АНАЛіЗ ЕФЕКТИВНОСТі ВИЗНАЧЕННЯ ЛЮДИНОЮ - ОПЕРАТОРОМ ДЖЕРЕЛ ЛіСОВИХ ПОЖЕЖ ЗА СУПУТНИКОВИМИ ЗНіМКАМИ

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Экономические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

а ?-
Стаття присвячена актуальному питан-ню ефективностi застосування даних дис-танцшного зондування для виявлення та класифшаци людиною-оператором джерел та наслiдкiв л^ових пожеж. Запропонована методика заснована на використанш мето-дiв i засобiв геотформацшних систем. Наведена фiзично адекватна модель фор-мування зображення за наявностi маскую-чих перешкод та алгоритм обробки космiч-них зтмтв
Ключовi слова: супутниковi зтмки, гео-тформащйш системи, маскуючi перешко-
ди, л^опожежна безпека
?-?
Статья посвящена актуальному вопросу эффективности применения данных дистанционного зондирования для выявления и классификации человеком-оператором источников и последствий лесных пожаров. Предложенная методика основана на использовании методов и средств геоинформационных систем. Приведена физически адекватная модель формирования изображения при наличии маскирующих помех и алгоритм обработки космических снимков
Ключевые слова: спутниковые снимки, геоинформационные системы, маскирующие помехи, лесопожарных безопасность -? ?-
1. Вступ
Вщсутшсть ефективних технологш управлшня дь яльшстю лкоохорони не дозволяе в умовах недостат-нього фшансування створити дiеву систему тдтрим-ки прийняття ршень в галузi управлшня безпекою в лшовому комплекса Одним з перспективних напрямiв тдвищення ефективносп управлшня лкопожежною безпекою може бути застосування даних дистанцш-ного зондування для оперативно! еколого-економiчноi оцшки наслщюв лкових пожеж, засновано! на використанш методiв i засобiв геошформацшних систем (Г1С).
2. Огляд шнуючих технологiй
В даний час еколого-економiчна оцiнка наслiдкiв лiсових пожеж проводиться на експертному рiвнi, коли вже точно вiдомi розмiри вигорiлих лшових ма-сивiв на пiдставi акив про пожежi, складених пращв-никами служби лкоохорони. Цей традицiйний тдхщ не орieнтований на оперативне визначення масштабiв пожеж та оцiнку 1х можливих наслiдкiв вiдразу ж тс-ля виявлення вогнища спалаху. Тому такий пiдхiд не дозволяе приймати своечасш рiшення по управлiнню дiяльнiстю лiсоохоронних служб.
Використання матерiалiв космiчноi зйомки, на наш погляд, дозволяють вирiшувати завдання пiдвищення

