Мониторинг лесных пожаров камеры

Сколько стоит видеонаблюдение за лесными пожарами?

Руководитель проекта «Лесной Дозор»

Автор: Иван Шишалов, руководитель проекта «Лесной Дозор»

В современном мире уже никого не удивишь видеокамерами, которые расположены на вышках операторов связи и производят мониторинг большой лесной территории с целью обнаружения лесных пожаров.

Такие системы активно используются во многих странах, а в России число регионов, которые пытаются использовать подобный способ обнаружения и мониторинга, скоро приблизится к четырем десяткам.

При таком распространении нельзя сказать, что эти системы совершенны в плане их стоимости и технических характеристик, более того, в задачах раннего обнаружения лесных пожаров все еще осталось очень много темных пятен, и роль ученых, исследователей и инженеров в этом процессе все еще остается превалирующей.

Как рассчитать эффективность?

Одним из самых сложных моментов, с которым сталкиваются и те, кто разрабатывает такие системы, и те, кто внедряет их на своих территориях, является оценка эффективности. Зачастую неправильное понимание системы в целом и ее характеристик в частности может привести к необоснованным расходам. А в случае сравнения нескольких систем непонимание принципов эффективности может повлечь за собой неадекватный расчет стоимости. Такое сравнение порой предлагают некоторые не вполне компетентные организации, не имеющие большого опыта в деле лесного мониторинга.

Для того чтобы правильно рассчитать экономическую эффективность охраны лесов от пожаров, требуется взять за основу показатель стоимости охраны 1 га леса в течение года.

Искомую характеристику несложно получить путем операции деления, для чего необходимо знать, сколько составляет стоимость одной оснащенной вышки (с учетом разовых и постоянных затрат), и площадь леса, охрану которого осуществляет данная вышка. Если же в регионе несколько камер на вышках, то эффективность всей системы в целом определяется путем деления общей стоимости системы с обслуживанием на общую площадь леса.

Проблемы расчета

Этот, на первый взгляд, простой показатель на практике является неоднозначным, и во многих случаях установить его точно сложно. Например, не всегда имеется карта лесов для точного определения зоны охвата системы. Кроме того, постоянно возникают споры о дальности обнаружения пожаров, которая существенно зависит как от контролируемых параметров (высота подвеса, качество камеры, конкретные режимы работы системы и др.), так и от многих случайных факторов, таких как погодные условия. Задача еще более усложняется, если заказчик среди прочих выдвигает требование по скорости обнаружения пожаров.

Рассмотреть всю задачу в целом зачастую невозможно: лишь немногие научные коллективы имеют наработки и системы расчета, обеспечивающие такое сравнение. Кроме того, как говорилось выше, для этого нужны достаточно точные исходные данные о расположении леса, карте высот, погодных условиях и др.

При этом остается некоторый набор очевидных критериев и параметров, который доступен для сравнения практически всегда и везде. Основным критерием должно быть соотношение между ценой и качеством, и если качество оценить достаточно сложно, то цена является исчисляемым параметром, ее можно легко оценить даже человеку, который не относится к данной профессиональной области.

В этом случае для правильного определения цены появляется возможность сравнивать системы с приблизительно одинаковыми характеристиками, не вникая в нюансы техники. Единственным важным нюансом является то, что надо оценивать стоимость в целом, а не одного компонента в частности, так как нередко более высокая стоимость одного компонента может привести к снижению стоимости всей системы.

Структура «цены вопроса»

Цена мониторинга леса и обнаружения лесных пожаров часто складывается из нескольких основных частей:

1. Разовые затраты: стоимость оборудования видеонаблюдения, оборудования электропитания, вычислительной техники, дополнительного оборудования, монтаж и настройка всего оборудования для работы в составе единой системы.

2. Постоянные затраты, связанные с эксплуатацией системы (на примере использования вышек операторов сотовой связи): аренда высотных сооружений, оплата канала связи, техническое обслуживание.

3. Использование операторов для работы с системой: часто про этот параметр забывают и выносят его за пределы стоимости обнаружения, но, как правило, именно эта компонента может стать решающей.

Конечно, разделение на постоянные и разовые затраты достаточно условное, так как, к примеру, частично техническое обслуживание может быть включено в первоначальные гарантийные обязательства. Кроме того, оборудование может не приобретаться, а предоставляться в аренду в составе единой системы или по отдельности. Нельзя забывать, что любое оборудование амортизируется, соответственно его стоимость может быть рассмотрена как постоянные затраты.

Не вдаваясь в тонкости и нюансы, которые может выполнить практически любой специалист, рассмотрим влияние каждого компонента на итоговую цену охраны 1 га леса.

