Παρακολούθηση πυρκαγιών στην ανθρακοφόρο περιοχή του Ντατόνγκ με τη χρήση τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφείς:Yun-jia WANG1,2, Feng TIAN1,2, Yi HUANG1,2, Jian WANG1,2, Chang-jing WEI1,2
Γενικά στοιχεία Πολλές πυρκαγιές λόγω άνθρακα καίνε τη λεκάνη του Datong εξαιτίας της αδιάκριτης εξόρυξης. Οι δορυφορικές εικόνες του Landsat TM / ETM, μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων (UAV), και υπέρυθρου συστήματος θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιήθηκαν για την παρακολούθηση υπόγειων πυρκαγιών άνθρακα στην περιοχή εξόρυξης Majiliang. Οι κατανομές θερμικού πεδίου αυτής της περιοχής το 2000, 2002, 2006, 2007, και 2009 ελήφθησαν χρησιμοποιώντας τον δορυφόρο Landsat TM / ETM. Οι αλλαγές στην κατανομή αναλύθηκαν για να προσεγγίσουν τις θέσεις των πυρκαγιών άνθρακα. Μέσω εικόνων UAV που χρησιμοποιούνται σε πολύ υψηλή ανάλυση (0,2 m), προσδιορίζονται οι πληροφορίες υφής, τα γραμμικά χαρακτηριστικά, και η φωτεινότητα των ρωγμών του εδάφους στην περιοχή της φωτιάς άνθρακα. Ένα υπέρυθρο σύστημα θερμικής απεικόνισης χρησιμοποιήθηκε για να χαρτογραφηθεί η κατανομή του θερμικού πεδίου των περιοχών όπου οι πυρκαγιές άνθρακα είναι σοβαρές. Τα αποτελέσματα αναλύθηκαν για τον προσδιορισμό του hot spot και το βάθος του σημείου καύσης.
Εισαγωγή Η υπόγεια πυρκαγιά άνθρακα αναφέρεται σε ανθρακοφόρο λεκάνη πυρκαγιάς ή σε φωτιά σε ορυχείο και συνήθως προκαλείται από τον ανθρώπινο παράγοντα ή από αυτανάφλεξη. Συχνά συμβαίνει στην Κίνα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Αυστραλία, την Ινδία και την Ινδονησία. Η φωτιά άνθρακα προκαλεί μια τεράστια σπατάλη ενέργειας και παράγει αιθάλη και βλαβερά αέρια, όπως SOx, CO και NOx, τα οποία ρυπαίνουν τον ατμοσφαιρικό αέρα και απειλούν την υγεία των κατοίκων της περιοχής. Μια υπόγεια πυρκαγιά άνθρακα επίσης οδηγεί σε επιφανειακή καθίζηση και παράγει έναν μεγάλο αριθμό επιφανειακών σχισμών. Έτσι, η εξάλειψη της παραμένει μια κρίσιμη πρόκληση σήμερα. Οι ερευνητές και οι κυβερνήσεις έχουν επικεντρωθεί στα προβλήματα από πυρκαγιές άνθρακα και έχουν αναπτύξει διάφορες μεθόδους παρακολούθησης οι οποίες βασίζονται σε απομακρυσμένη ανίχνευση. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι είναι εφαρμόσιμες μόνο σε μεγάλες, σοβαρές, και ανοιχτές πυρκαγιές. Πολυάριθμες φωτιές του άνθρακα καίγονται κάτω από την ανθρακοφόρο περιοχή Ντατόνγκ, λόγω αδιάκριτης εξόρυξης.
Περιοχή μελέτης
Η ανθρακοφόρος περιοχή Ντατόνγκ βρίσκεται στη βόρεια επαρχία Shanxi στην Κίνα και η περιοχή μελέτης βρίσκεται στην περιοχή της εξόρυξης Majiliang. Οι φωτιές λόγω άνθρακα συμβαίνουν κυρίως στα Ιουρασσικά κοιτάσματα άνθρακα στην μεταλλευτική περιοχή, 30 m έως 130 m κάτω από την επιφάνεια, με ένα μέσο πάχος περίπου 1 μ.