УДК 004. 93
АНАЛ1З ЕФЕКТИВНОСТ1 ВИЗНАЧЕННЯ ЛЮДИНОЮ -ОПЕРАТОРОМ ДЖЕРЕЛ Л1СОВИХ ПОЖЕЖ ЗА СУПУТНИКОВИМИ ЗН1МКАМИ
В. Г. Верши гора
Кандидат фiзико-математичних наук, завiдувач
кафедри
Кафедра фiзико-математичних та природничих
дисциплш* Контактний тел.: 095−609−85−69 E-mail: faucon30@yandex. ru О. М. Гусак Астрант
Кафедра автоматизованих систем управлшня* *Буковинський унiверситет E-mail: vla-gusak@yandex. ru вул. Дарвша, 2а, м. Чернiвцi, УкраТна, 58 000
ефективност протипожежно! безпеки з бшьш висо-ким ступенем оперативностi. Крiм того, використання супутникових даних дае змогу не тшьки фiксувати наявшсть пожеж, але i проводити первинну класи-фiкацiю за площею спалаху, спостерiгати димовi поля забруднення, оцшювати областi перенесення продук-пв горiння [1].
1снують технологи визначення джерел пожежi за космiчними зшмками в тепловому (iнфрачервоному) дiапазонi, за наявшстю зон з високими температур-ними контрастами [2]. На жаль, ця шформащя е не завжди доступною, в той час, коли даш дистанцш-ного зондування землi в оптичному дiапазонi е до-ступними [1−4]. Виявлення джерел пожеж вiзуальним способом дозволяе швидше та точшше визначити пороги виявлення теплових аномалш. У загальному випадку даш пороги будуть рiзними, що пов'-язано iз площиною, температурою горiння, порою року та доби, а також iз географiчними координатами мiсця пожежь
3. Обгрунтування ефективностi запропоновано! методики
Отже у бшьшосп випадкiв космiчний монiторинг
з використанням даних з космiчних апаратiв дис-танцiйного зондування Землi (КА ДЗЗ) виявляеться найбшьш ефективним. Наведемо основнi технiчнi ха-
рактеристики обладнання французького супутника Pleiades 1B, запущеного 2 грудня 2012 року з космодрому Куру в Мат в рамках програми leiades High Resolution (HR), що e складовою частиною европейсь-ко! супутниково! системи дистанцiйного зондування Землi.
Наведет характеристики бортово! апаратури, на наш погляд, дають змогу оцiнити ефектившсть ви-користання даних дистанцiйного зондування Землi для вирiшення зазначено! вище задач^ яка прописана в завданнях та напрямах використання космiчно'-i системи [2−4].
Розд^ьна здатнiсть космiчних зшмюв Pleiades 70 см в пан хроматичному режимi (пiсля обробки -50 см). Ширина полоси зшмання в надирi 20 км, точшсть геопозицiонування без опорних точок -4,5 м (СЕ90).
Супутники мають можлившть виконувати не тiльки стереозйомку, а й отримувати триплеш (tr-istereo).
Усi цi характеристики роблять данi Pleiades не-замiнним джерелом для високоточного картогра-фування та шших цiлей [3−4].
В розшифровщ космiчних знiмкiв велика вщ-повщальшсть покладаеться на людину-оператора. Попередне тренування операторiв, якi працюють iз зшмками полягае у вивченнi ознак дешифрування i придбання навичок розпiзнавання за космiчними знiмками основних ознак пожеж.
Основною дешифровочною ознакою пожеж на космiчних знiмках е димовi шлейфи. Вони харак-теризуються вiдповiдною формою, яскравштю та структурою.
При низових пожежах слабко! iнтенсивностi зображення димових шлейфiв нагадують перисту хмарнiсть, проте оператор повинен вiдрiзнити !! по характерному конусоподiбно'-i форми шлейфу, витяг-нутого за напрямом виру. Яскравшть шлейфу, максимальна в тиловш частиш, поступово зменшуеться до фронту i флангiв. Однак, слiд пам'-ятати про те, що периста та шарова хмаршсть за своею структурою та яскравштю може нагадувати димовi шлейфи лшових пожеж.
Тому, тi частини вдабраних оператором зшм-кiв видимого дiапазону спектра, де попередньо виявлена лшова пожежа, доцiльно переглянути в шфрачервоному дiапазонi. В цьому випадку шлейфи диму вщ лiсових пожеж практично не розшзна-ються.
перешкод визначають як суму доданк1 В, кожен з яких вщповщае однократному вщбиттю, двократно-му, трикратному 1 т. д. При цьому кожне вщбиття в1д екрану надае множник, а (коефщ1ент вщбиття), про-ходження через екран — множник (1 -а), вщбиття в1д шдстилаючо! поверхш задаеться множникомх-, у), кожне проходження м1ж екраном 1 тдстилаючою поверхнею дае множник у
Таким чином:
g (x, y) = а + (1 -а)-у-f (x, y) -у-(1 -а)+
+(1 -а) -у-^х, у) у, а у-f (x, y) -у-(1 -а) +, (1)
+(1 -а)-у^(х, у)-а- у-f (x, y)¦ у, а у-^х, у)-у (1 -а)+…
де у — коефщент проходження в област м1ж екраном 1 тдстилаючою поверхнею (за вщсутносп перешкоди у = 1).
Ряд (1), починаючи з другого доданку (перший до-данок дор1внюе, а), представляе собою геометричну прогреаю з першим членом (1 -а)2у2^, у) 1 знамен-ником ау 2f (x, y) & lt- 1.
Сума ряду дор1внюе
g (x, y) = а +
(1 -а)2 у 2f (x, y) 1 -ay2f (x, y) '-
(2)
Цей вираз задае нелшшне перетворення яскраво-ст в областях, що закрит1 димом (рис. 1). Анал1зуючи формулу (3), можна зробити висновок, що димов1 хмари будуть представлятися на зображенш областями з тдвищеною яскравктю, яка мало залежить вщ кольо-ру тдстилаючо! поверхш 1 ктотним чином залежить в1д товщини димово! хмари в напрямку розповсюд-ження свила.
Остання, водночас, буде максимальною над джерелом пожежь
о. я
0.7 0.6 0J 0.4 0.3 0.2 0 1 0
_______ … --J -----
. -- -г- р**