Разовые затраты

В зависимости от сложности проекта стоимость одной точки (оборудования с монтажом) может составлять примерно 200-250 тыс. руб., учитывая, что зачастую это импортная продукция, цена которой зависит от курса основных валют. Конечно, цены на видеокамеры разнятся в гораздо более широком диапазоне в зависимости от производителя, но мы будем рассматривать «достаточно хорошие камеры», не вникая в конкретные подробности.

Эксплуатационные затраты

Постоянные эксплуатационные затраты – это, пожалуй, самый главный элемент цены, о котором идут споры. Дело в том, что, как понятно из описания данной ценовой категории, в эту стоимость заложена оплата не системы, а некоторых услуг сторонних организаций, операторов связи, которые часто являются и владельцами высотных сооружений. Без этих компаний создание таких систем невозможно в принципе, так как развивать свою собственную инфраструктуру исключительно для задач обнаружения лесных пожаров невозможно.

Становится очевидным, что при таком положении дел операторы связи заинтересованы в продаже как можно большего объема своих услуг. Часто это приводит к тому, что заказчикам предлагают закупать каналы связи с существенно завышенными характеристиками, чем это необходимо для задач обнаружения лесных пожаров.

Для наглядности можно привести некоторые показатели. Насколько нам известно по анализу конкурсной документации в разных регионах России, для обеспечения бесперебойной работы системы дистанционного мониторинга леса с использованием видеокамер часто приобретаются каналы 2-4 Мбит/с на каждую камеру. С учетом существенного удаления точек расположения камеры (часто они распределены по всему региону в самых удаленных местах) закупка данных каналов становится существенной частью бюджета сопровождения таких систем. Ведь для цифровой камеры SD качества достаточно всего 512 Кбит/с. Для наглядности можно привести следующие цифры: канал 4 Мбит/с стоит около 8-12 тыс. руб. в зависимости от оператора и региона, 512 Кбит/с – 1-2 тыс. руб. в месяц.

Можно сказать, что канал связи является существенной частью дальнейшего сопровождения и обеспечения работы системы. К примеру, для 50 камер за пожароопасный сезон, длящийся 6 месяцев, может быть сэкономлено около 2,5 млн руб.

Такое положение дел чаще всего связано не со «злым умыслом» заказчика или исполнителя, а просто с недостаточной компетенцией исполнителя и невозможностью заказчика проанализировать значимость тех или иных покупаемых ресурсов.

Остальная часть постоянных расходов, связанных с эксплуатацией (ТО, аренда, ПО), может составлять от 3 тыс. руб. до 10 тыс. руб. в месяц в зависимости от сложности.

Стоимость использования операторов

Часто данная компонента цены упускается при анализе. А ведь именно стоимость человеческих ресурсов может стать определяющей в выборе той или иной системы при одинаковых технических характеристиках обнаружения.

Количество людей, которых необходимо будет привлекать в качестве операторов для работы с системой, зависит от многих факторов (удобство ПО, наличие функций, сложность). Но главный критерий — это количество камер в системе, так как именно он определяет, сколько времени необходимо на обработку предоставляемых ими данных.

Автоматизированная система экономичнее

Если учитывать все эти параметры, то преимущества автоматизированной системы, которая существенно упрощает работу, а также уменьшает количество операторов для работы с системой, очевидны.

Чтобы понять это в количественном виде, можно привести следующий пример: автоматизированная система обрабатывает первичную информацию и выделяет только те фрагменты, где есть подозрение на дым, пусть подозрительных роликов будет 5% от исходного количества. В этом случае один оператор сможет проводить работу с количеством камер, в 20 раз превышающим количество, используемое при наблюдении без автоматизированной системы.

Видеонаблюдение для борьбы с пожарами. Технологии и решения

Трагические события, произошедшие в нашей стране летом 2010 г., заставили серьезно задуматься о необходимости создания решений по предотвращению и своевременному выявлению очагов возгораний в лесах и на торфяниках

В настоящее время существует целый ряд различных технологий и систем, способных своевременно информировать о возникновении возгораний. Большинство из них стали использоваться в России, пройдя проверку летом 2011 г. Рассмотрим наиболее распространенные решения.

Спутниковые системы мониторинга лесных пожаров

Существующие системы спутникового наблюдения и раннего выявления пожаров с возможностью доступа к информации через Интернет активно эксплуатируются в Европе, однако в России говорить об использовании таких данных в реальном времени пока не приходится Впрочем, в системе МЧС России функционирует Центр приема и обработки авиационно-космической информации МЧС России, который осуществляет сбор и анализ информации с метеорологических спутников. На борту каждого спутника находится измерительный комплекс, состоящий из набора сканирующих радиометров различного назначения и разрешения.

