Можно ли увидеть зимующие очаги торфяного пожара по TIRS Landsat8? [ОТЧЕТ]
Добавлено: 12 июн 2018, 22:04
Я задалась таким вопросом после того, как в отчете Гринпис о работе на Бурятских торфяных пожарах за апрель 2018 года увидела, что температура очага всего на длину щупа (т.е 2-. около3 метров от поверхности поправили: глубина очагов была 1 м, редко до 1.5 м) достигает 330-400 градусов Цельсия. Вот картинка, полученная из одного такого перезимовавшего очага около г. Селенгинск (с координатами 52.0113, 106.89049) при помощи тепловизора на 2 апреля 2018:
Возникла мысль, что такой сильный нагрев зимующих очагов торфяных пожаров должен как-то отражаться и на температуре поверхности. При этом разница может быть сильнее в холодные месяцы.
Я построила карту температуры поверхности по термальным каналам Landsat-8 за 17 января 2018 (LC08_L1TP_132024_20180117_20180205_01_T1), emissivity поверхности учитывалось на основе NDVI. Карта, построенная с атмосферной коррекцией и без нее, не отличались существенно. Поэтому перешла на вариант без атмосферной коррекции.
Выбрано 17 января – поскольку в этот день зимующий очаг торфяного пожара около Селенгинска должен был точно еще гореть.
С самого начала была идея найти температурные экстремумы. То есть пиксели с температурой резко выше, чем соседние.
Я плохо представляю себе характер природного явления «развитие торфяного пожара под снегом», не могу судить, является ли он площадным или русловым или точечным? Поэтому действовала наугад.
И вот карта температуры, построенная вокруг точки зимующего очага около Селенгинска:
Как видно, сверхвысоких температур нигде на поверхности не наблюдается. Однако есть разница в нагреве поверхности от -28.6 до -24.4. На карте контуром я постаралась вырезать только торфяник. Каждый может посмотреть на точку перезимовавшего очага (52.01125, 106.890486) по google maps:
https://www.google.com.br/maps/place/52 ... 106.890486
По идее, температура поверхности на торфянике должна быть одинаковой. Но мы видим, что зимующий очаг расположен на границе контраста температур. В чем причина? Может ли быть так, что вся территория о него слева – это всё горящий под снегом торф? Это могут сказать люди, знающие специфику того пожара. Данных недостаточно для анализа, только для предварительных гипотез.
2. И тогда я сдвинулась на запад и вырезала кусок карты торфяника по Кабанской системе осушенных болот, той самой, которая горит не переставая с 2016 года. Я не знаю, были ли и там зимующие очаги на январь 2018.
Как карте штриховкой показаны контуры торфяника, которые были зафиксированы выгоревшим на 04 мая 2018 года (эти выделы взяты с карты торфяников Гринпис, где они обозначены как Полевые данные - Кабанская ООС - Выгоревшее на 04.05). Территорию и снимок можно увидеть по ссылке:
http://peatfires.nextgis.com/resource/5 ... C172%2C157
Но вырезала я пошире, чтобы охватить то, что я считаю по снимку торфяником.
Получилась вот такая карта температуры поверхности на те же 17 января 2018 г:
Общая (с единой для всех вырезок легендой температуры):
Вырезки для увеличения масштаба:
И вот на карте Кабанского торфяной системы видны характерные (искомые) температурные экстремумы. Это пиксели от 30х30 до 30х60 метров (исходя из того, что разрешение карты 30 м, это наименьшая возможная к дешифрированию площадь). Разница с соседними составляет 3-5 градусов, но всего диапазон температур в пределах торфяника варьирует от -17.3 до - 26.8 (С). ТО есть если эти экстремумы сравнивать с температурой территории не прямо к ней примыкающей, а на небольшом расстоянии, то разница будет уже до 10 градусов. Как и на территории Селенгинска, на территории Кабанской торфяной системы видна температурная неоднородность.
Какие выводы можно сделать?
Карта температур показывает на территории торфяного пожарах явную неоднородность в нагреве. На Кабанской системе – видны явные температурные экстремумы (30х30, 30х60 м). Часть из них попадает в выгоревшие на 04 мая торфяники, часть туда не попадает.
