Введение 4
1. Лесная пирология 6
1.1 Причины возникновения лесных пожаров и их классификация 7
1.2 Возможности дистанционного зондирования Земли 11
1.3 Способы мониторинга лесных пожаров 16
2 Сравнительный анализ способов дистанционного обнаружения лесных пожаров 28
2.1 Методы анализа способов дистанционного обнаружения лесных пожаров 28
2.2 Сравнительный анализ способов дистанционного обнаружения лесных пожаров 32
3 Экономический анализ применения ДЗЗ в целях пожаробезопасности 36
3.1 Выбор метода детектирования лесного пожара со спутника 36
3.2 Экономический анализ 39
3.2.1 Исключение «ложной» информации 39
3.2.2 Плотная облачность 42
Заключение 45
Список использованных источников
Лесные пожары являются мощным природным и антропогенным фактором, существенно изменяющим функционирование и состояние лесов. Лесные пожары наносят урон экологии, экономике, а часто и человеческие жизни оказываются под угрозой. Для России, где леса занимают 70% от общей территории, лесные пожары являются национальной проблемой, а ущерб, наносимый реальному сектору экономики, исчисляется десятками и сотнями миллионов долларов в год.
Для восстановления леса требуется несколько десятков лет и несколько поколений лесничих. В случае, когда промышленные объекты находятся в непосредственной близости от леса, ущерб от пожара может быть колоссальным. Но наибольшую опасность представляет угроза населенным пунктам, когда лесной пожар может стать причиной смерти людей.
Пожары - основная причина гибели лесов. За период 2015-2016 год в Российской Федерации погибло 489 тыс. га лесных насаждений (в среднем 150 тыс. га в год) [1]. Из этой площади 61,3% погибло от пожаров, 15,7% - от повреждения вредными насекомыми, 12% - от воздействия неблагоприятных погодных условий и 11% пришлось на весь комплекс прочих факторов (болезни, повреждения дикими животными, антропогенные факторы).
Если оценить расходы на тушение лесных пожаров в России, то в 2015 году сумма ущерба составила 56 млрд. руб., из них 54 млрд. руб. или 96,7% на Сибирский федеральный округ, в том числе ущерб по Республике Бурятия составил 43 915,7 млн. рублей или 77,9 %, по Иркутской области - - 8 024,2 млн. рублей или 14,2 %, по Забайкальскому краю - 427,9 млн рублей или 0,8%.
Следует заметить, что реальный экономический ущерб от лесного пожара складывается не только из урона нанесенного лесу, промышленным и другим объектам, но и из затрат, связанных непосредственно с тушением. В этом случае становится очевидным, что важно не только обнаружить пожар, но и определить его точное местоположение и сделать это как можно раньше.
Объектом исследования является дистанционное зондирования Земли в целях пожаробезопасности.
Предмет исследования - новый метод обнаружения лесного пожара из космоса.
Целью данной работы является провести экономический анализ применения усовершенствованного способа своевременного обнаружения лесного пожара из космоса.
Для реализации цели были поставлены следующие задачи:
- описание способов мониторинга лесных пожаров;
- сравнительный анализ способов мониторинга лесных пожаров;
- описание предлагаемого метода обнаружения лесного пожара;
- расчет экономического эффекта от применения предлагаемого метода обнаружения лесного пожара из космоса.
В работе описаны известные способы раннего обнаружения лесных пожаров. Выявлены существенные недостатки этих способов, которые не позволяют выявить лесной пожар своевременно. На основе опубликованного патента предложен оригинальный метод обнаружения лесных пожаров из космоса по полученной информации о нагретых при температуре пожара атмосферных газах в ИК-диапазоне спектра. Информацию о нагретых при температуре пожара атмосферных газах в ИК-диапазоне спектра в окнах прозрачности атмосферы получают путем зондирования подстилающей поверхности Земли космическими средствами. Прием и анализ ИК теплового излучения земной поверхности осуществляют когерентным приемником в узком спектральном интервале, совпадающем с линией излучения атмосферного газа в «горячей» колебательно-вращательной полосе спектра. Этот метод обеспечивает исключение ложной информации и увеличение чувствительности в условиях плотной облачности.
Также был проведен сравнительный анализ способов дистанционного мониторинга лесных пожаров методом комплексной оценки по выбранным критериям, а именно:
- площадь наблюдаемой территории;
- пространственное разрешение снимка;
- время обработки данных;
- точность определения местоположения.
По результатам сравнительного анализа космический мониторинг является наиболее оптимальным с комплексной оценкой равной 0,471.
Результаты вышеописанного анализа показали необходимость совершенствования способов дистанционного обнаружения лесных пожаров. А именно космический мониторинг, главными недостатками которого является зависимость от облачности и фиксация ложной информации о пожаре.
Для усовершенствования космического способа обнаружения лесных пожаров предложен метод, который может быть реализован с использованием системы орбитальных спутников наблюдения типа NOAA (США) с установленными на них сканирующими радиометрами типа AVHRR с добавлением для когерентного приема в качестве опорного генератора CO2- лазера, настроенного на излучение линии в горячей полосе. Зарегистрированный радиометром сигнал в режиме открытого доступа принимается наземными пунктами приема и анализируется.
Для расчета экономического эффекта от реализации усовершенствованного космического способа мониторинга лесных пожаров посредством внедрения когерентного приемника в узком спектральном канале рассмотрены два случая:
Первый, когда предложенный метод позволяет исключить «ложную» информацию о лесных пожарах. Доля ложных пожаров составляет З8,87%, то есть 2 012 пожаров из 5 176 были ложными. По этой причине затраты на авиапатрулирование составляют З41 712 тыс. рублей. Предложенный метод позволяет сократить процент ложных пожаров на 5%. Экономический эффект внедрения когерентного приемника в узком спектральном канале в случае исключения «ложных» пожаров равен 157 240 тыс. рублей.
Второй, когда предложенный метод позволяет увеличить чувствительность обнаружения пожара при плотной облачности. При плотности облачности, где оптическая толщина равна 2 определение лесного пожара может быть возможным не менее 100 га. Предлагаемый метод позволяет сократить площадь обнаружения до 70 га. Затраты на тушение 1 га на территории Республики Бурятия за 2015 год составили 59 тыс. рублей. Затраты на тушение при обнаружении пожара в облачные дни за пожароопасный период равны 1 947 000 тыс. рублей. Внедрение когерентного приемника позволит сократить затраты на тушение на 584 100 тыс. рублей за счет уменьшения площади обнаружения лесного пожара при плотной облачности.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