Данные со спутника являются основой для создания картографической картины лесопожарной обстановки. Эта информация передается в Центр управления в кризисных ситуациях МЧС и региональные центры МЧС России. Кроме того, она используется при подготовке данных для наведения авиационных средств при организации тушения лесных пожаров, а также для контроля за процессом тушения. Необходимо признать, что стоимость данного решения весьма высока. Организация систем видеонаблюдения в наиболее опасных в плане возгораний районах — более доступное решение, которое тоже может обеспечить раннее выявление пожаров.

Телекамеры и традиционные системы видеоконтроля

В качестве устройств видеоконтроля в комплексах обнаружения лесных пожаров наиболее распространены купольные PTZ-телекамеры, поддерживающие протоколы управления с обратной связью. Речь идет о возможности камеры отвечать, получая команду и меняя положение, а также сообщать об изменении координат по горизонтали и вертикали (наклону).

Управление видеокамерой
В отличие от управления камерой по предустановкам (заранее запрограммированным позициям), количество которых измеряется только сотнями, обратная связь позволяет управлять по координате с привязкой к нулю координат Таким образом, можно не только точно управлять видеокамерой, передавая команду повернуться в нужную точку, но и определить координаты положения камеры.

Некоторые модели телекамер, поддерживающие протокол с обратной связью, отображают текущую координату непосредственно на изображении. Так, оператор, имея карту местности, с легкостью определит место возгорания (разумеется, с определенной степенью точности) Используя возможности упомянутого протокола, некоторые российские разработчики компьютерных систем видеонаблюдения реализовали функцию наведения камеры посредством выбора точки на формируемом камерой изображении.

Дальность наблюдения
Кратность увеличения объектива PTZ-камеры имеет относительную важность. Она необязательно должна быть максимально большой, так как задача не в идентификации объектов, но в определении задымления, которым сопровождается пожар. Как следствие, используются камеры с объективами кратностью 23-25. При необходимости можно использовать не так давно появившиеся купольные PTZ-камеры с объективами х43 (фото 1). Впрочем, дальность наблюдения в основном определяется топографией местности и высотой установки камеры. Обычно телекамеры устанавливаются на вышках связи на высоте 60-70 м, что обеспечивает дальность наблюдения порядка 15 км днем в ясную погоду.

Передача видео
Ввиду того что устройства видеоконтроля устанавливаются на вышки операторов связи, в качестве каналов передачи используются все доступные технологии беспроводной передачи Это могут быть технологии радиорелейных сетей и GSM, а значит имеется поддержка TCP/IP.

Аналоговые камеры могут быть подключены к Р-кодерам, обеспечивающим оцифровку, а также сжатие и передачу данных. IP-кодеры не требуют специального обслуживания и могут устанавливаться совместно с оборудованием оператора в контейнер. В качества кабеля передачи видеосигнала от камер до кодера предпочтительнее использовать витую пару и пассивные трансмиттеры для симметричных линий (передатчик-приемник видеоинформации по UTP). Это исключает возникновение наводок и проблем с изображением.

Разумеется, скорость передачи изображения и качество определяются каналом связи, предоставленным оператором. Впрочем, важнее качество, чем скорость, поэтому передача нескольких кадров в секунду является вполне достаточной.

Все данные от камер передаются в центр контроля и управления системой на рабочие станции со специализированным программным обеспечением (рис. 1).

То, что рассматриваемые видеокамеры помогут определить возгорание только днем, является серьезным недостатком систем, использующих ПЗС-камеры. Разумеется, никакая подсветка не способна охватить расстояние 15 км. Поэтому все чаще находят применение инфракрасные камеры (тепловизоры)

Тепловизоры

Тепловизионное оборудование часто применяется для выявления возгораний на промышленных объектах. Температурная чувствительность тепловизора может составлять 0,03 °С и выше. С его помощью можно обнаружить потенциально опасный очаг еще до появления дыма и открытого пламени. К сожалению, тепловизоры, способные определять цели на расстоянии 10 — 15 км, стоят огромных денег и, как правило, используются в военных целях, а не для поиска возгораний. Определяющим фактором цены устройства является оптика, обеспечивающая такую дальность.

Помимо тепловизора, формирующего изображение в ИК-диапазоне, должна использоваться и телевизионная камера с объективом-трансфокатором. Она позволяет получить детальное изображение в дневное время. Обычно оба устройства монтируются на одном поворотном механизме, в одной плоскости Механизм поворотного устройства обеспечивает медленное панорамирование со скоростью менее 0,01 град/с. Один из подобных готовых к применению комплексов представлен на фото 2. Он применяется не только на военных объектах Южной Кореи, но и для контроля пожарной безопасности различных объектов.