Можно предположить, что эти температурные экстремумы показывают как раз зимующие очаги торфяного пожара. Или же самые сильные такие очаги. Были ли на Кабанской системе такие зимующие очаги не известно точно (не только мне, но и работающим на торфяниках специалистам).
Возможно, что весь неоднородный нагрев показывает ход торфяного пожара под снегом. То есть что можно анализировать температурную неоднородность, само ее значение, чтобы определять так горящие по снегом участки, выявлять самые сильные торфяные пожары, чтобы, например, весной туда ехать в первую очередь (поскольку они могут дать сильные лесные пожары). Многолетний анализ может показать про какие-то территории, что они горят ежегодно и аномально сильно.
Так, зимующий очаг в Селенгинске – приходится ровно на границу двух температурных зон, он может быть очагом на границе крупного зимующего пожара.
Данных по самим торфяным пожарам и зимующим очагам сейчас у меня было мало, чтобы понять точно, дает ли нам что-то карта температур для анализа торфяных пожаров и, главное, для практической пользы в тушении торфяных пожаров.
Может быть, специалисты по торфяным пожарам и также хорошо знающие изучаемую территорию, могут сказать что-то более определенное – в ту или другую сторону.
Несомненно, что данные надо анализировать сопряженно. Выявленные торфяные пожары, зимующие очаги и карту температур. Это может навести на идеи методики, которая будет важна для практики.
Еще, думаю, здесь может сработать карта контраста. Если строить карту по контрасту (т.е. разнице между минимальным и максимальным значением LST в каком-то заданном радиусе), поскольку цель – найти не просто повышения температуры поверхности, а такие точки, которые бы резко контрастировали с окружающей территорией.
При этом надо сразу вырезать только торфяник и с ним работать, чтобы не мешали все другие территории и не давали повышения температуры. То есть нужно иметь шейп файл контура всех торфяников. Его наложить на карту температур и по нему ее вырезать для анализа. Как я сделала для данного отчета.
Все рассмотренные выводы и идеи – могут взять себе на вооружение заинтересованные в теме и попробовать с большим набором данных получить метод дешифрирования торфяных пожаров (в том числе зимующих) при помощи карты температур, построенной по снимкам Landsat-8.
К отчету приложены данные:
1. Сам отчет (Отчет_LST&peatfires.doc)
2. Геопривязанные файлы, использованные в работе: построенные карты температур на 17 янв 2018, выгоревшие торфяники с карты Гринпис на 4 мая 2018, зимующий очаг у Селенгинска на 2 апр 2018) (for report.zip)
Возникла мысль, что такой сильный нагрев зимующих очагов торфяных пожаров должен как-то отражаться и на температуре поверхности. При этом разница может быть сильнее в холодные месяцы.
Я построила карту температуры поверхности по термальным каналам Landsat-8 за 17 января 2018 (LC08_L1TP_132024_20180117_20180205_01_T1), emissivity поверхности учитывалось на основе NDVI. Карта, построенная с атмосферной коррекцией и без нее, не отличались существенно. Поэтому перешла на вариант без атмосферной коррекции.
Выбрано 17 января – поскольку в этот день зимующий очаг торфяного пожара около Селенгинска должен был точно еще гореть.
С самого начала была идея найти температурные экстремумы. То есть пиксели с температурой резко выше, чем соседние.
Я плохо представляю себе характер природного явления «развитие торфяного пожара под снегом», не могу судить, является ли он площадным или русловым или точечным? Поэтому действовала наугад.
И вот карта температуры, построенная вокруг точки зимующего очага около Селенгинска:
Как видно, сверхвысоких температур нигде на поверхности не наблюдается. Однако есть разница в нагреве поверхности от -28.6 до -24.4. На карте контуром я постаралась вырезать только торфяник. Каждый может посмотреть на точку перезимовавшего очага (52.01125, 106.890486) по google maps:
https://www.google.com.br/maps/place/52 ... 106.890486
По идее, температура поверхности на торфянике должна быть одинаковой. Но мы видим, что зимующий очаг расположен на границе контраста температур. В чем причина? Может ли быть так, что вся территория о него слева – это всё горящий под снегом торф? Это могут сказать люди, знающие специфику того пожара. Данных недостаточно для анализа, только для предварительных гипотез.
