Современные технологии предупреждения и ликвидации лесных пожаров на примере Воронежской области

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПОЖАРОВ. РАСЧЕТ ПОЖАРНОГО РИСКА ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 614.841.44

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ПРИМЕРЕ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

Р.Ю. Поляков, Н.В. Мозговой*

Рассмотрены существующие методики предупреждения возникновения лесных пожаров. Предложена система дистанционного мониторинга.

Ключевые слова: горимость лесов, лесопирологические характеристики, информационная система дистанционного мониторинга.

Основную угрозу лесам Российской Федерации и экологической обстановке в ряде регионов страны представляют пожары. Главная причина их возникновения связана с хозяйственной деятельностью людей, то есть определяется факторами антропогенного происхождения. При этом почти 80% возгораний происходит по вине местного населения, что подтверждают данные по горимости лесов в пересчете на 1 млн. га. Наибольшее число пожаров приходится в регионах с высокой плотностью населения и развитой дорожной сетью. Крупные лесные пожары возникают в засушливые периоды года и, прежде всего, в местах распространения сосновых насаждений, которые являются наиболее пожароопасными.

В этих условиях необходимо применять комплекс мероприятий, обеспечивающих предупреждение возникновения, распространение и развитие лесных пожаров. Разработка такого комплекса должна основываться на анализе физикогеографических условий и факторов возникновения пожаров, районировании территории по лесопиро-логическим условиям, информации о количестве, интенсивности и классе лесных пожаров в регионе. Однако в настоящее время лесные службы обычно располагают лишь планами лесов Воронежской области с оценкой их пожарной опасности. При этом полностью не учитываются антропогенные и географические факторы, отсутствует анализ современной пирологической структуры лесов в регионе, недостаточно используется долгосрочный прогноз возникновения лесных пожаров.

Поэтому важнейшими задачами в настоящее время являются: разработка методологии проведения комплексной оценки природных и антропогенных условий возникновения лесных пожаров, ранжирование площадей по степени пожарной опасности, выделение районов, нуждающихся в первоочередном проведении мониторинговых работ, долго-

Поляков Роман Юрьевич - преподаватель кафедры гражданской защиты ФГБОУ ВПО «Воронежский институт ГПС МЧС России», e-mail: polyakov_gps@mail.ru; Мозговой Николай Васильевич - заведующий кафедрой промышленной экологии и БЖД ФГБОУ ВПО ВГТУ, д.т.н., профессор, e-mail: nv_moz@mail.ru.

срочное прогнозирование пожароопасной обстановки и обоснование полного комплекса мероприятий, предупреждающих возникновение чрезвычайных ситуаций.

Своевременное предупреждение, организация борьбы с лесными пожарами и ликвидация их последствий требует использования современных информационных технологий и возможностей географических информационных систем. Лесоустройство практически повсеместно трансформировало таксационные и картографические данные на бумажных носителях и создало совмещенные базы данных на магнитных носителях, позволяющих использовать современные информационные технологии.

Для формирования пирологических характеристик земель лесного фонда, таксационные характеристики в большинстве случаев требуют обобщения и создания специализированной лесопирологиче-ской информационной системы. Необходимость в этом отмечалась рядом исследователей.

Принятая Федеральной службой лесного хозяйства России концепция устойчивого управления лесами Российской Федерации предусматривает совершенствование системы охраны лесов от пожаров. Поскольку это непосредственно связано с развитием профилактики лесных пожаров, то целесообразно его осуществлять на базе ГИС-технологий, тем более что лесные пожары представляют собой географическое явление.

Существующая в отдельных районах система предупреждения и ликвидации лесных пожаров не соответствует современным требованиям. Для организации и поддержания системы по обнаружению и тушению лесных пожаров на всей территории лесов различных районов Воронежской области имеющихся ресурсов недостаточно. В результате, оперативность обнаружения возникающих пожаров и принятия мер по их ликвидации, особенно на неохраняемых территориях, постоянно снижается. Поэтому предлагается создать аэрокосмическую систему, которая будет включать в себя наземные наблюдательные пункты, воздушные патрули, космические средства слежения за лесными пожарами.

