«Космоснимки – Пожары» – мониторинг природных пожаров

Фрагмент интерфейса сайта "Космоснимки - Пожары".
Фрагмент интерфейса сайта "Космоснимки - Пожары".
Мы пого­во­ри­ли с Геор­ги­ем Пота­по­вым, руко­во­ди­те­лем про­ек­та «Кос­мо­сним­ки – Пожа­ры», о мони­то­рин­ге, обра­бот­ке дан­ных со спут­ни­ков и исполь­зо­ва­нии кар­ты пожа­ров.

Е.И.: Расскажите, как и когда появился проект «Космоснимки – Пожары»?

Г.П.: Исто­рия про­ек­та «Кос­мо­сним­ки – Пожа­ры» начи­на­ет­ся с 2010 года. Мно­гие пом­нят, какая тогда была ситу­а­ция с пожа­ра­ми и инфор­ма­ци­ей о них – вокруг была инфор­ма­ци­он­ная пани­ка, обу­слов­лен­ная тем, что инфор­ма­ции было мало. При этом все зна­ли, что кру­гом горят леса, тор­фя­ни­ки. Все дыша­ли смо­гом, вред­ным для здо­ро­вья, но инфор­ма­ции прак­ти­че­ски не было: что горит? Где горит? Горит ли вбли­зи вашей дачи? Горит ли вбли­зи ваше­го горо­да? Куда поне­сет дым в бли­жай­шие дней?

Как один из вкла­дов в уда­ле­ние это­го инфор­ма­ци­он­но­го голо­да мы в ком­па­нии ScanEx сде­ла­ли пуб­лич­ную кар­ту пожа­ров и ста­ли выкла­ды­вать на нее всю инфор­ма­цию, кото­рую мог­ли извлечь из тех­но­ло­гии спут­ни­ко­во­го мони­то­рин­га.

С тех пор мы выпу­сти­ли вер­сию с гло­баль­ным покры­ти­ем пожа­ров за счет инте­гра­ции дан­ных NASA, аме­ри­кан­ско­го аэро­кос­ми­че­ско­го агент­ства. NASA так­же явля­ет­ся опе­ра­то­ром тех спут­ни­ков, дан­ные кото­рых мы обра­ба­ты­ва­ем.

В нача­ле это­го лета про­изо­шло вто­рое важ­ное изме­не­ние – появи­лась бета-вер­сия сер­ви­са опо­ве­ще­ния. Это то, что мы дав­но хоте­ли сде­лать, – создать ком­му­ни­ка­ци­он­ный сер­вис. Бла­го­да­ря это­му сер­ви­су поль­зо­ва­те­ли смо­гут полу­чать инфор­ма­цию о ситу­а­ции на инте­ре­су­ю­щей его тер­ри­то­рии. Напри­мер, если у вас есть мобиль­ное при­ло­же­ние, вы полу­ча­е­те инфор­ма­цию о пре­ду­пре­жде­ни­ях или угро­зах в окрест­но­стях сво­е­го место­по­ло­же­ния. Так­же воз­мож­но будет полу­чать по элек­трон­ной почте отче­ты о слу­чив­ших­ся пожа­рах.

Е.И.: А кто принимает решение о том, является ли данная ситуация угрозой и высылать ли уведомление?

Г.П.: Сей­час мы по фак­ту транс­ли­ру­ем всю инфор­ма­цию – если есть в нашей систе­ме инфор­ма­ция о пожа­ре, мы высы­ла­ем уве­дом­ле­ние. Мы пла­ни­ру­ем в даль­ней­шем ана­ли­зи­ро­вать эту инфор­ма­цию с точ­ки зре­ния угроз, в том чис­ле – куда этот пожар может рас­про­стра­нять­ся и чему он может угро­жать. Пока ана­ли­ти­ка нахо­дит­ся в таком зача­точ­ном состо­я­нии. Напри­мер, опре­де­ля­ют­ся все горо­да, кото­рые нахо­дят­ся в непо­сред­ствен­ной бли­зо­сти от мест, где про­ис­хо­дят пожа­ры.

Е.И.: Это определяется машинным методом? Как вообще система понимает, что в данном месте пожар?

