![Page 1: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/1.jpg)
Дистанционное зондирование пожаров с
помощью малого спутника BIRD
K. Brieß, E. Lorenz, D. Oertel, W. SkrbekDLR Institute of Space Sensor Technology and Planetary Exploration
Б. С. Жуков, Я. Л. ЗиманИнститут космических исследований РАН
![Page 2: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/2.jpg)
Запуск BIRD 22 октября 2001 индийской ракетой PSLV-C3
Малый спутник BIRD (Bi-spectral InfraRed Detection)
Задачи:
• Тестирование новых технологий малых спутников
• Тестирование нового поколения ИК съемочных систем на линейках фотодиодов с адаптивным динамическим диапазоном
• Детектирование и количественный анализ высокотемпературных явлений (пожары, вулкани-ческая активность и др. )
![Page 3: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/3.jpg)
Орбита BIRD
Тип: солнечно-синхронная
Высота: 568 км
Наклонение: 97.8º
Нисходящий узел: 10:30
Период возврата: 12 дней
![Page 4: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/4.jpg)
WAOSS-B HSRS
Спектральные зоны надирных каналов1
Число пикселов
Разрешение
Шаг отсчета
Полоса захвата
Число экспозиций
Квантование
NIR: 0.84-0.90 мкм
2880
185 м
185 м
533 км
1
11 бит
MIR: 3.4-4.2 мкм TIR: 8.5-9.3 мкм
2x512
370 м
185 м
190 км
1-2
14 бит для каждой экспозиции
Съемочные системы спутника BIRD
Полезная нагрузка (30.2 кг)
1WAOSS имеет дополнительно 2 стерео канала (VIS and NIR)
![Page 5: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/5.jpg)
Сравнение спектральной яркости пожара и других объектов
![Page 6: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/6.jpg)
2. Пороговый тест для коэффициента яркости в канале NIR (0.84-0.90 мкм) для фильтрации сильных солнечных бликов и облаков:
1. Адаптивный пороговый тест для яркости в канале MIR (3.4-4.2 мкм) для выделения потенциальных «горячих пикселов»:
Адаптивный алгоритм детектирования пожаров
6.0NIR
5. Объединение смежных «горячих пикселов» в кластеры и оценка характеристик кластеров (координаты, температура и площадь пожара, мощность излучения)
KTночьюКIилиднемКI TIRNIRMIRMIR 265;6.02.0);(310)(320 0. Выделение характерных пикселов фона:
bgNIRMIRNIRMIR IthreshII ,
bgTIRMIRTIRMIR IthreshII ,
MIRMIR threshI
3. Адаптивный пороговый тест для отношения яркостей в каналах MIR (3.8-4.2 мкм) и NIR(0.84-0.90 мкм) для фильтрации хорошо отражающих объектов:
4. Адаптивный пороговый тест для отношения яркостей в каналах MIR (3.8-4.2 мкм) и ТIR (8.5-9.3 мкм) для фильтрации теплых поверхностей:
![Page 7: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/7.jpg)
)95.0;8.01.0min( ,,1, bgMIRbgMIRMIR IIthresh )95.0;102.0min( ,,2, bgMIRbgMIRMIR Ithresh
Выбирается минимальный из двух порогов:
Оптимизация порога MIRthresh
threshMIR,12.2·IMIR,bg threshMIR,2
![Page 8: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/8.jpg)
BIRD
Западная Australia
16 октября 2003
NIR: 0.84-0.90 μm
MIR: 3.4-4.2 μm
TIR: 8.5-9.3 μm
Мощность излучения пожара400 700 1000 K
0.01 0.1 1 10 Ha
400 700 1000 K
1 10 100 1000 MW
Эфф. температурапожара
Эфф. площадь пожара
10 km
![Page 9: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/9.jpg)
BIRD
Португалия
4 августа 2003
NIR: 0.84-0.90 μm
MIR: 3.4-4.2 μm
TIR: 8.5-9.3 μm
Эфф. площадь пожара
Мощность излучения пожара
Эфф. температурапожара
500 750 1000 K
0.01 0.1 1 10 Ha1 100 10000 MW
10 km
![Page 10: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/10.jpg)
- яркость фона в каналах MIR и TIR (по соседним пикселам)
Биспектральный метод оценки температуры и площади пожара (Dozier, 1981)
bgMIRFFMIRFMIR IqTBqI ,1
TBTIRгде: - усредненная функция Планка для каналов MIR и TIR,
FT- эффективная пропорция пожара
- эффективная температура пожара
TBMIR
bgMIRI , bgTIRI ,
)( FFF PSFAq xв пикселе (произведение эффективной площади пожара и функции рассеяния точки (ФРТ) канала)