Современные технологии сбора и обработки данных о горимости лесов, о состоянии грозовых

разрядов и метеорологической информации, применяемой в Воронежской области, позволяют разработать эффективную информационную систему дистанционного мониторинга лесных пожаров. Ее основной задачей будет являться информационная поддержка работ по обнаружению и тушению лесных пожаров, предоставление информации и технологий для анализа последствий лесных пожаров в авиационную службу охраны лесов от пожаров «Авиалесоохрана». Основу предлагаемой информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров будет составлять ряд описываемых ниже систем.

1. Система сбора информации о горимости лесов по данным наземных наблюдений. Эта информация собирается из регионов на активно охраняемой территории лесного фонда наземными методами наблюдения.

2. Геоинформационная система (ГИС) мониторинга лесных пожаров. Основными задачами представленной системы являются: пространственная интеграция оперативных данных, анализ текущей пожарной обстановки, обработка и предоставление стандартных информационных продуктов, необходимых для принятия решений по обнаружению и тушению лесных пожаров, подготовка отчетной картографической информации.

Лесной массив с Ргю=0,04+0,066=0,7 Щ Лесной массив с Рпо=0,032+0.066=0.692 Лесной массив с Рпо=0.066 Щ Лесной массив с Рпо=0,04+0.032-*-0.066=0,732

Динамика возникновения лесных пожаров с применением ГИС-технологий

В последнее десятилетие в России активно развивались методы и технологии анализа и обработки спутниковых данных для решения задач мониторинга лесных пожаров. Был создан ряд систем для обеспечения работ по организации обнаружения и тушения лесных пожаров на федеральном и региональном уровне, и на их основе разработана система спутникового мониторинга пожаров в интересах службы авиационной охраны лесов от пожаров России (ФГУ «Авиалесоохрана», в дальнейшем АЛО).

При поддержке программы «TACIS» предлагается создание центров приема и обработки данных NOAA АЛО. За время эксплуатации системы апробированы не только методики обработки спутниковых данных, но и методы их использования в работе

авиаохраны, что позволит более эффективно использовать спутниковый мониторинг в оперативной практике. До 2003 г. космические компоненты системы мониторинга лесных пожаров базировались на данных метеорологических спутников NOAA и радиометров высокого разрешения AVHRR, наблюдающих одну и ту же территорию несколько раз в сутки. Появление новых космических систем (TERRA/AQUA) с радиометром среднего пространственного разрешения MODIS и развитие телекоммуникационных сетей существенно расширяют возможности космических средств и методов наблюдения за лесными пожарами. Кроме того, предлагается ввести в эксплуатацию модуль первичной и тематической обработки данных MODIS для создания производных продуктов с очагами возгорания по температурным каналам этого прибора.

Немаловажное значение для системы авиационной охраны лесов от пожаров имеет получение количественных оценок площадей, пройденных лесными пожарами на всей территории региона, как в течение пожароопасного сезона, так и по его завершению. Здесь решающую роль будут играть данные дистанционного зондирования, обеспечивающие накопление большого массива информации за продолжительный период времени, наблюдение и долгосрочный мониторинг.

Данная система работает со следующими видами оперативной информации:

1. Данные о лесных пожарах подразделений наземной охраны лесов;

2. Спутниковые данные, собираемые в центрах приема со спутников серии NOAA;

3. Данные прибора MODIS спутников TERRA и AQUA, собираемые в специализированных центрах приема;

4. Метеорологические данные, получаемые с наземных станций Госкомгидромета РФ;

5. Данные о молниевых разрядах, поступающие из Центра сбора и обработки данных системы регистрации молниевых разрядов.

Основными элементами предлагаемой системы являются:

1. Блок спутникового мониторинга лесных пожаров, состоящий из:

• центров приема и обработки данных со спутников NOAA;

• системы сбора, хранения, обработки и представления спутниковых данных, поступающих из специализированных центров приема;

• системысбора информации о горимости лесов по данным наземных наблюдений;

• системы интеграции данных о молниевых разрядах.

2. Блок интеграции данных метеонаблюдений на наземных станциях Роскомгидромета РФ.

3. ГИС мониторинга лесных пожаров.

4. Система представления информации о го-римости лесов в составе информационных серверов.

Все блоки системы состоят из территориально распределенных элементов, обмен данными между которыми осуществляется по сети Интернет.

Спутниковый мониторинг, входящий в данную систему позволяет решать целый спектр задач:

• получение информации для оценки синоптической обстановки;

• регистрация зон с подозрениями на лесные пожары на охраняемых территориях;

• детектирование пожаров и контроль динамики пожаров на неохраняемых территориях;

• оценка площадей, пройденных лесными пожарами.

Для работы с данной системой потребуется высокая оперативность, поэтому для практической реализации мониторинга лесных пожаров также потребуется создать специальную систему для работы со спутниковыми данными.

Данная система решает следующие основные задачи:

1. Сбор, хранение и обработка спутниковых данных;

2. Интеграция результатов обработки спутниковых данных с информацией, полученной из других источников;

3. Представление результатов обработки данных в удобном виде для анализа и принятия решений.

Система должна обеспечивать:

1. Получение информации из центров приема несколько раз в день для решения оперативных задач;

2. Возможность работы с информацией, поступающей от различных спутниковых систем;

3. Высокий уровень оперативности и автоматизации сбора, обработки данных и представления информационных продуктов пользователям;

4. Интеграцию информации, полученной в результате обработки спутниковых данных, с другими видами информации;

5. Удобный инструментарий работы и схем доступа к оперативной информации для пользователей, в том числе удаленных;

6. Высокий уровень автоматизации работы системы, простоту ее управления и контроль работоспособности;

7. Устойчивость и, по возможности, независимость реализованных в системе процедур обработки и анализа данных от условий и районов наблюдений;

8. Достаточную гибкость и удобные возможности модификации и расширения системы;

9. Низкую стоимость эксплуатации системы.

Такжев представленную систему входят:

• центры сбора и обработки данных;

• система обработки, хранения и представления данных;

• система обеспечения работы региональных и локальных пользователей.

В настоящий момент данная система рассчитана на работу с различными источниками данных. Одновременно с данными, получаемыми и обрабатываемыми в центрах, в системе организован поток данных NOAA из специализированных центров приема. Это позволяет повысить устойчивость работы системы и расширить зону реагирования.

Автоматическая система рассылки данных рассчитана на пользователей, которые на своих рабочих местах имеют средства для работы с получаемой информацией.

Внедрение предлагаемой системы на территории Воронежской области поможет существенно решить проблему лесных пожаров.

Литература

1. Андреев Ю.А. Оценка и прогноз пожарной опасности в лесу //Лесохоз. информ. - 1990. - № П.- С.33-38.

2. Волокитина А.В., Софронов М.А., Назимова Д.И. Картографирование РГМ на базе ГИС для контролирования пожаров вблизи населенных пунктов // Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении и лесном хозяйстве. (Доклады Всерос. конф.). - Томск: изд-во ТГУ, 2002. - С. 253-257.

3. Государственный доклад о состоянии защиты населения и территорий Воронежской области. Воронеж: Главное управление МЧС РФ по Воронежской области. 2004. - 104 с.

4. Овчинникова Т.В. Дистанционные методы исследования опасных природных процессов: учеб. пособие / Т.В. Овчинникова, С.М. Пасмурнов, В.И. Федянин. Воронеж: ВГТУ. 2005. - 269 с.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский институт Государственной противопожарной службы МЧС России»

*Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский Государственный технический университет»

MODERN TECHNOLOGIES OF PREVENTION AND LIQUIDATION OF FOREST FIRES ON THE EXAMPLE OF THE VORONEZH REGION

R.Y. Poliakov, N.V. Mozgovoy The current methods of prevention of occurrence of forest fires. Proposed system of remote monitoring.

Keywords: combustibility forests, forest pyrologyc behavior, information system of remote monitoring.