Существуют также альтернативные и менее дорогостоящие решения, разработанные специально для выявления лесных пожаров. Специалисты создали оптическую систему для инфракрасного сенсора — специальный телескоп, обеспечивающий фокусировку инфракрасных волн определенного спектра, исключая тем самым ложные тревоги, возникающие от солнечного излучения Дальность определения возгораний составляет 15 км. Помимо ИК-датчика система имеет и камеру для наблюдения днем. Данная система (фото 3) отличается от описанных выше тем, что является автоматической. Датчик выявляет возгорание, и оператор получает информацию о тревоге в специальном программном обеспечении, где отображается карта местности и направление наблюдения.

Цифровые IР-камеры

В составе комплексов обнаружения возгораний также могут быть использованы IP PTZ-камеры с поддержкой протокола с обратной связью и тепловизоры со встроенными IP-кодерами для удаленной настройки и передачи изображения по TCP/IP В данный момент на рынке присутствуют камеры IP PTZ с объективами кратностью 18-20 и разрешением 2-3 Мпкс, что позволяет получать более детализированные изображения и использовать функции цифрового масштабирования.

Возможность записи на встроенную SD-карту, реализованная в IP-камерах, гарантирует сохранность видеоинформации при кратковременных сбоях передачи по цифровым сетям.

Несомненно, повсеместное использование IP-технологий и рост разрешающей способности Р-камер делает выбор этих устройств для комплексов выявления очагов возгораний более предпочтительным.

Специализированное ПО

Программное обеспечение комплексов обнаружения возгораний позволяет использовать графический план местности с топографической привязкой, отображать камеры системы, управлять ими и просматривать изображение. Это наиболее распространенные простейшие функции, которые присутствуют и в некоторых системах для охранного видеонаблюдения Пиктограмма камеры на карте может вращаться, указывая направление наблюдения, выбранное оператором. При этом оператор должен самостоятельно определять и фиксировать момент появления дыма. Для управления камерами могут использоваться мышь или специализированная клавиатура управления PTZ-камерами.

Существуют и специализированные программы и программные детекторы, позволяющие распознавать раннее появление дыма и сигнализировать об этом оператору. Например, американская программа Fire Hawk, прошедшая успешную апробацию еще в 2005 г. во время сильных пожаров в Калифорнии, английская D-Tec, немецкая AWFS и др. Имеются даже готовые видеорегистраторы с функцией детектора дыма для предотвращения лесных пожаров, которые можно объединять по TCP/IP в большую систему с централизованным управлением. Не отстают и отечественные разработчики. Многие российские компании, разрабатывающие программно-аппаратные комплексы для систем безопасности, предлагают специализированные программные модули для детекции дыма и возгораний. Говорить о высокой достоверности данных систем пока рано, так как они находятся в эксплуатации сравнительно короткое время.

Все системы основаны на компьютерной обработке изображений от видеокамер и анализе их изменений. Дым идентифицируется на основе динамических и структурных особенностей, а также шкалы яркости. Детектор способен отсеивать ложные срабатывания, такие как облака, птицы, образования пыли и пр. Программное обеспечение позволяет маскировать области постоянного или вероятного присутствия некоторых видов дыма, например от промышленных объектов или жилых домов, исключая их из зоны детекции. Разработчики приводят данные, согласно которым вероятность ложного срабатывания составляет менее 1%, а дальность распознавания — 10 км для области дыма размером 10×10 м.

Эффективность доказана

Комплексы обнаружения лесных пожаров доказали свое право на существование и реальную эффективность. Остается надеяться, что со временем данные системы будут внедряться в нашей стране повсеместно.

Опубликовано: Журнал «Системы безопасности» #3, 2012

Способы мониторинга лесных пожаров

Пожары могут принести колоссальный ущерб природе и, чтобы избежать его последствий, производят мониторинг лесных пожаров. Способы различные: есть проверенные временем визуальные осмотры, также практикуют наблюдение с помощью спутников и современной техники. Эффективно использовать системы мониторинга лесных пожаров в комплексе. В Российской Федерации действуют профильные службы и учреждения для сбора, анализа и структурирования данных.

Визуальный осмотр

В некоторых лесах можно встретить специальные вышки. Эти строения выступают в роли наблюдательных пунктов. Их строительством обычно занимаются лесные хозяйства. Вышки оборудуют средствами связи, на наблюдательном пункте есть азимутальный круг. Он нужен для определения направления пожара.

Лес делят на территории по радиусу обзора с такой башни – 5-7 км. Вышки строят из дерева, но в последнее время многие элементы их конструкции меняют на металлические. Срок жизни строений с наблюдательными пунктами из дерева менее 10 лет.

