αλλά και να τους ενημερώσει για τους περιορισμούς τους.

Μεθοδολογία

Πραγματοποιήθηκαν δύο μέθοδοι :1)Δεδομένα επίγειας πυρκαγιάς: Για κάθε περιφερειακό σύνολο (στη Γαλλία, την Πορτογαλία, τη Σαρδηνία (και τη λεκάνη της Μεσογείου ) , αντλήθηκαν δεδομένα σχετικά με : την ημέρα ανάφλεξης, το μέγεθος της πυρκαγιάς και τη θέση κάθε πυρκαγιάς. Για να διασφαλιστεί η συνοχή μεταξύ των περιοχών και των κλιμάκων, αναλύθηκε η επικαλυπτόμενη περίοδος καταγραφής μεταξύ των συνόλων δεδομένων, δηλαδή, 2005–2015. Μικρές πυρκαγιές ( < 1 εκτάριο) απορρίφθηκαν για να εξασφαλιστεί η συνοχή της ανάλυσης, καθώς δεν αναφέρθηκαν συστηματικά από τους φορείς κατά τη διάρκεια της περιόδου που μελετήθηκε. Το εναρμονισμένο σύνολο δεδομένων περιείχε 95.561 αρχεία πυρκαγιάς, συμπεριλαμβανομένων μόνο συμβάντων που απαιτούσαν αντίδραση πυρόσβεσης (δηλαδή, παράβλεψη γεωργικών και προβλεπόμενων πυρκαγιών). 2) Δεδομένα πυρκαγιάς με τηλεπισκόπηση: Χρησιμοποιήθηκαν τα πιο πρόσφατα παγκόσμια σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης (RSD) μεμονωμένων πυρκαγιών: Fire Atlas (Andela et al., 2019a, b), FRY (Laurent et al., 2018a, b) και GlobFire (Artés et al., 2019· Artés Vivancos and San-Miguel-Ayanz, 2018). Αυτά τα σύνολα δεδομένων παρέχουν την ημερομηνία και τη χωρική έκταση των μεμονωμένων πυρκαγιών από την καμένη περιοχή που βασίζεται σε pixel, προϊόν MODIS MCD64A1 Συλλογή 6 (Πίνακας 2). Το συνδυασμένο Terra και Aqua MCD64A1 προέρχεται από τις εικόνες ανάκλασης της επιφάνειας και τις παρατηρήσεις ενεργών πυρκαγιών. Παρέχει συνολική κάλυψη εκτίμησης της καμένης περιοχής σε ανάλυση 500 m (Giglio et al., 2018). Οι πυρκαγιές εξατομικεύτηκαν από διαφορετικούς αλγόριθμους, όπως έναν αλγόριθμο που βασίζεται στην πρόοδο (Andela et al., 2019b), έναν αλγόριθμο πλήρωσης πλημμύρας (Laurent et al., 2018a) και την εξαγωγλη δεδομένων (Artés et al., 2019), ο οποίος μοιράζονται έναν κοινό στόχο: να συγκεντρώσει καμένα εικονοστοιχεία που ήταν γειτονικά τόσο στον χώρο όσο και στο χρόνο για να αναγνωρίσουν και να σκιαγραφήσουν μεμονωμένα γεγονότα πυρκαγιάς. Όλα τα RSD παρέχουν ημερομηνίες έναρξης και λήξης πυρκαγιάς, τοποθεσία και την τελική καμένη περιοχή για κάθε ανακτημένο συμβάν πυρκαγιάς.

Αποτελέσματα

H εικόνα 1 δείχνει τη χωρική κατανομή του σχετικού σφάλματος ( ε ) για το BA σε διαφορετικά μεμονωμένα όρια μεγέθους πυρκαγιάς . Τα RSD υποτίμησαν έντονα την BA, ειδικά όταν περιλάμβαναν μικρότερες πυρκαγιές. Ωστόσο, μερικές εξαιρέσεις παρατηρούνται για πυρκαγιές < 50 εκτάρια κυρίως στην ανατολική Ισπανία, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα RSD ανιχνεύουν σε αυτή την περίπτωση περισσότερες πυρκαγιές από το GBD. Αυτό μπορεί να σχετίζεται με μερικές μικρές προβλεπόμενες πυρκαγιές που δεν αναφέρθηκαν στο GBD. Ομοίως, τα RSD υποτίμησαν έντονα το NF (Εικ.2), πιθανώς αγνοώντας εκείνες τις μικρότερες πυρκαγιές που δεν ανιχνεύθηκαν από το MODIS. Παραδόξως, μερικές περιοχές παρουσίασαν θετικές διαφορές στο NF για πυρκαγιές > 100 εκτάρια σε περιοχές της Ισπανίας. Αυτή η υπερεκτίμηση των μεγάλων πυρκαγιών μπορεί να σχετίζεται με το γεγονός ότι οι αλγόριθμοι RSD είναι πιθανό να χωρίσουν τις μεγαλύτερες πυρκαγιές σε πολλαπλά συμβάντα.

Συζήτηση

Αν και τα RSD μπορεί να χάσουν έναν σημαντικό αριθμό πυρκαγιών, οι χρονικές διακυμάνσεις ταιριάζουν πολύ καλά με τις επίγειες παρατηρήσεις. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν επίσης ότι η συμφωνία μεταξύ των RSD και του GBD εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το μεμονωμένο μέγεθος πυρκαγιάς. Εστιάζοντας σε μεγαλύτερες πυρκαγιές (πυρκαγιά συνήθως > 100 εκτάρια), τα RSD ήταν σε μεγαλύτερη συμφωνία με το GBD ανεξάρτητα από τις αξιολογούμενες μετρήσεις. Η ικανότητα των RSD να αναγνωρίζουν μεμονωμένες πυρκαγιές εξαρτάται κυρίως από δύο χαρακτηριστικά: τον αλγόριθμο επεξεργασίας και την υποκείμενη αξιοπιστία του προϊόντος BA. Η σχετικά χαμηλή ικανότητα του τελευταίου να ανιχνεύει μικρές πυρκαγιές σχετίζεται με την αδρή χωρική ανάλυση (500 m) του αισθητήρα MODIS. Η επιλογή του κατάλληλου ορίου μεγέθους πυρκαγιάς εξαρτάται από τους στόχους κάθε ανάλυσης. Ωστόσο, σε αυτήν τη μελέτη, γενικά προτείνεται ένα ελάχιστο μέγεθος 100 εκταρίων, το οποίο ξεχωρίζει ως σημείο αλλαγής σε πολλαπλές στατιστικές.

Συμπεράσματα

Συνολικά, τα RSD περιέχουν μόνο ένα μικρό κλάσμα του συνολικού αριθμού πυρκαγιών που τεκμηριώνεται από το GBD. Ωστόσο, καταγράφουν αρκετά καλά τη χρονική μεταβλητότητα στη δραστηριότητα της πυρκαγιάς σε μηνιαίες και ετήσιες κλίμακες. Παρά τις διαφορετικές μεθοδολογίες που χρησιμοποιούνται για την ανακατασκευή των επιθεμάτων πυρκαγιάς, όλα τα RSD είχαν παρόμοια απόδοση και ήταν ολοένα και πιο ακριβή όταν εστιάζονταν σε μεγαλύτερες πυρκαγιές. Συγκεκριμένα, όταν εξετάζονται πυρκαγιές > 100 εκτάρια, τα RSD έδειξαν εύλογη συμφωνία με το GBD. Μια ποσοτική εκτίμηση της αβεβαιότητας είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή ερμηνεία των RSD και οι χρήστες θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους περιορισμούς τους. Τα ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι τα παγκόσμια RSD μεμονωμένων πυρκαγιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αντικατάσταση των διακυμάνσεων της δραστηριότητας πυρκαγιάς σε μηνιαία ή ετήσια χρονοδιαγράμματα. Ωστόσο, συνιστάται προσοχή κατά την εξαγωγή συμπερασμάτων από μικρότερες πυρκαγιές ( < 100 ha) σε όλη την περιοχή της Μεσογείου. Οι πυροσβεστικές υπηρεσίες μπορούν επίσης να επωφεληθούν από τη χωρική και χρονική συνέπεια των δεδομένων τηλεπισκόπησης για την υποστήριξη του λειτουργικού τους συστήματος χαρτογράφησης πυρκαγιών σε περιφερειακό/εθνικό επίπεδο.