专业科普:遥感在森林火灾预警与监控的应用

       火灾发生后，基于北斗的手持机第一时间驰援森林灭火，为救援工作争取宝贵时间。西昌市也立即启动应急预案，及时组织专业扑火队伍300余人、应急民兵700余人进行处置。期间，西昌市应急管理局为救援队共50名志愿者配备了北斗手持终端支援救灾现场，确保救灾工作有序、高效。

       现场救灾人员表示，利用北斗手持机，可通过北斗系统高精度定位技术及短报文通信功能，助力战斗在第一线的消防干警及时掌握火情并做好个人防护、便于组织疏散当地人群、加强重点防护区域场所的救援力量部署工作。

       针对此次木里县森林大火，中电科大数据研究院有限公司（以下简称大数据院）成都分公司火速调配技术人员通过遥感影像火灾智能提取技术，进行火情实时监测预警。

（数据来源sentinel-2）

（数据来源Himawari-8）

       遥感影像火灾智能提取技术采用国内外静止与极轨卫星的多源卫星组合，通过自主研发的人工智能+遥感图像大数据火情判识算法，对地面进行全时段、全方位的监测，快速反应火点信息，及时监测火点情况，及时查处火情。在此类的火灾中，大数据院通过遥感+大数据+AI技术，第一时间对火势进行监控，旨在研究林火扑救过程中指挥决策、防止林火复燃的实时监控和周边区县的蹲守警戒相关技术内容，构建智能化应急应用。

       面对森林火灾多发，电子科技大学资源与环境学院定量遥感团队负责人何彬彬教授建议，应尽快部署林草火灾风险预警监测系统，把森林火灾消灭在萌芽状态。

       十余年来，何彬彬团队围绕我国西部森林和草原生态环境与森林野火遥感预警展开了深入的科学研究与技术攻关，构建了一套基于卫星遥感大数据和可燃物关键信息遥感反演技术的森林野火风险评估与预警理论方法体系。

       何彬彬介绍，这套方法体系实现了森林野火发生前3-6天的风险预警、野火燃烧时近实时火点监测和火势蔓延模拟、野火燃烧后损失精准评估，可为全球气候变化背景下的森林野火防控、救援及管理提供科学数据和决策支持。

     “这项技术填补了目前全球森林野火风险预警中对森林可燃物关键信息考虑不足的缺陷，可以为我国西南地区复杂环境森林野火预警提供可推广的应用方案。”何彬彬建议，四川省尽快部署和应用该系统，助力做好火灾发生前的风险预警与防控工作。

     “我国西南地区森林覆盖率高，希望我们这项技术进一步助力预警西南复杂环境森林野火风险，为西南地区乃至全球林区的防火工作提供可应用的解决方案。”他说，“下一步，团队将继续着眼于国家在生态环境与野火预警监测中的重大需求，立足我国西南，面向全球，开展复杂环境定量遥感反演及行业应用研究。”

       浩海科技的慧眼卫星遥感火情监测平台是浩海自主研发的一款产品，该系统采用中国领先的火点识别技术，依托多颗气象卫星组网观测，具有全天候、立体化、大范围、高时效、直观精确的特点，实时监测着广袤森林与草原上的星星之火，小到几平米的明火点、大到上万平方千米的火场只要入了浩海卫星遥感的“慧眼”，技术人员就会在第一时间提取火点、过火区、火势强度大小等信息，同时实现在电脑端和手机APP远程同步操作。

       在2020年3月17日的山西省榆社县火灾中，慧眼卫星遥感火情监测平台第一时间发现火情，并由FY-3、NOAA-18、NOAA-19、Himawari-8等多颗静止和极轨卫星对火情进行连续跟踪观测。平台中的云图功能清晰展示了烟雾移动方向，有助于判断风向，从而为扑火部署提供辅助决策。

       美国国家航空航天局（NASA）的科学家们一直在利用中分辨率光谱成像卫星（MODIS）收集的数据来实时确定野火的强度和方向，这些数据被用来监测野外火灾的存在。最近的进展为在多年的野火旧数据上使用神经网络模型，然后自动确定野火的出现位置，方法的准确度超过99％。使用旧数据目前的确可以改善对未来火灾的预测。

       若想获得关于野火出现的更多数据，例如其行进方向和热强度，那么在MODIS无法达到理想的分辨率的情况下，可以让CubeSat或微型卫星在实时区域飞行和监测，以便监测野火的发生，也可以使用热传感器来映射火灾强度，甚至可以使用传感器来获取产生的碳和烟尘的数据。此外，这些数据还可以与消防人员的工作部署联系起来，他们可以在火灾发生时快速获得数据，从而更好地针对目前的火灾类型做出反应。

       这几年科学家们试图将仿真与卫星监测相结合。他们发现，野火的产生是复杂的，因为它们包含了各种因素，包括温度、风、燃料和其他未来的天气条件。传感器数据可以直接提供仿真数据，然后尝试预测火灾的变化。这就是所谓的重新初始化方法，它采用火灾模型，并使用最新数据重新初始化它们来运行模拟预测。从这一点可以看出，随着近实时数据的加入，预测森林火灾的准确性将显著提高。

       近年来，商业卫星频频发射，使诸如实时天气监测等功能得以实现。各国政府越来越认识到，实时天气监测在与野火监测和预报等活动（包括其他与天气或的环境有关的现象，如照明）相结合方面也是至关重要的。在这种情况下，较新的气象卫星结合了热成像技术，可使用WF-ABBA等算法进行处理。该算法通过处理热图像以检测活动火灾，并可用于确定火灾中可能导致给定方向扩散的变化趋势。