Осмотр лесных территорий осуществляет специальный человек. При обнаружении пожара он определяет его направление, возможную опасность и передает информацию на диспетчерский пункт через радио или телефонную связь.

Проблема этого способа мониторинга в малочисленности наблюдательных вышек и работников. Раньше лесничих было на порядок больше, сейчас их количество сократилось в несколько раз.

На части наблюдательных вышек устанавливают видеокамеры. Это не решает основной проблемы, потому что за съемкой должен наблюдать человек в оборудованном пункте. Если система видеонаблюдения автоматизирована, то задача упрощается, но в большинстве камеры требует ручного управления.

Помимо этого, съемка ведется в одном направлении, поэтому необходимо установить несколько камер. Вышки сотовой связи тоже используют для мониторинга. На них устанавливают тепловизоры и видеокамеры.

Исследования с помощью спутников

Один из самых недорогих способов – это спутниковый мониторинг. Спутники с помощью сканеров делают снимки в инфракрасном спектре. Это позволяет узнать разницу температур и определить, где идут лесные пожары.

Данные и снимки обрабатываются на космическом аппарате, где исправляют искажения, делают привязку к географическим точкам. Последний этап обработки, который включает цифровой анализ, визуальное дешифрирование и интерпретацию снимков, производят в автоматическом или интерактивном режиме.

Информацию о лесных пожарах можно увидеть на специальных сайтах, например здесь. Созданы федеральные системы мониторинга лесных пожаров. Они составляют общую картину, используя данные визуального осмотра, спутниковых снимков и других методов мониторинга.

Этот дистанционный метод входит в список функций экологического мониторинга. С помощью спутников также получают метеорологические характеристики, данные о техногенной обстановке, разливе рек, динамике снежных покровов, тепловых выбросах. Каждой области применения соответствует определенный канал, его обозначают цветом.

Карта пожаров в России доступна всем заинтересованным пользователям.

Информация обновляется в среднем 4 раза в день. Это усложняет идентификацию возгораний и снижает оперативность помощи пожарной охраны. Периодичность обновления зависит от времени пролета спутников по орбите. Основные данные предоставляет серия американских спутников NOAA.

Работают и частные спутники, их снимки отличаются точностью и детальностью, но стоят дороже общедоступных. Поэтому наряду с космоснимками используют данные визуального осмотра. На карте пожаров указывают точки пожаров и возможные причины их возникновения. Существует индийская система спутникового мониторинга.

На точность космоснимков влияют многие факторы. Например, повышенная облачность мешает как обнаружению лесных пожаров, так и определению их размера. Очаги возгораний на картах могут не совпадать с реальными, но их примерные координаты очерчены границами.

То есть на карте показана область, где есть очаг. Несколько пожаров на карте обычно объединяют в единый кластер. В этом случае точность также не достоверная. По этим данным определяют площадь пожара и скорость его распространения в лесах. Есть возможность получать оповещения о выявлении лесных пожаров, если оформить подписку на соответствующем сервисе.

Альтернативные методы

В качестве вспомогательных методов мониторинга лесных пожаров называют также осмотр территорий с воздуха. Наблюдение осуществляют с вертолетов, самолетов. В последние годы применение в этом направлении нашли беспилотные летательные аппараты, которые делают видеозаписи.

Стоимость всех перечисленных способов высокая. Из-за этого невозможно организовать непрерывный мониторинг в лесной зоне. Однако при возможности и достаточном финансировании летательные аппараты позволяют получать точную информацию в режиме реального времени. Кроме того, авиация способна тушить пожары при их обнаружении.

В России для тушения и мониторинга лесных пожаров с помощью вертолетов и пожарных самолетов создано федеральное учреждение «Авиалесоохрана». В состав экипажа воздушного судна входит летчик, парашютист-пожарный и десантник-пожарный, которые прошли специальную подготовку.

Статистика

Помимо наполнения интерактивной карты лесных пожаров, ведется их статистика. Она имеет не только информационный характер. На основе полученных данных анализируют причины возгораний, скорость их распространения.

Это необходимо для предотвращения повторных лесных пожаров, составления прогнозов, организации эффективного тушения. По пожарной опасности определяют экономический ущерб. Статистические данные и картографирование позволяют отличать пожары от техногенных источников тепла, которыми могут быть производственные объекты.

Первые записи о лесных пожарах в летописях датированы 1724 годом. Уже тогда были призывы сохранить угодья от огня. Во времена царской России данные уже упорядочивали. Сегодня информация о лесных пожарах сводится в таблицы. Статистику ведут ведомства и службы.

По данным Росстата последние массовые пожары были зафиксированы в летний период 2010 года. Однако их количество не рекордное, экологический и экономический ущерб был причинен вследствие больших территорий, охваченных огнем, и задымлением.

В 2010 году в общей сложности произошло более 39000 лесных пожаров. Тогда сгорело на корню около 150000000 м 3 лесов. Аналогичные масштабы лесных пожаров наблюдали в 1998 году. По количеству пожаров лидирует 2002 год – 434000 возгораний, но последствия не столь плачевны.

Видеомониторинг лесных угодий

Лесной видеомониторинг обеспечивает оперативное слежение за изменениями состояния лесного фонда, вызванных лесопользованием, природными и техногенными воздействиями на леса, обработку и анализ этих данных, составление прогнозов с целью охраны и защиты лесов, рационального использования лесных ресурсов и устойчивого развития лесных массивов.

Цель видеомониторинга лесных угодий — это оперативное отслеживание и регистрация текущих изменений в состоянии земель лесного фонда и лесных ресурсов, санитарного и экологического состояния лесов, их анализ, а также прогнозирование состояния лесов, динамики его основных характирастик.

Существует несколько сновных видов мониторинга лесов:

мониторинг состояния лесных ресурсов и земель лесного фонда;
лесопатологический мониторинг;
лесопожарный мониторинг;
специальные виды лесного мониторинга;
мониторинг состояния лесов в зонах радиационного заражения, техногенного загрязнения;
мониторинг лесов, ведущийся по международным программам и соглашениям.

Также есть три основных метода мониторинга лесных хозяйств.

1. Экологический мониторинг, при котором устанавливается сеть пунктов постоянного наблюдения по узлам регулярной сети (по методике ЕЭК — ООН).

2. Комплексный мониторинг состояния лесного фонда с применением дистанционных методов видеонаблюдения по всей площади и системы наземного контроля с выборочным размещением пунктов постоянного наблюдения с учетом природных условий, факторов влияния, экологического и хозяйственного значения лесов.

3. Фоновый мониторинг состояния лесного фонда на эталонных участках, выбранных на основе ландшафтного подхода.

Сегодня все чаще для охраны лесных ресурсов используются системы видеонаблюдения, где обычно используются поворотные видеокамеры, использующие каналы связи GSM.

Чаше всего камеры устанавливаются на вышках сотовых операторов для обхвата большой площади обзора. Прямая оптическая видимость такой системы составляет до 70 км.

Сеть из видеокамер и базовой станции привязывается к любой требуемой действующей геоинформационной системе. При обнаружении посредством видеокамеры очага возгорания на рабочее место оператора поступает информация в виде карты обзора с координатной сеткой и местоположением очага возгорания на ней.

Другие видеокамеры, входящие в систему наблюдения могут быть также автоматически либо по команде оператора направлены на местоположение пожара для получения детальной информации о размерах зоны возгорания.

Количество и вид видеокамер обычно определяются исходя из требуемых площадей круглосуточного обзора.

Преимуществами системы видеомониторинга являются:

существенное увеличение зоны слежения за лесными угодиями;
значительное сокращение сроков обнаружения очага возгорания по сравнению с другими методами наблюдения;
значительно позволит снизить затраты на содержание штата дежурных и пилотов авиационного патрулирования;
независимость от спутникового наблюдения;
возможность оперативно отреагировать на событие с целью ликвидации пожара.

Для видеомониторинга лесных массивов используются специальные программы, например Forest Fire Detection, которая предназначена для решения следующих задач:

автоматизация процесса непрерывного наблюдения за лесным массивом в целях обнаружения лесных пожаров на ранней стадии,
автоматическое уведомление ответственных лиц.

Программа спроектирована таким образом, что оператору необязательно наблюдать за работой системы круглосуточно: система самостоятельно оповещает о потенциальном возгорании, оператору остается лишь принять меры по устранению возгорания.

Алгоритм работы в автоматизированном режиме следующие:

Видеомониторинг лесного массива с высотных сооружений.

Захват и распознавание шлейфа дыма.

Детализация тревожной ситуации с помощью оперативного ручного просмотра очага возгорания.

Прогнозирование развития чрезвычайной ситуации.

Специальное программное обеспечение с помощью которого осуществляется мониторинг лесов в режиме реального времени и определяет координаты возгораний.

Комплекс объединяет следующие подсистемы:

подсистема хранения и преобразования картографической информации
подсистема обработки и хранения информации о пожарах
подсистема сбора и хранения визуальной информации
компоненты интеграции со смежными информационными системами и внешними источниками данных
клиентское приложение мониторинга и управления системой
различные подсистемы обеспечения (логирование, разграничение прав доступа, администрирование системы и пр.