«г-
— … р- …
№. 25 №. 50 №. 75
…1…


f
4. Опис моделi формування зображення
Для шдвищення ефективностi процесу визначен-ня людиною-оператором джерел лiсових пожеж за кольоровими супутниковими зшмками пропонуемо скористатися фiзично адекватною моделлю формування зображення за наявноси маскуючих перешкод [1].
Спотворюючий фактор моделюеться багаторазо-вими вщбиттями вщ ефективного нашвпрозорого екрану, що знаходиться на лшп роздiлу шарiв.
Результуючу яскравшть реестрованого зображення g (x, y) у кожнiй точцi (x, y) в обласи наявностi
Рис. 1. Кривi перетворення яскравостi g за формулою (2) для рiзних значень коефщiента вiдбиття а, значення у=1. Залежнють сумарноТ яскравостi реестрованого зображення g (x, y) вiд вiдбиття вiд тдстилаючоТ поверхш
5. Висновки
Для пiдвищення ефективност визначення люди-ною-оператором джерел лшових пожеж за кольоровими супутниковими зшмками пропонуемо скористатися наступним алгоритмом! х обробки:
1) перемножуючи значення яскравосп по каналах, здшснюеться перехiд вiд кольорово! моделi RGB до синтетичного зображення у градащях сiрого-
2) на отриманому синтетичному зображенш знахо-дяться компактш зв'-язанi областi максимально! яскра-восп, для чого проводиться порiвняння iз заданим порогом (значення порогу в нашому випадку приймалось рiвним 0. 75), за необхвдност проводиться додаткова обробка методами математично! морфологii.
Для визначення географiчних координат джере-ла пожежi використовуються стандартнi методи ге-оприв'-язки [3]. Треба однак зауважити, що реперш об'-екти доцiльно вибирати в областях, що не закрии димом, а для знаходження координат точок, що зна-ходяться в задимлених областях треба здшснювати штерполящю.
Ефективнiсть даного алгоритму продемонстровано на рис. 2.
Рис. 2. Результат застосування запропонованого алгоритму для обробки реальних зображень. Визначен оператором джерела пожеж1 позначено чорним кольором
В якоси вихщного взято зображення лшових по-жеж у Московськiй обл., що представлено на сайт компанп Global Observatory [4].
Обробка даних проводилася за допомогою системи MATLAB 2008b.
Лиература
1. Бутко, 1.М. Визначення джерел л1сових пожеж за супутниковими зшмками [Текст] / 1.М. Бутко // Науковий вюник НЛТУ
Украгни. — 2012. — Вип. 22.3. -С. 80−81.
2. Косм1чна система & quot-CI4−2"-: завдання та напрями використання. — К.: Вид-во ДКАУ, 2011. — 48 с. [Електронний ресурс]. — До-
ступний з http: //www. dniprokosmos. dp. ua/docs/SICH2_broshura28. 03. 2011. pdf.
3. Маковейчук, А. Н. Методы улучшения качества изображений по результатам натурных экспериментов [Текст] / А.Н. Маковей-
чук // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2004. — № 2 (8). — С. 38−41.
4. Сайт компани Global Observatory. [Електронний ресурс]. — Доступний з http: //www. globalobservatory. eu/download/item/id/15/
asset/54/file/forest_fires_moscowmerfr_2 010 729_43977. jpg.
Abstract
Despite the large number of methods of detection and classification of sources and consequences of forest fires, until now little attention was paid to the methods of improvement of the effectiveness and efficiency of the decisionmaking process of an operator in the sphere of management of fire safety in the forest sector. In the article, the authors proved the appropriateness and prospects of using data of remote satellite sensing of the Earth'-s surface for the purpose of efficient ecological — economic assessment of the effects of forest fires, as well as prior training of operators, working with satellite images. The article presents a physically adequate model of image formation in the presence of masking hazards, the algorithm of processing of satellite images and the result of application of this algorithm for the processing of the real satellite images
Keywords: satellite imagery, geographic information systems, masking hazards, forest fire safety

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой