Αξιολόγηση των αλγορίθμων και των χαρτογραφικών μεθόδων για την ανίχνευση πυρκαγιών στη Βόρεια Αμερική από δορυφόρο

Από RemoteSensing Wiki

Zhanqing Li, R. Fraser, J. Jin, A. A. Abuelgasim, I. Csiszar, P. Gong, R. Pu, and W. Hao

Εισαγωγή

Οι πυρκαγιές αποτελούν μια μεγάλη φυσική διαταραχή, η οποία έχει τεράστιες συνέπειες για τον άνθρωπο, το φυσικό περιβάλλον, τα οικοσυστήματα, τον καιρό και το κλίμα. Οι προηγμένες τεχνολογίες επεξεργασίας δορυφορικών απεικονίσεων και αεροφωτογραφιών αποτελούν σήμερα ένα σημαντικό εργαλείο για την μελέτη και πρόληψη των φαινομένων.

Στόχος της εργασίας και μεθοδολογία

Αυτή η εργασία παρουσιάζει και αξιολογεί τους αλγορίθμους και τις βάσεις δεδομένων των προηγμένων μεθόδων τηλεπισκόπησης υψηλής ανάλυσης, για την ανίχνευη των πυρκαγιών, [Li et al. 2000a], καθώς και τη χαρτογράφηση των καμένων εκτάσεων [Fraser et al., 2000], σε όλη τη Βόρεια Αμερική.

Εικόνα 1:Τοποθεσίες πυρκαγιών που προσδιορίστηκαν από τον αλγόριθμο Li et al. όπως αυτός εφαρμόστηκε σε περιοχές του Καναδά σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Εικόνα 1:Τοποθεσίες πυρκαγιών που προσδιορίστηκαν από τον αλγόριθμο Li et al. όπως αυτός εφαρμόστηκε σε περιοχές του Καναδά σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Η διαδικασίες είχαν αρχικά σχεδιαστεί για εφαρμογή στον Καναδά με χρήση δορυφορικών δεδομένων. (AVHRR & NOAA 14) και κάλυπταν την περίοδο 1989-2000. Διαπιστώθηκε ότι ο αλγόριθμος ανίχνευσης πυρκαγιών έχει ιδιαίτερα καλή απόδοση, με χαμηλές παραλείψεις και ποσοστά σφάλματος, στις περιπτώσεις μελέτης δασωμένων περιοχών, ελλείψει νέφωσης. Αντίστοιχα στις περιπτώσεις αραιής συννεφοκάλυψης, καθώς και κατά μήκος ποταμών και γύρω από λίμνες όπου η ηλιακή ακτινοβολία διαθλάται, βρέθηκαν μέτρια σφάλματα. Στις περιπτώσεις αυτές, αρκεί μια τροποποίηση σε έναν αλγόριθμο και μία προσθήκη νέας εξέτασης-κριτηρίων, μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ακρίβεια της ανίχνευσης. Για την καλύτερη αντιμετώπιση τέτοιων ποικιλόμορφων περιπτώσεων φυσικού περιβάλλοντος, ο αλγόριθμος ανίχνευσης πυρκαγιάς απαιτεί προσαρμογές, όπως αναφέρθηκε, για να αντιληφθεί άλλους τύπους κάλυψης της γης. Χρησιμοποιώντας μια βάση δεδομένων για την κατάρτιση των αλγορίθμων, δύο τροποποιήσεις έγιναν για την εξάλειψη περιπτώσεων ψευδών πυρκαγιών. Η πρώτη αφορά στην εξάλειψη των ψευδών πυρκαγιών που συμβαίνουν λόγω αραιής συννεφοκάλυψης πάνω σε ζεστό φόντο. Η δεύτερη μειώνει την ψευδή αντίληψη πυρκαγιών που οφείλονται σε λάμψη του ήλιου η οποία είναι ορατή κατά μήκος του ποταμού Κολούμπια κοντά στα σύνορα μεταξύ της Ουάσινγκτον και του Όρεγκον. Οι καμένες εκτάσεις που έχουν χαρτογραφηθεί από δορυφόρο συγκρίθηκαν με δεδομένα πυρκαγιών που αποκτήθηκαν από αμερικανικές δασικές υπηρεσίες σε πέντε δυτικές πολιτείες. Οι δορυφορικές χαρτογραφήσεις των καμμένων εκτάσεων απεικονίζουν σχεδόν το 90% του συνόλου των καμένων δασικών εκτάσεων, με ορισμένες βέβαια παραλείψεις. Το σφάλμα κατά 10% βρέθηκε να οφείλεται κυρίως σε τρεις παράγοντες: 1. Ελλειπής ή ανεπαρκής αριθμός των ενεργών πυρκαγιών 2. Τοπικές και μικρές πυρκαγιές 3. Σύντομη ανάκτηση της βλάστησης μετά από μικρές πυρκαγιές

Εικόνα 2: Διανομές των θερμών εικονοστοιχείων (a) και πραγματικές θέσεις πυρκαγιάς (b) που διαπιστώθηκαν από τον AVHRR σε όλη τη βόρειο Αμερική το 2000.

Συμπεράσματα

Κατά την διαδικασία της χαρτογράφησης, πέρα από τις συνολικές καμμένες εκτάσεις, οι οποίες απεικονίζονται, οι χάρτες εμπλουτίζονται με την απαιτούμενη τοπολογία και άλλα στοιχεία, ώστε να υπάρχει η απαιτούμενη συνέπεια με τους επίγειους χάρτες. Συνολικά αποδείχτηκε πως η λειτουργία των αλγορίθμων συγκεκριμένα για τον Καναδά και περιοχές των Η.Π.Α ήταν ιδιαίτερα ακριβής, ωστόσο είναι πιθανόν η εφαρμογή τους σε όλες περιοχές να μην έχει τα αντίστοιχα αποτελέσματα.