Подводя итог вышесказанному, отметим, что сегодня во многих регионах России уже установлены подобные системы видеомониторинга, которые показали себя только с положительной стороны.

Наша компания «Запишем всё» занимается установкой систем видеонаблюдения в том числе в лесных зонах. Мы делаем свою работу быстро, качественно, недорого.

Звоните +7 (499) 390-28-45 в любой день недели с 8-00 до 22-00. Мы будем рады Вам помочь!

ГИС-мониторинг лесных пожаров – просто космос!

Если на Кипре с апреля по сентябрь длится туристический сезон, то в России – сезон лесных пожаров. Каждый год в нашей стране регистрируется от 9 тысяч до 35 тысяч лесных пожаров площадью до 10 млн гектаров (что сравнимо с площадью Исландии). Чем раньше удается зафиксировать пожар и отреагировать на него, тем меньше ущерба он принесет – природе, людям, экономике.

Какие технологии для этого используются сегодня и при чем тут космос, рассказывает Евгений Пономарев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории мониторинга леса Института леса им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения РАН, Федерального исследовательского центра КНЦ СО РАН (Красноярск), доцент Сибирского федерального университета.

– Что такое мониторинг лесных пожаров?

Мониторинг лесных пожаров – это система контроля за возникновением, развитием, локализацией и тушением пожаров. Существует несколько таких федеральных систем. Одна принадлежит Рослесхозу , вторая – МЧС (там пожары рассматриваются как чрезвычайные ситуации, угрожающие населению или объектам инфраструктуры). Ну и у нас, Института леса Сибирского отделения Российской академии наук, есть своя система мониторинга – база данных пожаров для научных целей. Мы собираем достаточно большой объем сопроводительных данных: точка пожара, дата его регистрации, наблюдение за тем, как он развивался, когда был локализован. Для этого мы используем несколько спутников метеорологического назначения. У них есть большое преимущество: они позволяют осматривать территории с высокой периодичностью – каждые 4-6 часов. Термически активные точки – там, где горит лес, – на изображениях засвечиваются. Спутники высокого разрешения дают информацию раз в неделю или раз в две недели – для мониторинга пожаров этого недостаточно. Но везде есть и плюсы, и минусы. У метеорологических спутников низкое пространственное разрешение, и всегда есть вероятность, что самые маленькие пожары не будут зафиксированы. Но эти технические вопросы мы научились корректировать.

– Когда была создана эта система?

Научная база данных пожаров нашего института существует с 1996 года. Это была первая подобная система в России. Потом, в начале 2000-х, МЧС начали использовать спутниковую информацию. ИСДМ-Рослесхоз (Информационная система дистанционного мониторинга) тоже появилась в начале двухтысячных. До этого в стране существовали системы наземного и авиационного наблюдения пожаров, и они работали достаточно эффективно.

Сегодня у нас в стране существует три зоны мониторинга пожаров. Это зона наземного обследования – там, где широко развита дорожная сеть, где легко можно добраться и посмотреть. Это наиболее населенные участки: европейская часть, лесные территории вдоль Транссиба. Затем, официально выделена зона авиационного наблюдения. И третья зона – это зона спутникового мониторинга: Сибирь, Дальний Восток, причем северная часть. Наземного патрулирования там не может быть потому, что это труднодоступные территории: там и население очень редкое, и дорог никаких нет. Авиационное патрулирование тоже не всегда возможно: летать туда далеко и сложно. В советское время существовали авиаотделения даже в этих северных районах Сибири, но сегодня они закрыты. И тут на помощь приходит спутник.

– За чем еще, кроме пожаров, можно наблюдать с помощью космоснимков?

Спутниковый мониторинг – это современное перспективное направление. Весь мир идет к тому, что спутниковые данные должны заменить натурные наблюдения, когда ученые едут в какую-то точку, что-то измеряют и потом экстраполируют это на прилежащую территорию. Таких точек может быть одна-две-три, а со спутника мы видим их миллион на одном изображении.

Космоснимки позволяют оценить состояние лесов по различным вегетационным индексам – показателям, которые вычисляются на основе съемки в разных спектральных диапазонах и дают информацию о характеристиках растительности. Можно оценить послепожарное состояние нарушенных участков леса, процессы восстановления леса, выявить зоны, пострадавшие от насекомых-вредителей. После любого воздействия меняются спектральные характеристики лесов: скажем, опала хвоя – на спутниковом изображении они будет уже совсем другими. Вырубки тоже хорошо отслеживаются со спутников.

– Как, по вашим наблюдениям, изменяется лес в последние годы? Что происходит и что будет происходить?

