ΕΝΑΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ «agent-based» ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΥΡΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΣΕ ΔΑΣΗ

Από RemoteSensing Wiki

S. Movaghati , F. Samadzadegan , A. Azizi

Εισαγωγή

Σύμφωνα με την βάση δεδομένων του ΟΕΕ / FAO σχετικά με τα δάση στο Ιράν (1982-1995), ο αριθμός των πυρκαγιών ανά έτος ανέρχεται στις 130 και η μέση έκταση που αποτεφρώθηκε ανά έτος είναι 5400 εκτάρια (Allard 2003). Τα αριθμητικά αυτά δεδομένα οδηγούν στην ανάγκη χρήσης μέτρων και μέσων για την προστασία των δασικών εκ΄τασεων. Η χρήση της τηλεπισκόπησης είναι πλέον μια σημαντική μέθοδος για την παρακολούθηση των δασικών πυρκαγιών, ιδίως στις απέραντες και απομακρυσμένες περιοχές.

Τηλεπισκόπηση για την ανίχνευση πυρκαγιών

Για την χρήση τηλεπισκοπικών μεθόδων ανάλυσης απαιτούνται χωρικές και φασματικές πληροφορίες. Οι πληροφορίες αυτές λαμβάνονται με τη μορφή ψηφιακών εικόνων και η επεξεργασία του γίνεται με τη χρήση αλγορίθμων. Στο άρθρο αυτό παρουσιάζεται ένας αλγόριθμος για την προσέγγιση και ανίχνευση των δασικών πυρκαγιών. Οι δοκιμές της ακρίβειας και της αποτελεσματικότητάς του κρίθηκαν με βάση ταυτόχρονες επίγειες μετρήσεις και τα αποτελέσματα έδειξαν ικανοποιητική συμφωνία των αλγορίθμων και των δεδομένων πεδίου. Οι μέθοδοι της τηλεπισκόπησης απαιτούν τη γνώση των χωρικών δομών και τις σχέσεις μεταξύ του περιεχομένου της εικόνας αλλά και τις αντίστοιχες φασματικές πληροφορίες. Οι χωρικές πληροφορίες ενός εικονοστοιχείου αφορούν σε αυτό και το περιβάλλον του ενώ η ακρίβεια της ταξινόμησης των δορυφορικών εικόνων αυξάνεται με την ενσωμάτωση των αντίστοιχων χωρικών πληροφοριών των εικονοστοιχείων. Σκοπός του συγκεκριμένου αλγόριθμου είναι η ανίχνευση των εικονοστοιχείων εκείνων που υποδηλώνουν την ύπαρξη δασικών πυρκαγιών. Ο αλγόριθμος αυτός λειτουργεί βάσει στατιστικών χαρακτηριστικών της περιοχής, κατά μέσο όρο και τυπική απόκλιση των τιμών των εικονοστοιχείων που βρίσκονται κοντά μεταξύ τους.

Εικόνα 1: Περιοχές ελέγχου των εικονοστοιχείων

Οι μέθοδοι τηλεανίχνευσης των δασικών πυρκαγιών είναι τρεις, η φασματική, η χωρική και η χρονική. Ο συγκεκριμένος αλγόριθμος που αναλύεται στο συγκεκριμένο άρθρο βασίζεται στην μέθοδο χωρικής τηλεανίχνευσης. Έχει προγραμματιστεί να είναι πλήρος αυτοματοποιημένος για την παραγωγή καθημερινής παγκόσμιας πληροφορίας για εκδήλωση πυρκαγιών. Επίσης σε σύγκριση με άλλες μεθόδους προσφέρει εξαιρετική ευαισθησία σε μικρότερες πυρκαγιές και αποφεύγει ψευδής συναγερμούς εκδήλωσης πυρκαγιάς.

Ο αλγόριθμος χωρίζεται στα ακόλουθα βήματα (Giglio et al, 2003.):

α)Προσδιορισμών σύννεφων και επιφανειών με νερό.

β)Προσδιορισμός των ενδεχόμενων εικονοστοιχείων «πυρκαγιάς» για την εξάλειψη προφανών εικονοστοιχείων που δεν αποδίδουν την ύπαρξη φωτιάς.

γ)Εκτίμηση του ραδιομετρικού σήματος ενδεχόμενων εικονοστοιχείων πυρκαγιάς σε περίπτωση απουσίας αυτής, με τη βοήθεια γειτονικών εικονοστοιχείων.

δ)Πυρανίχνευση χρησιμοποιώντας μια σειρά ελέγχων στα γειτονικά εικονοστοιχεία.

ε)Εκτίμηση και απόρριψη εσφαλμένου συναγερμού στην περίπτωση ηλιακής ακτινοβολίας, στα όρια ερήμου και των παράκτιων περιοχών.

Συμπεράσματα

Ο προτεινόμενος αλγόριθμος ανίχνευσης πυρκαγιάς έχει τεθεί σε εφαρμογή και δοκιμές με τα δεδομένα MODIS που έχουν αποκτηθεί από την επαρχία Κερμάν Shah στο Ιράν, στις 27 Ιουλίου 2006.

Εικόνα 2: Περιοχή μελέτης

Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με επίγειες παρατηρήσεις. Ο αλγόριθμος αυτός απαιτεί την ενσωμάτωση χωρικών πληροφοριών γύρω από τα εικονοστοιχεία σε κάθε βήμα της εκτέλεσής του για την μείωση του σφάλματος ανίχνευσης πυρκαγιάς. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο αυτό, είναι δυνατόν να έχουμε ένα πλαίσιο για την παρακολούθηση της ανάπτυξης φωτιά με περισσότερη ακρίβεια. Είναι επίσης σαφές ότι ο αλγόριθμος επιδέχεται πρόσθετες βελτιώσεις.