On the possibilities of geoinformation system of remote monitoring in the investigation of forest fires on the example of the territory of the Republic of Sakha (Yakutia)
On the possibilities of geoinformation system of remote monitoring in the investigation of forest fires on the example of the territory of the Republic of Sakha (Yakutia)
Abstract
Forest fires pose a serious threat to the state's economy and natural ecosystem, so effective investigation of these incidents is critical. Investigation of forest fires is difficult due to the vast area affected. The article proposes a solution to this problem by using data from the geoinformation system of remote monitoring “ISDM-Rosleskhoz”. The aim of the research is to study the capabilities of the system “ISDM-Rosleskhoz” in the investigation of forest fires on the example of the territory of the Republic of Sakha (Yakutia). The research used a logical method of comparative analysis of archival data obtained from the “ISDM-Rosleskhoz” system. Additionally, the geoinformation services “Google Earth Pro” and “Land Viewer” were used. Retrospective data analysis was used in the research to examine events, processes, or data collected during the study to identify cause-and-effect relationships, patterns, or to evaluate consequences. Archival images from before and after the fire were compared to establish the location of the burn initiation and its dynamics. The work will be useful for specialists working in the field of forest fire investigation and expertise.
1. Введение
1.1. Актуальность темы исследования
Расследование лесных пожаров в России является важной и актуальной задачей, затрагивает экологические, экономические, социальные и политические аспекты жизни страны. Лесные пожары наносят значительный ущерб лесному фонду, сельскому хозяйству, туризму, биоразнообразию, уничтожая уникальные экосистемы, редкие виды растений и животных, приводя к эрозии почв, изменению водного баланса и снижению качества воздуха. Прозрачность и объективность расследования лесных пожаров является залогом повышения ответственности за их предотвращение. Вместе с тем при расследовании лесных пожаров возникают серьезные проблемы, которые в первую очередь связаны со сложностями получения и анализа данных с обширных и труднодоступных территорий , . В условиях быстро меняющейся обстановки оперативное получение достоверных данных практически невозможно. Проверка информации о лесопожарной обстановке, поступающей от различных источников, также проблематична.
Перспективным направлением, которое позволяет решить большинство указанных проблем, является применение при расследовании лесных пожаров систем спутникового дистанционного мониторинга. В условиях обширной территории спутниковые методы способны обеспечить получение более полной информации о лесопожарной обстановке , . Специалисты приходят к выводу о том, что съемка пожара на значительных площадях (в сотни гектар) без применения летательных аппаратов невозможна , . Спутниковые системы мониторинга позволяют получать оперативную информацию о границах очаговой зоны, о пройденных огнем площадях, отслеживать динамику пожара , . Данные системы повышают достоверность данных для оценки ущерба и других последствий лесных пожаров , . Кроме того, применение данных систем значительно облегчает работу лесничеств . Системы спутникового мониторинга могут оказать значительную помощь в установлении причин пожаров , , а также проводить ретроспективный анализ обстановки , .
В последнее десятилетние был принят ряд нормативных актов, регулирующих использование систем спутникового мониторинга лесных пожаров , , , . Тем самым в настоящее время формируется нормативно-правовая база, регулирующая применение систем спутникового мониторинга, в том числе и при расследовании лесных пожаров. Кроме того, на современном этапе существуют технологические возможности применения систем спутникового мониторинга при расследовании лесных пожаров. Реализована система автоматизированного массового картографирования площадей пожаров, которая позволяет оценивать не только очаги горения, но и повреждения лесов , . Имеется возможность прогнозирования развития пожаров (ведется ежегодная актуализация картографической информации). Кроме того, в настоящее время производится непосредственное практическое применение подобных систем. Система «ИСДМ-Рослесхоз» является комплексной системой федерального уровня для принятия управленческих решений в области охраны лесов от пожаров . Система позволяет оценивать потери лесных ресурсов, позволяет работать с данными высокого пространственного разрешения .
В этой связи для своевременного выявления причин лесных пожаров, установления виновных лиц и закрепления криминалистических следов на месте происшествия представляется весьма важным и актуальным применение специальных методик расследования лесных пожаров, прежде всего, с использованием современных систем спутникового мониторинга.
Целью настоящего исследования является изучение возможностей геоинформационной системы дистанционного мониторинга «ИСДМ-Рослесхоз» при расследовании лесных пожаров на примере территории Республики Саха (Якутия).
Задачи исследования:
- рассмотреть актуальность применения систем спутникового мониторинга при расследовании лесных пожаров;
- рассмотреть степень разработанности данной проблематики в научно-исследовательском пространстве;
- обозначить применяемые методы исследования;
- зафиксировать и проанализировать полученные результаты;
- сформулировать основные выводы, полученные в ходе исследования.
1.2. Степень научной разработанности проблематики
В научной литературе представлено обширное количество прикладных исследований, посвященных различным аспектам расследования лесных пожаров, что свидетельствует об активной проработке данной проблематики. Многие авторы отмечают неэффективность современных методов расследования пожаров. В работе Г. А. Скрипко, А. Н. Федоров, Л. Л. Михайлова анализируют причины низкой раскрываемости преступлений, связанных с лесными пожарами. При этом многие исследователи указывают на необходимость применения при расследовании современных систем мониторинга. М. Н. Пугачев, А. С. Горбунов, А. А. Богданов, Ю. Н. Коваль в работе рассматривают практические аспекты использования современных систем наблюдения в экспертизе лесных пожаров. В работах М. А. Васильевой, К. В. Степанюгина, А. В. Богданова , , рассматриваются аспекты применения систем дистанционного мониторинга в расследовании различных экологических преступлений, в том числе для выявления нарушений лесного законодательства. В работах Р. О. Морозова, О. П. Грибунова , , анализируются вопросы тактики применения систем спутникового мониторинга при расследовании случаев уничтожения или повреждения лесных насаждений, а также возможности использования результатов дистанционного мониторинга при расследовании лесных пожаров. С. А. Барталевым, Д. В. Ершовым, Г. Н. Коровиным, Р. В. Котельниковым, Е. А. Лупян, В. Е. Щетинским , проведены исследования о применении в системе мониторинга лесных пожаров информации, получаемой с помощью прибора MODIS.
Многие исследователи отмечают, что информация, получаемая с помощью спутниковых систем, способствует более эффективному расследованию лесных пожаров, что обуславливает необходимость разработки конкретных практических алгоритмов их использования . Многие ученые отмечают необходимость задействования спутниковой дистанционной системы мониторинга «ИСДМ-Рослесхоз» , , .
2. Методология исследования
Основной метод, который применялся в настоящем исследовании, состоит в практическом применении возможностей системы «ИСДМ-Рослесхоз» в процессе расследования лесных пожаров на примере региона Республика Саха (Якутия). При проведении исследования применялся сравнительный анализ данных, полученных из информационной системы дистанционного мониторинга «ИСДМ-Рослесхоз». Для установления области очага пожара и последующего распространения лесного пожара производилось сравнение архивных спутниковых снимков, при этом дополнительно использовались геоинформационные сервисы «Google Earth Pro» и «Land Viewer».