Лес – это живой организм, он всегда меняется. Сейчас мы наблюдаем достаточно сильное антропогенное воздействие. Это связано с тем, что осваиваются территории, на которых раньше не было человека: разрабатываются месторождения, строятся нефтепроводы, проводятся все более масштабные вырубки. Ну и пожары связаны с воздействием человека.

Да, лес меняется. Ненарушенных лесов практически нет. Пирологи (специалисты, изучающие пожары) утверждают, что у нас все леса – вторичны, то есть все они когда-то выгорали, отмирали. А потом это все восстанавливалось. Природа может восстановить то, что было нарушено. Другой вопрос, что сейчас воздействие человека слишком сильно , и нарушения накапливаются. Если посмотреть любой снимок Приангарья, где вырубается достаточно много леса, – вы увидите «шахматную доску»: вырубленный участок, не вырубленный участок. Естественно, все это не проходит бесследно.

– Есть ли, по-вашему, связь между вырубками и числом пожаров или еще какие-то закономерности?

Там, где вырубается лес, повышается уровень природной пожарной опасности, то есть предрасположенности леса к горению. Изначально этот уровень везде разный: с сосновых лесах – один, в темнохвойных – другой. Там, где происходят вырубки, как правило, остается большое количество горючего материала (веточки, порубочные остатки и т. д.). И если его правильно не утилизировать, он становится фактором повышенной пожарной опасности.

Леса, поврежденные насекомыми-вредителями, стоят сухие. Накапливается опад хвои, веточек, отпадает сухой древостой, и все это тоже способствует повышению уровня пожароопасности и может привести к возникновению крупных пожаров.

– Где обычный человек, не ученый, может найти информацию о том, что происходит с лесами?

Много спутниковых данных есть в свободном доступе на ресурсах НАСА. Найти их несложно: достаточно в поисковике набрать «Satellite data», и они появятся в первых ссылках. Любой желающий, зарегистрировавшись на этих сайтах, может находить космоснимки и разглядывать их. Скажем, вас интересует конкретный участок леса возле такого-то поселка – можно попытаться его найти, и даже в определенные даты.

Существует и отечественная спутниковая информация, но тут сложнее, любому пользователю получить ее не удастся. Роскосмос предоставляет данные высокого пространственного разрешения только организациям, которые работают на уровне федеральных органов власти. Например, если у нас есть заказ от правительства Красноярского края, то мы можем запросить у Роскосмоса информацию согласно этому заказу. Просто так они ее не предоставят.

Что касается тематической информации, есть сервер Рослесхоза с информацией о пожарах, есть сервер МЧС . Существует ресурс kosmosnimki.ru . Ну а та информация, которую получает наш Институт леса, нигде не публикуется. Мы ее обрабатываем, наши статьи доступны, но сами спутниковые снимки мы не распространяем – это не входит в круг наших задач.

– Допустим, человек нашел снимки на серверах НАСА. Сможет ли он их прочитать, или этому нужно специально учиться?

Если человек имеет хотя бы начальные географические познания, то он сможет опознать известные объекты: например, озеро Байкал, сеть рек и водохранилищ. Но, конечно, для неподготовленного глаза спутниковая информация – это красивая, но непонятная мозаичная картинка. Естественно, нужно иметь некоторый навык, чтобы читать ее .

Спутники снимают в разных спектральных диапазонах, в том числе в не видимых человеческому глазу. Поэтому изображение космоснимка на компьютере имеет условные цвета. Специальное программное обеспечение позволяет преобразовывать, классифицировать характеристики отдельных пикселей и выдавать результат: например, выделять пиксели, где существует пожар, где нарушены участки леса и т. д.

Существуют специализированные курсы в образовательных учреждениях, на которых учат читать космоснимки. Есть форумы, посвященные геоинформационным технологиям: можно набрать в поисковике «GIS» и найти много и русскоязычных, и англоязычных ресурсов. Есть и каналы на YouTube о работе со спутниковой информацией.

– Можно ли стать вашим волонтером? Как это сделать?

У нас пока нет волонтерских программ, но над этим можно подумать. Например, спутник может дать нам карту растительности всей России. Но всегда необходимо проводить калибровку и валидацию, то есть проверку результатов обработки спутниковых данных. Тут не обойтись без хотя бы точечных обследований отдельных участков на земле. И помощь волонтеров была бы полезны. В мире это называется «Citizen science» (гражданская наука) – когда не научные сотрудники, а просто люди сообщают определенные сведения, и все это потом стекается в большую базу данных. Можно придумать такую программу.

Беседовала Наталья Захарова

Присоединяйтесь к онлайн-марафону «Добавь зеленого»!
Давайте вместе сохранять и восстанавливать леса, делать окружающую среду красивой, комфортной и живой!