錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺的建設及應用

玉 剛，鄭 琳，王宇宸，吳 昊，閆默茹，迎 春

(1.錫林郭勒盟氣象局；2.錫林浩特國家氣候觀象臺，內蒙古 錫林浩特 026000)

草原火蔓延速度快，受風速、風向、溫度影響較大，是草原地面的主要災害之一[1]。近些年來，隨著我國對草原防火工作重視程度增加，我國境內出現草原火的次數逐漸減少，但中蒙邊界火發生頻次仍較高[2]。蒙古國地域遼闊且防火能力較弱，對于發生的火情無法及時的撲救造成火情蔓延至我國境內，威脅我國邊境地區人民的生命財產安全和北方生態屏障[3-5]。錫林郭勒盟位于我國正北方，草地類型多樣、植被種類豐富，是“京津冀”生態文明建設的重要屏障。錫林郭勒盟土地面積20.3萬 km2，其中可利用草場占88.7%，森林覆蓋率達到7.1%，含國家級和自治區級自然保護區9處。在牧草返青期、黃枯期，出現草原火情風險高、影響大，同時錫林郭勒盟北部與蒙古國接壤，在發生邊境火時需要各撲火部門快速反應、分秒必爭，草原防滅火工作責任艱巨、意義重大。對此，錫林郭勒盟氣象局創新研發錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺，此平臺基于葵花8號、風云4號靜止衛星數據，與包含FY-3B/C/D衛星在內的多源極軌衛星數據，能夠對全盟及周邊地區、中蒙邊境外高風險火源區域的森林草原火點進行實時自動判別、監測、示警，并可通過網頁端平臺和App同時監測。錫林郭勒盟火情監視平臺替代原有手動判識、人工合成產品的服務方式，10 min一次連續監測，數據延遲壓縮在30 min內，實現了自動化、精準化、智能化火點判識與氣象服務，為森林草原火災撲救爭取到寶貴的時間。

1 錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺的建設

錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺是基于多源衛星遙感，能夠實時、自動、智能地進行火場監測判別，并輔助值班人員快速進行火場服務，一鍵生成專題圖和服務產品，提供火場關鍵氣象信息。

1.1 多源衛星監測模塊

共接收NOAA19、TERRA、AQUA、NPP、FY-3B、FY-3C、FY-3D、NOAA18等8顆極軌衛星數據和HIMAWARI-8(葵花8號)、風云4號靜止衛星數據。

引入多源衛星監測后，森林草原火情監測時間分辨率提高到10 min一次，成像范圍覆蓋錫林郭勒盟地區和蒙古國部分地區，能夠實時、自動、智能地進行火場監測判別，所用衛星遙感數據處理完成并示警的時間基本能控制在30 min左右。

1.2 火情判識模塊

利用遙感技術進行火點監測判識的原理是根據高溫熱點在紅外光譜段與周圍環境背景像元異常以及與遠紅外亮溫差異的特點。對自動識別到的火點，可自動提取火點經緯度、錫林郭勒盟境內地理區劃、火場鄰近地區風向風速、火場面積(指像素點總面積)、亞像元面積(指小型火場中評估出的火點面積，僅供參考)、境外火炬邊境線距離、境內火炬重點地區距離，并可一鍵生成專題圖和專題報告。

1.3 地理信息疊加模塊

對境內火點所處行政區劃位置識別詳細至嘎查村，并標注到重點防火區域距離，對于境外火場能夠自動提取火場到邊境線距離，并可查找附近的邊境界碑，方便森林官兵和地方撲火隊員快速定位到重點邊境處，并添加了城鎮、濕地、水體、保護區的地理信息，為啟動森林草原火情應急響應時做參考。

1.4 火險等級預報模塊

平臺留有火險等級預報生成、展示功能，將掛載錫林郭勒盟氣象局根據本地區情況自主研制的逐日火險等級預報算法，可實現未來10天逐日火險等級形勢預報。使用數據包括IMLDAS數據、衛星遙感的植被覆蓋度數據和氣象站歷史插值數據。未來10天逐日火險等級形勢預報數據可形成相關產品，為盟防火部門、森林消防支隊、錫林郭勒盟森林草原局等提供決策氣象服務。

2 火情案例分析

2.1 案例一

通過錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺監測，2020年10月16日13時50分，FY-3B衛星遙感判識到錫林郭勒盟錫林浩特市朝克烏拉蘇木阿日高勒嘎查和西烏珠穆沁旗吉仁高勒鎮巴彥烏拉嘎查交界處火場(經度116.423 333，緯度44.375 833至16時發展至經度116.520 833緯度44.404 444)具有火點。期間火場地面風向為偏西風，風速5級～6級，極大風速17.6 m/s，風力較大，火場呈由西向東發展趨勢，高溫區總面積約40 km2。

經同高分圖像分析比對，此平臺算法對火場判識的位置一致性較強，過火區判識同火燒跡地范圍基本符合。經高分6號衛星10月17日遙感圖像判別，火場詳細位置在錫林浩特市朝克烏拉蘇木與西烏珠穆沁旗吉仁高勒鎮交界處，過火區域中心點處經度116.454 894，緯度44.404 444，受火場影響嘎查共6個，為毛登牧場、寶拉格嘎查、阿日高勒嘎查、巴彥烏拉嘎查、都日布勒吉嘎查、夏那嘎音寶力格嘎查。經計算，火場總面積為26.11 km2。

2.2 案例二

通過錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺監測，于2021年4月18日13時在阿巴嘎旗、東烏珠穆沁旗與蒙古國邊境外(阿巴嘎旗巴彥圖嘎蘇木北部至東烏珠穆沁旗區域附近)發現火情，此次火情從發生到結束總歷時18 h，過火區總面積約為1 170 km2，東西跨度約為70 km，南北跨度約為30 km，與我國邊境相鄰火線長約63 km。通過錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺能準確地判斷火場準確位置、對應實時氣象信息，能夠幫助值班人員對火場發展形勢進行準確研判，為前線撲火人員提供有效的信息，但是云覆蓋會影響火點判識。通過該平臺監測到每時次的火場情況，見表1。

表1 分時次火場情況

2.3 案例三

通過錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺監測，于2021年10月25日08時監測到蒙古國境內距東烏珠穆沁旗薩麥蘇木陶森寶拉格嘎查北30 km處出現草原火情，此次火情從發生到結束歷時13個小時，火場過火總面積為740 km2，過火區東部、南部同錫林郭勒盟邊界相接，基本未侵入境內超過1 km，與邊境線相接長度為38 km。該平臺能夠很好地判識出此次火情的具體位置、蔓延方位、火場面積及火場氣象要素等信息，但是當溫度降低時，火點判識較為困難成為此平臺的一個弊端。通過該平臺監測到每時次的火場情況，見表2。

表2 分時次火場情況

3 結束語

利用遙感技術進行火點監測判識是應對草原火災較為有效的辦法，錫林郭勒盟防滅火遙感監控平臺不僅能夠對境內外發生的火情進行準確的判識，同時具備提取火場信息的自動化處理功能，提升了草原火情監測時效、準確度，為錫林郭勒盟防火氣象服務工作打到“提前量”，為防火工作提供新思路，但在氣溫較低的情況下調節火點判識靈敏度以及在云覆蓋時如何濾云去判識火點為本平臺下一步研究的內容。