林火面前，遙感產業(yè)“雙分辨率”難題待解

沐沐閱覽室 2019-08-26

展開全文

《測繪學報》

構建與學術的橋梁拉近與權威的距離

近日，亞馬遜雨林的火災引發(fā)全球關注。盡管已經有證據顯示，今年的火災水平并不算十分異常，但根據巴西官方數據，今年的火災數已經是“創(chuàng)紀錄”水平。

在全球視野中，無數衛(wèi)星影像出現在媒體報道中。這讓很多人以為，遙感手段可以很好地管理火災，甚至很多人以為，只要利用遙感技術就可以提前發(fā)現火災，做到“防患于未然?！?/section>

事實上，確實有一些科學研究已經可以進行一定程度上的預測。例如在俄羅斯，來自托木斯克理工大學（Tomsk Polytechnic University）的科學家們在收集了氣象、露營地和定居點和道路等信息后，結合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發(fā)生危險等級的地圖。

但這樣的預測很難實現實時和精確的要求。中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院遙感衛(wèi)星總體部總體技術室副主任張晟宇告訴泰伯網，遙感手段在火災的預測方面能起到的作用十分有限。在火情早期發(fā)現和監(jiān)測方面，遙感在世界范圍內都被視為一種有效和經濟的獲取大面積火災信息的手段。

在美國，美國宇航局（NASA）的一個工程師詹姆斯.麥金農（James MacKinnon）最近正在進行一個科研項目，就是通過遙感衛(wèi)星來發(fā)現早期火災，以遏制火災進展。他的方法很簡單，就是在鴿子蛋衛(wèi)星中加入智能軟件，并讓它們在飛越森林上方時拍攝彩色的照片。

但這樣的方案也存在一些能力上的不足。詹姆斯介紹，雖然一些拍攝任務已經在進行，但他利用的衛(wèi)星每天只能拍攝一次，而且這些拍攝的數據也需要經過計算機的處理。即使在最好的情況下，這一流程也需要幾個小時來完成，但這一過程只有在1小時之內完成才更有意義。

張晟宇也介紹，制約遙感在防火領域應用的一個原因就是衛(wèi)星數量有限導致的時效性問題。

舉例而言，每種遙感傳感器在火災探測方面都具有優(yōu)點和局限性。例如地球靜止環(huán)境業(yè)務衛(wèi)星（GOES）可以頻繁地晝夜拍攝，最快可達到15分鐘一次。因此可以用于密切監(jiān)視火災發(fā)展動向，但它的空間分辨率和空間覆蓋卻較差，有時分辨率甚至低于4km。相比之下陸地衛(wèi)星（Landsat）分辨率更優(yōu)，但重訪時間達到每16天一次，地理覆蓋面積也非常小。

中國資源衛(wèi)星應用中心主任徐文表示，通過對高軌道的靜止軌道觀測衛(wèi)星和低軌高分辨衛(wèi)星綜合觀測，就能既做到對森林火災的實時監(jiān)測，又能比較準確的定位，從而為救災提供支持。

因此，解決問題的方法之一就是增加可用的遙感衛(wèi)星數量。根據前沿產業(yè)研究院整理的數據，從2014年-2018年全球活躍遙感衛(wèi)星的數量一直在快速增長，從2014年的192顆增長到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，人們建立了幾個國際性的計劃，包括國際地圈生物圈計劃、數據和信息系統(tǒng)、全球火災產品、世界火災網、ASTR世界火災地圖集、歐洲森林火災信息系統(tǒng)（EFIS）、MODIS火災產品等。這些都是全球森林覆蓋物觀測計劃（GOFC）認可的活動。

我國的遙感衛(wèi)星服務也在走向國際。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)火勢蔓延失控。應澳方請求，中國向其提供了有效的森林大火衛(wèi)星遙感監(jiān)測數據。這樣的合作已經在中國多個遙感組織中形成了有效而常規(guī)的機制。

從需求方面出發(fā)，不同“用戶”的需求也不盡相同。對于火災而言，有信息需求的最主要“用戶”包括研究人員、火災管理者和消防員。對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性。其中，火災管理者對于火災信息的及時獲取擁有最高的需求。

相關專家指出，獲取和傳遞火場信息的速度主要取決于是否建立了一個有效的火災監(jiān)測管理系統(tǒng)；相對地，火災信息的準確性則主要取決于火災探測的算法。不同算法得出的信息甚至也有可能千差萬別。

但盡管遙感手段可以為火災管理者提供豐富的信息，例如在近日引人關注的亞馬遜森林火災中，可以看到最宏觀的數據都出自空間信息相關機構。但有時真正的滅火效果取決于滅火技術、工程，甚至是管理者的政治立場。

NASA發(fā)布的8月11日亞馬遜流域的衛(wèi)星影像，影像顯示火災產生了大量煙霧。

美國宇航局發(fā)布了多張8月亞馬遜流域的衛(wèi)星影像，同時指出衛(wèi)星觀測顯示，與過去15年相比，“亞馬遜河流域的總火災活動”略低于平均水平。但巴西官方空間研究中心INPE則已發(fā)現近73000起火災，并稱這一數字創(chuàng)下今年的記錄。有趣的是，8月初INPE的院長剛剛被總統(tǒng)革職，理由是“INPE發(fā)布的數據不實，而且破壞了巴西的形象?！?/section>