Г.П.: Да, это авто­ма­ти­зи­ро­ван­ная систе­ма. Она рабо­та­ет на осно­ве авто­ма­ти­че­ских алго­рит­мов рас­по­зна­ва­ния тер­маль­ных ано­ма­лий по инфра­крас­ным кана­лам спут­ни­ко­вой съем­ки. Метод осно­ван на раз­ни­це тем­пе­ра­тур в инфра­крас­ных кана­лах, и если есть какая-то тер­маль­ная ано­ма­лия, алго­ритм при­ни­ма­ет ее за пожар. Потом с помо­щью настро­ек про­во­дит­ся допол­ни­тель­ная пара­мет­ри­за­ция это­го сиг­на­ла, а после это­го при­ни­ма­ет­ся реше­ние о том, явля­ет­ся ли эта точ­ка пожа­ром, или нет.

Даль­ше наша зада­ча заклю­ча­ет­ся в том, что­бы отоб­ра­зить это на кар­те, визу­а­ли­зи­ро­вать, и доста­вить инфор­ма­цию до конеч­ных поль­зо­ва­те­лей.

Е.И.: Данные, которые вы получаете со спутников, находятся в открытом доступе? Как они попадают к вам?

Г.П.: Инфор­ма­ция со спут­ни­ков – это откры­тые дан­ные, это инфор­ма­ция с аме­ри­кан­ских спут­ни­ков «Terra», «Aqua» и «NPP». По про­грам­ме NASA Earth Observation Program было запу­ще­но два спут­ни­ка, сей­час к ним при­со­еди­нил­ся тре­тий. У спут­ни­ков огра­ни­чен­ный ресурс, поэто­му, воз­мож­но, какие-то из них с тече­ни­ем вре­ме­ни вый­дут из строя. Но вооб­ще в буду­щем их долж­но ста­но­вить­ся боль­ше, дан­ные с них, наде­юсь, будут откры­ты­ми, и нам удаст­ся их исполь­зо­вать для раз­ных целей, в том чис­ле для мони­то­рин­га пожа­ров.

Сей­час дан­ные попа­да­ют к нам из двух источ­ни­ков. Пер­вый источ­ник – это сеть цен­тров ScanEx, цен­тров при­е­ма и обра­бот­ки дан­ных, из кото­рых мы полу­ча­ем резуль­та­ты детек­ти­ро­ва­ния пожа­ров, выкла­ды­ва­ем эти резуль­та­ты на кар­ту и т.д. А вто­рой источ­ник – это инфор­ма­ция более высо­ко­го уров­ня, кото­рую мы ска­чи­ва­ем с сер­ве­ров NASA. С сер­ве­ров NASA мы ска­чи­ва­ем уже гото­вые мас­ки пожа­ров – выде­лен­ные по спут­ни­ко­вым сним­кам пожа­ры. Даль­ше мы точ­но так же эти дан­ные добав­ля­ем на кар­ту и визу­а­ли­зи­ру­ем их как отдель­ный слой. Если вы посмот­ри­те, то на кар­те есть два слоя – пожа­ры ScanEx и пожа­ры FIRMS.

Снимок экрана 2014-08-13 в 17.11.06
«Кос­мо­сним­ки – Пожа­ры»

Е.И.: Вы не объединяете их в один слой?

Г.П.: Нет, пото­му что один из них более опе­ра­тив­ный, а дру­гой зато предо­став­ля­ет гло­баль­ное покры­тие. Поэто­му сей­час мы их не скле­и­ва­ем.

Е.И.: Поче­му один из сло­ев явля­ет­ся более опе­ра­тив­ным, и какая раз­ни­ца меж­ду ними во вре­ме­ни?

Г.П.: Пара часов, как нам кажет­ся, в сред­нем. Пото­му что дан­ные на аме­ри­кан­ских сер­ве­рах выкла­ды­ва­ют­ся с неко­то­рой задерж­кой – пока доле­тит спут­ник и сбро­сит инфор­ма­цию, может быть, задерж­ка свя­за­на еще с цепоч­кой обра­бот­ки. Но опе­ра­тив­ность – это одна из ком­по­нент инфор­ма­ци­он­но­го сер­ви­са, кото­рая важ­на для спа­са­те­лей и для служб, при­ни­ма­ю­щих реше­ния на осно­ве этой инфор­ма­ции. Для них, чем рань­ше они узна­ют о пожа­ре, тем луч­ше, тем мень­ши­ми сред­ства­ми и сила­ми они могут с этим пожа­ром спра­вить­ся.

При­чем, как пра­ви­ло, спа­са­те­ля­ми, лес­ни­ка­ми и МЧСов­ца­ми исполь­зу­ет­ся ком­плекс­ный мони­то­ринг – и назем­ные сред­ства наблю­де­ния, наблю­да­те­ли, кото­рые сидят на выш­ках, и видео­ка­ме­ры, уста­нов­лен­ные на выш­ке, на изоб­ра­же­ния с кото­рых опе­ра­тор смот­рит в дис­пет­чер­ском цен­тре. Но есть боль­шие тер­ри­то­рии, на кото­рых ника­кая дру­гая инфор­ма­ция не доступ­на, кро­ме кос­ми­че­ской съем­ки.

Е.И.: А насколько точными являются данные? Были ли ситуации, когда ошибочно определялся пожар?

Г.П.: Да, это частая про­бле­ма вооб­ще в авто­ма­ти­че­ских алго­рит­мах. Вы все­гда выби­ра­е­те: либо у вас есть избы­точ­ная инфор­ма­ция, но вы може­те полу­чить мно­го лож­ных сра­ба­ты­ва­ний, либо вы огра­ни­чи­ва­е­те эти лож­ные сра­ба­ты­ва­ния, но при этом упус­ка­е­те, воз­мож­но, какую-то инфор­ма­цию. Это неиз­беж­но, и даже если гла­за­ми искать на спут­ни­ко­вом сним­ке тер­маль­ные ано­ма­лии, то все рав­но мож­но оши­бить­ся и при­нять непра­виль­ное реше­ние о том, явля­ет­ся ли кон­крет­ная тер­маль­ная ано­ма­лия пожа­ром или не явля­ет­ся.

Кро­ме того, есть, напри­мер, такая про­бле­ма, как тех­но­ген­ные источ­ни­ки теп­ла – тру­бы заво­дов, факе­ла, кото­рые обра­зу­ют­ся при сжи­га­нии газа при добы­чи неф­ти. Все это часто остав­ля­ет сиг­нал на кар­те пожа­ров. Но мы такие лож­ные тре­во­ги ста­ра­ем­ся филь­тро­вать тем, что про­сто нано­сим эти места на кар­ту и созда­ем такую мас­ку, кото­рая филь­тру­ет эти лож­ные сиг­на­лы.

Если вы посмот­ри­те на кар­ту, то для слоя ScanEx есть жел­тые пожар­чи­ки, обо­зна­чен­ные дру­гим сти­лем, – это вот те веро­ят­ные тех­но­ген­ные источ­ни­ки, базу кото­рых мы ста­ра­ем­ся попол­нять по мере сил.

Е.И.: Как в таком случае осуществляется верификация данных?

Г.П.: Как я уже ска­зал, мы созда­ем мас­ку этих тех­но­ген­ных источ­ни­ков, т.е. мы про­сто тер­мо­точ­ки – пожа­ры, опре­де­лен­ные по спут­ни­ко­вым дан­ным, – мас­ки­ру­ем в окрест­но­сти тех­но­ген­ных источ­ни­ков. А сами источ­ни­ки про­сто отме­ча­ем на кар­те – смот­рим на спут­ни­ко­вые сним­ки, ино­гда под­гру­жа­ем слой с Вики­ма­пии для того, что­бы посмот­реть, есть ли на этом месте какой-то завод или какое-то добы­ва­ю­щее пред­при­я­тие, от кото­ро­го могут воз­ник­нуть факе­ла.

Есть и дру­гой спо­соб – авто­ма­ти­че­ской вери­фи­ка­ции, полу­чен­ный резуль­тат кото­ро­го затем про­ве­ря­ет­ся вруч­ную. Этот спо­соб поз­во­ля­ет опти­ми­зи­ро­вать поиск тех­но­ген­ных источ­ни­ков.

Интерфейс «Космоснимки - Пожары»
Интер­фейс «Кос­мо­сним­ки – Пожа­ры»

Е.И.: Но вы не проверяете каждый новый пожар на карте?

Г.П.: Нет, каж­дый новый пожар мы не про­ве­ря­ем вруч­ную, на это про­сто не хва­тит наших рук. Мы пока­зы­ва­ем инфор­ма­цию как есть и гово­рим, что это авто­ма­ти­че­ские резуль­та­ты, полу­чен­ные таким вот спо­со­бом. Реше­ние о том, явля­ет­ся ли дан­ная тер­мо­точ­ка пожа­ром, или не явля­ет­ся, оста­ет­ся за конеч­ным поль­зо­ва­те­лем.

Е.И.: Сколько людей участвуют в работе над проектом?

Г.П.: В осно­ве все­го лежат откры­тые тех­но­ло­гии, и мы исполь­зу­ем откры­тые алго­рит­мы, кото­рые при­ме­ня­ем, внед­ря­ем и в какой-то сте­пе­ни адап­ти­ру­ем, поэто­му на этом про­ек­те задей­ство­ва­но немно­го людей. Вооб­ще, сами­ми эти­ми тех­но­ло­ги­я­ми детек­ти­ро­ва­ния пожа­ров по спут­ни­ко­вым сним­кам зани­ма­ет­ся науч­ная груп­па в аме­ри­кан­ском уни­вер­си­те­те, в какой-то сте­пе­ни в этом участ­ву­ют рос­сий­ские спе­ци­а­ли­сты.

У нас этим про­ек­том зани­ма­ют­ся три чело­ве­ка, сов­ме­щая его с основ­ной рабо­той.

Е.И.: «Космоснимки» – это некоммерческий проект?

Г.П.: Сам пуб­лич­ный сайт – про­ект неком­мер­че­ский. Но мы пред­ла­га­ем и ком­мер­че­ские реше­ния на осно­ве это­го про­ек­та и рабо­та­ем с заказ­чи­ка­ми – зани­ма­ем­ся внед­ре­ни­ем тех­но­ло­гий, кон­сал­тин­гом и т.д. Те тех­но­ло­гии, кото­рые были раз­ра­бо­та­ны для кар­ты пожа­ров, исполь­зу­ют­ся и в ком­мер­че­ских зака­зах.

Напри­мер, в 2011 году был про­ект в инте­ре­сах Мини­стер­ства при­род­ных ресур­сов, кото­рый, к сожа­ле­нию, они потом пре­кра­ти­ли. В рам­ках это­го про­ек­та мы предо­став­ля­ли опо­ве­ще­ния о пожа­рах на всех охра­ня­е­мых тер­ри­то­ри­ях феде­раль­но­го зна­че­ния – запо­вед­ни­ках, заказ­ни­ках, наци­о­наль­ных пар­ках. Дирек­ци­ям и адми­ни­стра­ци­ям соот­вет­ству­ю­щих запо­вед­ни­ков высы­ла­лась инфор­ма­ция, пре­ду­пре­жда­ю­щая их об угро­зе пожа­ра в гра­ни­цах запо­вед­ни­ка или в буфер­ной зоне, т.е. побли­зо­сти от дан­ной охра­ня­е­мой при­род­ной тер­ри­то­рии.

Как пока­зал опыт внед­ре­ния это­го про­ек­та, такая инфор­ма­ция была для них очень полез­на, пото­му что они ино­гда даже лише­ны ско­рост­но­го досту­па в Интер­нет и не могут искать в Интер­не­те инфор­ма­цию о резуль­та­тах кос­ми­че­ско­го мони­то­рин­га. А в рам­ках это­го про­ек­та они полу­ча­ли СМС на свои мобиль­ные теле­фо­ны – в сооб­ще­ни­ях им при­хо­ди­ли коор­ди­на­ты заде­тек­ти­ро­ван­но­го пожа­ра. Даль­ше они уже сво­и­ми сила­ми про­ве­ря­ли эту инфор­ма­цию на мест­но­сти.

Е.И.: А были ли ситуации, когда карта помогла при пожаре или предотвратить последствия?

Г.П.: Вот, напри­мер, эта исто­рия про запо­вед­ни­ки. Я несколь­ко раз слы­шал про аст­ра­хан­ский запо­вед­ник – ребя­та еха­ли тушить один пожар, а им при­сла­ли опо­ве­ще­ние про дру­гой. Они выеха­ли, дей­стви­тель­но там обна­ру­жи­ли пожар и быст­ро его зага­си­ли.

Е.И.: Как быстро на карте появляется информация о пожаре?

Г.П.: Инфор­ма­ция посту­па­ет при­мер­но в тече­ние полу­ча­са после про­ле­та спут­ни­ка. Спут­ник про­ле­тел, инфор­ма­ция пошла в обра­бот­ку, потом ста­ла доступ­на на сай­те. Каж­дый спут­ник про­ле­та­ет два раза над одной и той же точ­кой, а посколь­ку исполь­зу­ет­ся три спут­ни­ка, то полу­ча­ет­ся шесть съе­мок в сут­ки одной тер­ри­то­рии. Это зна­чит, что если на дан­ной тер­ри­то­рии про­ис­хо­дит пожар, то инфор­ма­ция о нем будет обнов­ле­на шесть раз в тече­ние суток.

Е.И.: Вы сохраняете все данные о пожарах?

Г.П.: Да, у нас хра­нит­ся архив с 2009 год. Вооб­ще архив дан­ных с этих спут­ни­ков досту­пен и за более ран­ние годы, но мы ведем свой архив со стар­та про­ек­та.

Е.И.: Какие у вас планы на будущее? Как вы хотите развивать проект дальше?

Г.П.: У нас в самых бли­жай­ших пла­нах есть созда­ние гло­баль­но­го ресур­са, кото­рый будет пред­став­лять инфор­ма­цию по все­му миру. Кро­ме того, мы наде­ем­ся, что мож­но будет исполь­зо­вать не толь­ко дан­ные со спут­ни­ков, но и дру­гие дан­ные, напри­мер, дан­ные реги­о­наль­но­го мони­то­рин­га.

Я раз­го­ва­ри­вал уже мно­го раз с раз­ра­бот­чи­ка­ми систем видео­на­блю­де­ния за пожа­ра­ми – это систе­мы, кото­рые про­да­ют­ся кон­крет­ным заказ­чи­кам, напри­мер, реги­о­наль­ным лес­хо­зам. Они заку­па­ют эту систе­му и с помо­щью нее про­во­дят мони­то­ринг пожа­ров на сво­ей тер­ри­то­рии. И я бы очень хотел, что­бы нам уда­лось дого­во­рить­ся с ними и заин­те­ре­со­вать их, что­бы они этой инфор­ма­ци­ей обме­ни­ва­лись и исполь­зо­ва­ли нашу кар­ту пожа­ров, как пло­щад­ку для обме­на инфор­ма­ци­ей.

Кро­ме это­го, хочет­ся, что­бы была воз­мож­ность раз­ра­ба­ты­вать тех­но­ло­гии, и мы наме­ре­ны вкла­ды­вать в это наши соб­ствен­ные силы, насколь­ко это будет воз­мож­но. Это, напри­мер, тех­но­ло­гии про­гно­зи­ро­ва­ния пожа­ро­опас­но­сти на осно­ве кар­ты пожа­ров. Сей­час не суще­ству­ет про­гноз­ных моде­лей рас­про­стра­не­ния пожа­ров и задым­ле­ния, это целый нетро­ну­тый пласт, а каса­ет­ся это очень мно­гих. Вот вы живе­те, напри­мер, в Москве и вам важ­но знать про­гноз задым­ле­ния из-за горя­щих где-то в сосед­ней обла­сти или в Под­мос­ко­вье пожа­ров. Все мы поль­зу­ем­ся про­гно­зом пого­ды, но этот про­гноз не вклю­ча­ет нико­гда инфор­ма­ции о пожа­ро­опас­но­сти или эко­ло­ги­че­ских угро­зах. Будет ли такая инфор­ма­ция вклю­чать­ся в метео­ро­ло­ги­че­скую инфор­ма­цию в даль­ней­шем – это вопрос буду­ще­го и вло­же­ния каких-то кол­лек­тив­ных уси­лий.

Е.И.: Вы не думали о том, чтобы сделать «Космоснимки» открытым краудсорсинговым проектом, чтобы каждый пользователь мог добавлять информацию о пожарах?

Г.П.: У нас есть поль­зо­ва­те­ли, кото­рым мы такие воз­мож­но­сти пред­став­ля­ем. Это те, кто выез­жа­ет на пожа­ры, но даже они сей­час актив­но не добав­ля­ют инфор­ма­цию. Я про­сто не вижу, к сожа­ле­нию, пер­спек­тив у тако­го шага.

А вот добав­ле­ние на кар­ту тех­но­ген­ных источ­ни­ков – там, где по спут­ни­ко­вым сним­кам или по кар­там мож­но сде­лать вывод о том, что в этом месте нахо­дит­ся какой-то антро­по­ген­ный источ­ник теп­ла, – это дей­стви­тель­но нуж­но сде­лать. Может быть, пред­ло­жить сооб­ще­ствам, кото­рые зани­ма­ют­ся откры­ты­ми дан­ны­ми, поучаст­во­вать в этом про­ек­те. Я про­сто до это­го не добрал­ся еще, но такие идеи были.