Информационная система дистанционного мониторинга «ИСДМ-Рослесхоз» используется ФГУ «Авиалесохрана» Федерального агентства лесного хозяйства для поддержки управленческих решений по обнаружению, учету и тушению лесных пожаров на неохраняемых и эпизодически охраняемых авиацией территориях лесного фонда. Система является одной из крупнейших в мире, сопоставимой по уровню решаемых задач с системами США и Канады . Информационная система дистанционного мониторинга «ИСДМ-Рослесхоз» обладает возможностью детектирования «горячих точек», которое, согласно
, производится автоматически в спутниковых данных, полученных при каждом сеансе приема данных. С помощью системы «ИСДМ-Рослесхоз» можно получать спутниковые снимки высокого разрешения, использовать встроенные фильтры, позволяющие настроить цветопередачу и выявить границы лесного пожара. Картографический web-интерфейс системы «ИСДМ-Рослесхоз» для работы со спутниковыми данными и результатами их обработки позволяет проводить поиск данных в архивах, выборку данных по произвольному региону за заданный период времени, а также анализ информации высокого разрешения совместно с информацией других информационных систем. Интерфейс также может отображать разнородную картографическую информацию из различных источников и обеспечивать удобный вызов информации о различных объектах.Геоинформационный сервис «Google Earth Pro»
применяет 3D-картографию, позволяет визуализировать (создавать фото и видео), импортировать, экспортировать и анализировать данные (измерять расстояния, площади, высоту объектов), а также создавать различные карты (с добавлением легенд, HTML, указателей направления, шкал и названий).Геоинформационный сервис «Land Viewer»
, интегрированный в платформу «EOS» (Earth Observing System), позволяет получать спутниковые снимки высокого разрешения, имеет встроенные фильтры для настройки цветопередачи и выявления границ гари природных пожаров, имеет возможность экспорта данных и их переноса в сервис «Google Earth Pro».2.1. Особенности применения системы «ИСДМ-Рослесхоз»
Отметим некоторые особенности работы с системой «ИСДМ-Рослесхоз». В системе аккумулируется информация, как по данным спутникового мониторинга, так и по данным, поступающим от субъектов РФ. Информация представляется в форме сообщения о лесном пожаре (по данным спутникового мониторинга — форма 3-ИСДМ, по данным субъектов РФ — форма 3-ИСДМ-ЛО). Форма 3-ИСДМ содержит детальную информацию об обнаружении пожара (координаты точки регистрации, привязка к населенному пункту, дата и время наблюдения). Каждому сообщению присваивается уникальный номер, по которому можно обнаружить зону пожара. Все обнаруживаемые спутником термические точки подтверждаются (либо не подтверждаются) наземными службами. Спутниковые приборы фиксируют зону тепловыделения, независимо от ее природы, и, если в результате проверки обнаруживается, что источником тепловыделения послужил сопутствующий фактор технологического процесса, плановый отжиг сухой травы или техногенный пожар, то данный случай фиксируется, но не расценивается как природный пожар. Если после проверки наземными службами термическая точка подтверждается в качестве лесного пожара, то в системе «ИСДМ-Рослесхоз» формируется форма 3-ИСДМ-ЛО.
Нередки случаи, когда спутниковые приборы, по тем или иным причинам (плотная облачность, малая площадь пожара и т.п.) не регистрируют термическую точку. В этом случае сведения о лесном пожаре поступают в систему от наземных служб. Факт отсутствия термических точек в зоне пожара не может свидетельствовать о его ликвидации. Это может быть связано с различными причинами: место пожара закрыто облачностью или дымом; время и траектория пролета спутника не позволяют зафиксировать место пожара; неисправность приемной станции или помехи при приеме данных; программная ошибка, в результате которой термическая точка оказалась пропущенной при обработке данных; горение происходит слишком слабо для того, чтобы место пожара могло быть зафиксировано со спутника.
3. Результаты и обсуждение
Для визуального сравнения данных, получаемых наземными службами, и информации, поступающей от космических систем мониторинга, на примере территории Республики Саха (Якутия) было проведено сопоставление графических данных, которые аккумулируются в информационной системе дистанционного мониторинга «ИСДМ-Рослесхоз».
На рисунке 1 представлены графические данные о лесных пожарах на территории Республики Саха (Якутия) в 2015 и 2017 годах. В левой части рисунка обозначены только официально подтвержденные лесные пожары по данным наземных служб (красные треугольники). В правой части к подтвержденным пожарам дополнительно добавлены термические зоны, зарегистрированные спутниковыми приборами (красные точки).
Рисунок 1 - Графические данные о лесных пожарах на территории Республики Саха (Якутия)
Примечание: а – данные за 2015 год, б – данные за 2017 год
Долее детально были проанализированы данные, полученные для северо-восточной части территории Республики Саха (Якутия). На рис. 2 обозначены подтвержденные по данным наземных служб лесные пожары за 2015, а также термические зоны, зарегистрированные спутниковыми системами. Пожары по данным наземных служб обозначены в виде треугольников с красным контуром; термические зоны обозначены прямоугольными или квадратными зонами с красным контуром.
Рисунок 2 - Подтвержденные лесные пожары по данным наземных служб и термические зоны, зарегистрированные спутниковыми системами, на территории Республики Саха (Якутия) за 2015 год
Рисунок 3 - Северо-восточная часть территории Республики Саха (Якутия), где в 2015 году по данным наземных служб лесные пожары отсутствовали
Отметим, что на территориях 1-го уровня космического мониторинга для уточнения спутниковых данных возможно применение авиации. 2-й уровень космического мониторинга означает, что территория относится к труднодоступным, отчетность по которым формируется исключительно по данным космического мониторинга (бывшие неохраняемые территории). В соответствии с требованиями Рослесхоза на территориях 2-го уровня космического мониторинга все обнаруженные с космоса лесные пожары оформляются Протоколом о лесном пожаре . Считается, что данные территории настолько удалены от населенных пунктов, что проверку провести не представляется возможным, либо затраченные средства не оправдывают целей.
Рисунок 4 - Подтвержденные лесные пожары по данным наземных служб на территории Республики Саха (Якутия) за 2015 с добавленными термическими зонами, зарегистрированными спутниковыми приборами
Рисунок 5 - Спутниковый снимок гари от пожара на территории Республике Саха (Якутия) (термическая зона к-65) по состоянию на 12 июня 2025 года
Рисунок 6 - Спутниковый снимок гари от пожара на территории Республики Саха (Якутия) (зона к-65) по состоянию на 27 мая 2025 года
Рисунок 7 - Спутниковые снимки согласно данным системы «Google Earth Pro» по состоянию на
Примечание: а – апрель 2004 года; б – июнь 2019 года
4. Заключение
На основе проведенного исследования и анализа полученных результатов можно сделать следующие выводы.
1. При проведении анализа количества лесных пожаров по данным государственной статистки необходимо учитывать выводы проведенных процессуальных проверок и заключений пожарно-технических экспертов. Это связано с тем, что для крупных лесных пожаров, продолжающихся длительные периоды, спутниковые приборы могут фиксировать множество разрозненных термических зон. Для однозначного вывода от том, имеют ли данные зоны отношение к одному и тому же пожару, необходимы специальные познания в области динамики развития природных пожаров, а также в области анализа спутниковых данных. Поверхностное рассмотрение сведений государственной статистики будет создавать предпосылки для получения искаженной картины.
2. Часть термических зон, зафиксированных спутниковыми приборами в зоне мониторинга 2-го уровня на территории Республики Саха (Якутия), зарегистрированная в формах 3-ИСДМ, не подтверждается наземными службами в качестве лесных пожаров и не оформляется соответствующими формами 3-ИСДМ-ЛО, что влечет искажение статистических данных о лесных пожарах.
3. В случаях, если лесной пожар зафиксирован в зоне мониторинга 2-го уровня, меры по ликвидации пожара не применяются, что, вероятно, обосновано отсутствием сил и средств либо мотивировано превышением уровня затрат на тушение лесного пожара в сравнении с минимально наносимым ущербом от него.
4. Комплексная интерпретация данных спутниковой съемки обеспечивает формирование объективных доказательственных материалов для судебно-экспертной практики, способствует выявлению фактов противоправной деятельности, связанной с нарушениями противопожарного режима в лесных массивах (включая умышленные поджоги и игнорирование нормативных требований), а также позволяет демаркировать границы особо охраняемых природных территорий в зоне возникновения пожаров и решать иные прикладные задачи.
5. Спутниковые информационные системы представляют собой интегративный инструментарий для мультидисциплинарного исследования лесных пожаров, обеспечивающий объединение технологий дистанционного зондирования, аналитической обработки пространственных данных и судебно-экспертной практики. Данная методология объединяет возможности оперативного мониторинга возникновения пожаров, детального анализа их генезиса и последствий, а также формирования доказательной базы в рамках правового поля. Такой комплексный подход выступает важным фактором в системе превентивных мер по минимизации рисков возникновения пожаров и обеспечению экологической безопасности лесных экосистем.