林火面前，遙感產(chǎn)業(yè)“雙分辨率”難題待解
近日，亞馬遜雨林的火災(zāi)引發(fā)全球關(guān)注。盡管已經(jīng)有證據(jù)顯示，今年的火災(zāi)水平并不算十分異常，但根據(jù)巴西官方數(shù)據(jù)，今年的火災(zāi)數(shù)已經(jīng)是“創(chuàng)紀(jì)錄”水平。
在全球視野中，無(wú)數(shù)衛(wèi)星影像出現(xiàn)在媒體報(bào)道中。這讓很多人以為，遙感手段可以很好地管理火災(zāi)，甚至很多人以為，只要利用遙感技術(shù)就可以提前發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，做到“防患于未然?！?/span>
事實(shí)上，確實(shí)有一些科學(xué)研究已經(jīng)可以進(jìn)行一定程度上的預(yù)測(cè)。例如在俄羅斯，來(lái)自托木斯克理工大學(xué)（Tomsk Polytechnic University）的科學(xué)家們?cè)谑占藲庀?、露營(yíng)地和定居點(diǎn)和道路等信息后，結(jié)合Landsat-8衛(wèi)星的圖像提供的植被信息，就制作出一張貝加爾湖附近森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)等級(jí)的地圖。
但這樣的預(yù)測(cè)很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和精確的要求。中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院遙感衛(wèi)星總體部總體技術(shù)室副主任張晟宇告訴泰伯網(wǎng)，遙感手段在火災(zāi)的預(yù)測(cè)方面能起到的作用十分有限。在火情早期發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)方面，遙感在世界范圍內(nèi)都被視為一種有效和經(jīng)濟(jì)的獲取大面積火災(zāi)信息的手段。
在美國(guó)，美國(guó)宇航局（NASA）的一個(gè)工程師詹姆斯.麥金農(nóng)（James MacKinnon）最近正在進(jìn)行一個(gè)科研項(xiàng)目，就是通過(guò)遙感衛(wèi)星來(lái)發(fā)現(xiàn)早期火災(zāi)，以遏制火災(zāi)進(jìn)展。 他的方法很簡(jiǎn)單，就是在鴿子蛋衛(wèi)星中加入智能軟件，并讓它們?cè)陲w越森林上方時(shí)拍攝彩色的照片。
但這樣的方案也存在一些能力上的不足。詹姆斯介紹，雖然一些拍攝任務(wù)已經(jīng)在進(jìn)行，但他利用的衛(wèi)星每天只能拍攝一次，而且這些拍攝的數(shù)據(jù)也需要經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的處理。即使在最好的情況下，這一流程也需要幾個(gè)小時(shí)來(lái)完成，但這一過(guò)程只有在1小時(shí)之內(nèi)完成才更有意義。
張晟宇也介紹，制約遙感在防火領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)原因就是衛(wèi)星數(shù)量有限導(dǎo)致的時(shí)效性問(wèn)題。
舉例而言，每種遙感傳感器在火災(zāi)探測(cè)方面都具有優(yōu)點(diǎn)和局限性。例如地球靜止環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星（GOES）可以頻繁地晝夜拍攝，最快可達(dá)到15分鐘一次。因此可以用于密切監(jiān)視火災(zāi)發(fā)展動(dòng)向，但它的空間分辨率和空間覆蓋卻較差，有時(shí)分辨率甚至低于4km。相比之下陸地衛(wèi)星（Landsat）分辨率更優(yōu)，但重訪時(shí)間達(dá)到每16天一次，地理覆蓋面積也非常小。
中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心主任徐文表示，通過(guò)對(duì)高軌道的靜止軌道觀測(cè)衛(wèi)星和低軌高分辨衛(wèi)星綜合觀測(cè)，就能既做到對(duì)森林火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，又能比較準(zhǔn)確的定位，從而為救災(zāi)提供支持。
因此，解決問(wèn)題的方法之一就是增加可用的遙感衛(wèi)星數(shù)量。根據(jù)前沿產(chǎn)業(yè)研究院整理的數(shù)據(jù)，從2014年-2018年全球活躍遙感衛(wèi)星的數(shù)量一直在快速增長(zhǎng)，從2014年的192顆增長(zhǎng)到2018年4月的684顆。
此外，有效整合全球資源也是一種解決方案。為了有效利用世界各地的衛(wèi)星，人們建立了幾個(gè)國(guó)際性的計(jì)劃，包括國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃、數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)、全球火災(zāi)產(chǎn)品、世界火災(zāi)網(wǎng)、ASTR世界火災(zāi)地圖集、歐洲森林火災(zāi)信息系統(tǒng)（EFIS）、MODIS火災(zāi)產(chǎn)品等。這些都是全球森林覆蓋物觀測(cè)計(jì)劃（GOFC）認(rèn)可的活動(dòng)。
我國(guó)的遙感衛(wèi)星服務(wù)也在走向國(guó)際。2013年，澳大利亞南威爾士州發(fā)生大面積森林大火，該州多地區(qū)火勢(shì)蔓延失控。應(yīng)澳方請(qǐng)求，中國(guó)向其提供了有效的森林大火衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這樣的合作已經(jīng)在中國(guó)多個(gè)遙感組織中形成了有效而常規(guī)的機(jī)制。
從需求方面出發(fā)，不同“用戶”的需求也不盡相同。對(duì)于火災(zāi)而言，有信息需求的最主要“用戶”包括研究人員、火災(zāi)管理者和消防員。對(duì)于不同人而言信息的意義也不盡相同，主要取決于信息傳遞的及時(shí)性。其中，火災(zāi)管理者對(duì)于火災(zāi)信息的及時(shí)獲取擁有最高的需求。
相關(guān)專(zhuān)家指出，獲取和傳遞火場(chǎng)信息的速度主要取決于是否建立了一個(gè)有效的火災(zāi)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)；相對(duì)地，火災(zāi)信息的準(zhǔn)確性則主要取決于火災(zāi)探測(cè)的算法。不同算法得出的信息甚至也有可能千差萬(wàn)別。
但盡管遙感手段可以為火災(zāi)管理者提供豐富的信息，例如在近日引人關(guān)注的亞馬遜森林火災(zāi)中，可以看到最宏觀的數(shù)據(jù)都出自空間信息相關(guān)機(jī)構(gòu)。但有時(shí)真正的滅火效果取決于滅火技術(shù)、工程，甚至是管理者的政治立場(chǎng)。
NASA發(fā)布的8月11日亞馬遜流域的衛(wèi)星影像，影像顯示火災(zāi)產(chǎn)生了大量煙霧。
美國(guó)宇航局發(fā)布了多張8月亞馬遜流域的衛(wèi)星影像，同時(shí)指出衛(wèi)星觀測(cè)顯示，與過(guò)去15年相比，“亞馬遜河流域的總火災(zāi)活動(dòng)”略低于平均水平。但巴西官方空間研究中心INPE則已發(fā)現(xiàn)近73000起火災(zāi)，并稱這一數(shù)字創(chuàng)下今年的記錄。有趣的是，8月初INPE的院長(zhǎng)剛剛被總統(tǒng)革職，理由是“INPE發(fā)布的數(shù)據(jù)不實(shí)，而且破壞了巴西的形象?！?/span>
文章來(lái)源：泰伯網(wǎng) 劉小賢 | 撰文
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