2. И тогда я сдвинулась на запад и вырезала кусок карты торфяника по Кабанской системе осушенных болот, той самой, которая горит не переставая с 2016 года. Я не знаю, были ли и там зимующие очаги на январь 2018.
Как карте штриховкой показаны контуры торфяника, которые были зафиксированы выгоревшим на 04 мая 2018 года (эти выделы взяты с карты торфяников Гринпис, где они обозначены как Полевые данные - Кабанская ООС - Выгоревшее на 04.05). Территорию и снимок можно увидеть по ссылке:
http://peatfires.nextgis.com/resource/5 ... C172%2C157
Но вырезала я пошире, чтобы охватить то, что я считаю по снимку торфяником.
Получилась вот такая карта температуры поверхности на те же 17 января 2018 г:
Общая (с единой для всех вырезок легендой температуры):
Вырезки для увеличения масштаба:
И вот на карте Кабанского торфяной системы видны характерные (искомые) температурные экстремумы. Это пиксели от 30х30 до 30х60 метров (исходя из того, что разрешение карты 30 м, это наименьшая возможная к дешифрированию площадь). Разница с соседними составляет 3-5 градусов, но всего диапазон температур в пределах торфяника варьирует от -17.3 до - 26.8 (С). ТО есть если эти экстремумы сравнивать с температурой территории не прямо к ней примыкающей, а на небольшом расстоянии, то разница будет уже до 10 градусов. Как и на территории Селенгинска, на территории Кабанской торфяной системы видна температурная неоднородность.
Какие выводы можно сделать?
Карта температур показывает на территории торфяного пожарах явную неоднородность в нагреве. На Кабанской системе – видны явные температурные экстремумы (30х30, 30х60 м). Часть из них попадает в выгоревшие на 04 мая торфяники, часть туда не попадает.
Можно предположить, что эти температурные экстремумы показывают как раз зимующие очаги торфяного пожара. Или же самые сильные такие очаги. Были ли на Кабанской системе такие зимующие очаги не известно точно (не только мне, но и работающим на торфяниках специалистам).
Возможно, что весь неоднородный нагрев показывает ход торфяного пожара под снегом. То есть что можно анализировать температурную неоднородность, само ее значение, чтобы определять так горящие по снегом участки, выявлять самые сильные торфяные пожары, чтобы, например, весной туда ехать в первую очередь (поскольку они могут дать сильные лесные пожары). Многолетний анализ может показать про какие-то территории, что они горят ежегодно и аномально сильно.
Так, зимующий очаг в Селенгинске – приходится ровно на границу двух температурных зон, он может быть очагом на границе крупного зимующего пожара.
Данных по самим торфяным пожарам и зимующим очагам сейчас у меня было мало, чтобы понять точно, дает ли нам что-то карта температур для анализа торфяных пожаров и, главное, для практической пользы в тушении торфяных пожаров.
Может быть, специалисты по торфяным пожарам и также хорошо знающие изучаемую территорию, могут сказать что-то более определенное – в ту или другую сторону.
Несомненно, что данные надо анализировать сопряженно. Выявленные торфяные пожары, зимующие очаги и карту температур. Это может навести на идеи методики, которая будет важна для практики.
Еще, думаю, здесь может сработать карта контраста. Если строить карту по контрасту (т.е. разнице между минимальным и максимальным значением LST в каком-то заданном радиусе), поскольку цель – найти не просто повышения температуры поверхности, а такие точки, которые бы резко контрастировали с окружающей территорией.
При этом надо сразу вырезать только торфяник и с ним работать, чтобы не мешали все другие территории и не давали повышения температуры. То есть нужно иметь шейп файл контура всех торфяников. Его наложить на карту температур и по нему ее вырезать для анализа. Как я сделала для данного отчета.
Все рассмотренные выводы и идеи – могут взять себе на вооружение заинтересованные в теме и попробовать с большим набором данных получить метод дешифрирования торфяных пожаров (в том числе зимующих) при помощи карты температур, построенной по снимкам Landsat-8.
К отчету приложены данные:
1. Сам отчет (Отчет_LST&peatfires.doc)
2. Геопривязанные файлы, использованные в работе: построенные карты температур на 17 янв 2018, выгоревшие торфяники с карты Гринпис на 4 мая 2018, зимующий очаг у Селенгинска на 2 апр 2018) (for report.zip)