bgTIRFFTIRFTIR IqTBqI ,1
и
и
![Page 11: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/11.jpg)
Ошибка совмещения каналов MIR и TIR в 0.2 размера пиксела
Различие ширины ФРТ каналов MIR и TIR в 10%
Кластер «горячих пикселов» Кластер «горячих пикселов»
Применение Биспектрального метода к кластерам позволяет исключить влияние ошибок совмешения каналов и различия их ФРТ
![Page 12: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/12.jpg)
Оценка мощности излучения пожара
FbgFF ATTP 44
][1853.17 ,2 WIIP
hotspotbgMIRMIRF
(применимо при TF 700 K)
1. На основе эффективной температуры и площади пожара:
2. На основе соотношения (Wooster, Zhukov and Oertel, 2003):
![Page 13: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/13.jpg)
Влияние ошибки оценки яркости фона в канале TIR (8.5-9.3 мкм) на точность Биспектрального метода (для пожара с эффективной температурой 800 К)
![Page 14: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/14.jpg)
Наземная верификация детектируемости пожаров с помощью BIRD
Дневное детектирование : площадь пожара = 12 м2
Дневное детектирование : площадь пожара = 4 м2
мощность излучения: 11 MW (BIRD), <17 MW (наземн.)
![Page 15: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/15.jpg)
Пожары в районе Сиднея, Австралия (BIRD, 5 января 2002)
NIR: 0.84-0.89 μm TIR: 8.5-9.3 μm
10 km
![Page 16: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/16.jpg)
MIR: 3.4-4.2 μm Детектированные пожары
Пожары в районе Сиднея, Австралия (BIRD, 5 января 2002)
10 km
![Page 17: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/17.jpg)
Карта пожаров по данным MODIS (стандартный продукт)
Карта пожаров по данным BIRD
Пожары в районе Сиднея, Австралия (BIRD, 5 января 2002)
10 km
![Page 18: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/18.jpg)
1 10 100 1000 MW
Marinsk
Пожары в Сибире к западу от Байкала (BIRD, 14 мая 2003 )
10 km
![Page 19: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/19.jpg)
Los Angeles
BIRD27 October 2003
7:07 GMT
Los Angeles
BIRD28 October 2003
6:59 GMT
10 km Los Angeles
BIRD29 October 2003
6:53 GMT
Развитие пожаров в районе Лос-Анжелеса по данным ночных съемок BIRD
0.1 1 10 MW / pixel
![Page 20: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/20.jpg)
Пожары торфянников на Калимантане (BIRD, 24 августа 2003)
10 km
![Page 21: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/21.jpg)
Дневное детектирование пожаров угольных пластов, Нингся, Китай (BIRD, 21 сентября 2002)
MIR: 3.4-4.2 μm Детектированные пожары и данные наземных обследований: пожары
(крестики) и котельные (треугольники)
5 km
![Page 22: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/22.jpg)
Ночное детектирование пожаров угольных пластов, Нингся, Китай (BIRD, 21 сентября 2002)
MIR: 3.4-4.2 μm Детектированные пожары и данные наземных обследований: пожары
(крестики) и котельные (треугольники)
5 km
![Page 23: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/23.jpg)
Наблюдения в. Этна, Сицилия (BIRD, 18-20 июля 2002, канал MIR)
18 июля 2002 19 июля 2002 20 июля 2002
T > 449 KA < 0.87 HaE = 10 MW
T > 406 KA < 1.4 HaE = 8.5 MW
10 km
1 km
![Page 24: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/24.jpg)
Ночные съемки нефтяных пожаров в районе Киркук, Ирак (BIRD, 4 апреля 2003)
NIR: 0.84-0.90 μm MIR: 3.4-4.2 μm TIR: 8.5-9.3 μm
Эффективная температура нефтяных пожаров - 1500-1750 K
10 km
![Page 25: Дистанционное зондирование пожаров с помощью малого спутника BIRD](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062322/5681444f550346895db0ed08/html5/thumbnails/25.jpg)
Дополнительная информация:
http://spacesensors.dlr.de/SE/bird
Руководитель проекта:
Dr. Eckehard Lorenz ([email protected])
Научный координатор проекта:
Prof. Dieter Oertel ([email protected])