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运用分析算法与卫星影像资料可望提供及时而精准的野火预警

分析地球同步卫星拍摄的影像可追踪野火、提供及时而精准的预警。加州大学柏克莱分校

加州大学柏克莱分校(University of California, Berkeley)地理学教授Jeff Chambers带领的研究团队所开发的分析工具,能自动下载并快速集成卫星影像资料,正确且近乎实时的发现与追踪野火,提供警消与民众及时而精准的预警,未来并可用于处理其它生态与环境问题。

根据Berkeley News报导,2018年11月8日加州天堂镇(Paradise)发生史上最严重的野火灾难,随著野火季节即将来临,忧心的美国联邦与州政府未雨绸缪,亟思设法阻绝延烧快速的火灾,Jeff Chambers在PeerJ在线发表的新论文指出,结合现有的卫星影像资料串流与分析工具,已证实能快速侦测野火、追踪与预测火势及延烧方向,并提供公众有用的预警信息。

野火移动速度可达每分钟延烧逾200座足球场的面积,若能争取到30分钟的预警时间,将让救火队与警察能及时反应,而处于野火下风的民众也有机会及早撤离。Jeff Chambers认为取得及时合用的资料,并运用高效率的分析算法至为关键。此外还可仿效气象预报App,开发提供野火预警的行动电话App,未来甚至还能提供地震预警。

加州上空的气象卫星GOES 17(GOES West)每5分钟会拍摄一张地面照片,可涵盖整个美西地区的野火热点(hot spot),虽然卫星影像分辨率低,每个画素相当于2平方公里大的面积,但仍足供发现与追踪火势延烧之用。Jeff Chambers的研究生团队在灾后数日,从GOES 17下载野火延烧期间的卫星影像资料,并成功重建野火燃起后4个小时间每5分钟的火势发展。

Jeff Chambers研究团队开发的算法会自动、及时下载地球同步(geostationary)卫星GOES 17拍摄的所有可见光与红外线照片,准确且近乎实时的查找影像中的热点以侦测起火位置,计算并预测火势在未来30分钟或1~2个钟头可能延烧的方向,在15~30分钟内向紧急处置人员与一般民众发送警示。

另一颗地球同步卫星Landsat 8每16天会拍摄美国西部,Jeff Chambers也下载Landsat 8在野火延烧4小时后拍到照片,结合卫星影像与Google Earth Engine,Jeff Chambers的算法可清楚辨识已燃烧的建筑物与快速延烧的火焰。不过无论卫星影像来源为何,若是在取得与分析资料时延迟15~30分钟,则将来不及向邻近火势前缘的人发出预警。

未来Jeff Chambers研究团队发展的算法可望快速集成所有可用的卫星影像资料,提供及时、精准的野火预警。5年前加州大学柏克莱分校由天体物理学家Carl Pennypacker带领的研究团队提出运用地球同步轨道火灾评估(Fire Urgency Estimator on Geosynchronous Orbit;FUEGO)卫星的构想,但2亿美元的高成本则需要联邦、州政府的资助或是私部门的投资。

Jeff Chambers强调运用影像分辨率优于GOES 17的专属地面观测地球同步(geosynchronous)卫星,不仅能强化野火侦测与监控的实时性与精确性,还可用于追踪干旱的影响,协助农业最佳化措施,以及碳会计(carbon accounting)相关的土地利用与生物质(biomass)变化观察,运用现有技术处理当前复杂的生态与环境挑战,同时降低对环境与社区的影响。

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