Παρακολούθηση πυρκαγιάς άνθρακα χρησιμοποιώντας θερμική υπέρυθρη ζώνη του Landsat
Η χρήση της θερμικής υπέρυθρης ζώνης Landsat είναι ένα από τα πιο σημαντικά μέσα για την ανίχνευση και την παρακολούθηση πυρκαγιάς άνθρακα. Προς το παρόν, οι κύριοι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται για την ανάκτηση θερμοκρασίας της επιφάνειας περιλαμβάνουν την ακτινοβολούσα εξίσωση μεταφοράς, τον αλγόριθμο μονού -παραθύρου, και τη μέθοδο του μονού καναλιού. Λαμβάνοντας υπόψη τα διαθέσιμα σύνολα δεδομένων στην υπό μελέτη περιοχή ο αλγόριθμος μονού -παράθυρο με τον Landsat TM / ETM χρησιμοποιούνταν για την ανάκτηση της επιφανειακής θερμοκρασίας. Παρά τη μικρή χωρική ανάλυση του Landsat η μέθοδος παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την κατανομή της θερμοκρασίας στην περιοχή.
Παρακολούθηση με τη χρήση UAV
Οι υπόγειες πυρκαγιές άνθρακα προκαλούν σοβαρή κατάρρευση στο έδαφος , παράγοντας έτσι ρωγμές. Η μέθοδος αυτή είναι πιο ευέλικτη από την άποψη του χρόνου εργασίας και της περιοχής εργασίας, έχει υψηλότερη χωρική ανάλυση (Πάνω από 0,2 m), και είναι οικονομικά αποδοτική. Παρέχει επιπλέον πολύ καλύτερα δεδομένα εικόνας για τα υπόγεια ρήγματα.
Η πρακολούθηση της πυρκαγιάς γίνεται χρησιμοποιώντας θερμικό υπέρυθρο σύστημα απεικόνισης
Ένα υπέρυθρο σύστημα θερμικής απεικόνισης έχει αρκετά πλεονεκτήματα .Αρχικά μπορεί να μεταφέρεται εύκολα και είναι πολύ ακριβές στην μέτρηση της θερμοκρασίας. Μπορεί να δημιουργήσει έναν επιφανειακό χάρτη της θερμοκρασίας, που αναλύει τις περιοχές καύσης άνθρακα, και να εντοπίζει ακριβώς τα σημεία καύσης για να φωτογραφίσει βασικές περιοχές της καύσης του άνθρακα. Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήθηκε ένα Th9100 Wri8.5 σύστημα απεικόνισης.
Συμπεράσματα
• Το θερμικό υπέρυθρο κανάλι του Landsat μπορεί να αντικατοπτρίζει μακροσκοπικά τη χωρική κατανομή της θερμοκρασίας της ηλιακής ακτινοβολίας σε μια περιοχή με φωτιά άνθρακα και να παρέχει μια περιοχή-στόχο για την ακριβή τοποθέτηση της περιοχής πυρκαγιάς άνθρακα.
• Το θερμικό υπέρυθρο κανάλι του Landsat είναι επίσης ιδανική πηγή δεδομένων για την παρακολούθηση φωτιάς άνθρακα, επειδή η διαδικασία με τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη είναι ευέλικτη στη φωτογράφηση. Οι εικόνες που παράγονται έχουν υψηλότερη ανάλυση, και οι πληροφορίες κατανομής μπορούν να εξαχθούν μέσω της εικόνας που λαμβάνεται από οπτική κάμερα που φέρεται από μη επανδρωμένα αεροσκάφη. Η τεχνική βοηθά στην αξιολόγηση των συνθηκών της υπόγειας φωτιάς άνθρακα, και χρησιμεύει ως σημείο αναφοράς για την πλήρωση των ρωγμών και τον έλεγχο της φωτιάς.
• Ένα μοντέλο επιφανειακού πεδίου θερμοκρασίας που μπορεί να εξαχθεί από την θερμοκρασιακή εικόνα της καύσης άνθρακα στην αντίστοιχη περιοχή φωτογραφήθηκε από το υπέρυθρο σύστημα θερμικής απεικόνισης. Τα αποτελέσματα μπορούν να αναλυθούν σε μικρή κλίμακα για να εξάγουν συμπεράσματα σχετικά με τα γενικότερα θέματα της καύσης άνθρακα και το βάθος ανάφλεξης, το οποίο με τη σειρά του χρησίμευσε ως σημείο αναφοράς για τον εντοπισμό των σημείων ανάφλεξης της πυρκαγιάς άνθρακα στην περιοχή.
